DE1930104A1

DE1930104A1 - Elektromagnetventil

Info

Publication number: DE1930104A1
Application number: DE19691930104
Authority: DE
Inventors: Farnfield Ronald Edward; Greenwood Thomas Eric
Original assignee: Tecalemit Engineering Ltd
Current assignee: Tecalemit Engineering Ltd
Priority date: 1968-06-14
Filing date: 1969-06-13
Publication date: 1969-12-18

Description

der Firma . ■ ' ■

Tecalemit (Engineering) Limited, Plymouth, Devon, England

"Elektromagnetventil"

Die Erfindung "betrifft ein Elektromagnetventil für Gase oder Flüssigkeiten.

Es ist bekannt, ein Ventilverschlußstück mit Hilfe einer Elektromagnet spule in bezug auf seinen Sitz zu verschieben. Wenn die Spule durch Anlegen einer elektrischen Spannung erregt wird, bewegt das magnetische Feld auf diese Weise das Ventilverschlußstück.

Gegenstand.der Erfindung ist ein Ventil für Flüssigkeiten oder Gase, das dadurch gekennzeichnet ist,, daß das Ventilverschlu'ß-

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stück in. einem Kanal gegen eine -Rückstellkraft von einem An- · ker "bewegt wird, der in dem Kanal angeordnet ist und von einem durch eine an dem Kanal angeordnete Elektromagnetspule erregten magnetischen Feld betätigt wird. . -..,-,

Diese Erfindung gestattet eine gedrungene Bauart des Elektromagnetventiles, bei dem der Durchfluß des Mediums durch den Kanal die Kühlung der Spule unterstützt. Das Ventil nach der Erfindung ist mit Vorteil anwendbar zur Steuerung des Brennstoff Zuflusses bei Maschinen und insbesondere bei Motorfahrzeugen. Die Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Anwendungsgebiet beschränkt, sondern hat noch weitere Einsatzmöglichkeiten. Ventile nach der Erfindung sind von einfacher Konstruktion und können auf wirtschaftliche, Weise hergestellt werden» Sie lassen sich auch so-konstruieren, daß sie dem Durchfluß einen geringen Widerstand entgegensetzen.

Diejenigen Teile des Ventiles, die nicht in das Magnetfeld einbezogen werden sollen, bestehen vorzugsweise aus nichtmagnetischen Materialien, während die Teile Im Magnetfeld aus Rohstoffen mit verhältnismäßig hoher magnetischer Durchlässigkeit hergestellt - sind. 'Der Kanal kann durch die Spule hindurchgehen und der Anker kann für den Durchfluß des Mediums geeignet sein. Vorzugsweise besteht er aus einer verschiebbaren hohlen Buchse. Das Ventil wird vorzugsweise. von'.einem Ventilverschlußstück verschlossen, das unter Vorspannung auf seinen

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Sitz gedrückt wird und von diesem abgehoben wird, wenn die Spule erregt wird. Bei anderen Ausführungsformen zur Betätigung des Ventilverschlußstückes kann der Anker an dem Ventilverschlußstück befestigt sein oder einen Fortsatz aufweisen, der das Ventilverschlußstück bewegt und von diesem entfernt werden kann.

Das Ventil kann mit einem Polschuh versehen sein, gegen den sich der Anker bewegt, wenn die Spule .erregt wird. Das Ventilverschlußstück selbst kann verschiedene Formen haben und beispielsweise von einer Kugel, einem,Teller oder einem Kegel gebildet werden.

Zwei Au3führungsformen der Erfindung werden an Ausführungsbeispielen näher erläutert und zwar zeigt:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform in einem Längsschnitt,

Fig. 2 den Gegenstand der Fig. 1 in einer Stirnansicht in Richtung des Pfeiles II gesehen,

Fig. 3 ein anderes Ausführungsbeispiel in einem Längsschnitt, .

Fig. 4 den Gegenstand der Fig. 3 in einer Stirnansicht

in Richtung des Pfeiles IV der Fig. 3 und 909851/1367

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Fig. 5 ein Ventilverschlußstuck in einer abgewandelten

Ausführungsform. - , ;. '

Das Ventil besteht aus einem Ventilkörper Λ , der einen verkröpften Flansch 2 an einem Ende und einen zylindrischen Mittelteil aufweist, in dem ein hohler Anker- 3 frei gleiten kann. Am anderen Ende des Ventilkörpers befindet sich ein Verbindungszapfen 4. Der Ventilkörper bildet eine Leitung für den Durchfluß des Mediums. . -

Ein Ventilgehäuse 5 besitzt einen verkröpften Flansch 6 und weist einen Hohlraum auf, in dem ein Ventilverschlußstück 7 in Form einer Kugel und eine Kegelfeder 8 angeordnet sind. Das Ventilgehäuse 5 hat einen Verbindungszapfen 9.

Der hohle Anker 3 wird von einem Rohrstück und: einem Fortsatz 11 gebildet, der sich von einem Ende des Rohrstückes gegen das Ventilverschlußstück 7 erstreckt. Eine:Beilagscheibe aus elastischem Material bildet einen Ventilsitz 13 für das Ventilverschlußstück 7· Ventilkörper 1 und Ventilgehäuse 5 sind im Gesenk zusammengeschmiedet. Hierdurch, ist der äußere Teil des Ventilsitzes 13 so zusammengedrückt, daß.eine leckdichte Verbindung zwischen diesen beiden Teilen erzielt wird. Das. Ventilverschlußstück 7 wird durch, die Feder 8 auf den Ventilsitz 13 gedrückt, wobei das andere Ende der Feder sich gegen di6 Endfläche des Hohlraumes in dem Ventilgehäuse

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abstützt. Ventilkörper 1, Ventilgehäuse 5 und Ventilverschlußstück 7 bestehen aus nichtmagnetischen Materialien. Der Kern 3 dagegen und der Polschuh 12 sind aus Materialien mit verhältnismäßig hohem magnetischem Induktionskoeffizienten hergestellt.

Eine Spule 14 ist auf einem Spulenkörper 15 aufgewickelt, der den Ventilkörper 1 umgibt, wobei der Anker vom Mittelpunkt der Spule in einer von dem Ventilverschlußstück abgewandten Richtung versetzt ist.

Die Spule 14 wird von einem Gehäuse umschlossen, das aus zwei Teilen, nämlich einem Mantel 16 und einer Sappe 17 zusammengesetzt ist. Diese beiden Teile sind aus einem Material mit verhältnismäßig hohem magnetischen Induktionskoeffizienten hergestellt und bilden in Verbindung mit dem Anker 3 und dem Polschuh 12 .einen Weg für den Magnetfluß.

Wenn die Spule auf einem Spulenkörper aufgewickelt ist, können an dessen Planschen'Polklemmen befestigt oder angegossen sein. In EIg. 1 ist eine solche Polklemme dargestellt, an die ein Ende des Spulendrahtes angeschlossen ist. Da diese Ausführungsform zum Gebrauch in Kraftfahrzeugen bestimmt ist,; ist das andere Ende-des Spulendrahtes an der Kappe 15? geerdet. Bei derartigen Ausführungsformen ist der Mantel 16 des Spulengehäuses mit einem nicht näher dargestellten Halter zur Befesti-

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gung am Fahrzeug versehen, um auf diese Weise eine Stromverbindung zum Erdschluß herzustellen.

Sobald ein elektrischer Strom durch die Spule 14- fließt, wird der Anker 3 gegen den Polschuh 12 gedrückt. Die Abmessungen sind so getroffen, daß der Fortsatz 11 das Ventilverschlußstück 7 in einem vorherbestimmten Abstand erreicht, bevor der Anker 3 den Polschuh 12 berührt. Hierdurch wird das Ventilverschlußstück von seinem Sitz 13 abgehoben, wenn der Anker von dem Polschuh 12 aufgehalten wird. Das Medium kann dann durch das Ventil strömen. Wenn die Spule 14- stromlos wird, kehrt das Ventilverschlußstück· 7 unter der Wirkung der Feder auf seinen Sitz zurück, wodurch der Durchfluß des Mediums unterbrochen wird.

Das Medium kann in beiden Richtungen fließen. Nimmt man an, daß die Durchflußrichtung vom Anker 3 aus in Richtung des Ventilsitzes 13 gerichtet ist, so muß die Feder β so ausgelegt werden, daß sie eine größere Kraft auf das Ventilverschlußstück 7 ausübt, als der Flüssigkeitsdruck. Das Elektromagnetsystem muß so bemessen werden, um eine Kraft zu erzeugen, die größer ist als die Differenz zwischen der Federkraft und dem Flüssigkeitsdruck auf das Ventil. In dem Falle, wo die'Durchflußrichtung vom Ventilsitz 13 gegen den Anker 3 gerichtet ist,' drücken sowohl die Federkraft als auch der Flüssigkeitsdruck das Ventilverschlußstück 7 auf seinen Sitz 13» Das Elektromag-.

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netsystem muß dann so bemessen sein, daß es eine genügend große Kraft erzeugt, um die Summe der auf das Ventilverschlußstück 7 wirkenden Kräfte zu überwinden.

Das Ventil nach der zweiten Ausführungsform besteht aus einem längliehen, hohlen Körper 10, in dem ein hohler Anker/einer Mittelbohrung gleitet, durch die das Medium hindurchfließt. Der Anker 19 trägt an einem Ende ein konisches Ventilverschlußstück 20 mit einer Ventilstange 23, die sich durch einen Ventilträger 21 hindurch in den hohlen Anker erstreckt." Dieser Ventilträger weist mindestens einen Kanal 22 auf, damit das: Medium am Ventilverschlußstück vorbei durch den Anker flie^ ßen kann. Die Mittelbohrung im Ventilträger 21 ist Vorzugs- ' weise größer als die Ventilstange des Ventilversehlußstückes 20, damit sich dieses zu dem imWhlen Körper 10 angeordneten Ventilsitz selbst zentrieren kann. Die .Grundfläche des Ventil-" verSchlußStückes 20: wird an dem Ventilträger 21 mit Hilfe von Federklemmen 2A--festgehalten, die die Vent ils tange 23 berühren und umgreifen. - . .\ .-..

Bei einer Abwandlung des Ventilversehlußstückes und seiner , Ventilstange sind.die Federklemmen durch einen ringförmigen Kegel auf. ,der: Venti_vlstange ersetzt, wie dies in Fig. 5 dar-, gestellt ifS.fev, Das, Ventilverschlußstück ^K und die Ventilstange 35. b.eSjtielie^ aus elastischem Material und ein ringförmiger-Keg(alv;_:'36:■ Ast auf der Ventilstange angeordnet. Die Ventilstange

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ist in einen durchbohrten Ventilträger eingeführt und der ringförmige Kegel 36 wird nach innen zusammengedrückt, wenn er ' durch die Bohrung hindurchtritt. Er. dehnt sich dann ,wenn er durch die öffnung hindurchgetreten ist, so daß der Ventilträger' 21 die in strichierten Linien angedeutete Stellung einnimmt. Fig. 5 zeigt auch die Anwendung eines kegelstumpfförmigen Ventilverschlußstückes. . -. =..

Der hohle Anker 19 wird durch .eine Schraubenfeder 25 von einem Polschuh 26 abgedrückt. Das Ventilverschlußstück 20 wird von dieser Feder auf diese Weise auf seinen Sitz am Körper 10 gedrückt, wenn der Elektromagnet nicht erregt ist. Der Polschuh ist mit dem Körper -10 auf geeignete Weise,, beispielsweise durch eine yerschraubte Einschnürung, mit Hilfe eines Dichtungsringes 28 mit .dem Körper 10 verbunden. Der Polschuh besteht mit einem Gewindesockel 29 aus einem Stück.

Eine Elektromagnet-spule 27, die auf einem Spulenträger 30 aufgewickelt ist, umschließt den Körper 10 und besitzt einen Mantel 31 und eine Kappe 32. Durch die Anschlußklemme 33 wird der Spule elektrischer Strom zugeführt und die Erdverbindung kann wie gewöhnlich mit dem Mantel 31 hergestellt werden. Die Kappe 32 ist auf dem Körper 10 aufgepreßt und kann sich bis .. zu dem Sockel 29 erstrecken, um die Wirkung des Magnetfeldes zu verstärken.

Das Ventil kann für einen Strom des Mediums, iii beiden Richtun-

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gen verwendet werden* In Abhängigkeit von der Fließrichtung müssen dann die Verstellkräfte für das Ventilverschlußstüek 7 entsprechend ausgewählt werden.

Wenn die Spule 27 durch einen elektrischen Strom erregt wird, wird der Anker 19 in das Spulenfeld hineingezogen, drückt die Feder 25 zusammen und hebt das Ventilverschlußstück 20 von seinem Sitz. Das Medium fließt dann durch die Leitung und das Ventil.-Das Ventil schließt sich unter der Wirkung der Rückstellfeder, sobald die Stromzufuhr unterbrochen wird.

Bei einer geänderten Ausführungsform erstreckt sich die Rückstellfeder durch den Anker und berührt den Ventilträger 21. Eine solche längere Feder gestattet es, eine größere Rückstellkraft auf das Ventilverschlußstück auszuüben, um dieses auf seinem Sitz zu halten.

Der Polschuh 26 und der Anker 19 sind aus einem Material mit verhältnismäßig hohem magnetischen Induktionskoeffizienten hergestellt, während der Körper 10 aus einem nichtmagnetischen Material erzeugt ist".-"

Es versteht sich, daß die vorhergehende Beschreibung ein bei abgefallenem Solenoid normalerweise geschlossenes Ventil erläutert. Es ist jedoch selbstverständlich, daß durch Umkehr des Ankers und durch Anordnung eines entsprechenden Sitzes an dem zugehörigen Ende auch ein bei abgefallenem Solenoid

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normalerweise offenes Ventil hergestellt werden kann.

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Claims

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Patentansprüche

1.J Ventil für ein flüssiges oder gasförmiges Medium, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Durchflußkanal ein Ventilkörper (7* 20, 3*0 angeordnet ist, der in dem Durchflußkanal gegen eine Rückstellkraft von einem Anker (3, 19) verschiebbar ist, der durch ein von einer an dem Kanal angeordneten Magnetspule (16, 27) erregtes magnetisches Feld betätigt wird. .

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal die Magnetspule (16, 27) durchdringt.

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker eine Durchflußöffnung für das Medium besitzt.

4·. Ventil nach Anspruch 3₁ dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (3) von einer hohlen Buchse gebildet wird, die in dem Kanal gleitet.

5. Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilverschlußstück (20, 23) in einem durchbohrten Ventilträger (21) gehalten ist, der in dem Anker (3) angeordnet ist.

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6. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge kenn·»· zeichnet, daß das Ventilverschlußstück (7» 20) durch die Rückstellkraft auf seinen Sitz gedrückt und von diesem Sitz abgehoben wird, wenn die Spule (16, 27) erregt wird.

7· Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis B^ dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilverschlußstück durch einen Fortsatz (11) am Anker (3) von seinem Sitz abgehoben wird.

8. Ventülinach Anspruch 7i dadurch gekennzeichnet, daß der Fortsatz (11) von dem Ventilverschlußstück (7) getrennt' werden kann.

9. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellkraft unmittelbar auf das Ventilverschlußstück (7, .20) einwirkt.

10. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilverschlußstück (20) derart an dem Anker (19) befestigt ist, daß es mit diesem zusammen bewegbar ist.

11. Ventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellkraft auf den hohlen Körper wirkt.

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12. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellkraft von einer Feder (8, 25) erzeugt wird. .

13. Ventil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Jeder (8, 25) eine Schraubenfeder ist.

14. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kanal ein Polschuh (12, 26) angeordnet ist, gegen den sich der Anker (3, 19) bewegt, wenn die Spule (14, 27) erregt wird.

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