DE1947635A1

DE1947635A1 - Elektromagnetisch gesteuertes Membranventil

Info

Publication number: DE1947635A1
Application number: DE19691947635
Authority: DE
Inventors: Mccarty Jun William Raymond
Original assignee: Eaton Yale and Towne Inc
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1969-04-16
Filing date: 1969-09-19
Publication date: 1970-10-29
Also published as: DE1947635B2; GB1218310A; US3593956A; FR2041964A5

Description

PATKXTANWAIiT HOtH* MÜXCHKN 9

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BESCHSEI BFN
zu der Patentanmeldung

EATON YALE & TOVfNE, INC. (THE DOLE VALVE COMPANY)

100 Erieview Plaza
Cleveland Ohio 44 114 USA

betreffend
Elektromagnetisch gesteuertes Membranventil

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektromagnetisch gesteuertes Membranventil, bei des die über einen unter Federspannung stehenden Hagnetanker auslenkbare Membran über ein Halteteil in einer Ausnehmung des Ventilgehäuse» gehalten ist.

Ee ist Aufgabe der Erfindung-, eine im Aufbau sehr einfache Halterung fur die Membran eines Ventils der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die unterschiedliche Metallteile zwischen des Magnetsystem und de» Anker versteidet und die so ausgebildet und angeordnet ist, daß eine gute Abdichtung zwischen Membran und Ventilgehäuse gewährleistet und trotzdem ein einfacher Zusammenbau der Ventileinzelteile wie Anker, Vorepannfeder, Membran und dgl. ermöglicht ist und welches ferner gegen Beschädigungen weitgehendet geschützt ist«

Dieee Aufgabe wird erfindungsgemäß.duroh ein Halteteil für ein Membranventil der eingangs erwähnten Art gelöst, das ein aar oberen finde geschlossene» Führungsrohr zur Aufnahme dee Ankers und der diesen vor-8p*nnende Feder 'sowie eine daran anschließende Abdichthaube mit einer radialen Ringschulter und eineis axial von dieser Ringschulter abstehenden Ringflansch sum dichten Einspannen des Meabranrandes in der Ausnehmung dee Ventilgehännes umfaßt. Vorzugswelse besteht dieses aus

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einem Führungsrohr und einer Abdichthaube zusammengesetzte βinst tickige Halteteil aus thermoplastischem Kunststoff.

Weitere vorteilhafte Einzelheiten des erfindungsgemäßen Kembranventils ergeben sich aus den Hnteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.

Bas erfindungsgemäße Halteteil ist so ausgebildet und innerhalb der Ausnehmung des Ventilgehäuses angeordnet» daS es gegen Beschädigung beispielsweise durch Wärmeeinwirkung über ein durch das Ven-? til hindurchgeleitetefc Heißwasser oder durch die Wärmeentwicklung des Magnetsyetems weitgehendst geschützt ist. Außerdem ermöglicht die erfindungsgemäSe Ausbildung des Halteteiles einen sehr einfachen Zusammenbau der Einzelteile« Beim Zusammenbau des Membranventils ist es lediglich erforderlich, zunächst die Vorepannfeder für den Anker in das Führungsrohr einzusetzen, anschließend dann a&ti Anker einzuführen und⁴ ach ließ M efc die Membran seibat in den als Führung wirkenden Ringflansöh des Haltateiles einzusetzen. I5ann wird dia» Halteteil mit den darin angeordneten Einzelteilen einfach in die Ausnehmung des Ventilgehäuses eingesetzt und durch Anbringung der äußeren Abdeckplatte der Membranrand flüssigkeitsdicht in die hierfiir vorgesehene Dichtnut in der Ausnehmung eingepresst. Der an der Ringschulter der Abdichthaube vorgesehene Ringflansch wiricfc sowohl beim Zusammenbau der Einzelteile, bei welchem das Halteteil in umgekehrter Lage d.h. mit nach oben offener Abdichthaube gehalten wird, als auch beim anschließenden Einsetzen des so vorbereiteten Halteteils in die Ausnehmung des Ventilgehiusee als Gleitführung:. Infolge der Ausbildung des Halteteiles aus Kunststoff wird eine Korrosion dieses wesentlichen Ventilteiles vermieden, wie dies bei den bekannten Anordnungen^

bei denen ©Imtliche Ptile aus unterschiedlichen Metallen bestehen und daher zwischen der Halterung und Führung für den Anker, dieses Anker selbst und am Änkergegenatüoken das Magnetsystemen zu befürchten ist. Eine Störung des Betriebe», durch Korrosionsschäden wird daher weitgehende t ausg«Behaltet.

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Die Erfindung sowie vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand sehematiecher Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Fig. 1 zeigt teilweise weggebrochen einen Vertikalschnitt durch ein erfindungsgemtßee Membranventil.

Fig. 2 seigt die Draufsicht auf das Halteteil.

Fig. 5 seigt eine weitere Ausführungsform für das Ilalteteil und zwar in noch nicht vollständig zusammengebautem Zustand.

Fig. 4 zeigt das Halteteil nach Fig. 3 jedoch im zusammengebauten Sustand der Ventilteiie«

Die Fig. seigern ein sclenaidgeeteuerteB Mischventil der Membranbauart, wie es beispielsweise bei Waschmaschinen und dgl. Anwendung findet. Das Membranventil utr.faßt ein Ventilgehäuse 10 mit nichtgeseigten Einlaßkanälen für Heiß- und Kaltwaeser, die mit im Abstand voneinander angeordneten Singkanälen 11 und 12 für Heiß- und Kaltwasser in Verbindung stehen und Mündungen 13 und I4 für Heiß- und Kaltwasser umgeben. Die Mündungen 13 und Η stehen mit einem Auslaß 16 für Heißwasser, Kaltwasser oder.Mischwasser in Verbindung.

Die Membranventile für Heißwasser und Kaltwasser sowie die Ealteteile bzw. Ankerführungen hierfür sind jeweils von gleicher Konstruktion, so daß nachfolgend jeweils nur eines dieser Teile näher beschrieben wird.

Die beiden Ventile sind jeweile in einer gesonderten Ausnehmung 1Θ dee Venti!gehäuses untergebracht und sie umfassen jeweils eine nachgiebige ringförmige Membran 19, die mit einem Ventilsitz 20 zusammenwirkt» der für das Heißwaseerventil die Mündung I3 umgibt. Die ring-

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förmige Kembran T? kann aus Gumai oder einem bekannten Ersatzmaterial für Gummi bestehen und sie "besitzt an Umfang einem Dichtrand 25 von. rechteckigen ,querschnitt, der in eine sich uoi den Eingangsringkanal 11 erstreckende Hingnut 24 einsetzbar ist. Die Membran. T? ist durch eine Verstärkung splat te- 28 auf gedoppelt, durch weiche ein verdickter Mittenabschnitt der Keabran gebildet wir&i dessen Unterseite mit den Sits 20 aur Steuerung dee StröraungBmittelflueses durch die Mündung TJ zusammenwirkt..

Bie Verstärkungsplatte 13 kann aus einem thermoplastischen Kunststoff bestehen und sie weist einen nach oben abstehenden konischen llittelabeehnitt 28a mit einem Durchlaß 26 auf, der eine Verbindung herstellt zwischen einer Kammer 27 innerhalb einer vergröEerten umgekehrten becherförmigen Abdichthaube 29 des aus thermoplastischem Material bestehenden Iialtteils JO und dem Ausgangs kanal lö über die Hündung 15- Die Verstärkungsplatte 23 besitzt ferner noch eine Abflußöffnung 25 in Form eines rohrförmigen Kanalabschnittes, die durch diese Platte hindurch und nach unten durch die Membran nahe des Umfange der Platte sich erstreckt. Diese Abflußöffnung 25 stellt eine Verbindung von dem Eingangsringkanal 11 zur Kammer 2" her und weist einen geringeren Durchflußquerechnitt auf eis der Durchlaß 26.

Eie Verstärkungsplatte 28 besitzt ferner noch einen in der Mitte nach unten abstehenden Halteabßchnitt 2.6c, , der sich durch die Membran hindurch erstreckt und eine nach unten gerichtete Fortsetzung des Durchlasses 26 bildet. Wie Fig. 1 zeigt, ist dieser Halteabschnitt axial geschlitzt. Er besitzt einen im Durchmesser vergrößerten unteren End*bschnitt, der sich kegelförmig nach außen in Richtung auf die Membran verbreitert und in einer Halteschulter 26b endet, die im Abstand von der Membran auegebildet ist und dieser gegenüberliegt. Auf diesen verdickten Endabschnitt des Halteabschnittes kann ein Haltering 19» aufgepresst werden, wobei dieser Halteebschnitt zusammengedrückt wird, bis der Haltering über die Schulter 26b geschoben ist und an der Unter-

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Ljeite der Membran zur Anlage kommt. Der Ilalteabschnitt kann sich dann wieder radial nach außen aufspreizen und die Schulter 2ob kann in Anlage an die Unterseite des Halteringes 19a schnappen, so da3 die Verstärkungsplatte auf der Membran festgeklemmt wird.

Bei offenem Durchlaß 26 kann Strömungsmittel von der Kammer 27 zum Auelaßkanal 16 durch diesen Durchlaß 26 schneller fließen als von dem üinlaßringkanal 11 durch die stela offene Abflußöffnung 25 zur Kamiaer 2J. Dadurch wird das Ventil infolge des Differenz druckas auf entgegengesetzten Seiten der Membran 19 geöffnet.

Wenn der mittlere Durchlaß 26 durch das nachgiebige Ventil 3¹ unteren Endes des Ankers 21 geschlossen' X3t, wird ein Differenzdruck auf den entgegengesetzten Seiten der Membran 19 erzeugt und dadurch die Membran in Anlage am Ventilsitz 20 gehalten. Wenn die Membran 19 anfänglich abgehoben ist, besteht dieser Druckunterschied nach wie vor, denn die Strömungamittelverbindung zur Kammer 27 beuitzt den gleichen Strömungsmitteldruck wie innerhalb' des Einlaöringkanalea 11 am Umfangerand der Membran 19 während der Druck auf der Unterseite der Membran 19 nicht so groß ist. Hierdurch wird der strömungsmitteldruck am Mittenabschnitt der Unterseite der Membran herabgesetzt. Durch Schließen dee Mittendurchlasses 26 der Membran 19 wird auf diese V/eise die Membran durch die Differenz des auf unterschiedlichen Seiten dieser Membran wirkenden Druckes in Anlage am Ventilsitz gebracht.

Der Anker 21 ist in einem zylindrischen Führungsrohr 32 des Halteteiles

30 verschiebbar geführt. Dieses Führungsrohr erstreckt eioh in das Innere der Magnetspule 22. Das Führungsrohr 32 besitzt ein geschlossenes Ende 35» dessen Innenseite die Sitzflache.für eine Druckfeder bildet, die an ihrem anderen Ende am Anker 21 anliegt und das Ventil

31 am inneren oder unteren Abschnitt dieses Ankers in Anlage am Durchlaß 26 vorspannt. Das Führunga- oder Halteteil 30 geht an seinem unteren Ende in eine Abdichthaube 29 von größerem Durchmesser über, die

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im Sirine der Pig. eine im wesentlichen vertikal sich erstreckende innere Zylinderwand 37 aufweist, welche sich längs der Membran 19 radial innerhalb eines Dichtrandea 23 der Membran erstreckt. Diese innere Zylinderwand geht in eine nach unten gerichtete Ringschulter 39 über, die sich radial von dieser Sylinderwand 37 nach außen erstreckt und welche am äußeren Ringabschnitt der Membran 19 oberhalb und in vertikaler Pluchtung mit dem Membranrand 23 angreift. Diese Schulter 39 dient zum Zusammenpressen und Einpressen des Membranrandes in die ringförmige Dichtnut 24, die innerhalb der Ausnehmung 18 ausgebildet ist, wenn das Halteteil 30 in diese Ausnehmung 18 des Ventilgehäuses 10 eingesetzt und eingepresst wird. Die Ringnut 24 geht an ihrem äußeren Rand in eine relativ tiefe enge Ringnut 41 über, die zur Aufnahme eines ringförmigen PUhrungsflansches 43 des Halteteiles 30 dient. Dieser Führungsflansch 43 ist auf der Außenseite des Membranrandes 23 ausgebildet und erleichtert den Zusammenbau der Feder 34» des Ankers 21 und der Membran I9 mit dem Halteteil bei nach oben gerichteter becherförmigen Abdichthaube 29·

Der Führungsflansch 43 und die Sohulter 29 dienen also zur Führung der Membran 19 beim Einsetzen in die Ringnut 24 der Ausnehmung des Ventilgehiuees und zum Zusammenpressen des Membranrandes 23 beim Einschieben d»e Halteteiles in die Ausnehmung dee Ventilgehäuses, wob·! der Führungeflanech 43 eich in die Ringnut 4I hineinbewegt.

Die Ringnut 4I ist wesentlich tiefer als die Ringnut 24. Der Führungsflansch 43 ist kürzer als die Dicke dta Membranrandes 23 im unbelasteten Zustand und er drückt diesen Membranrand dicht in die Nut 24 hinein, wenn das Halteteil die in Fig. 4 gezeigte Stellung innerhalb des VentilgehausoB einnimmt. In dieser .!teilung erreicht der Führung»- flansch 43 noch nicht den Boden der Nut 4I.

Die Ausnehmung 18 ist durch eine Abdeckplatte 44 verschlossen, die dicht auf der Oberseite 45 des Ventilgehäusee durch Schrauben 46 auf-

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gesetzt ist. Durch diese Abdeckplatte 44· wird der Fiihrungeflansch 43 der Abdichthaube 29 längs der Zylinderwand 47 der Ausnehmung 18 in die Ringnut 4I eingeführt, wie dies in Fig. 3 und 4 gezeigt ist, und gleichzeitig wird der Membranrand 45 wie oben beschrieben in die Dichtnut 24 eingedrückt.

Das Halteteil bzw. die Ankerführung 30 besteht aus einem geeigneten thermoplastischen oder durch Wärme aushärtbaren Kunststoff, z.B. aus einem unter der Handelsbezeichnung Nylon bekannten Kunststoff. Auch das Ventilgehäuse kann aus einem ähnlichen Kunst3toffmaterial bestehen, obwchl dies nicht unbedingt nötig ist. In Fig. 1 und 2 besitzt die Abdichthaube 29 des Halteteils mehrere radial auf der* Oberseite der Haube bis zum Führungsflansch 43 sich erstreckende Versteifungsrippen 43· Biese Versteifungsrippen 48 aind oberhalb dar erweiterten Afcdichthaube 2J ausgebildet und besitzen flache Endflächen, lit denen sie an der Unterseite der Abdeckplatte 44 anliegen und damit eine Anlagefläche fir diese Flatte bilden. Diese Rippen versteifen und verstärken die Abdichthaube und vermeiden eine Beschädigung derselben durch die Wärmeeinwirkung des Heißwassera, das durch das Ventil strömt. Sie bilden auch 'rfärmeübergangsflachen zwischen der Oberfläche der Abdichthaube des Halteteiles und der Abdeckplatte 44·

Die Magnetspule 22 ist in einem Isoliermaterial eingebettet und innerhalb ihres hohlen Innen&bechnittes sind im Abstand voneinander fluchtend rohretiiokartlge Ankergegenstücke 50 und 5¹ angeordnet. Diese Ankergegenstücke sind beispielsweise nach dem Zusammenbau der Spule mit ihrer Halterung in den Spulenkörper eingepresst und ragen nach dem Zusammenbau oberhalb und unterhalb etwaa heraus. Die vorstehenden Enden dieser beiden Ankergegenetücke dienen zur Befestigung der Spule auf der Abdeckplatte 44. Die Ankergegenstücke 50 und 5I besitzen etwa den glei chen Innendurchmesser wie der Außendurchmesser des Fllhrungsrohres 32 _f so daß βie auf dieses Führungsrohr passen und eine Unterstützung für dieses Rohr bilden und dieses Rohr vor Baechädigung schützen.

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Das Halteteil aas. thermoplastischem Material wirkt also als Führung und dichtet die Membran gegenüber dem Ventilgehäuse afc und hält den Rand der Membran dicht innerhalb des Ventilgehäuses. Sie 1ώ Als tana voneinander angeordneten /mkergegenstiicke 50 und 5^ dier.en nioht nur als Ankergegenetacke für das Magnetsystem, sondern unterstützen und schützen auch das Führungsrohr des Ankers vor Bruch. Tie Rippen 48 vermeiden eine Beschädigung oder Zerstörung der verbreiterten Abdichthaube 29 dea Halteteils und die oberen Endflächen dieser Rippen liegen an der Unterseite der Abdeckplatte 44 ^ari und dienen alu Verstärkung für die Abdichthaube 29 und als Anlagefläche für die Abdeckplatte 44» wodurch zum Einklemmen der Membran in ihrer Betriebüatel das Ilalteteil verschoben und der Pührungsflanech 43 des Halteteiles längs der Hut 4¹ gleiten kann.

In defc Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 und 4 sind die Rippen 4ß weggelassen und die Oberfläche 60 der wie ein umgeatülpter Becher aussehenden Abdichthaube ist flach und liegt an der Unterseite der Abdeckplatte 44 an. Diese flache Oberfläche 60 geht in eine axial nach unten sich erstrockende Syliaderv/and 61 über, deren unterer Abschnitt die Außenfläche des Führungsflansches 43 bildet. Hierdurch wird eine Ober- und Seitenwand für die Abdichthaube gebildet, die genügend dick ist, um eine Zerstörung des Halteteiles durch Hitze oder Druckr^erhindern.

Das.Halteteil kann sonet wie das Halteteil nach Pig. 1 und 2 ausgebildet sein und in gleicher Weise wirken wie dies im Zusammenhang mit diesen Fig. beschrieben wurde. Gleiche Teile sind deshalb mit den glei chen Bezugszeic.hen wie in Pig. 1 und 2 bezeichnet.

Patentansprüche

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Claims

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»1PL.-IN«. W.CkRAP TKl-KrOK 44 48 β*

A - 227

Patentansprüche

1. Elektromagnetisch gesteuertes Membranventil, bei dem die über einen unter Federspannung stehenden Magnetanker auslenkbare Keabran über ein Halteteil in einer Ausnehmung des Ventilgehäusee gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteteil ein am oberen Ende (33) geschlossenes Führungerohr (32) zur Aufnahme des Ankere (21) und der diesen vorspannenden Feder (34) sowie eine daran anschließende Abdichthaube (29) mit einer radialen Ringschulter (39) und einem axial von dieser Ringschulter (39) abstehenden Ringflansch (43) zum dichten Einspannen des Meabranrandes (23) in der Ausnehmung (18) des Ventilgehäuses (lO)

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß das aus Führungsrohr (32) und Abdichthaube (29) bestehende Halteteil aus thermoplastisch·* Kunststoff besteht.

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daS das Halteteil durch ein· as Ventilgehäuse (10) befestigt· und an der Abdichthaub· (29) anliegend· Abdeckung (44) in der Ausnehmung (18) und damit auch di· Membran (19) «wischen der Ringeohulter (39) der Abdichthaub· (29) und *in«r Schulter (24) des Ventilgehäuse· (10) dicht «ing··* •pannt gehalt»» ist.

4. Ventil naoh Anspruch 1 bie 5t dadurch g e k e η η -»eiohnet, daß auf der Außen·eite der Abdiohthaube (29) mehrere radiale Veretirkungerippen (4β) ausgebildet aind.

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5· ' Ventil nach Anspruch 1 bis 4» dadurch g β -kennzeiohnet , daß das geschlossene Ende (33) des Führungβrohreβ (32) den Anschlag für die innerhalb dieses Führungsrohres angeordnete, den Anker (21) in Ventilschließstellung vorspannende Feder (34) bildet.

6. Ventil nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Ringflansch (43) mit Gleitsitz in die Ausnehmung (18) einführbar ist.

7. Ventil nach Anspruch 1 bis β, dadurch gekennzeichnet , daß die Außenseite der Abdichthaube (29) als ebene Druckfläche (60) zur Anlage an der Abdeckung (44) ausgebildet ist und ihre zylindrische Außenfläche (61) in die zylindrische Außenfläche des Ringflansches (43) übergeht.

8. Ventil nach Anspruch 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet , daß in der zylindrischen Ausnehnung (18) des Ventilgehäuse (10) eine Dichtnut (34) für den Membranrand (23) und anschließend an den Außenrand dieser Dichtnut (24) eine Führungsnut (41) für den Ringflansch (43) mit einer die Zylinderwand (47) der Ausnehmung (18) fortsetzenden Außenwand ausgebildet ist.

9· Ventil nach Anspruch Θ, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsnut (41) gegenüber der Dichtnut (24) derart tiefer ausgebildet ist, daß im zusaaaengebauten Zustand der Ringflansch (45) nicht am Grund der Führungsnut (41) enstoBt. "

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10. Ventil nach Anspruch 8 oder 9» dadurch gekennzeichnet , daß der mit der Membran (19) zusammenwirkende Ventilsitz (20) zwischen einer zentralen Auslaßöffnung (15) und einer ringförmigen Einlaßöffnung (11) konzentrisch innerhalb der Dicht- und Führungsnut (24, 41) ausgebildet ist.

11. Ventil nach Anspruch 1 bis TO, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein rohrförmiges metallisches Ankergegenstück (50, 51) mit einem Innendurchmesser etwa gleich dem Außendurchmesser des Führungsrohres (32) außen auf diesem Führungsrohr (32) aufgesetzt ist.

12. Ventil nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß der Kittenabschnitt der Membran (19) durch eine Platte (28) verstärkt ist, die einen nach unten durch die Membran (19) hindurchragenden geschlitzten Halteabschnitt (26*) mit einer Durchlaßöffnung (26) und einem verdickten Endabschnitt aufweist, auf welchen zwischen Membranuntereeite und Halteschulter (26b) dieses verdickten Endab-Bchnittea ein Haltering (19&) aufgesetzt ist.

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