DE1750470A1

DE1750470A1 - Hydraulisch gedaempftes Magnetventil

Info

Publication number: DE1750470A1
Application number: DE19681750470
Authority: DE
Inventors: Siegfried Bornholdt
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 1968-05-04
Filing date: 1968-05-04
Publication date: 1972-04-13
Also published as: FR2007838A1; BE732441A; DE1750470B2; US3606241A; GB1235417A; NL6906768A

Description

Hydrauliach gedämpftes Magnetventil

Die Erfindung bezieht sich auf ein hydraulisch gedämpftes Magnetventil, insbesondere für Gase, bei dem ein Ölraum, in dem sich der durch eine Schließfeder belastete Anker bewegt, auf der dem Ventilraum zugewandten Seite durch eine Membran abgeschlossen ist. .

Bei derartig hydraulisch gedämpften Magnetventilen verdrängt der Anker bei seiner Bewegung Öl über einen Drosselkanal von der einen zur anderen Stirnseite, so daßsich eine Dämpfung der Ankerbewegung ergibt. Die Membran dient hierbei nicht nur der Abdichtung sondern auch durch entsprechende Dehnung der Konstanthaltung des Ölraumvolumens. Die Kräfte zur Dehnung der Membran müssen vom Magneten aufgebracht werden.

Diese Schwierigkeiten treten bei einer anderen Konstruktion nicht auf, bei der ein durch eine Membran mit Drosselkanal unterteilter Ölraum auf der dem Ventil abgewandten Seite des Elektromagneten angeordnet und der Anker über eine ihn axial verlängernde Stange mit der Membran verbunden ist. Hierbei ist jedoch der den Anker aufnehmende Raum nicht mehr gegenüber dem Ventilraum abgedichtet.

Magnetventile benötigen im allgemeinen eine Schließfeder, die Das Verschlußstück bei fehlender Erregung des Magneten i4 eine

HiÜÖ Unterlagen IArt.7IlAbe.2Nr.1 Satz 3 das

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vorgegebene Arbeitslage, zumeist die Schließlage, bringt. Biese Schließfeder muß so kräftig aasgebildet sein, daß sie unter allen Umständen das Ventil geschlossen hält, beispielsweise auch dann, wenn einem sehr hohen, dem Schließfederdruck entgegenwirkender Zulaufdruck nur ein sehr geringer Ablaufdruck.gegenübersteht. Eine starke Schließfeder erfordert aber auch einen entsprechend starken Elektromagneten zum öffnen.

Es sind zwar bereits druckentlastete Magnetventile bekannt, bei denen zwei Membranen die auf das Terschlußstück wirkenden Drücke kompensieren. Bei einer bekannten Konstruktion ist der mit dem Anker gekuppelte Ventilschaft über das Terschlußstück hinaus durch den Ventilsitz verlängert. Die beiden Membranen sind zu beiden Seiten des Ventilsitaes an dem -Schaft befestigt und schließen den Zulaufraum bzw. den Abiaufraum ab. Bei derartigen Magnetventilen bereitete es aber Schwierigkeiten, eine hydraulische Dämpfung vor* zunehmen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe augrunde, ein Magnetventil anzugehen» das durch hydraulische Dämpfung geräuscharm ist und mit sehr kleinen Schließfederkräften aaskommt.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird von einem eingangs beschriebenen hydraulisch gedämpften Magnetventil ausgegangen und dieses erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Ölraum auch auf der dem Ventilraum abgewandten Seite durch eine Membran abgeschlossen ist^x und der Raum jenseits der Membran zwecks Entlastung mit dem Ventilraum unterhalb des Verschlußstücks über.einen Kanal verbunden ist.

Bei dieser Konstruktion wird eine vollkommene Entlastung mit Hilfe zweier Membranen erreicht, die gleichzeitig den Ölraum zwischen sich einschließen. Da der Ölraum beidseitig durch eine Membran begrenzt ist, brauchen diese Membranen nur der Schaftbewegung folgen zu können, müssen aber nicht eine erhebliche Verformung zur Anpassung an das Ölraumvolumen vollführen. Der Magnet, seine Dämpfungsvorrichtung und die Entlastungsvorrichtung sind auf einer Seite

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des ¥erschlußstücks angeordnet und können daher in einem gemeinsamen Ventilaufsatz untergebracht sein.

Dieses Magnetventil arbeitet in IPölge der hydraulischen Dämpfung äußerst geräuscharm* In Folge der Entlastung und des von zwei Membranen begrenzten ölraums genügen sehr kleine Kräfte zum öffnen und Schließen. Infolgedessen kommt man mit relativ kleinen Magneten aus. Das Ventil ist weitgehend unabhängig von seiner Einbau- - lage, - ■;■, ■'■ '■

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist dafür gesorgt, daß als Verbindusijskanal im Ventilschaft eine Bohrung vorgesehen ist.

Des" weiteren ist es empfehlenswert, wenn der .anker eine Längsnut aufweist, die kurz vor Erreichen der oberen Endstellung geschlossen wird. Die längsnut bildet dann einen Drosselkanal relativ groesen Querschnitts, so daß sich das Ventil zunächst schnell öffnen kann. Dann wird der Drosselquerschnitt verringert, so daß das Ventil langsam in die obere Endstellung geht.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können Anker und Ventilschaft unter Zwischenschaltung einer in Öffnungsrichtung auf den Schaft wirkenden Feder relativ zueinander beweglich sein und es kann in dem Verbindungskanal eine Drossel vorgesehen sein. Bei dieser Konstruktion haben der Anker und das Ventil eine getrennte Dämpfung. Der Anker wird nach wie vor hydraulisch gedämpft; er kann rasch aufgehen und wird erst kurz vor der oberen Endstellung gebremst. Das Ventil komprimiert bei der Öffnungsbewegung das Gas im oberen Entlastungsraum* Bis zu einem vorgegebenen Punkt öffnet das Ventil rasch» dann wird es durch den Gasstau im oberen Entlastungsraum gebremst.

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Zweckmäßig ist es ferner, wenn in bekannter Weise das Vershlußstück einen Drosselkörper aufweist, der im ersten Teil der Öffnungsbewegung wirksam ist. Auf diese Weise kannj. das Ventil einen relativ großen Hub bis zum Beginn der Bremsung durchführen, ohne daß in der Zwischenzeit das Ventil schon einen zu großen Öffnungsquerschnitt freigegeben hat. Erstrebt ist es, daß während der schnellen Öffnungsbewegung nur etwa 25$ des Querschnitts freigegeben werden und alsdann eine langsame Öffnungsbewegung erfolgt, damit verhindert wird, daß das Gas unter Geräuschbildung zündet.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen :

Pig. 1 einen Längsschnitt in schematischer Darstellung durch ein erstes Ausführungsbeispiel, wobei links die Öffnungsstellung und rechts die Schließstellung des Ventils gezeigt ist, und

Fig. 2 die ähnliche Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels.

In Fig. 1 besitzt das Ventilgehäuse 1 einen Ventilsitz 2, der mit einem Verschlußstück3 zusammenwirkt. Unterhalb des Verschlußstücks befindet sich ein Zulaufraum 4 und darüber ein Ablaufraum 5. Das Ventilgehäuse trägt einen Aufsatz 6, in welchem der gesamte Betätigungsmechanismus zusammengefaßt ist.

Der Aufsatz enthält eine Magnetspule 7 mit entsprechenden Anschlußleitungen 8 auf einem Spulenkörper 9. Im Innern des Spulenkörpers ist ein Anker 10 geführt, der fest mit dem das Verschlußstück 3 tragenden Ventilschaft 11 verbunden ist. Auf den Anker 10 wirkt eine Schließfeder 12, die sich an einem Magnetstopfen 13 abstützt. Der magnetische Rückschluß erfolgt über aei Magnetplatten 14 und 15 sowie das äußere Gehäuse 16.

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Der Ventilschaft trägt oberhalb und unterhalb des Magneten je eine Membran 17, 18, deren Umfangsrand im Gehäuse eingespannt ist. Oberhalb der oberen Membran 17 befindet sich ein oberer Entlastungsra.um 19» der über eine Bohrung 20 im Ventilschaft mit dem Zulaufraum 4 verbunden ist. Unterhalb der unteren Membran 18 befindet sich ein unterer Entlastungsraum 21, der mit dem Ablaufraum 5 in Verbindung steht. Der Raum22 zwischen den Membranen 17 und 18 ist mit Öl gefüllt. Der Anker besitzt eine Längsnut 23, die an ihrem unteren Ende 24 geschlossen ist.

Wenn das Ventil seine rechts gezeichnete Schließlage hat, wirkt der Zulaufdruck auf die Unterseite des Verschlußstücks 3 und gleichzeitig auf die Oberseite der Membran 17. Die Membran ist so bemessen, daß die auf sie ausgeübte Kraft dem auf den wirksamen Teil des Verschlußstücks 3 ausgeübten Druck etwa gleich ist. In ähnlicher Weise wirkt auf die Oberseite des Verschlußstücks 3 und auf die Unterseite der Membran 18 der Ablaufdruck. Beim Einschalten des Magneten 7 wird der Anker 10 nach oben gezogen. Hierbei ist wegen der beschriebenen Entlastung lediglich die Kraft-der Schließfeder 12 und die Schwerkraft zu überwinden. Die anfängliche Schließbewegung geht rasch vonstatten, da das Öl über die Längsnut 23 verdrängt werden kann. Kurz vor Erreichen der oberen Endstellung jedoch hört diese Nut auf. Öl kann nur noch über den schmalen Spalt rings um den Anker 10 verdrängt werden. Das führt zu einer starken Bremsung, so daß der Anker langsam und entsprechend geräuscharm gegen den Magnetstopfen 13 anschlägt. Die Schließbewegung beim Abschalten des Magneten erfolgt im wesentlichen unter dem Einfluß der schwachen Schließfeder 12 und des Eigengewichts der beweglichen Teile.

Bei dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel stehen die an die Membranen 17 und 18 angrenzenden Teile des Ölraums nicht nur über einen zentrischen, den Schaft aufnehmenden Kanal miteinander in Verbindung, sondern auch über einen äußeren Kanal 25. Es ist erkennbar, daß sich der Raum zwischen den beiden Membranen 17 und

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18 bei einer Bewegung des Schaftes volumenmäßijg höchstens unwesentlich ändert.

Bei' dem Ausführungsbeispiel nach Pig. 2 tragen die gleichen Teile die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1. Unterschiedlich ist-im wesentlichen, daß der Anker 10 und der Schaft 11 relativ zueinander beweglich sind und über eine Koppelfeder 26 miteinander in Verbindung stehen, die sich einerseits am Anker und andererseits am Ventilschaft abstützt. Außerdem ist im Kanal 20 ein Drosseleinsatz 27 vorgesehen. Schließlich trägt das Verschlußstück einen Drosselkörper 28, der in den Ventilsitz 2 eingreift.

Bei dieser Konstruktion arbeitet die Entlastungsvorrichtung und die hydraulische Dämpfungsvorrichtung wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1. Wenn aber der Magnet 7 eingeschaltet wird, bewegt sich der Anker 10 nach oben, ohne daß hierbei die Bewegung des Verschlußstücks der Ankerbewegung unmittelbar folgt. Das Verschlußstück wird vielmehr unter dem Einfluß der Feder 26 nach oben gedrückt, erfährt aber durch den Gasstau im Entlastungsraum 19» der durch den Drosseleinsatz 2ψhervorgerufen wird, eine eigene Bremsung, die nach einem vorbestimmten Hub einsetzt. Diesei Hub ist so bemessen, daß der DrosseUcörper 2&- gerade beginnt, ders Ventilsitz 2 zu verlassen. Unabhängig von der Ankerbewegung öffnet daher das Ventil rasch bis zu einem vorgegebenen kleinen Querschnitt, setzt dann aber die Öffnungsbewegung langsam fort. Unterschiede in der Ankerbewegung , z.B. in Folge Überspannung oder Unterspannung, machen sich bei der Bewegung des Verschlußstücks kaum bemerkbar. Die Schließbewegung von Anker und Verschlußstück steht unter dem Einfluß relativ schwacher Federkräfte und bedarf keiner näheren Erläuterung.

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Claims

Patentansprüche ;

1. Hydraulisch gedämpftes Magnetventil, insbesondere für Gase, bei dem ein Ölraum, in dem sich der durch eine Schließfeder belastete Anker bewegt, auf der dem Ventilraum zugewandten Seite durch eine Membran abgeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ölraum (22) auch auf der dem Ventilraum abgewandten Seite durch eine Membran (17) abgeschlossen ist und der Raum (19) jenseits der Membran zwecks Entlastung mit dem Ventilraum (4) unterhalb des VerschlußStücks (3) über einen Kanal (20) verbunden ist.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Verbindungskanal im Ventilschaft (11) eine Bohrung (20) vorgesehen ist.

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (10) eine Längsnut (23) aufweist, die kurz vor Erreichen der oberen Endstellung geschlossen wird«

4. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Anker (10) und Ventilschaft (11) unter Zwischenschal-' tung einer in Öffnungsrichtung auf den Schaft wirkenden Feder (26) relativ zueinander beweglich sind und daß in dem Verbindungskanal (20) eine Drossel (27) vorgesehen ist.

5. Ventil nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daß in bekannter Weise das Verschlußstück (3) einen Drosselkörper (28) aufweist, der im ersten Teil der Öffnungsbewegung wirksam ist.

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