DE10341669A1

DE10341669A1 - Wasserdichtes Magnetventil

Info

Publication number: DE10341669A1
Application number: DE10341669A
Authority: DE
Inventors: Jens Reimer; Jan Gyldner
Original assignee: Bosch Rexroth Teknik AB
Current assignee: Bosch Rexroth Teknik AB
Priority date: 2003-09-08
Filing date: 2003-09-08
Publication date: 2005-04-14
Also published as: EP1512894A1

Abstract

Magnetventil, umfassend eine elektrische Spule (10) für die Bewegung eines integrierten Ankers, und ein Gehäuse (30), welches die Spule (10) umgibt, wobei die Spule (10) vollständig in dem Gehäuse (30) eingekapselt ist, und Verfahren zu dessen Herstellung.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein wasserdichtes Magnetventil gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein diesbezügliches Herstellungsverfahren nach Anspruch 11.
Auf dem Gebiet wasserdichter Ventile mit elektrischen und elektromagnetischen Bauteilen stellt es immer mehr ein Problem dar, zu verhindern, dass diese Bauteile nicht dem Wasser ausgesetzt sein dürfen, um Fehlfunktionen oder Zerstörung des Ventils zu verhindern. Dieses Problem stellt sich insbesondere bei der Spule eines elektromagnetischen Ventils. Ein Ventil nach dem Stand der Technik, welches die Standardmethode der Abdichtung der Spule nutzt, ist in 1 gezeigt.
Die Spule 10' ist auf einer Haspel oder eine Rolle 20' aufgewickelt, welche zusammen mit einem Joch 40' in ein Gehäuse 30' eingepasst ist. Weitere Bauteile sind ein Anker 50', zusammen mit einer Ankerführung (Kernröhre) 55', ein Ventilsitz und eine Mündung 70', welche zusammen den Ventilsitz bilden. Das Ventil hat drei verschiedene Öffnungen 80' für Ein- und Auslass eines Fluids. Die Spule 10' ist mit einem elektrischen Stecker 100' verbunden und empfängt so elektrische Signale zur Ansteuerung des Ventils. Der Stecker 100' ist in einem Steckergehäuse 110' angeordnet. Um zu verhindern, dass Wasser in das Innere des Ventils und zu der Spule vordringt, sind drei Dichtungen in Form von O-Ringen 90' vorgesehen.
Jedoch gibt es, im Fall, dass die Dichtungen aufgrund von Fehlproduktionen weggelassen wurden oder aufgrund von Alterung funktionsuntüchtig sind, eine gewisse Wahrscheinlichkeit, dass Wasser in das Innere des Ventils eintritt. Obwohl die Spule 10' immer noch von der Rolle 20' (welche normalerweise aus Plastik besteht) umgeben ist, kann das Wasser in einen Spalt zwischen der Rolle 20 und dem Gehäuse 30 eintreten, entweder aufgrund einer schlechten Einpassung zwischen diesen Bauteilen oder aufgrund von Kapillarkräften, und zur Spule 10' vorstoßen und dadurch Fehlfunktion und/oder Zerstörung des Ventils verursachen.
Es besteht somit die Aufgabe, ein wasserdichtes Ventil bereitzustellen, bei dem die Spule und /oder andere Bauteile dem Wasser nicht ausgesetzt sind.
Diese Aufgabe wird durch die Bereitstellung eines Ventils gemäß Anspruch 1 und eines Verfahrens gemäß Anspruch 11 gelöst. Gemäß Anspruch 1 beinhaltet das Ventil eine Spule und ein Gehäuse und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Spule völlig in dem Gehäuse eingekapselt ist.
Eine Einkapselung im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet im Speziellen, dass die Spule und optional andere begleitende Bauteile vollständig von dem Gehäuse umgeben sind.
Durch diese Lösung besteht kein Bedarf für Abdichtungselemente wie O-Ringe mehr, so dass dadurch ein kompakterer Aufbau erreicht wird. Da es während der Produktion von bisherigen Ventilen mehr oder minder unmöglich war, festzustellen, ob ein O-Ring eingesetzt wurde oder nicht, blieb ein Fehlen eines O-Ringes aufgrund von Fehlproduktionen normalerweise unentdeckt, so dass am Ende ein unakzeptables Ventil ausgeliefert wurde. Diese Probleme können durch Benutzung eines Ventils gemäß der vorliegenden Erfindung vermieden werden.
Da das Gehäuse die Spule total einkapselt, entstehen dadurch geringere Anforderungen an die exakte Einpassung der die Spule umgebenen Bauteile, so dass dadurch geringere Toleranzanforderungen entstehen. Da ferner das Ventil aus weniger Teilen zusammengesetzt sein kann, wird dadurch die Produktionseffizienz erhöht und die Zusammenbauzeit verringert. Da keine O-Ringe mehr vorhanden sind, welche Alterungen ausgesetzt sind, wird außerdem die Handhabung von Ersatzteilen deutlich verbessert.
Vorzugsweise wird das Gehäuse durch Gießen ausgeformt und die Spule in dem Gehäuse während des Gießens des Gehäuses eingekapselt. Auf diese Weise kann die komplette Einkapselung der Spule einfach und vollständig bewirkt werden.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Spule auf einer Rolle aufgewickelt. In diesem Fall ist es bevorzugt, dass die Rolle ebenfalls in dem Gehäuse eingekapselt wird.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Ventil ein Joch. Dieses Joch kann entweder ebenfalls in dem Gehäuse eingekapselt sein oder, alternativ, ist es außerhalb des Gehäuses angeordnet. In diesem Fall ist es bevorzugt, dass das Joch das Gehäuse zumindest teilweise abdeckt, und so als eine mechanische Abdeckung dient. Das Joch kann außerdem Mittel zur Fixierung des Ventils an ein gewähltes Interface beinhalten.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Ventil einen Ventilsitz, der in dem Gehäuse inkorporiert ist. Somit wird ein kompakteres Design möglich und die Zahl an Bauteilen des Ventils reduziert. In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Gehäuse eine röhrenförmige Aussparung, welche daran angepasst ist, den Kolben des Ventils zu halten. Bei so einer Ausführungsform kann die Kernröhre des Kolbens weggelassen werden, da das Gehäuse selbst diese Kernröhre darstellt.
Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst das Gehäuse noch mindestens eine darin angeordnete Mündung. Diese Ausführungsform ist speziell dann bevorzugt, wenn das Gehäuse auch den Ventilsitz inkorporiert.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform beinhaltet das Ventil noch ein elektrisches Verbindungssystem, welches die Spule mit mindestens einem Stecker verbindet, wobei das Verbindungssystem in dem Gehäuse eingekapselt ist. In diesem Fall kann der Stecker direkt an dem Gehäuse angebracht werden, so dass der Bedarf für ein Steckergehäuse als ein einzelnes Bauteil entfällt, und wird vorzugsweise an das Gehäuse in demselben Schritt wie die Einkapselung der Spule angebracht. Die elektrischen Verbindungen von dem Stecker zu der Spule werden ebenfalls in dem Gehäuse eingekapselt, so dass sie vor einem Ausgesetztsein an Wasser geschützt sind.
In einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung für die Ausformung eines Ventils, welches eine Spule und ein Gehäuse umfasst, wobei das Gehäuse durch Gießen ausgeformt wird, wird die Spule im Gehäuse eingekapselt, während das Gehäuse gegossen wird. Vorzugsweise werden der Stecker und die elektrischen Verbindungen zwischen der Spule und dem Stecker an dem Gehäuse angebracht und/oder in das Gehäuse eingekapselt, während die Einkapselung der Spule in das Gehäuse stattfindet. Auf diese Weise wird ein verlässlich wasserdichtes Ventil mit einem kompakten Aufbau und einer reduzierten Zahl an Bauteilen im Vergleich zu Standardventilen bereitgestellt.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung entnimmt man der Beschreibung der beiliegenden Figuren, bei denen
1 eine schematische Querschnittsansicht eines Ventils nach dem Stand der Technik zeigt (oben erläutert)
2 eine schematische Querschnittsansicht eines Ventils gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt
3 eine schematische Querschnittsansicht eines Ventils gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt und
4 eine schematische Querschnittsansicht eines Ventils gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2–4 zeigen schematische Querschnittsansichten eines Ventils 1 gemäß dreier verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Zum besseren Verständnis der Zeichnungen sind nicht alle benötigten Bauteile des Ventils 1 gezeigt. In allen Ausführungsformen ist die Spule 10 vollständig in dem Gehäuse 30 eingekapselt, wodurch verhindert wird, dass Wasser oder andere Fluide zu der Spule durchdringen. Die Spule 10 ist auf einer Rolle 20 aufgewickelt; dieses Bauteil ist jedoch optional und kann auch weggelassen werden. Die Spule 10 und die Rolle 20 sind Stand der Technik und werden nicht im Detail beschrieben, jedoch können sämtliche Standardbauteile auf dem Gebiet für die vorliegenden Erfindung benutzt werden, dies gilt auch für alle weiteren Bauteile, die nicht im Detail beschrieben werden. Das Gehäuse 30 kann aus jedem Material, das auf dem Gebiet benutzt wird, bestehen. Vorzugsweise besteht das Gehäuse 30 aus einem Plastikmaterial, das durch Gießen geformt werden kann. Die Gießprozedur selbst kann aus einem oder mehreren Schritten bestehen. Das Gehäuse 30 kann außerdem (in den Figuren nicht gezeigte) Mittel für einen Zusammenbau des Gehäuses zusammen mit einem Ventilgehäuse und/oder einer Maschine beinhalten.
In den 2–4 beinhaltet das Ventil zusätzlich eine Joch 40. Dieses Joch 40 kann jede beliebige Form besitzen und ist ebenfalls Stand der Technik. In einer ersten Ausführungsform, wie in 2 gezeigt, ist das Joch ebenfalls in Gehäuse 30 eingekapselt. Jedoch kann das Joch 40 auch außerhalb des Gehäuses 30 angeordnet sein, wie in einer zweiten Ausführungsform der Erfindung in 3 gezeigt. Im Fall, dass das Joch 40 außerhalb des Gehäuses 30 angeordnet ist, ist es bevorzugt, dass das Joch das Gehäuse 30 zumindest teilweise oder vollständig abdeckt, und somit für eine zusätzliche mechanische Abdeckung sorgt. Das Joch kann außerdem (in den Figuren nicht gezeigte) Mittel zur Fixierung des Ventils an ein gewähltes Interface beinhalten.
Wie den 2–4 entnommen werden kann, beinhaltet das Gehäuse 30 eine Aussparung in Form einer Röhre. Diese Röhre ist vorzugsweise so ausgestattet, dass sie den Kolben des Ventils führt (in den Figuren nicht gezeigt). Somit kann die Kernröhre des Ventils weggelassen werden, da der Kolben durch die Aussparung geführt wird, und somit von einem Bauteil mit einer einheitlichen Materialzusammensetzung umgeben ist. Im Fall, dass das Joch das Gehäuse 30 umgibt, wie in 3 gezeigt, ist es bevorzugt, dass das Joch 40 ebenfalls eine geeignete Aussparung besitzt.
4 zeigt eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei dem das Gehäuse zusätzlich einen Ventilsitz 60 beinhaltet. Dieser Ventilsitz 60 ist gemäß der üblichen Praxis auf diesem Gebiet als eine Art Vulkansitz geformt, wodurch eine festsitzende Abdichtung des Ventils im geschlossenen Zustand erreicht wird. Wegführend von dem Ventilssitz 60 sind mehrere Mündungen 70 vorgesehen, welche das Fluid in jede gegebene Richtung weiterleiten.
Im Fall, dass das Gehäuse 30 durch Gießen geformt werden kann, ist bevorzugt, dass die Spule 10 und die dazugehörigen Bauteile in dem Gehäuse 30 während der Gießprozedur eingekapselt werden. Dies gewährleistet eine dichte und wasserdichte Einkapselung der Spule 10. Für den Fall, dass die Spule 10 in dem Gehäuse 30 während des Gießens eingekapselt wird, ist bevorzugt, dass das Verbindungssystem zu und von der Spule 10 zu dem Stecker 100 und eventuell weiteren elektrischen und elektromagnetischen Bauteilen (in den Figuren nicht gezeigt) ebenfalls in dem Gehäuse 30 eingekapselt werden. Dadurch kann das Steckergehäuse im Schritt des Gießens des Gehäuses bereitgestellt werden und braucht daher kein separates Bauteil mehr zu sein, wodurch nochmals die Zahl der benötigten Bauteile reduziert wird. Weiterhin wird dadurch gewährleistet, dass die elektrischen Verbindungen zu und von der Spule dem Wasser nicht ausgesetzt sind.

Claims

Magnetventil umfassend eine elektrische Spule (10) für die Bewegung eines integrierten Ankers, und ein Gehäuse (30), welches die Spule (10) umgibt, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (10) vollständig in dem Gehäuse (30) eingekapselt ist.
Magnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (30) durch Gießen geformt ist, und dass die Spule (10) in dem Gehäuse (30) während des Gießens des Gehäuses (30) eingekapselt ist.
Magnetventil nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (10) auf einer Rolle (20) aufgewickelt ist und die Rolle (20) ebenfalls vollständig in dem Gehäuse (30) eingekapselt ist.
Magnetventil nach einem der Ansprüche 1–3 zusätzlich umfassend ein Joch (40).
Magnetventil nach Anspruch 4, wobei das Joch (40) vollständig in dem Gehäuse (30) eingekapselt ist.
Magnetventil nach Anspruch 4, wobei das Joch (40) außerhalb des Gehäuses angeordnet ist und teilweise oder vollständig das Gehäuse (30) abdeckt.
Magnetventil nach einem der Ansprüche 1–6 zusätzlich beinhaltend einen in dem Gehäuse (30) inkorporierten Ventilsitz (60).
Magnetventil nach einem der Ansprüche 1–7, zusätzlich umfassend mindestens eine in dem Gehäuse (30) inkorporierte Mündung (70).
Magnetventil nach einem der Ansprüche 1–8, wobei das Gehäuse (30) eine röhrenförmige Aussparung umfasst, welche geeignet ist, einen Anker zu führen.
Magnetventil nach einem der Ansprüche 1–9, wobei zusätzlich ein elektrisches Verbindungssystem vorgesehen ist, welche die Spule (10) zumindest mit einem Stecker (100) verbindet, und wobei das elektrische Verbindungssystem vollständig im Gehäuse eingekapselt ist.
Verfahren zur Herstellung eines Magnetventils gemäß einem der Ansprüche 1–10 umfassend eine Spule (10) und ein Gehäuse (30), dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (30) durch Gießen ausgeformt wird, umfassend die Schritte der Einkapselung der Spule (10) in dem Gehäuse (30) während des Gießens des Gehäuses (30).
Verfahren gemäß Anspruch 11, wobei der Stecker (100) und die elektrischen Verbindungen zwischen der Spule (10) und dem Stecker (100) während des Schrittes der Einkapselung der Spule (10) an dem Gehäuse (30) angebracht oder in das Gehäuse (30) eingekapselt werden.