DE1650574A1 - Elektromagnetisch betaetigbares Miniaturventil mit Tauchankermagnetsystem - Google Patents

Description

• Elektromagnetisch betätigbares Miniaturventil mit Tauchankermagnetsystem Die Erfindung bezieht sich auf elektromagnetisch betätigbare Miniaturventile mit einem Magnetsystem, das einen während des Hubes praktisch unverändert bleibenden zylindrischen Luftspalt (Radialspalt) und einen im wesentlichen ebenen Arbeitsluft-Spalt (Axialspalt) aufweist und wenigstens einen Strömungsweg hat, der bei nicht erregter Magnetwicklung geöffnet ist. Magnetsysteme mit Radial- und Axialspalt werden auch als Tauchankersysteme bezeichnet im Gegensatz zu Plattenankersystemen welche zwei mit dem Hub veränderliche, meist ebene Luftspalte haben, durch die der Magnetfluß in den Anker ein- und austritt. Unter Miniaturventilen werden im Rahmen dieser Erfindung solche kleineren Ventile verstanden, bei denen der magnetische Antrieb von dem Verschlußorgan nicht zu trennen ist und insbesondere der Magnetanker selbst den Verschlußkörper darstellt. Das im folgenden bezeichnete Problem tritt also bei Ventilen mit einer Spindel, welche die Betätigungskraft aus dem Magnetsystem heraus auf einen Verschlußkörper übertr,_igt, nicht auf. Die bekannten ffiniaturventile, die bei Stromunterbrechung öffnen, sind 3-Wegeventile bzw. durch dauernden Verschluß -einer Anschlußbohrung aus 3-Wegevehtilen entstanden. Sie sind so gebeut, daß die Strömung dem Anker in Bewegungsrichtung entlang streicht, sei es durch äußere Längsnuten des Ankers oder durch Axialbohrungen. Wenn daher die Strömung in Folge eines großen Druckunterschiedes sehr stark ist, so wird der Anker mitgerissen, zumal eine gegebenenfalls auf den Anker wirkende Feder in der Öffnungsstellung weitgehend entspannt ist. Bei entsprechender Strömungsrichtung verhält sich ein solches Ventil wie ein Rückschlagventil, d. h. es sperrt die Strömung in dieser Richtung ohne einen Steuerbefehl.
• Es hat sich gezeigt, daß bei Verwendung solcher Ventile in Antiblockierregelsystemen für Fahrzeugbremsen gerade-diese Eigenschaft sehr störend ist. -Ein -im Ruhezustand geöffnetes Ventil ist dort in der Bremsdruckleitung installiert und dient dazu, z._ B. bei übermäßiger Radverzögerung, auf ein elektrisches Schaltsignal hin -die Druckleitung zu sperren, damit durch ein weiteres sogenanntes Auslaßventil'der Bremsdruck abgesenkt werden kann. Man wird zwar daz Ventil so einbauen, daß bei plötzlichem Bremsen die Strömung den Anker in Öffnungsrichtung bewegt. LäBt man dann aber das Bremspedal plötzlich los, kann die Rückströmung das Ventil schließen und damit bleibt der Bremsdruck stehen. Als Abhilfemaßnahme kommt natürlich zunächst eine Verstärkung der Feder in Betracht, die den Anker in der Öffnungsstellung hält. Das bedingt aber eine Verstärkung des Magneten und damit eine größere Stromaufnahme und größere Abmessungen. Dies ist aber indem geschilderten Anwendunjsfall-nicht tragbar. Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, daß der bei Stromunterbrechung geöffnete Strö,:lunvsweg vom Ventilsitz aus durch den magnetischen Axialluftspalt und dann vor, Anker abgewendet durch das Ventz.lgehiuse nach außen verläuft. Der Anker soll 0 danach also in einen strömungstoten Raum angeordnet werden, was nur dadurch möglich ist, daß die Strömung des Druckmittels die magnetischen Feldlinien zweimal schneidet; einmal im Axialspalt und zum anderen beim Durchtritt durch das Gehäuse. Die bisherigen konstruktiven-Bestrebungen waren im Gegensatz dazu darauf gerichtet, den Magnetflußweg und den Druckmittel-Strömungsweg streng von einander zu trennen. Die erfindungsgemäße Wirkung, z"onach der Anker von der Strömung nicht bewegt werden kann, beruht also darauf, daß die Strömung den Anker im wesentlichen nur quer zu seiner Bewegungsrichtung tangiert. Anhand der Zeichnung werden zwei Ausführunüsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch ein vereinfachtes Magnetventil mit einem flachen, ringförmigen Anker, der neben der ' Magnetspule angeordnet ist. Der erfindungsgemäße Strö,-,^:ungsweg verläuft hier vom Ventilsitz durch den Axialluftspalt in einen Ringkanal und von dort nach außen. t Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch ein 2-Wegeventil mit in die Magnetspule hineinragendem Arther. Hier verläuft der erfindungsgemäße Strömungsweg vom Ventilsitz durch den Axialluftspal.t-und von dessen äußerem Rand durch Längskanäle im Ventilgehäuse zurück zu einem Ringsammelkanal. Das 3-L-Tegeventil nach Figq 1 hat _ Anschlüsse A, B und C. Sein ringförmiger Anker l: ist. besonders dazu geeignet, dem Ventil in Folge seiner verhältnismäßig geringen Masse eine sehr kurze Ansprechzeit zu verleihen. Der innere Teil des Ankers trägt als Verschlußkörper zwei Kugeln 2 und 3. Er kann vorzugsweise aus einem nichtmar;netischen, besonders leichten Werkstoff her-. gestellt werden. Der Anker wird durch parallele Blattfedern, von denen eine mit 4 bezeichnet ist, geführt. Die Blattfedern sind in Form einer Ringscheibe mit nierenförmigen, einander überlappenden Schlitzen ausgeführt, die -in der Darstellung nicht sichtbar sind. Der Anker bildet mit dem Ventilgehäuse einen Radialluftspalt 5 und einen Axialluftspalt 6: Die Magnetwieklung.ist mit 8 bezeichnet: An den inneren Enden zweier Einsätze 10 und 11 befinden sich die Ventilsitze. Da die-Blattfedern in Bewegungsrichtung des Ankers nur eine geringe Steifigkeit haben, ist eine Schraubenfeder 9 vorgesehen, welche den Anker bei nicht erregtem Magneten nach unten und damit die untere Kugel auf den Einsatz 11 drückt. In diesem Ruhezustand ist also der Weg A-B frei. Der Strömungsweg verläuft vom Eingang A durch eine zentrale Bohrung 14 des.Einsatzes 10 zum Sitz der oberen Kugel, die in der Darstellung gerade abgehoben ist, denn durch den Axialluftspalt 6 hindurch zu einem Ringkanal 12, welcher durch eine Radialbohrung 13 (oder auch durch mehrere sternförmig angeordnete, parallelgeschaltete Bohrungen) durch die flußführende Gehäusewand hindurch mit dem Anschluß.B verbunden ist. Die Strömung verläuft also im wesentlichen quer zur Bewegungsrichtung des Ankers 1 und beeinflußt diesen somit nicht. Zieht der Anker an, so wird der Weg 8-C frei. Die Strömung verläuft jetzt vom Ringkanal 12 durch die nicht sichtbaren Schlitze der Blattfedern und durch Längskanäle 15 des Gehäuses hindurch zum Sitz der unteren Kugel und damit zum Auslaß C. Ein Abheben des Ankers in Folge der Parallelströmung im Radialspalt 5 ist nicht zu. befürchten, da die Zugkraft des: Magneten im angezogenen Zustand außerordentlich groß ist. Bei den Durchgangsventilen nach Fig. 2 entspricht die Form des Ankers 16 und seine Lage bezüglich der r.Iagnetwicklung 17 mehr der konventionellen Technik. Der Anker ist in einer nicht magnetischen Hülse 18 geführt,welche zugleich die Wicklung von dem unter Druck stehenden Innenraum des Gehäuses 19 abschließt. Der Anker ragt etwa zur Hälfte in die Spule hinein. Von der anderen ' Seite her ist etwa gleich weit ein Einsatz 20 in das Gehäuse eingesetzt. Er weist eine zentrale Bohrung 21-und mehrere Längsnuten 22 am Umfang auf. Um einen guten Verschluß zu gei"ährleisten, ist die innere fk;ündung der Bohrung 21 etwas hochgezogen und in den Anker ist eine Dichtung 23 eingesetzt. Eine Zujfeder 24 zieht den Anke." im Ruhestand -von der Mündung weg nach oben. Der Radialluftspalt ist mit 25 und der Axialluftspalt mit 26 bezeichnet. Der Strömungsweg verläuft vom Anschluß B zunächst durch eine Radialbohrung 27 in einen Ringkanal 28, von diesem durch die Längskanäle 22 und durch den Axialluftspalt zum Ventilsitz. Von dort führt der Strömungsweg durch die Bohrung 21 heraus zum AnschluB A. Auch bei-diesem Beispiel liegt der Anker im Totraum der Strömung. Soweit die Strömung in axialer Richtung verläuft, nämlich in den Kanälen 22 und in der Bohrung 21, grenzt sie nur an gehäusefeste Teile. Der Anker wird nur quer zu seiner Bewegungsrichtung tangiert und daher durch die Strömung nicht bewegt.

Claims (1)

1. Patentanspruch Elektromagnetisch betätigbares Miniaturventil, dessen Magnetsystem einen Radial- und einen Axialluftspalt aufweist und dessen VerschluDkörper bei erregter Magnetwicklung auf einem Ventilsitz aufliegt und dadurch einen Strömungsweg sperrt, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Strömungsweg vom Ventilsitz aus durch- den-magnetischen Axialluftspäl-t (6, 26) und dann vom Anker abgewendet durch das Ventilgehäuse nach außen (B) verläuft.