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Magnetventil Die Erfindung bezieht sich auf ein Magnetventil, insbesondere
Durchgangsventil, für flüssige oder gasförmige Medien, bei dem der Magnet ein Hilfsventil
betätigt, das den Zufluß des Mediums in eine Druckkammer aus einem vor dem Ventil
befindlichen Leitungsabschnitt oder den Abfluß aus der Druckkammer in einen hinter
dem Ventil befindlichen Leitungsabschnitt steuert, wobei die Druckkammer mit dem
anderen Leitungsabschnitt ständig verbunden ist und die Druckkammer auf der einen
Seite von einer Druckfläche des Ventilhauptstößels und einer mit ihr verbundenen
Membran begrenzt ist und wobei der Magnetanker unter Wirkung einer Feder steht,
die bestrebt ist, das Hilfsventil geschlossen zu halten.
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Bei bekannten Ventilen dieser A-rt werden, wenn die Druckkammer ständig
mit dem druckführenden Leitungsabschnitt verbunden ist, zum öffnen des Ventils der
Magnetanker und der mit ihm starr verbundene Stößel des Hilfsventils angezogen,
so daß das Hilfsventil sich öffnet. Dadurch wird ein Kanal freigegeben, durch den
das unter Druck stehende Medium in der Druckkammer in den anderen, drucklosen Leitungsabschnitt
abfließen kann. Damit sinkt der Druck in der Druckkammer. Der Ventilhauptstößel
weist außerdem Flächen auf, die nicht zu der Druckkammer gehören und die von dem
Medium beaufschlagt sind, das ständig mit dem druckführenden Leitungsabschnitt verbunden
ist. Wenn der Ventilhauptstößel derartige Flächen nicht selbst aufweist, so ist
er mit einer Membran verbunden, deren eine Seite ständig von dem Medium des druckführenden
Leitungsabschnittes beaufschlagt ist, während die andere Seite dieser Membran die
Druckkammer begrenzt. Im Gleichgewichtszustand ist der Druck des Mediums in der
Druckkammer gleich groß wie der Druck des Mediums, das an den nicht zur Druckkammer
gehörenden Flächen des Ventilhauptstößels angreift. Nimmt nun der Druck in der Druckkammer
durch öffnung des Hilfsventils ab, so hebt sich unter Wirkung des Druckes des mit
dem druckführenden Leitungsabschnitt verbundenen Mediums, das dieses auf die nicht
zur Druckkammer gehörenden Flächen des Ventilhauptstößels ausübt, der Ventilhauptstößel
von seinem Ventilsitz ab und öffnet das Ventil. Soll das Ventil geschlossen werden,
so schließt der Elektromagnet das Hilfsventil, und in der Druckkammer baut sich
wieder der Druck des druckführenden Leitungsabschnittes auf, so daß sich der Ventilhauptstößel
wieder auf seinen Ventilsitz zubewegt und dieses Hauptventil schließt. Bei bekannten
Ventilen erfolgt das öffnen des Hilfsventils dadurch, daß die Erregerwicklung des
Magnetventils den Anker anzieht. Das Schließen des Schließventils erfolgt dann unter
Wirkung einer Feder.
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Bei diesen indirekt gesteuerten Ventilen schließt der Ventilhauptstößel
im letzten Abschnitt seiner auf den Ventilsitz zu gerichteten Bewegung das Hauptventil
infolge der Strömungsverhältnisse um diesen Ventilsitz schlagartig und in vielen
Fällen so rasch, daß der Magnetanker und der mit ihm starr verbundene Ventilhilfsstößel
der diese Teile nachführenden Feder nicht folgen können. Dies hat zur Folge, daß
das Hilfsventil kurzzeitig wieder öffnet, der Druck in der Druckkammer also wieder
abnimmt und daher kurzzeitig wieder ein öffnungsvorgang eingeleitet wird. Dabei
schließt sich sofort das Hilfsventil wieder, und der Ventilhauptstößel setzt seine
Bewegung in Richtung auf den Sitz des Hauptventils fort. Dabei kann es wieder zu
einer kurzzeitigen öffnung es Hilfsventils kommen. Durch diese Vorgänge kann der
Ventilhauptstößel Flatterbewegungen oder Schwingbewegungen ausführen, die zwar nicht
lange andauein, jedoch das Schließen des Ventils über den berechneten Zeitwert hinaus
verzögern können und ein zusätzliches, in vielen Fällen unerwünschtes Geräusch verursachen.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, diesem Übelstand abzuhelfen.
Die Erfindung besteht darin, daß sich das rückwärtige Ende der Feder, die das Hilfsventil
in die Schließstellung drückt, auf eine mit dem Hauptstößel verbundene und mit ihm
sich bewegende Fläche abstätzt.
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Der besondere Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die den Magnetanker
und den Ventilhilfsstößel in die Schließlage drückende Feder beim Schließen des
Ventilhauptstößels nicht einen Federweg zurücklegen muß, der dem Schließweg des
Ventilhauptstößels entspricht und damit die von der Feder aufgebrachte Schließkraft
des Schließventils während des Schließens des Ventilhauptstößels abnimmt. Die Feder
hat nur den Federweg zurückzulegen, die zum Schließen des Hilfsventils erforderlich
ist. Schon allein hiermit ist die Gefahr, daß der Magnet und der
Ventähilfsstößel
der Bewegung des Ventilhauptstößels nicht zu folgen vermögen, praktisch ausgeschaltet.
Falls dies jedoch trotzdem eintreten sollte, so wird durch ein Nachhinken des Magneten
und des Ventilhilfsstößels die Feder, die das Hilfsventil schließt, noch zusätzlich
gespannt, so daß sofort die Schließbewegung des Schließventils mit vergrößerter
Federkraft eingeleitet wird. Mit der erfindungsgemäßen Anordnung wird ein Flattern
des Ventils mit Sicherheit ausgeschlossen, und das Ventil arbeitet ohne störende
Geräusche.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung weist der Magnetanker zwei
relativ zueinander und zu der Erregerwicklung bewegliche Teile auf. Der eine Teil
des Schlußankers betätigt in an sich bekannter Weise das Hilfsventil. Der andere
Teil des Ankers ist mit dem Ventilhauptstößel starr verbunden. Zwischen diesen beiden
Teilen des Ankers ist die das Hilfsventil schließende Feder angeordnet. Diese Ausführungsforin
der Erfindung hat den Vorteil, daß die Öffnungsbewegung oder die Schließbewegung
des Ventilhauptstößels noch zusätzlich durch die auf den einen Teil des Ankers ausgeübte
Magnetkraft unterstützt wird.
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Die Verbindung des einen Ankerteiles mit dem Ventilhauptstößel kann
auf verschiedene Weise ausgebildet sein. Bei einer Ausführungsform der Erfindung
ist der Ventilhauptstößel mit dem mit ihm starr verbundenen Ankerteil durch eine
Hülse verbunden, in der der das Hilfsventil betätigende Ankerteil beweglich geführt
ist.
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Bei einer Weiterbildung dieser Ausführungsform der Erfindung kann
die Hülse an ihrem unteren Ende durch eine Membran verschlossen sein, die sich bei
geschlossenem Hilfsventil gegen den Sitz des Hilfsventils legt. Damit wird der Aufbau
des erfindungsgemäßen Ventils sehr einfach.
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Diese Ausführungsform der Erfindung kann dahingehend weiter ausgebildet
sein, daß die Membran im Bereich des Sitzes des Hilfsventils verstärkt ist und an
dieser Verstärkung ein mit dem Magneten verbundener, das Hilfsventil betätigender
Stößel angreift. Bei einer bevorzugten Weiterbildung dieser Ausführungsform besteht
die die Hülse unten abschließende Membran aus einem Stück mit einer Membran, die
die Druckkammer abgrenzt. Auch hierdurch wird eine besonders einfache Konstruktion
des Ventils erreicht.
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An den Ventilhauptstößel kann in an sich bekannter Weise noch eine
diesen gegen den Ventilsitz drükkende Feder angreifen. Dadurch wird die Schließbewegung
des Ventilhauptstößels noch zusätzlich unterstützt.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung
einer Ausführungsform der Erfindung in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung.
Die einzelnen Merkmale können je für sich oder zu mehreren bei einer Ausführungsform
der Erfindung verwirklicht sein.
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In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt.
Sie zeigt die zum Verständnis der Erfindung erforderlichen Teile in einem Axialschnitt.
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Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform der Erfindung
sind der Ventilsitz des Ventilhauptstößels und die Leitungsabschnitte vor und hinter
dem Ventil der Einfachheit halber nicht dargestellt. Sie unterscheiden sich nicht
von den entsprechenden Teilen bekannter Ventile. - In dem Gehäuse
1 des Magnetventils ist um seine zentrale Bohrung 2 eine Erregerwicklung
3 angeordnet, die auf in der Bohrung 2 verschiebbar geführte, voneinander
getrennte Ankerteile 4 und 5 einwirkt. Das obere Ende der Bohrung 2 ist durch
einen Einsatz 6 verschlossen, an dem sich eine Feder 7 abstützt, dessen
anderes Ende an der Innenstirnfläche einer Sackbohrung 8 des Ankerteils 4
anliegt. An diesem Ankerteil 4 ist eine Hülse 9 befestigt, deren unterer
Teil in einem Kopf 10 des Ventilhauptstößels unter Zwischenlage einer Membran
11 befestigt ist. An dem unteren, nicht gezeichneten Ende des Ventilhauptstößels
10 ist ein Ventilkörper befestigt, der mit einem Ventilsitz zusammenarbeitet,
der zwei nicht gezeichnete Leitungsabschnitte miteinander verbindet oder trennt.
Der Ventilhauptstößel 10 weist eine zentrale Bohrung 12 auf, die mit dem
einen, drucklosen, der nicht gezeichneten Leitungsabschnitte ständig in Verbindung
steht. Das obere Ende des Kanals 12 bildet einen Ventilsitz 13 eines Hilfsventils,
durch das der Kanal 12 von einem Ringraum 14 getrennt ist, der über einen Kanal
15 im Ventilhauptstößel mit einer Druckkammer 16 in Verbindung steht.
Ein Kanal 17 des Ventilgehäuses 1 steht mit dem druckführenden Leitungsabschnitt
ständig in Verbindung. Die Druckkammer 16 wird einerseits von einer Meinbran
18 begrenzt, die eine kleine Bohrung 19 aufweist. Die Membran
18 wird auf ihrer einen Seite von dem Medium aus dem druckführenden Leitungsabschnitt
beaufschlagt. Dieses Medium tritt durch die Bohrung 19 in die Druckkammer
16 ein, die auf ihrer anderen Seite durch die Membran 11 begrenzt
ist. Die Membran 11 schließt die Hülse 9 dicht ab und ist in dem Bereich,
in dem sie bei geschlossenem Hilfsventil auf dem Sitz 13 des Hilfsventils
aufliegt, verstärkt. Mit Hilfe dieser Verstärkung ist sie in einem Stößel 21 des
Hilfsventils verankert, der mit dem Ankerteil 5 starr verbunden ist. Der
Ankerteil 5
ist in der Hülse 9 beweglich geführt, und zwischen den
Ankerteilen 4 und 5 ist eine Druckfeder 22 vorgesehen. In dem Ankerteil 4
befinden sich noch ein Entlüftungskanal 23 für den Raum 24 sowie ein durch
einen Ventilkörper 25 gebildetes Rückschlagventil, wobei der Ventilkörper
25 durch die Feder 22 in einer Lage gehalten wird, in der der Ventilkörper
25
den Kanal 23 gegen das Eindringen von Flüssigkeit von unten verschließt.
Der Ankerteil 5 weist noch Kanäle 26 auf, die über eine Bohrung
27 in der Hülse 9 mit einem Raum 28 außerhalb der DruckkarnTner
16 in Verbindung stehen. Dieses Kanalsystem 23, 26 dient dazu, um
bei der Bewegung des Ankers eine Dämpfungswirkung durch entweder eingedrungene Leckflüssigkeit
oder aber durch in diesen Teilen und Hohlräumen befindliche Schmierflüssigkeit auszuschließen.
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Ist das Hüfsventil 21, 23 geschlossen, so herrscht in der Druckkammer
16 der Druck, der in dem druckführenden Leitungsabschnitt besteht. Das Medium
aus diesem druckführenden Leitungsabschnitt ist über den Kanal 17 und -die
Bohrung 19 in die Druckkammer 16 gelangt, wo es bei geschlossenem
Hilfsventil keinen Ausgang findet. Wird jedoch die Wicklung 2 erregt, so wird der
Ankerteil 5 gegen die Wirkung der Feder 22 angezogen und damit der mittlere
Teil der Membran 11 vom unteren Teil der Hülse 9 von dem Ventilsitz
13 des Hilfsventils abgehoben. Damit kann das Medium in der Druckkammer
16 über den Kanal
15 in den Kanal 12 und damit in
die drucklose Seite der Leitung abströmen. Der Querschnitt der Bohrung
19 ist wesentlich geringer als der Querschnitt der Kanäle 15 und 12.
Infolge des Druckabfalles in der Druckkammer 16 wird der Ventilhauptstößel
10
durch das die Membran 18 beaufschlagende Medium aus dem Kanal
17 nach oben geführt. Diese Bewegung wird durch die auf den Ankerteil 4 wirkende
Magnetkraft unterstützt und erfolgt gegen die Wirkung der Feder 7.
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Soll das Ventil geschlossen werden, so wird der Erregerstrom in der
Wicklung 3 abgeschaltet. Die Feder 22 schließt dann das Hilfsventil 21,
11, 13, so daß das durch die Bohrung 19 in die Kammer 16
einströmende
Medium nicht mehr durch die Kanäle 15 und 12 abströmen kann. In der Druckkammer
16
baut sich dann der Druck des druckführenden Leitungsabschnittes auf, unter
dessen Wirkung der Ventilhauptstößel 10 nach unten geführt wird und sein
unteres Ende an dem Ventilhauptsitz zur Anlage kommt und den Durchflußquerschnitt
der Leitung schließt. Diese Schließbewegung wird durch die Feder 7 unterstützt.
Der Ventilhauptstößel 10 kann bei dieser Bewegung dem Ventilhilfsstößel 21
nicht davoneilen, was ein Öffnen des Hilfsventils 21, 11, 13
zur Folge hätte,
weil das eine Ende der Hülse 9 in dem Kopf 10 des Ventilhauptstößels
starr befestigt ist und das andere Ende in dem Ankerteil 4 starr befestigt ist und
die das Hilfsventil 21, 11, 13 schließende Feder 22 mit ihrem einen Ende
an dem sich mitbewegenden Ankerteil 4 und an ihrem anderen Ende an dem Ankterteil
5 anliegt.