DE1650570C3 - Magnetventil - Google Patents

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Magnetventil gemäß Patent 1 272 666 mit einem feststehenden Pol, einer darauf angeordneten Spule, einem beweglichen, a]s Ring ausgebildeten Anker, in dessen Innerem ein Verschlußstück mittels radial verlaufender Arrne oder Rippen gehalten ist, sowie einem das Ganze umgeberden Ge. äuse, wobei der Magnetfluß von der Spule über den Pol und den Anker zum Gehäuse mit einem gleichbleibenden Ringspalt zwischen Anker und Gehäuse und einem veränderlichen Arbeitsluftspalt zwischen Anker und Pol verläuft und der Anker mittels zweier paralleler, senkrecht zur Hubrichtung angeordneter Blattfedern axial geführt ist und unter Wirkung einer rückstellenden Schraubenfeder steht.

Dem Hauptpatent liegt die Aufgabe zugrunde, ein Magnetventil mit besonders kurzer Ansprechzeit, die in der Größenordnung von einer Millisekunde liegen soll, anzugeben und dieses Ziel zu erreichen durch besondere Maßnahmen zur Verringerung der zu beschleunigenden Massen im Verhältnis zur Steuerlcistung.

Der vorliegenden Erfindung liegt die gleiche Aufgäbe wie dem Hauptpatent zugrunde, nämlich eine kurze Ansprechzeit zu erreichen. Hierbei sollen auch die gleichen Lösungsprinzipien zur Anwendung kornmen wie im Hauptpatent, nämlich einerseits ein geringes Ankergewicht und andererseits eine rcibungsfreie Führung. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Der Erfindung liegt gegenüber dem Hauptpatent die Erkenntnis zugrunde, daß die gestellte Aufgabe bei gleichzeitiger Anwendung der ringförmigen Ausbildung des Ankers mit dem in der beschriebenen Weise gehaltenen Verschlußstück und tier Lagerung mittels der Blattfedern gelöst werden kann, ohne daß die im Hauptpatcnt noch enthaltenen Merkmale der größcnmäßigcn Übereinstimmung zwischen der dem Magnctfhißübcrgang dienenden Mantel- und der Stirnfläche sowie der Verwendung von gegenüber Eisen leichtem Werkstoff für das Vcrbindungstcil vorhanden sein brauchen. Es wurde erkannt, daß neben der Forderung nach dieser größenmäßigen Obereinstimmung für die Bemessung der Höhe des Ankers auch andere, nämlich konstruktive Gesichts- punkte, wesentlich sind, die dazu Anlaß geben können, die Höbe wesentlich größer zu wählen als aus Gründen des Magnetflußübergangs notwendig. Hierbei spielt der Wunsch nach einer exakten Axialführung durch die beiden an dem Anker angreifenden Führungsfedern eine wesentliche Rolle. Um Masse einzusparen, wird man jedoch einen möglichst flaeben Ring verwenden und deshalb die axiale Höhe der dem Magnetfluß dienenden Mantelfläche des Ankers kleiner als den äußeren Halbmesser der dem

Magnetflußübergang dienenden Stirnfläche wählen.

Ein Magnetventil mit flachem Anker, gleichblei· bendem Ringspalt zwischen Anker und Gehäuse, einem veränderlichen Arbeitsluftspalt zwischen Anker und Pol sowie einer rückstellenden Schraubenfe-

a° der ist aus der schweizerischen Patentschrift 377 604 bekannt. Das Gewicht des Ankers ist dort allerdings durch Teilung des Ankers in ein durch die Magnetkraft bewegtes Teil und ein bei erregtem Ventil vom Druckmittel bewegtes Verschlußteil reduziert. Hier

^a5 kommt somit ein völlig anderes Lösungsprinzip zur Anwendung.

Bei dem Magnetventil der USA.-Patentschrift 2 722 398 besteht der Anker aus einem ringförmigen Ankerteil, in das ein in axialer Richtung relativ langes, rohrförmiges Verschlußteil eingesetzt ist, das mitbewegt wird. Bei dieser bekannten Lösung sind der Luftspalt zwischen Pol und Anker und der Luftspalt zwischen den Ankerrändern und dem den Magnetkreis schließenden Teilen variabel. Außerdem ist ^nier das Verschlußteil in einem Zylinder dichtend geführt, was einer schnellen Ankerbewegung abträglich ist.

Beim Magnetventil der USA.-Patentschrifl 2 536 813 ist ein durchbrochene,-, ringförmiger An40· ker vorgesehen, der in einem Führungsrohr bewegbar ist. Die Erregerwicklung umgibt dieses Rohr und bewirkt bei Erregung, daß sich der Anker in die Wicklung hineinbewegt und dabei den die Erregerwicklung umgebenden Magnetkreis weitgehend schließt.

Es handelt sich also auch hier um eine gegenüber dem erfindungsgemäßen Ventil gattungsmäßig unterschiedliche Ventilanordnung.

Hinsichtlich der Führungsblattfedcrn soll hervor· gehoben werden, daß diese im Gegensatz zur Lösung

der USA.-Patentschrift 2 435 817 nur führen sollen aiso Radialbewegungcn des Ankers vermeiden sollen; der Rückstellung selbst dient eine besondere Schraubenfeder, die am Außenrand des Ankers auf sitzen kann. Die Blattfedern können ringförmig seir und können Durchbrechungen oder Arme aufweisen Auf mögliche Ausführungsformen wird später nod eingegangen.

An Hand der Zeichnung soll der Gegenstand de Hauptpatents, und die weitere Ausgestaltung der Er

findung des Hauptpatents gemäß der Erfindung nähe erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 eine Ausführungsform des Ventils gemä dem Haupipatcnt,

F i g. 2 eine Ausführungsbcispiel eines gemäß de vorliegenden Erfindung ausgebildeten Ventils,

Fig. 3 und 4 Ausführungsformen für die Füll

rungsblattfedcrn.

Die größten Teile des dargestellten Ventils nac

pig, 1 sind ein Grundkörper 1, ein Gehäuse2 und ein Gebilde, dessen Innenrand sich sehr leicht gegen-

c'm Polkörper 3. Der Grundkörper I hat eine durch- über dem äußeren Rand axial bewegen kann und das

gehende zentrale Bohrung la, die auf einem Teil ib- zugleich gegenüber radialen Bewegungen sehr steif

rer Länge mit einem Innengewinde 1 b versehen ist. ist.

Die nach unten weisende Verlängerung des Grund- 5 F i g. 4 zeigt eine zweite Version einer solchen Fekörpers ist als Scbraubstutzen mit einem Außenge- der, die wahlweise verwendet werden kann. Diese winde ι c ausgebildet. Mit diesem Gewinde ist er in Blattfeder 9' weist nur zwei konzentrische Schiiteinen Träger4 eingeschraubt, und zwar so, daß der ze9'd und 9'e auf, die sich über einen Bogen von breitere Teil des Grandkörpers sich am Träger anlegt etwa 330° erstrecken und um 180° gegeneinander und einen DicUtungsring 6 einklemmt. Auch am un- i° vesetzt sind. Dadurch entstehen ein Innenring und teren stirnseitigen Ende des Grundkörpers ist ein sol- ein Außenring, die über zwei halbkreisförmige Federeber Dichtungsring S kleineren Durchmessers vorge- arme miteinander verbunden sind. Durch diese Aussehen, bildung wird die örtliche Biegebeanspruchung des

Mittels eines Gewindes 2 α ist der Grumdkörper Federmaterials herabgesetzt.

seinerseits mit dem Gehäuse 2 verschraubt und mit- 15 In den Anker 19 ist von unten her ein Verbin-

tels eines Dichtungsringes 7 abgedichtet. Beim Anzie- dungsteil 20 aus einem Kunststoff eingefügt und ein-

hen dieses Gewindes werden ein Distanzring 8 und geklebt. In der Nabe 20 b des Verbindungsteiles ist

zwei zu seinen beiden Seiten liegende Blattfedern 9 ein metallenes Verschlußstück 21 querbeweglich ge-

und 10 zwischen einem nach innen vorspringenden halten. Das Verschlußstück gliedert sich in einen

Flansch 2b des Gehäuses und der oberen Stirnfläche 20 Schaft, mit Gewinde und in einen Flachkopf 21 h.

des Grundkörpers eingeklemmt. Auf diese Blattfe- Der Außendurchmesser des Sc' aftes ist wesentlich

dern wird an anderer Stelle näher eingegangen. Im kleiner als der Innendurchmesser der Nabe. Der

oberen Teil des Gehäuses 2 sitzt die Magnetwicklung Flachkopf legt sich von unten gegen die eine Stirn-

11. die als konzentrische Ringspule ausgebildet und fläche der Nabe, während oben eine Kunsistoffmut-

mit einem Spulenkörper 12 aus Kunststoff vergos- 25 ter 22 aufgeschraubt ist. Sie ist nur so fest angezo-

sen ist. Der Wicklungsanschluß 11 a ist nach oben gen, caß noch eine Querbewegungsmöglichkeit für

herausgeführt. Der Spulenkörper samt Wicklung ist das Verschlußstück bleibt. Als eigentliche Dichtkör-

von oben her in den Raum zwischen einer Man- per dienen eine obere und eine untere Stahlkugel, die

schette 13 aus nichtmagnetischem Material und der nicht eigens bezeichnet sind und die in beidseitige

Gehäusewand hineingesteckt. Die Manschette stützt 3° zentrale Bohrungen fest eingepreßt sind bis knapp

sich unten mit einem Flansch 13 a gegenüber der Ge über die Hälfte des Kugeldurchmessers. Dabei wer-

häusewand ab und ist mit Hilfe von Dichtungsringen den die Innenwandungen der Bohrungen so weit ver-

14 und 15 sowohl gegenüber dem Gehäuse als auch formt, daß die Kugeln haften.

gegenüber dem Polkörper 3 abgedichtet. Die Man- Zur Begrenzung der Bewegung des Ankers nach schette dient dazu, der Magnetwicklung einen druck- 35 oben und zugleich als Ventilsitz ist in das Gewinfreien Raum zu verschaffen, in dem sie vor den me- de 3 fr des Polkörpers ein Einsatz 23 eingeschraubt, chanischen Belastungen des Druckmittels geschützt Der zugehörige Dichtungsring 24 dichtet den Einsatz ist. Der Polkörper 3 hat. wie der Grundkörper 1 eine gegenüber dem Polkörper ab, ohne daß dadurch zentrale D~rchgangsbohrung3a mit Inncngewin- seine Längsbeweglichkeit beeinträchtigt ist. Zum Jude 3 b und ragt von oben her in das Gehäuse und die 4° stieren ist am einen Ende des Einsatzes ein Schrau-Manschette 13 hinein. Der obere Flanschartig ver- benzieherschlitz vorgesehen. Am anderen Ende verbreiterte Teil ist in den oberen Gehäuserand einge- engt sich die Zentralbohrung und weitet sich dann paßt. Auf dem Polkörper liegt ein Deckel 16, der konisch auf. Dies ist der Ventilsitz, gegen den sich mittels einer gerändelten Überwurfmutter 17 (Gc- die beireffende Kugel anlegt.

winde 17«) am Gehäuse festgeschraubt ist. Der Del.- 45 Nach unten ist die Hubbewegung durch einen Emkel drückt dabei den Polkörper satt in das Gehäuse, satz 25 begrenzt, der in seinen äußeren Abmessungen legt Wicklung und Manschette gegen axiale Vcr- dem Einsatz 23 gleicht, jedoch nie iit durchbohrt ist. Schiebung fest und schafft gleichzeitig den Dich- Die obere Stirnfläche 25« dieses Einsatzes ist als tungsdruck für Dichtungsring 14. In den Deckel ist ebene gehärtete Prallfläche ausgebildet und berührt ein Anschlußrohr 18 eingelötet, das in die Zentral- 50 die untere Kugei des Verschlußstückes. Ein Schraubohrung3« mündet. Ein Dichtungsring \t\a dichtet bcn/ichcrschlitz ISb sorgt auch hier für leicht; Juden Deckel gegenüber dem Polkörper 3 ab. stierbarkcit und ein Dichtungsring 26 für Abdichtung

In dem Raum zwischen Polkörper 3 und Grund- gegenüber dem Grundkörper 1.

körperl kann sich ein ringförmiger Anker 19 auf Das dargestellte Magnetventil arbeitet als tin-

und ab bewegen. Die zylindrischc"Außcnfläche des 55 wcg-Schließvrntil. Bei nicht erregter Magnetwicklung

Ankers bildet mit der Innenfläche dos Distanzrin- drückt eine Schraubenfeder 27 den Anker 19 samt

ges8 einen sehr eng bemessenen zylindrischen Luft- Verschlußstücv 21 nach unten, so daß die untere N.u-

spalt 28. Die Blattfedern 9 und 10 vermitteln eine ί,ο φ sich an der Stirnfläche 25« des Anschlagcinsnizcs

genaue axiale Führung, daß in diesem Luftspalt anlegt und die obere Kugel den Ventilsitz freigibt,

keine Reibung entsteht. Zu diesem Zweck liegen die 60 Die Feder 27 liegt mit einem Ende auf dim inneren

Blattfedern mit ihrem Innenrand an genau tolerierten Rand der Blattfeder 9 und drückt diese gleichzeitig

Ansätzen des Ankers 1.9 an. In Fig. 3 ist die Hälf;e :im Anker an. Pas andere Ende der Feder 27 stutzt

einer solchen Blattfeder in Draufsicht dargestellt. Es sich gegen einen Ansät* des Pnlkörpers 3 ab. Indie-

handclt sich um eine Ringscheibe aus sehr dünnem scr Stellung des Verschlußstückes und Ankers kann

Federwerkstoff mit je vier bogenförmigen Schiit- 6₅ das Druckmittel am Anschhißrohr 18 eintreten und

zcn9«, 9/) und 9 c, die drei konzentrische Kreise bil- durch die Bohrungen 3«, den Ventilsitz, den Anker

den. Die mittleren Schätze sind gegenüber den äuße- und die Aussparungen im Verbindungstell 20 zu

ren und inneren um 45° versetzt. Dadurch entsteht einer exzentrischen Läiigsbohrung 1 d des Grundkor-

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pers 1 gelangen. Diese mündet in einen Ringka- Ein Ringanker 30 ist über ;twci Blattfedern 32 und

nal4a, der aus dem Träger ausgespart ist und kann 33, die der Darstellung nach Fig. 3 entsprechen, mit

diesen über eine .Schrägbohrung4 b wieder verlassen. dem Führungsstück verbunden. Es ist vorteilhaft,

Bei erregter Wicklung bewegt sich der Anker entge- den Abstand der Blattfedern gegenüber Fig. I zu

gen der Schraubenfeder 27 nach oben und die obere 5 vergrößern, was einerseits durch eine größere axiale

Kugel legt sich in den Sitz. Höhe des Führungsstückes 31 und andererseits durch

Vertauscht man die beiden Einsätze 23 und 25, so entsprechende Vergrößerung der axialen Höhe des

wird das Ventil zu einem öffnungsventil. In diesem Ringankers 30 erreicht wurde, ohne daß jedoch die

Fall liegt der Anschluß 18 tot, das Druckmittel wird Masse des Ankers wesentlich vergrößert wurde.

bei 4 6 eingeleitet und verläßt das Ventil über die to Das Führungsstück 31 hat nach oben und unten

Zentralbohrung 1 α des Grundkörpers 1, die sich im weisende hülsenförmige Verlängerungen 31 ο und

Träger in einer entsprechenden Bohrung 4 c verlän- 31 b, in die die Blattfedern bei der Vorfertigung ein-

gert. Man kann auch ein Dreiwegeventil bei Verwen- gelegt werden. Auf den Blattfedern liegen dann zwei

dung eines geeigneten Einsatzes bilden. Druckringe 34 und 35 mit abgeschrägten Kanten.

Durch die Form des Ankers, Verbindungsteiles 15 Um diese Kanten sind die Enden der hülsenförmi- und Verschlußstückes ergibt sich ein außerordentlich gen Verlängerungen umgelrördelt, so daß also die kleines Gewicht der bewegten Teile. Der im unteren Blattfedern mit dem Führungsstück 31 fest verbun-Teil sehr dünne Ankerquerschnitt verbreitert sich den sind. Andererseits schließen die Blattfedern wienach oben sehr stark, so daß die obere Stirnfläche derum den Anker 30 zwischen sich ein. Damit ist etwa der inneren zylindrischen Fläche des Distanz- »o eine zusammenhängende und austauschfähige Bauringes 8 entspricht, welche ihrerseits wieder die dem einheit geschaffen, die mit Ausnahme der Schrauben-Magnetflußübergang dienende Mantelfläche des An- feder 38 das bewegliche System des Ventils darstellt kers bestimmt. Der Magnetfluß verläuft vom langge- und als Ganzes in ein vereinfachtes, gewindeloses streckten Teil des Polkörpers 3 über dessen oberen Ventilgehäuse eingelegt wird.

breiteren Teil zum Gehäuse, über den satt eingesetz- »5 Ferner ist das Verschlußstück gegenüber F i g. 1 ten Distanzring 8 und den zylindrischen Luftspalt 28 geändert. E;- ist gewissermaßen mit dem Verbinzum Anker und über den Arbeitsluftspalt 29 zurück dungsteil vereinigt und insgesamt mit 36 bezeichnet. zum Polkörper. Der Ankerquerschnitt ist in seiner Dieses Teil hat die Form einer runden Scheibe, in Formgebung ganz auf den gekrümmten Magnetfluß- deren mittlerem Teil 36 b harte Kugeln 39 und 40 als verlauf abgestimmt. Durch die Punktberührung der 30 Dichtkörper eingebördelt siind. Der Mittelteil ist umunteren Kugel mit dem Anschlag wird jegliche Sog- geben von einigen im Kreis angeordneten Bohrungen wirkung beim Abheben vermieden und auch dadurch 36a, zwischen denen radiale Stege verlaufen. Die die Ansprechzeit des Ventils verkürzt. Randzone 36 c der Scheibe 36 ist mittels eines Befe-

Bei der beschriebenen Ausführungsform des stigungsrings 37 am Anker gehalten. Dieser Ring

Hauptpatents sind — wie gezeigt — die dem Ma- 35 paßt satt in den Anker und ist durch eine weitere

gnetfeldübergang dienenden Flächen etwa gleich Bördelverbindung 30 a befestigt. Die Scheibe 36

groß und der Werkstoff für das Teil 20 ist aus gegen- kann sich indessen zwischen dem überkragenden

über Eisen leichtem Werkstoff. Rand des Ringes 37 und dem Anker drehen und vor

In Fig. 2 ist eine Ausführungsform der Erfindung allem in einem gewissen Bereich quer verschieben.

dargestellt, bei der diese Merkmale nicht berücksich- 40 Die Voraussetzung des Hauptpatents hinsichtlich

tigt sind. Das dem Distanzring 8 in F i g. 1 entspre- der flächenmäßigen Übereinstimmung ist hier nicht

chende Teil ist hier als Führungsstück 31 bezeichnet. gegeben.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentanspruch:

1. Magnetventil gemäß Patent 1272666 mit einera feststehenden Pol, einer darauf angeordneten Spule, einem beweglichen, als Ring ausgebildeten Anker, in dessen Innerem ein Verschlußstück mittels radial verlaufender Arme oder Rippen gehalten ist, sowie einem das Ganze umgebenden Gehäuse, wobei der Magnetfluß von der Spule über den Pol und den Anker zum Gehäuse mit einem gleichbleibenden Ringspalt zwischen Anker und Gehäuse und einem veränderlichen Arbeitsluftspalt zwischen Anker und Pol verläuft und der Anker mittels zweier paralleler senkrecht zur Hubrichtung angeordneter Blattfedern axial geführt ist und unter der Wirkung einer rückstellenden Schraubenfeder steht, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Ankerhöhe einerseits kleiner als der äußere Halbmesser der dem Magnetflußübergang dienenden Stirnfläche des Ankers und andererseits größer als die Höhe ist, die sich auf Grund der Bemessung etwa gleicher Obergangsflächen am Mantel und an der Stirnfläche des Ankers ergibt.