DE1818907U

DE1818907U - Elektromagnetisch betaetigbares ventil.

Info

Publication number: DE1818907U
Application number: DEE12928U
Authority: DE
Original assignee: ELEMAG ANSTALT
Current assignee: ELEMAG ANSTALT
Priority date: 1959-07-25
Filing date: 1959-07-25
Publication date: 1960-09-29

Description

Elektromagnetisch betätigbares Ventil.
Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisch betätigbares Ventil mit einem Ventilgehäuse, an das ein Hohlkörper angeschlossen ist, der in ein Gehäuse hineinragt, das die Wicklung eines einen Teil des Hohlkörpers umgebenden Elektromagneten enthält, dessen Anker in dem Hohlkörper verschiebbar und mit dem Ventilkörper verbunden ist. Das Ventil nach der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß der Hohlkörper von einem an das Ventilgehäuse angeschlossenen, mit einer Bohrung versehenen Verbindungsstück aus ferromagnetischem Material, einem hohlzylindrischen Körper aus ferromagnetischem Material und einer dazwischen liegenden Buchse aus magnetisch nicht leitendem Material gebildet ist.
In der einzigen Figur der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes im Längsschnitt dargestellt.
Das dargestellte Ventil umfasst ein Ventilgehäuse 1, das einen Eintrittsstutzen 2, einen mit demselben in Flucht liegenden Austrittsstutzen 3 und eine Zwischenwand 4 aufweist.
Die Zwischenwand 4 ist mit einer Bohrung 5 versehen, deren oberer Rand den Sitz 6 für den kugelförmigen Ventilkörper 7 bildet. Der Eintritts-und der Austrittsstutzen sind mit Anschluss-Innengewinden 8, bzw. 9 versehen. Das Ventilgehäuse weist noch einen dritten, mit Innengewinde lo versehenen Stutzen 11 auf, der zu den Stutzen 1 und 2, sowie zur Zwischenwand 4 senkrecht steht und in den ein Verbindungsstück 12 eingeschraubt ist. Eine Dichtung 13 befindet sich zwischen einer Schulter des Verbindungsstückes 12 und dem oberen Band des Stutzens 11.
Das Verbindungsstück 12 verbindet das Ventilgehäuse 1 mit einem Gehäuse 14, in dem sich eine Magnetwicklung 15 befindet. Das Gehäuse 14 besteht aus einer unteren Scheibe 16, einer oberen Scheibe 17 und einem Mantel 18, der mit der Peripherie dieser Scheiben 16 und 17 : fest verbunden ist, z. B. durch Press-Sitz. Die untere Scheibe 16 weist eine zentrale Bohrung 19 auf, durch die ein vom Verbindungsstück 12 gebildeter Stutzen 2o hindurch ragt, auf den die Scheibe 16 aufgeschoben ist.
Die obere Scheibe 17 weist eine zentrale Bohrung 21 auf und ist auf einen mit einer axialen Bohrung 22 versehenen Körper 23 aufgeschoben. Das obere Ende des Stutzens 2o und das untere Ende des hohlzylindrischen Körper 23 sind durch eine Buchse 24, die in Schultern 25, bzw. 26, dieses Stutzens bzw. Körpers eingreift, fest miteinander verbunden, z. B. verlötet. Diese Buchse 24 besteht aus magnetisch nicht leitendem Material z. B. Messing, während die Teile 16-18,2o und 23 aus ferromagnetischem Material, z. B. Stahl, bestehen und den magnetischen Kreis eines durch sie und die Wicklung 15

gebildeten Elektromagneten bilden.

Der Anker des Elektromagneten wird durch einen

zylindrischen Eisenkörper 27 gebildet, der in der Buchse 24 und in einer zentralen Bohrung 28 des Verbindungsstückes 12 verschiebbar angeordnet und durch einen Stengel 29 mit der Ventilkugel 7 verbunden ist, wobei Anker, Stengel und Ventilkugel aus einem Stück bestehen. Der Durchmesser des Ankers 27 ist etwas geringer als der Durchmesser der Bohrung 28 und der Innendurchmesser der Buchse 24, die einander gleich sind. Zur Führung des Ankers 27 in der Bohrung 28 ist auf demselben ein Messingring 3o aufgezogen. Der Messingring 3o hat in der Bohrung 28 ein kleines Spiel, indem sein Durchmesser vorzugsweise ungefähr 0.5 mm kleiner ist als derjenige der Bohrung 28.
Die Wicklung 15 ist auf einem Spulenkörper 31 aus Isoliermaterial angeordnet, der innen an den Teilen 23,24,19 und stirnseitig an den Scheiben 16, bzw. 17 anliegt. Die schematisch dargestellten Anschlussklemmen für die Wicklung 15 sind mit 32 bezeichnet.
Der obere Teil der Bohrung 22 des hohlyzylindrischen Körpers 23 ist mit Innengewinde 33 versehen und in dasselbe ist eine Hohlschraube 34 eingeschraubt, in der das obere Ende eines Stengels 35 geführt ist, der unten mit einem Kopf 36 versehen ist, der in der Bohrung 22 geführt ist und aus magnetisch nicht leitendem Material, z. B. Bronze besteht. Eine Tellerfeder 37, die zwischen der Hohlschraube 34 und dem Kopf 36 angeordnet ist, drückt letzteren gegen einen kegelstumpfförmigen Endteil 38 des Ankers 27 und damit die Ventilkugel 7 auf ihren Sitz 6. Durch Einstellen der Hohlschraube 34 kann man somit den Schließdruck der Ventilkugel 7 dem auf der Eingangsseite des Ventils herrschenden Flüssigkeits-oder Gasdruck entsprechend einstellen. Das untere Ende des Körpers 23 weist eine konische Ausnehmung 39 auf, deren Konizität derjenigen des kegelstumpfförmigen Endteiles gleich ist.
In das obere Ende des Innengewindes 33 der Bohrung 22 ist ein Zapfen 40 unter Zwischenlage einer Dichtung 41 eingeschraubt. Das aus der Bohrung 21 der Scheibe 17 herausragende Ende des zylindrischen Körpers 23 ist mit Außengewinde 42 versehen und auf dasselbe ist eine Mutter 43 aufgeschraubt, welche das Gehäuse 14, das als Ganzes auf die fest miteinander verbundenen Teile 12, 24, 23 aufgeschoben ist, auf dem Verbindungsstück 12 festhält. Zwischen einer Schulter 44 des Verbindungsstückes 12 und der unteren Scheibe 16 ist eine dünne Einlagescheibe 45 vorgesehen. Durch Wahl der Dicke dieser Einlagescheibe kann der Abstand zwischen dem oberen Endteil 38 des Ankers 27 und der konischen Ausnehmung 39 des Körpers 23 eingestellt werden. Die Einlagerscheibe 45 kann selbstverständlich auch wegfallen, falls sich die Einstellbarkeit bei der Serienfabrikation als überflüssig erweist.
Wenn man die Wicklung 15 erregt, verläuft der Magnetfluss fast überall in ferromagnetischem Material, nämlich im hohlzylindrischen Körper 23, in der oberen Scheibe 17, dem Mantel 18, der unteren Scheibe 16, dem Stutzen 2o und im Anker 27, der von dem Anker 27 nur durch einen sehr schmalen, ringförmigen Spalt 46 getrennt ist. Das untere Ende des Körpers 23 mit der Ausnehmung 39 zieht daher das kegelstumpfförmige Ende 38 des Ankers 27 an, so daß letzterer sich gegen den Druck der Feder 37 nach oben bewegt und somit die Ventilkugel 7 von ihrem Sitz 6 abgehoben wird.
Gegenüber bekannten Ventilen ähnlicher Art weist das beschriebene Ventil wichtige Vorteile auf.
Bei diesen bekannten Ventilen ist der Anker des Elektromagneten in einer Hülse aus magnetisch nicht leitendem Material verschiebbar, die dem von den Teilen 12,24 und 23 gebildeten Hohlkörper entspricht. Da der magnetische Kreis nicht nahezu im ferromagnetischen Material geschlossen ist, ist eine viel größere Erregerwicklung nötig, um die erforderliche Kraft auf den Anker auszuüben. Ferner bleibt der Ventilkörper bei diesen bekannten Ventilen nur in zwei Stellungen stehen, nämlich vollständig geschlossen, oder vollständig offen.
Bei dem dargestellten Ventil hängt dagegen die Lage des Ventilkörpers von der Stärke des der Wicklung 15 zugeführten Stromes so ab, daß man durch Regulierung der Stromstärke den Ventilkörper in jede beliebige Zwischenstellung bringen kann. Man kann also die Durchflussmenge des durch das Ventil strömenden Fluidums beliebig regeln. Wichtig ist in dieser Hinsicht, dass der Ventilkörper 7 mindestens angenähert kugelförmig sein muss und ferner ist auch das früher erwähnte kleine Spiel zwischen dem Messingring 30 und der Bohrung 28 von Bedautung. Auf den Anker 27 und die mit ihm verbundene Ventilkugel 7 wirken folgende Kräfte : die Magnetkraft, die Kraft der Tellerfeder 37, der hydraulische Druck ; der beim Oeffnen des Ventils auf der Oberfläche der Kugel entsprechend der lokalen Strömungsgeschwindigkeit variiert, der Druck der in der Bohrung 22 mit eingeschlossenen Luft und die Reibung des Messingringes 3o an der Wand der Bohrung 28. Hierzu ist noch zu bemerken, daß sich der Anker 27 nie axial nach oben bewegt, sondern unter dem Einfluss der magnetischen Kräfte bestrebt ist, sich einer Seite der Wand der Bohrung 28 zu nähern, mit der dann der Messingring 30 in Berührung kommt. Ohne den Messingring 3o würde der Anker 2o selbst mit der Wand der Bohrung 28 in Berührung kommen, was eine starke magnetische Haftung und eine zu grosse Reibung zur Folge hätte, so daß der Anker gegenüber kleinen Aenderungen des Erregerstromes unempfindlich wäre.
Sehr vorteilhaft für die Serienanfertigung ist auch der beschriebene, einfache konstruktive Aufbau, wobei insbesondere das Aufschieben des Gehäuses 14 auf den durch die Buchse 24 und den hohlzylindrischen Körper 23 und das Verbindungsstück 12 gebildeten Hohlkörper hervorzuheben ist.
Bei einem ausgeführten Ventil der soeben beschriebenen Art weist die Wicklung 15 eine Anzahl von 10 000 Windungen auf, bei einem Innendurchmesser von 4 cm einem Aussendurchmesser von 9 cm und einer Länge von lo cm. Der Durchmesser des Wicklungsdrahtes beträgt 0. 4 mm. Der Hub der Ventilkugel 7 beträgt 5 mm. Durch Regelung des Erregerstromes zwischen 350 - 400 mm A. kann die Durchflussmenge einer Flüssigkeit von beispielsweise 2-8 atü kontinuierlich zwischen 0 und 150 Liter/h geregelt werden.

Claims

j/A N S"B'Ü C H E : V

1) Elektromagnetisch betätigbares Ventil mit einem Ventilgehäuse (1), an das ein Hohlkörper ange- schlossen ist, der in ein Gehäuse (14) hineinragt, das

die Wicklung (15) eines einem Teil des Hohlkörpers umgebenden Elektromagneten enthält, dessen Anker (27) in dem Hohlkörper verschiebbar und mit dem Ventilkörper (7) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper von einem an das Ventilgehäuse (1) angeschlossenen, mit einer Bohrung (2, 9) versehenen Verbindungsstück (12) aus ferromagnetischem Material, einem hohlzylindrischen Körper (23) aus ferromagnetischem Material und einer dazwischen liegenden Buchse (24) aus magnetisch nicht leitendem Material gebildet ist.
2) Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die Wicklung (15) enthaltende Gehäuse (14) aus ferromagnetischem Material besteht und auf den Hohlkörper (12,24,23) aufgeschoben ist, derart, daß er einerseits mit einem vom Verbindungsstück (12) gebildeten Stutzen (2o) und andererseits mit dem hohlzylindrischen Körper (23) in Berührung ist.
3) Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile (12,24,23) des Hohlkörpers fest miteinander verbunden sind und daß das die Wicklung (15) enthaltende Gehäuse (14) durch eine auf das obere Ende des hohlzylindrischen Körpers (23) aufgeschraubte Mutter (43) auf dem Verbindungsstück (12) festgehalten ist.
4) Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Teil der Bohrung (22) des hohJbylindrischen Körpers (23) mit Innengewinde (33) versehen und in dasselbe eine Hohlschraube (34) eingeschraubt ist, in der das obere Ende eines Stengels (35) geführt ist, der unten einen in dieser Bohrung geführten Kopf (36) aus magnetisch nicht leitendem Material aufweist, der unter der Einwirkung einer zwischen ihm und der Hohlschraube angeordneten Druckfeder (37) auf den Anker (27) drückt, wodurch der Ventilkörper (7) in Richtung auf seinen Sitz (6) hin gedrückt wird.
5) Ventil nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfeder eine Tellerfeder (37) ist.
6) Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Ende des hohlzylindrischen Körpers (23) eine konische Ausnehmung (39), der Anker (27) dagegen oben ein kegelstumpfförmiges Endstück (38) aufweist, auf das der Stengelkopf (36) drückt.
7) Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Anker (27) ein Führungsring (30) aus magnetisch nicht leitendem Material angebracht ist, der in der Bohrung (28) des Verbindungsstückes (12) etwas Spiel hat.
8) Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (7) mindestens angenähert kugelförmig ist.
9) Ventil nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (27) und ein den Ventilkörper (7) mit ihm verbindender Stengel (29) aus einem Stück bestehen.