DE19600816B4

DE19600816B4 - Kleinventil

Info

Publication number: DE19600816B4
Application number: DE19600816A
Authority: DE
Inventors: Heribert Rohrbeck; Hartmut Messerschmidt
Original assignee: Buerkert Werke GmbH and Co KG
Current assignee: Buerkert Werke GmbH and Co KG
Priority date: 1995-01-25
Filing date: 1996-01-11
Publication date: 2004-07-15
Anticipated expiration: 2016-01-12
Also published as: DE19600816A1; DE29501157U1

Abstract

Kleinventil mit einem länglichen, quaderförmigen Ventilgehäuse (10), in dessen Kammer wenigstens ein Ventilsitz gebildet ist, mit einem balkenförmigen Anker (11), der in der Kammer aufgenommen und zwischen zwei Schaltstellungen verschwenkbar ist, und mit einem magnetisch auf den Anker (11) einwirkenden Antrieb, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse (10) auf seiner dem Antrieb zugewandten Seite durch eine partiell magnetisch permeable Trennwand (13) hermetisch abgeschlossen ist und daß der Antrieb auf der Außenseite der Trennwand (13) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kleinventil mit einem länglichen, quaderförmigen Ventilgehäuse, in dessen Kammer wenigstens ein Ventilsitz gebildet ist, mit einem balkenförmigen Anker, der in der Kammer aufgenommen und zwischen zwei Schaltstellungen verschwenkbar ist, und mit einem magnetisch auf den Anker einwirkenden Antrieb.

Ein solches Kleinventil, das wegen der schwenkbaren Lagerung des Ankers auch als Wippenkleinventil bezeichnet wird, ist üblicherweise mit einem elektromagnetischen Antrieb versehen, der unmittelbar auf den Anker einwirkt. Bei einem aus dem DE 73 24 333 U1 bekannten Wippenventil ist der Anker mittels einer Schneide unmittelbar auf dem einen Schenkel des U-förmigen Magnetjochs des Elektromagnetantriebs schwenkbar gelagert. Die Dichtelemente sind an einer Membran gebildet, die den Innenraum des Ventilgehäuses in eine mediendurchströmte Kammer und eine den Anker aufnehmende Kammer unterteilt.

Insbesondere betrifft die Erfindung ein Wippenkleinventil, das für hohe Sicherheitsanforderungen, z.B. im Ex-Schutzbereich oder in der Analysentechnik geeignet ist. Vor allem im letztgenannten Bereich ist es erforderlich, daß möglichst wenige Teile im Strömungsbereich vorhanden sind, um beispielsweise Ablagerungen aus den Strömungsmedien zu vermeiden. Im Ex-Schutzbereich ist ferner eine vollständige thermische Entkopplung des Antriebs vom Medium aus Sicherheitsgründen unabdingbar.

In derzeit bekannten Konstruktionen von Wippenventilen mit elektromagnetischer Ansteuerung werden mechanische Betätigungen derart ausgeführt, daß sie in den durchströmten Bereich des Ventils eingreifen. Dies erfordert dynamisch beanspruchte Dichtungen, die zu hohem Verschleiß neigen. Daher sind Ventile mit derart gestalteten mechanischen Betätigungen nicht für Anwendungen geeignet, die hohen Sicherheitsanforderungen genügen müssen. Darüber hinaus kann eine direkte elektromagnetische Ansteuerung die Ventile erwärmen und das Medium zersetzen.

In DE 78 13 897 U1 wird ein hydraulisches Stellglied mit einem Magnetventil offenbart. Bei diesem Wippenventil erfolgt die Ansteuerung elektromagnetisch. Um Ablagerungen von Schmutzteilchen auf den magnetischen Teilen zu vermeiden, sind der den Anker des Magneten tragende Hebelarm sowie der Kern des Magneten gegenüber dem übrigen Arbeitsraum abgeschirmt, damit nur ein geringer Austausch von Flüssigkeit in diesem Bereich erfolgt.

Für Ventile anderer Bauart wurden bereits mechanische Betätigungen in Form von Permanentmagnetsystemen entwickelt. Diese Ventile haben jedoch den entscheidenden Nachteil, daß sie nicht in kompakter Modulbauweise herzustellen sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kleinventil der eingangs angegebenen Art dahingehend weiterzubilden, daß eine vollständige Abkopplung der im Inneren des Ventilgehäuses gebildeten, fluiddurchströmten Kammer von der Antriebseinheit ermöglicht und keine Wärme von dem Antrieb auf das Ventilgehäuse übertragen wird.

Diese Aufgabe wird bei einem Kleinventil der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Ventilgehäuse auf seiner dem Antrieb zugewandten Seite durch eine partiell magnetisch permeable Trennwand hermetisch abge schlossen ist und daß der Antrieb auf der Außenseite der Trennwand angeordnet ist. Eine besonders gute thermische Abkopplung des Ventilgehäuses vom Antrieb wird durch die bevorzugte Ausführungsform erreicht, bei welcher mittels eines beweglichen Permanentmagnetsystems durch die Trennwand hindurch auf den Anker eingewirkt wird. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform ist die Trennwand durch eine Platte aus unmagnetischem Material mit zwei darin im Abstand voneinander eingelagerten Einsätzen aus magnetisch leitfähigem Material gebildet. Das Permanentmagnetsystem ist auf der Außenseite der Trennwand beweglich angeordnet, insbesondere translationsverschiebbar oder drehbeweglich. Der eigentliche Antrieb wird nun mittels einer mechanischen, pneumatischen oder elektromagnetischen Antriebseinrichtung bewirkt.

Das erfindungsgemäße Kleinventil zeichnet sich durch seinen modularen Aufbau und durch weitgehende Standardisierung seiner Bauteile sowie durch geringen Raumbedarf aus. Innerhalb der fluiddurchströmten Kammer des Ventilgehäuses entfallen verschleißanfällige Teile. Ein weiterer Vorteil liegt in der sehr guten Dichtheit des Ventilgehäuses nach außen, da der fluidische Teil lediglich aus der Wandung des Ventilgehäuses, einer statischen Dichtung und der vorzugsweise aus Metall bestehenden Trennwand besteht. Durch die Bewegung eines Permanentmagnetsystems an der Außenseite der Trennwand ist eine einfache Schaltbarkeit bei hoher Schaltzuverlässigkeit gewährleistet, da hohe Kräfte übertragen werden können. Durch die Summe seiner vorteilhaften Eigenschaften ist der Einsatz des erfindungsgemäßen Kleinventils in Bereichen möglich, die sicherheitstechnisch hohen Anforderungen genügen müssen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß das Permanentmagnetsystem in vielfältigster Weise angesteuert werden kann, insbesondere auch durch Handbetätigung. Die indirekte mechanische, pneumatische oder elektromagnetische Ansteuerung des Kleinventils erlaubt es, dieses auch im Ex-Schutz einzusetzen.

Im folgenden ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen
1 einen Längsschnitt des Ausführungsbeispiels
2 eine Draufsicht des Ausführungsbeispiels
Das erfindungsgemäße Kleinventil besteht aus einem durchströmten Ventilgehäuse 10 und einem Antriebsteil, die durch eine unmagnetische Trennwand oder Zwischenplatte 13 mit zwei magnetischen Einsätzen 14 getrennt sind. Im Ventilgehäuse 10 sind fluidische Anschlüsse 21, 22, 23 und ein Ventilanker (Wippe) 11 mit zwei Rückstellfedern 12 eingebaut. Zwischenplatte 13 und Gehäuse 10 werden vorzugsweise verschraubt und durch eine statische Dichtung 18 abgedichtet oder bei Verwendung geeigneter Werkstoffe verschweißt.
Eine bevorzugte Ausgestaltung des Antriebsteils besteht darin, daß auf der Zwischenplatte 13 seitliche Führungen 19 angebracht sind, zwischen denen ein magnetisches "Schalter"-System 15, 16, vorzugsweise reibungsarm, z.B. Polytetrafluorethylen(PTFE)-beschichtete Reibungsfläche, translatorisch verschoben werden kann. Zu diesem Zweck werden zwei entgegengesetzt angeordnete Permanentmagneten 15 mit einem darübergeschobenen Magneteisenjoch 16 durch einen Schieber 20 gegen die Rückstellkraft einer Feder 17 verschoben.
In der Ausgangssituation liegen die Permanentmagnete 15 des Antriebsteils auf dem unmagnetischen Teil der Zwischenplatte 13. Aus diesem Grund wird von außen keine Kraft auf den Ventilanker 11 ausgeübt. Der Ventilanker 11 wird von der Rückstellfeder 12 in der Halteposition gehalten (Selbsthalteventil).
Werden die Permanentmagnete 15 in einer Weise bewegt, daß sie sich über den magnetischen Einsätzen 14 der Zwischenplatte 13 befinden, wie in 1 gezeigt, kann magnetische Energie durch die Zwischenplatte 13 in den fluidischen Teil des Ventils eindringen, und der magnetische Kreis ist be strebt, sich zu schließen. Der Ventilanker 11 wird entgegen der Federkraft der Rückstellfedern 12 angezogen, öffnet den rechten Dichtsitz des Anschlusses 23 und schließt den linken 21.
Nach dem Herausbewegen der Permanentmagnete 15 aus dem Bereich der magnetischen Einsätze 14 der Zwischenplatte 13, im Beispiel gegen die Rückstellkraft der Feder 12, wird der magnetische Kreis geöffnet. Dadurch wird die Magnetkraft kleiner als die Rückstellkraft der Federn 12. Somit wird der Ventilanker 11 in die Ausgangslage zurückgestellt, d.h. der Dichtsitz des linken Anschlusses 21 wird geöffnet und der des rechten 23 verschlossen.
Bei der beschriebenen Ausführungsform werden die Permanentmagnete translatorisch verschoben. Sie können aber auch durch Drehung verlagert werden.
Eine zweite Ausführungsform des Ansteuerungsteils sieht demnach vor, das magnetische System 15, 16 um eine z.B. vertikale Achse drehbar auf der Zwischenplatte 13 zu lagern, um z.B. die Verwendung von Schlüsselschaltern zu ermöglichen.
Eine weitere konstruktive Ausführung sieht vor, einen möglichst reibungsfreien Kontakt des Magnetsystems 15, 16 dadurch zu erreichen, daß das Magnetsystem 15, 16 in zylindrischer Bauform ausgeführt wird und z.B. durch Rollen über die magnetisch leitenden Einsätze 14 der Zwischenplatte 13 bzw. in die Ausgangslage zurückbewegt wird.
Schließlich ist es auch möglich, ein Permanentmagnetsystem mit nur einem Magneten zu verwenden, falls dieser ein ausreichend starkes Magnetfeld erzeugt.

Claims

Kleinventil mit einem länglichen, quaderförmigen Ventilgehäuse (10), in dessen Kammer wenigstens ein Ventilsitz gebildet ist, mit einem balkenförmigen Anker (11), der in der Kammer aufgenommen und zwischen zwei Schaltstellungen verschwenkbar ist, und mit einem magnetisch auf den Anker (11) einwirkenden Antrieb, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse (10) auf seiner dem Antrieb zugewandten Seite durch eine partiell magnetisch permeable Trennwand (13) hermetisch abgeschlossen ist und daß der Antrieb auf der Außenseite der Trennwand (13) angeordnet ist.
Kleinventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (13) durch eine Platte aus unmagnetischem Material mit zwei darin im Abstand voneinander eingelagerten Einsätzen (14) aus magnetisch leitfähigem Material gebildet ist.
Kleinventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb ein auf der Außenseite der Trennwand (13) beweglich angeordnetes Permanentmagnetsystem (15) aufweist.
Kleinventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Permanentmagnetsystem (15) zwei entgegengesetzte Magnetpole in einem Abstand voneinander aufweist, der dem Abstand zwischen den magnetisch leitfähigen Einsätzen (14) entspricht.
Kleinventil nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Permanentmagnetsystem (15) translatorisch bewegbar reibungsarm geführt ist.
Kleinventil nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Permanentmagnetsystem (15) um eine auf der Trennwand (13) senkrechte Achse drehbar angeordnet ist.
Kleinventil nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Permanentmagnetsystem (15) durch eine mechanische Antriebseinrichtung (20) bewegbar ist.
Kleinventil nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Permanentmagnetsystem durch eine pneumatische Antriebseinrichtung bewegbar ist.
Kleinventil nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Permanentmagnetsystem durch eine elektomagnetische Antriebseinrichtung bewegbar ist.