DE1977658U

DE1977658U - Elektromagnetisch betaetigtes ventil.

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Publication number: DE1977658U
Application number: DEK59387U
Authority: DE
Original assignee: G Kromschroeder AG
Current assignee: Elster Kromschroeder GmbH
Priority date: 1966-12-13
Filing date: 1967-11-10
Publication date: 1968-01-25
Also published as: AT274501B

Description

Ρ.Α.6Ί2169*10.11.6$

Elektromagnetisch betätigtes Ventil

Die Neuerung bezieht sich auf ein elektromagnetisch betätigtes Ventil mit einem in gelenkiger Verbindung mit einem Tauchanker -stehenden Verschlusskörper und mit je einer Spule für den elektromagnetischen Antrieb und für eine elektromagnetische Haltevorrichtung.

Derartige Ventile werden durch einen Elektromagneten geöffnet und offen gehalten. Das Schließen des Ventildurchganges erfolgt bei Unterbrechung der Stromzufuhr vorwiegend durch eine Schließfeder, wobei die Kraft dieser Schließfeder gleichzeitig den Schließdruck bestimmt, mit dem der Verschlusskörper im Ventildurchgang sperrenden Sinn auf dem Ventilteller aufliegt. Erhöhte Schließkräfte erfordern leistungsstärkere Elektromagnet, welche jedoch im Dauerbetrieb unerwünschte Nebenerscheinungen, wie z.B. extreme Wärmeerzeugung, hervorrufen können.

Es ist bekannt, die Wicklung der Antriebsspule so zu unterteilen, daß eine besonders leistungsstark ausgelegte Teilwicklung zum Öffnen des Ventils verwendet

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wird, und eine zweite Teilwicklung kurz Tor Erreichen der Offenstellung des Ventils dazu in Reihe geschaltet wird.

Es ist auch bekannt, getrennte Elektromagnete für das Öffnen des Ventils bzw. für das Offenhalten desselben zu verwenden, wobei ein Gestänge des Öffnungsmagneten beim Öffnungsvorgang über einen Mitnehmer mit dem Ventilverschlußkörper hält, während der Öffnungsmagnet mit Gestänge in die Ausgangsstellung zurückkehrt.

Die ^Teuerung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventil mit hoher Schließkraft und dementsprechend leistungsstarke m Elektromagneten zu schaffen, dessen Abmaße die bisher bekannte elektromagnetisch angetriebene Ventile nicht wesentlich übersteigen sollte.

Gemäß dieser Aufgabenstellung ist das elektromagnetisch betätigte Ventil dadurch gekennzeichnet, daß je ein dem elektromagnetischen Antrieb und der elektromagnetischen Haltevorrichtung zugeordneter Magnetanker auf einer gemeinsamen mit dem Ventilverschlußkörper verbundenen und beidseitig des der Antriebsspule axial geführten Spindel angeordnet sind, einer von der Spindel betätigten, die Stromkreise zu den Magnetspulen schaltenden Kontaktanordnung und einer auf der Spindel angeordneten Öffnungsbewegung dämpfenden Bremsvorrichtung.

Die Weueifungsgemäße Anordnung ermöglicht eine in ihren Abmaßen gegenüber bisher bekannten elektromagnetisch

betätigten Ventilen fast unveränderte, jedoch leistungsmäßig nur auf kurzzeitigen Betrieb ausgelegte, Antriebs-

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magnetspule, deren zugeordneter Magnetanker· beidseitig der Antriebsmagnetspule axial geführt ist. Die Magnetspule der elektromagnetischen Haltevorrichtung ist dagegen für einen Dauerbetrieb ausgelegt und übernimmt in der Offenstellung des Ventils das Halten der gemeinsamen Spindel über einen der elektromagnetischen Haltevorrichtung zugeordneten zweiten Kagnetanker. Ein weiteres Merkmal ist die die Öffnungsbewegung dämpfende Bremsvorrichtung, die nicht nur den Anschlag des der Antriebsspule zugeordneten Magnetankers in der oberen Stellung mindert, sondern auch das schlagartige Öffnen des Ventils bis zum maximalen Offnungsquarschnitt verhindert.

3s ist ferner ein Merkmal dieser Ueuer^g» daß eine zweite elektromagnetische Haltevorrichtung, welche mit dem Magnetanker der ersten elektromagnetischen Haltevorrichtung zusammenarbeitet, vorhanden ist.

Mit dieser Anordnung kann das öffnende und schließende als Sicherheitsventil arbeitende elektromagnetisch betätigte Ventil auch als Steuerventil mit einer Zwischenstellung des Verschlußkö'rpers, d.h. verringertem Durchflußquerschnitt arbeiten. Diese zweite elektromagnetische ■■■-._■ 4. _..

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Haltevorrichtung kann dabei in an sich bekannter Weise axial zur Spindelbewegung einstellbar sein, so daß ein vorbestimmbarer Kleinmengendurchflußquerschnitt kalibriert werden kann.

Es ist ein weiteres Merkmal der Neuerung, daß der einer ersten elektromagnetischen Haltevorrichtung zugeordnete Magnetanker ein an sich bekannter Plachanker ist.

Hierdurch ist es möglich, den Haltemagnet durch das spaltfreie Anlegen des Ankers an das Magnetjoch wesentlieh schwächer auszulegen und somit diese Magnetanordnung baulich zu verkleinern.

Es ist ferner vorgesehen, daß wenigstens einer der vorbeschriebenen Spulen eine Grleichrichteranordnung vorgeschaltet ist. Diese vorzugsweise Ausführung, wenigstens einer mit Gleichstrom betriebenen Spule ermöglicht den Betrieb mit geringer elektrischer Leistung und ein brummfreies Arbeiten der Magnetveritilanordnung. Es ist ein weiteres Merkmal dieser ITeuerang, daß der die gasdichte Verbindung des geschlossenen Ventils mit dem Ventilsitz herstellende Verschlußkörper einen quer zur Spindelbewegung beschränkt bewegbare Ventilteller besitzt.

Diese Anordnung ermöglicht auch den Einbau dieses elektromagnetisch betätigten Ventiles in einer Lage anders als die der vertikalen Einbaulage der Ventilspindel. Der seitlich bewegliche Zentrier¹ teller mit einer abgerundeten Auflaufkante zentriert sich beim Schließen in dem Ventilsitz selbst.

3s ist schließlich ein weiteres Merkmal dieser ETeuer^urlg > daß der Spulenkörper der Antriebsspule aus den durch ein nicht-magnetisches Zwischenstück verbundenen Kraftschlußhülsen besteht, wobei die Kraftschlußhülsen mit den diesen zugeordneten, die Spindel mediumdicht führenden Buchsen einen magnetischen Kraftschluß bilden. Mit dieser Anordnung wird erreicht, daß ein besonderer, aus Isolierstoff bestehender Spulenkörper entfällt und dieser unter Verwendung einer Isolierfolie dichter an die magnetisierbaren Kraftschlußhülsen herangebracht werden kann. Außerdem ist die Spule in ihrer Länge durch das nicht-magnetische Zwischenstück fixiert. Es wird außerdem erreicht, daß der Kraftschluß in jeder Kraftschlußhülse quer zur Arbeitsrichtung des Ankers durch die Spindel und Magnetanker mediumdicht führenden Buchsen gegeben ist. Bei gleicher Spule wird dadurch die magnetische Kraft erhöht und

die Fertigungstoleranzen nahezu ausgeschaltet.

In den Zeichnungen ist das elektromagnetisch "betätigte Ventil dargestellt, und zwar zeigt

Figur 1 einen Schnitt durch das gesamte Ventil mit einer Antriebs- und einer Haltevorrichtung sowie einer Bremseinrichtung,

Figur 2 eine schematische Darstellung des elektromagnetisch betätigten Ventils nach Fi^ur 1 mit zwei elektromagnetischen Haltevorrichtungen und die Ausführung der elektrischen Schaltung, und

Figur 3 eine schematische Darstellung des elektromagnetisch betätigten Ventils nach Figur 1 mit einer anderen Anordnung der elektrischen Schaltung.

In Figur 1 ist das Ventilgehäuse mit 1, der Ventildurchgang mit 2 und der Ventilsitz mit 3 bezeichnet. Das Ventilgehäuse 1 'besitzt einen Eingangsraum 4 und einen Ausgangsraum 5. Das Oberteil besteht aus dem Gehäuse 6 mit der Verschlußkappe 7, wobei die Teile 6 und 7 mit dem Ventilgehäuse 1 vorzugsweise durch Spannringe 8 miteinander verbunden sind. Die den Verschlußkörper 9 mit einem Zentrierteller 1o tragende Spindel 11 besitzt je einen Magnetanker 12, 13, welche mit der Antriebs- bzw. Haltevorrichtung zusammenarbeiten, "^ine Schließfeder

drückt den Verschlußkörper 9 im unerregten Zustand der Spulen auf den Ventilsitz.

Die der Antriebsvorrichtung zugeordnete Magnetspule 14 ist auf Kraftschlußhülsen 15 und 16 angeordnet, wobei die Kraftschlußhülsen 15, 16 miteinander durch ein nicht-magnetisches Zwischenstück 17 mechanisch verbunden sind. In den magnetisierbaren "Pührungsbuchsen 18 und 19 ist schließlich die Spindel 11 gelagert. Das gesamte Magnetsystem der Antriebsvorrichtung bildet dabei einen kompakten Spulenkörper, dessen Teile 14, 15, 16, 17, 18 und 19 über die Führungshülse 2o miteinander verbunden sind. Die Dichtringe 21, 22, und 23 dichten den ^ingangsraum 4 vom Gehäuse 6 ab.

Oberhalb dieses Antriebssystems ist eine Bremseinrichtung in einem Raum 24 des Gehäuses 6 angeordnet, dessen Membrane 25 die Aufwärtsbewegung der Spindel 11 beim Öffnen des Ventils, - bestimmbar in ihrer Wirksamkeit durch die Größe der Düsenöffnung 26 -, vor Erreichen der oberen Stellung mehr oder weniger bremst.

Auf "der"Spindel 11 ist ferner ein weiterer Magnetanker 13 angeordnet, der mit einem Magnetsystem 27 der Haltevorrichtung zusammenarbeitet. In den Zeichnungen sind Beispiele wiedergegeben, in welchen die Haltevorrichtung oberhalb der Bremseinrichtung im Gehäuse 6 angeordnet ist.

Die Haltevorriohtung könnte auch an anderer Stelle, z.B. innerhalb oder unterhalb des Ventilgehäuses 1 untergebracht sein. Von der Spindel 11 wird außerdem ein Schalter 28 betätigt, der die Magnetspule 14 schaltet.

Dem Ventildurchgang 2 im Ausgangsraum 5 ist eine Durch- ' flußmengenverstelleinrichtung 4o zugeordnet, die von außen durch eine Kappe 41 abgedeckt ist. In Figur 1 ist eine Anordnung des magnetisch betätigten Ventils nach den Merkmalen der Erfindung in Ruhestellung dargestellt. Der Verschlußkörper 9 liegt unter der Kraft der Schließfeder 3o auf dem Ventilsitz 3 auf und der seitlich bewegliche Zentrierteller 1o hat sich dem Ventildurchgang 2 angepaßt.

Will man das Ventil in eine Offenstellung bringen, wird durch die Betätigung eines Schalters die Magnetspule 14 und das Magnetsystem 27 erregt, wobei die Magnetspule in ihrer Wicklung so stark ausgelegt ist, daß der zugeordnete Magnetanker 12 in die obere Stellung gelangt. Mit den Magnetanker 12 wird auch die gesamte Spindel mit Verschlußkörper und dem der Haltevorrichtung zugeordneten Magnetanker 13 unter Beeinflussung dieser Bewegung durch die Bremseinrichtung in die obere Ewstellung gebracht.

Der Magnetankor 13 kommt dabei zum Anliegen an das zugeordnete Magnetsystem 27, welches die gesamte Spindelanordnung in dieserStellung zu halten vermag. Bei Erreichen der "Endstellung wird durch die Spindel ein Schalter 28

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betätigt, welcher den Stromkreis zur Magnetspule unterbricht.

Beim Einschalten der Magnetspule 14 der Antriebsvorrichtung führt der Magnetanker 12 mit der Spindel 11 und dem Verschlußkörper 9 erst einen geringen ungebremsten Hub aus, der sich durch das Verdichten des Mediums im Raum 24 oberhalb der Membrane 25 ergibt. Um zu verhindern, daß bei diesem geringen ungebremsten Hub sogleich ein zu großer Durchflußquerschnitt frei-gegeben wird, ist der Zentrierteller 1o unterhalb des Verschlußkörpers 9 auf der Spindel 11 angeordnet und ragt, den Ventildurchgang2verengend, in diesen hinein. Dieser Zentrierteller 1 ο darf daher nur mit einem geringen Luftspalt im Ventildurchgang 2 geführt werden, um nicht gleich bei den ersten ungebremsten Hub den vollen Durchflußquerschnitt frei zu geben. Zur Vermeidung eines Aufsitzens dieses Zentriertellers 1 ο auf den Ventilsitz 3 beim Schließen des Ventils durch die Schließfeder 3o ist der Zentrierteller 1o am Verschlußkörper 9 seitlich beweglich angeordnet und ^mxixv mit seiner Abfasung sich somit den Ventildurchgang 2 anpassen.

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In den Figuren 2 und 3 haben die mit den Teilen der Figur 1 identischen Teile dieselben Bezeichnungsziffern.

Außer dem Magnetsystem 27 der Haltevorrichtung wird in der Anordnung nach Figur 2 ein weiteres Magnetsystem 29 als zweite Haltevorrichtung verwendet. Per Magnetanker 13 ist in diesem Fall dem Magnetsystem 29 zugeordnet. Allen Magnetspulen bzw. Magnetsysteme 14, 29 und 27 sind in den Zuleitungen Gleichrichteranordnungen 31» 32 bzw. 33 vorgeschaltet.

Die Funktion der Anordnung nach Figur 2 ist ähnlich der nach Figur 1. Nach Abheben des Verschlußkörpers 9 durch das Magnetsystem mit der Magnetspule 14 und Magnet anker 12, übernimmt das Magnetsystem 23 mit I'Iagnetanker 13 das Halten des YerschluSkörpers 9 in einer kleinen Offenstellung, wobei das Magnetsystem 29 durch den. Hagnetanker 13 in der Aufwärtsbewegung der Spindel 11 mitgenommen wird und zum Anliegen an das Magnetsystem - 27 .gelangt. In dieser'vollen Offenstellung des Yerschlußkörpers 9 ist die Magnetspule kurz vor Erreichen der oberen Endstellung durch den Schalter 28 abgeschaltet worden, so daß das Magnetsystem 27 die gesamte Anordnung der Spindel 11 über den Anker 13 und das Magnetsystem 29 in dieser Stellung hält. Bin Regelglied in Form eines Thermostaten 34 ist dabei so in den Zuleitungen zu den Magnetspulen bzw. Magnetsystemen

angeordnet, daß der Stromkreis zum Magnetsystem 27 "bei Erreichen eines "bestimmten Wertes unterbrochen werden kann, wobei die Spindelanordnung mit Magnetanker 13 und dem Magnetsystem 29 durch die Kraft der Schließfeder in eine kleine Offenstellung des Verschlußkörpers zurückkehrt. In dieser kleinen Offenstellung des Verschlußkörpers 9 ist auch der Stromkreis über den Schalter 28 wieder hergestellt, so daß bei Kontaktgabe des Thermostaten 34 die Magnetspule 14 erregt wird und sich der vorbeschrie bene Vorgang wiederholt, der. zur vollen Offenstellung des Verschlußkörpers 9 führt.

Bei Unterbrechung der Stromzufuhr von Hand oder durch ein Sicherheitsglied kehrt die gesamte Anordnung in eine Verschlußstellung des Ventils, unabhängig von der Stellung des Verschlußkörpers 9.unter der Kraft der Schließfeder zurück.

In Figur 3 ist schematisch eine Anordnung des Ventils nach Figur 1 dargestellt, wobei nur der Magnetanordnung 27 eine G-leiohrichteranordnung 31 vorgeschaltet ist. Die Magnetspule 14 wird hierbei direkt ,mit Wechselstrom gespeist und schaltet ebenfalls bei Erreichen der Offenstellung des Verschlußkörpers 9 über einen Schalter 28 ab.

Claims

..Ρ.Α.6Ί2169*10.11.67 .U Sohutzeprüche

1. Elektromagnetisch betätigtes Ventil mit einem in gelenkiger Verbindung mit einem Tauchanker stehenden Verschlußkörper und mit je einer Spule für den elektromagnetischen Antrieb und für eine elektromagnetische Haltevorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß je ein dem elektromagnetischen Antrieb und der elektromagnetischen Haltevorrichtung zugeordneter Magnetanker (12), (13) auf einer gemeinsamen mit dem Ventilverschlußkörper (9) verbundenen und beidseitig des der Magnetspule (14-) des An-triebs axial geführten Spindel (11) angeordnet sind, einer von der Spindel (11) betätigten den Stromkreis zu der Magnetspule (14) schaltenden Kontaktanordnung in Form eines Schalters (28) und einer auf der Spindel '..(11) angeordneten die Öffnungsbewegung dämpfenden Bremsvorrichtung.

2. Elektromagnetisch betätigtes Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite elektromagne- . tische Haltevorrichtung, welche mit dem Magnetanker(13) der ersten elektromagnetischen Haltevorrichtung zusammenarbeitet verhatiden ist.

3. lillektromagnetisch betätigtes Ventil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet daß der einer ersten elektromagnetischen Haltevorrichtung zugeordnete Magnetanker (13) ein ansich bekannter Flachanker ist.

4. !Elektromagnetisch betätigtes Ventil nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß wenigstens einer der vorbeschriebenen Magnetspulen bzw. Magnetsysteme (14), (27), (29) eine Gleichrichteranordnung vorgeschaltet ist.

5. Elektromagnetisch betätigtes Ventil nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß der die gasdichte Verbindung des geschlossenen Ventils mit dem Ventilsitz (3) herstellende Verschlußkörper (9) einen quer zur Spindelbewegung beschränkt bewegbaren Zentrierteller (to) besitzt.

6. Elektromagnetisch betätigtes Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenkörper der Magnetspule (14) auf Kraftschlußhülsen (15, 16) angeordnet ist, die durch ein nicht-magnetisches Zwischenstück (17) verbunden sind und die Kraftschlußhülsen (15, 16) mit den diesen zugeordneten, die Spindel mediumdioht führenden Führungsbuchseη (18, 19),einen magnetischen Kraftschluß bilden.