DE1750415B1 - Elektromagnetisch betaetigtes steuerventil - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisch betä- nicht betätigtem Hebel ein Ventil zu öffnen. Dazu tigtes Steuerventil mit einem Betätigungsteil und kommt, daß bei Betätigung ebenfalls ein starkes einem Ventilteil, die voneinander durch eine Mem- Drehmoment gegen die elastischen Kräfte eines der bran mit einer Tasche od. dgl. getrennt sind, in die Gummielemente ausgeübt werden muß. ein schwenkbarer Fortsatz eines als Klappanker aus- 5 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese gebildeten Betätigungsgliedes hereinragt, das die Be- Nachteile zu vermeiden und ein Steuerventil zu schafv/egungen des Ventils auslöst. fen, das verhältnismäßig hohe Drücke bei relativ

Steuerventile dieser Art sind bekannt. Bei der niedriger Leistungsaufnahme zu schalten vermag, bekannten Bauart steckt der Fortsatz eines Klapp- Die Erfindung besteht bei einem Steuerventil der

ankers in einer als Ventilverschluß ausgebildeten io eingangs genannten Art darin, daß der Ventilteil Tasche, die zwischen zwei gegenüberliegenden Düsen- einen symmetrisch ausgebildeten und mit zwei gegenöffnungen angeordnet ist. In stromlosem Zustand einandergeneigten Dichtflächen versehenen und zwiwird der Klappanker mittels einer Druckfeder von sehen den Dichtflächen mit einer Schwenkschneide dem mit einem Kurzschlußring versehenen Gegenpol zur Lagensicherung ausgerüsteten Dichtkörper beabgedrückt, wobei die Dichtungstasche entsprechend 15 sitzt, der auf der den Dichtflächen abgewandten Seite der Hebelübersetzung ausgelenkt wird und dabei eine mit einer weiteren, in der Symmetrieebene liegenden der Ventilöffnungen schließt. Bei Erregung der Spule Schneide versehen ist, die in einer an einer Druckwird der Klappanker vom Gegenpol angezogen, so feder gehaltenen Abstützhülse sitzt, wobei die Druckdaß die Dichtungstasche nunmehr gegen die andere feder an der Außenseite einer über die Tasche der Düse ausgelenkt wird. Da der Klappanker im magne- 20 Membran gestülpten Führungshülse gehalten ist. tisierten Zustand zur Vermeidung von Rasseln und Durch diese Ausgestaltung erfolgt der Druck von

Brummen bei Wechselstrom ohne Luftspalt am oben her auf den Dichtkörper, so daß ein Dreh-Gegenpol anliegen muß, gleichzeitig aber die Dich- moment zur Erreichung der Dichtkräfte entfällt. Die tungstasche gegen die Gegendüse im Ventilraum Umschaltkräfte können daher sehr niedrig gehalten drücken soll, verbleibt als ausschließlich ausgleichen- 25 werden, so daß durch die Erfindung elektromagnedes Element die Elastizität der Ventildichtung. Dies tisch betätigte Ventile auch zur Beherrschung hoher ist aber sehr nachteilig, da die Zeit und die Umwelt- Drücke eingesetzt werden können, was bisher wegen bedingungen die Gummieigenschaft nachteilig ver- der hohen Umschaltkräfte nicht möglich war. Der ändern. Ventilteil führt bei der Bewegung des Betätigungs-

Es sind auch schon elektromagnetisch betätigte 30 gliedes lediglich eine Art Schnappbewegung aus, die Ventile vorgeschlagen worden, bei denen auf eine ein leichtes und schnelles Schalten ermöglicht. Dar-Abdichtung zwischen Magnet- und Ventilteil ver- über hinaus wird die Dichtkraft von dem federnden ziehtet ist und der Fortsatz eines Klappankers einen Element aufgebracht, das zur Erzielung hoher Dichtdurch Federn auf die Ventilöffnungen gepreßten kräfte entsprechend dimensioniert werden kann. Der Ventilverschluß entweder ähnlich einem Kolben hin- 35 Steuerteil selbst braucht nur die Umschaltbewegungen und herschiebt oder dafür sorgt, daß zwei federnd auszuführen; die dafür nötigen Umschaltkräfte könaneinander abgestützte Verschlußstücke je nach Lage nen auf Grund der besonderen Ausgestaltung des des Klappankers wechselseitig betätigt werden. Beide Ventils, das eine Art Kniehebel bildet, klein gehalten Vorschläge weisen den Nachteil auf, daß mit der werden.

Höhe der zu beherrschenden Drücke auch die ent- 40 Wird die Abstützhülse an der Führungshülse längsweder durch Reibung oder durch die Reaktionskräfte beweglich geführt und zwischen beiden Durchmessern der Federn bedingten Schaltkräfte steigen, so daß ein Spiel vorgesehen, so stellt sich beim Umschalten solche Schaltventile ebenso wie alle bekannten elek- ein gewisser Vorlauf des Fortsatzes des Betätigungstromagnetisch betätigten Ventile nicht zum Einsatz hebeis ein, was ebenfalls dazu beiträgt, das Niveau bei der Steuerung hoher Drücke verwendet werden 45 des noch zu beherrschenden Druckes anzuheben, können, ganz abgesehen davon, daß der Betätigungs- Die Ventilöffnungen können nahe am Schwenkteil nicht dicht gegenüber dem Ventilteil abgeschlos- punkt des Dichtelementes angeordnet sein, so daß die sen ist, so daß die Gesamtanordnung in einer abge- von der Druckfeder auf den Dichtkörper wirkenden dichteten Baueinheit vorgesehen sein muß. Kraftrektoren innerhalb der Flächen der Ventilöff-

Für mechanische Betätigung sind darüber hinaus 50 nungen liegen. Die Schneide hebt dadurch in jeder auch Ausführungsformen bekanntgeworden, bei der beiden Endlagen ab, und es wird eine einwanddenen eine an einem Schalthebel angeordnete Druck- freie Dichtung erreicht, auch wenn das elastische feder auf das obere Ende eines Schwenkhebels Dichtmaterial nach längerer Betriebszeit verbraucht drückt, der am unteren Ende mit einem kugelförmi- sein sollte. Ein weiterer Vorteil ist, daß durch die gen Ventilverschluß versehen ist. Da bei dieser Aus- 55 neue Ausgestaltung auch das Material für den Dichtführung die Abdichtung nur durch ein auf den körper selbst sehr hart gewählt werden kann, was Schwenkhebel ausgeübtes Drehmoment erreicht wird, für manche Anwendungsfälle sehr vorteilhaft ist. können höhere Drücke nur beherrscht werden, wenn In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand von

das Drehmoment erhöht wird; auch die Umschalt- Ausführungsbeispielen von Steuerventilen dargestellt kraft muß dieses Drehmoment überwinden, so daß 60 und im nachfolgenden erläutert. Es zeigt solche Ausführungsformen für elektromagnetische F i g. 1 eine Ausführungsform des neuen Steuer-

Betätigung ungeeignet sind. Das gilt auch für andere ventils für ein Dreiwegemagnetventil, dessen elektromechanisch betätigte Ventile, bei denen ein halb- magnetische Betätigungseinheit nach dem Klappkugelförmiger Ventilverschluß von mindestens zwei ankerprinzip arbeitet und elastisch von einem den Ventilverschluß mit Betä- 65 F i g. 2 eine Steuerventilausführung, bei der der tigungshebel haltenden Deckel zusammengepreßten Betätigungsteil für Impulsbetätigung ausgelegt ist, der Gummielementen auf zwei Ventilverschlüsse gepreßt Ventilteil ist wie in F i g. 1 gestaltet, wird. Hier ist keine Möglichkeit vorgesehen, bei In der Fig. 1 ist in einem aus den Teilen la

und 1 b bestehenden Gehäuse für ein Dreiwegemagnetventil der im Gehäuseteil 1 α untergebrachte Betätigungsteil und der im Gehäuseteil 1 b angeordnete Ventilteil vorgesehen. Der Betätigungsteil ist vom Ventilteil durch die zwischen den Gehäuseteilen 1 α und 1 b eingespannte Membran 3 getrennt. Der Betätigungsteil arbeitet nach dem bekannten Klappankerprinzip und besteht aus einer elektromagnetischen Spule 4, dem Klappanker 5 und dem Joch 6 mit Kurzschlußring 7. Der Klappanker 5 ist um die Schneide 8 schwenkbar angeordnet und wird durch die Druckfeder 9 gegen diese Schneide krafischlüssig gedrückt. Sein unterhalb der Schneide 8 liegender Fortsatz 10 steckt in einer Tasche 3 α der Membran 3, die durch die als Formteil ausgebildete Hülse 11 vor Beschädigungen durch den Fortsatz 10 geschützt ist. Über die Tasche 3 α ist die Führungshülse 12 gestülpt, an deren Kragen 12 a sich die Druckfeder 13 abstützt, die an ihrem unteren Ende über eine Abstützhülse 14 geschoben ist, die gegen ein Schneide 15 des Dichtkörpers 16 drückt.

Der Dichtkörper 16 selbst weist zwei Dichtflächen 16 a und 16 b auf, die je nach der Lage des Klappankers 5 die Ventilöffnungen 17 bzw. 18 dicht verschließen. Zwischen den Dichtflächen 16 α und 16 b ist eine Schwenkschneide 19 am Dichtkörper 16 angeordnet, die zur Lagensicherung des Dichtkörpers 16 dient und in eine Vertiefung im Ventilgehäuseteil 1 b eingreift. Zur Lagensicherung der Schwenkschneide 19 kann in dem Gehäuseteil 1 b auch ein besonderes Fixierteil 20 angeordnet sein. Der Dichtkörper 16 kann aus einem in der Zeichnung im Inneren angedeuteten festen Metallkörper od. dgl. bestehen, der an beiden Seiten zu den Schneiden 15 und 19 geformt ist und der auf seinem gesamten Umfang mit einem Dichtungswerkstoff zur Bildung der Flächen 16a und 16 b umgössen ist. Im Gehäuseteil 1 b sind die Druckanschlußöffnungen 21, 22 und 23 angeordnet, durch die das zu steuernde Druckmittel ein- bzw. aus dem Ventil herausströmen kann.

Der Klappanker 5 ist in der Stellung dargestellt, in der die Spule 4 erregt ist. Wird der Stromkreis abgeschaltet, so drückt die Feder 24 den Klappanker 5 von der Polfläche 25 weg und gegen den Anschlag 26. der im hier gezeigten Beispiel gleichzeitig als Hand-Notbetätigungshebel mit einem Druckknopf 27 ausgeschaltet ist. Der Dichtkörper 16, der bisher durch die auf die Schneide 15 drückende Kraftkomponente der Druckfeder 13 mit der Dichtfläche 16 α fest auf der Ventilöffnung 17 auflag, wird aus dieser stabilen Lage durch die Verschwenkung des Klappankers 5 in die labile Mittellage gebracht und schnappt dann, wenn die labile Mittellage nur etwas überschritten ist. selbsttätig durch die Kraft der Feder 13 in die zweite stabile Endlage um, in der die Dichtfläche 16 b die Ventilöffnung 18 abschließt. Der Umschaltvorgang ist damit bereits beendet. Da die Dichtflächen 16 a und 16 b symmetrisch zu der durch die Schneiden 15 und 19 gehenden Achse angeordnet sind, ist die Dichtkraft, die von der Feder 13 in beiden stabilen Endlagen auf die Ventilöffnungen 17 bzw. 18 ausgeübt wird, gleich groß. Die Feder 13 kann entsprechend der gewünschten Schließkraft ausgelegt werden.

Vom Klappanker 5 und von der Spule 4 sind beim Umschaltvorgang nur die Kräfte aufzubringen, die zur Bewegung des Fortsatzes 10 und des Dichtkörpers 16 über den labilen Punkt hinweg benötigt werden, in dem die Achse des Fortsatzes 10, die gleichzeitig auch die Mittelachse für die Druckfeder 13 ist, da die Führungshülse 12 und auch die Abstützhüle 14 konzentrisch zum Fortsatz 10 angeordnet sind, mit der durch die Schneiden 15 und 19 gelegten Achse fluchtet. Mit dem neuen Ventil kann daher in einfacher Weise ein Schaltvorgang ausgelöst werden, auch wenn die an den Ventilöffnungen 17 und 18 anliegenden Drücke verhältnismäßig hoch sind.

Zwischen der Führungshülse 12 und der Abstützhülse 14 ist ein gewisses Spiel zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen vorgesehen. Beim Umschaltvorgang bewirkt dieses Spiel einen Vorlauf des Fortsatzes 10 gegenüber dem Dichtkörper 16, was dazu beiträgt, daß das zu beherrschende Druckniveau erheblich erhöht werden kann.

In der Fig. 2 ist die Ausbildung des Gehäuseteiles Ib mit der Membran 3 und dem gesamten Ventilteil identisch zu der in der F i g. 1 gezeigten. Der Gehäuseteil la mit dem Betätigungsteil ist dagegen für Impulsbetätigung ausgelegt. Hier sind zwei Elektromagnetspulen 4 a und 4 b mit zwei Jochen 6 a und 6 b vorgesehen, die wahlweise erregt werden können. Der Klappanker 5 a ist hier um die Achse 8 a schwenkbar angeordnet und schließt je nach Strombeaufschlagung den Magnetkreis im Joch 6 a bzw. 6 b über seine Ansätze 5 b und 5 c. Bei dieser Ausführungsform lassen sich die beiden stabilen Gleichgewichtszustände der Endstellungen des Dichtkörpers 16 und der Druckfeder 13 in geradezu idealer Weise ausnützen. Diese Ausführungsform hat außerdem noch den Vorteil, daß das obere Ende 5 d des Klappankers 5 a als eine Hand-Notbetätigung und gleichzeitig auch zur Anzeige des jeweiligen Schaltungszustandes eingesetzt werden kann.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Elektromagnetisch betätigtes Steuerventil mit einem Betätigungsteil und einem Ventilteil, die voneinander durch eine Membran mit einer Tasche od. dgl. getrennt sind, in die ein schwenkbarer Fortsatz eines als Klappanker ausgebildeten Betätigungsgliedes hereinragt, das die Bewegungen des Ventils auslöst, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilteil einen symmetrisch ausgebildeten und mit zwei gegeneinander geneigten Dichtflächen (16 α, 16 b) versehenen und zwischen den Dichtflächen mit einer Schwenkschneide (19) zur Lagensicherung ausgerüsteten Dichtkörper (16) besitzt, der auf der den Dichtflächen abgewandten Seite mit einer weiteren, in der Symmetrieebene liegenden Schneide (15) versehen ist, die in einer an einer Druckfeder gehaltenen Abstützhülse (14) sitzt, wobei die Druckfeder (13) an der Außenseite einer über die Tasche (3 a) der Membran (3) gestülpten Führungshülse (12) gehalten ist.

2. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützhülse (14) an der Führungshülse (12) längsbeweglich geführt ist und daß zwischen beiden Durchmessern ein Spiel vorhanden ist.

3. Steuerventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilöffnungen (17, 18) nahe am Schwenkpunkt (19) des Dichtkörpers (16) angeordnet sind.

4. Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtkörper (16) aus einem an beiden Seiten schneidenartig geformten festen Metallkörper od. dgl. besteht, der von einem Dichtungswerkstoff umschlossen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen