DE19846841A1 - Elektromagnetisches Ventil - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Ventil zum Öffnen und Schließen eines Durchlasses (16) für ein Medium, welches Ventil einen Elektromagneten (11) mit einem weichmagnetischen Kern (12) und einer Spule (13) und einen darüber betätigbaren Anker aufweist. Es ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß der Durchlaß durch den Ferritkern geführt ist und in einer Stirnseite des Ferritkerns mündet, daß der Anker als Ankerblech (14) ausgebildet ist, das auf der Seite der Mündung des Durchlasses elastisch gegen die Magnetkraft gehalten und auf seiner dem Durchlaß zugekehrten Seite mit einer Dichtung (21) versehen ist, die im angezogenen Zustand des Ankerbleches den Durchlaß verschließt.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Ventil zum öffnen und Schließen eines Durchlasses für ein Medium, welches Ventil einen Elektromagneten mit einem weichmagnetischen Kern und einer Spule und einen darüber betätigbaren Anker aufweist. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Ventil für ein gasförmiges Medium, wie Druckluft zum Betätigen einer Druckmanschette eines Blutdruckmessgerätes. Es ist daher überwiegend von Druckluft die Rede, ohne daß damit eine Beschränkung verbunden sein soll. Als weichmagnetischer Kern eignet sich unter anderem ein Ferritkern. Im folgenden ist daher überwiegend von einem Ferritkern die Rede, ohne daß damit eine Beschränkung verbunden sein soll.

Für eine automatische Blutdruckmessung ist es erforderlich, eine Arm- oder Handgelenkmanschette zunächst mit Druckluft zu füllen und anschließend den Druck in der Regel schrittweise wieder abzulassen. Während der einzelnen Schritte wird der Druck in der Manschette und eventuelle Pulse gemessen, um den Blutdruck beispielsweise nach der oszillometrischen Methode zu ermitteln.

Für das schrittweise Ablassen der Druckluft sind in der Regel elektromagnetische Ventile vorgesehen, die mit der Manschette in Verbindung stehen. Insbesondere bei mobilen Blutdruckmessgeräten, die netzunabhängig betrieben werden, ist es zum einen erforderlich, den Stromverbrauch so gering wie möglich zu halten. Ferner ist es zudem wünschenswert, das Gewicht des Ventils zu minimieren. Damit kann das Gesamtgewicht des Gerätes reduziert werden.

Es sind elektromagnetische Ventile bekannt, die über den Anker entgegen der Kraft einer Feder einen in einem Ventilkörper geführten Kolben betätigen, dessen freies Ende mit einer Dichtung versehen ist, um den Durchlaß zu verschließen. Solche Ventile weisen eine relativ große bewegte Masse auf, so daß der Stromverbrauch entsprechend groß ist. Ferner sind diese Ventile relativ träge. Da beispielsweise die Druckluft bei Blutdruckmeßgeräten nur in kleinen Schritten abgesenkt wird, ist ein schnell ansprechendes Ventil wünschenswert. Weiterhin befindet sich der bewegte Anker häufig im Strömungskanal des zu regelnden Mediums, so daß das Ventil relativ anfällig gegen Verschmutzung ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektromagnetisches Ventil der eingangs geschilderten Art so zu verbessern, daß es einen geringeren Stromverbrauch bei geringerem Eigengewicht besitzt.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Durchlaß durch den magnetischen Kern geführt ist und in einer Stirnseite des magnetischen Kerns mündet, daß der Anker als Ankerblech ausgebildet ist, das auf der Seite der Mündung des Durchlasses elastisch gegen die Magnetkraft gehalten und auf seiner dem Durchlaß zugekehrten Seite mit einer Dichtung versehen ist, die im angezogenen Zustand des Ankerbleches den Durchlaß verschließt. Eine solche Ausbildung hat den Vorteil, daß der Anker unmittelbar den Durchlaß ohne weitere Zwischenelemente verschließt. Die Masse der bewegten Teile ist äußerst gering, so daß zum einen das Gewicht und zum anderen der Stromverbrauch minimiert werden kann. Ferner befinden sich der Anker nicht mehr unmittelbar im Strömungsverlauf des zu regelnden Mediums, so daß eine Funktionsbeeinträchtigung durch Verschmutzung nicht mehr zu befürchten ist.

Gemäß einer zweckmäßigen Ausführungsform ist vorgesehen, daß das Ankerblech mittels wenigstens einer Halterung aus elastischem Kunststoff elastisch gehalten ist. Dies hat den Vorteil, daß die erforderliche Rückstellkraft des Ankers über das Elastomer bewirkt wird, das gleichzeitig den Anker hält. Die Anzahl der benötigten Teile kann somit weiter reduziert werden.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn die elastische Halterung und die Dichtung einstückig ausgebildet sind. Dabei kann vorgesehen werden, daß das Ankerblech von dem Kunststoff zumindest teilweise umspritzt ist. Dadurch wird die Herstellung weiter vereinfacht.

Grundsätzlich ist die Art des eingesetzten Elastomers beliebig, solange es die gewünschten und erforderlichen elastischen Eigenschaften aufweist. Es kann zum Beispiel zweckmäßig sein, wenn die Halterung und/oder die Dichtung aus Silikon besteht. Silikon weist in dem gewünschten Temperaturbereich für mobile Blutdruckmessgeräte von etwa 0° bis 50°C die erforderlichen Elastizität auf.

Gemäß einer weitergehenden Ausführungsform ist vorgesehen, daß der Durchlaß als Düse ausgebildet ist, auf die der weichmagnetische Kern aufsteckbar ist und dort gehalten wird. Dies hat zum einen den Vorteil, daß eine separate Halterung des weichmagnetischen Kerns nicht erforderlich ist. Zum anderen kann durch einen gegebenenfalls vorgesehenen sich verjüngenden Querschnitt der Düse im Dichtungsbereich der erforderliche Stromverbrauch des Ventil weiter reduziert werden.

Weiterhin kann es zweckmäßig sein, wenn die Düse als Vorsprung des das Ventil aufnehmenden Gehäuses oder des Gerätegehäuses ausgebildet ist, in das das Ventil eingebaut ist. Außerdem kann das Ankerblech in dem Gehäuse gehalten sein. Letzlich wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß der weichmagnetischer Kern, die Spule und das Ankerblech durch den Gehäusedeckel des das Ventil aufnehmenden Gehäuses oder des Gerätegehäuses in das das Ventil eingebaut ist, fixiert werden. Diese Maßnahmen ermöglichen eine besonders einfach Montage des Ventils, wobei die Anzahl der erforderlichen Bauelemente erheblich reduziert wird.

Es ist offensichtlich, daß mit dem elektromagnetischen Ventil gemäß der Erfindung ein sehr kompakt bauendes und leichtes Ventil bereitgestellt werden kann. Durch die geringe zu bewegende Masse wird zudem der Stromverbrauch gesenkt. Ferner spricht das Ventil wegen der geringen Trägheit des Dichtungselementes, Ankerblech mit Dichtung, schnell an.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 im Schnitt ein Ventil gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Ventil,

Fig. 3 im Schnitt nur das Gehäuseunterteil des Ventils ohne Ferritkern,

Fig. 4 das Gehäuseunterteil in perspektivischer Darstellung,

Fig. 5 die Seitenansicht des Ankerbleches mit der Elastomerhalterung,

Fig. 6 die Draufsicht gemäß Fig. 5, und

Fig. 7 eine perspektivische Darstellung des Ankerbleches gemäß Fig. 5.

Das in der Zeichnung dargestellte Ventil weist einen Elektromagneten 11 mit einem weichmagnetischen Kern, beispielsweise einem Ferritkern 12, und einer elektrischen Spule 13 auf. Es ist ein Ankerblech 14 vorgesehen, daß in Richtung des Doppelpfeiles 15 verschwenkbar gehalten ist. Die elektrischen Anschlüsse der Spule sind der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt.

Der Ferritkern ist mit einem Durchlaß 16 für das zu regulierende Medium, beispielsweise Druckluft, versehen. Auf der dem Ankerblech 14 abgekehrten Seite weist das Gehäuse 17 einen Anschlußstutzen 18 auf, mit dem das Ventil an eine Leitung angeschlossen werden kann. Der Durchlaß mündet auf der dem Ankerblech 14 zugekehrten Stirnseite 19 des Ferritkerns 12.

Das Ankerblech ist auf seiner der Mündung 20 des Durchlasses 16 in der Stirnfläche 19 zugekehrten Seite mit einer elastischen Dichtung 21 versehen. Die Dichtung paßt über die Mündung, so daß in der angezogenen Lage des Ankerbleches 14 der Durchgangskanal geschlossen ist. In der in der Zeichnung dargestellten geöffneten Lage des Ventils kann das Medium durch den Durchlaß hindurch strömen.

Die Spule 13 ist in üblicher Weise zylindrisch um den Ferritkern 12 angeordnet. Grundsätzlich sind aber auch andere Konturen ausführbar. Sobald Strom durch die Spule fließt, wird das Ankerblech 14 in Richtung auf den Ferritkern nach unten gezogen. Das Ventil ist geschlossen.

Im einzelnen ist die Anordnung so getroffen, daß der Durchlaß 16 eine Düse 26 ist, die als Vorsprung des Gehäuseunterteils 22 ausgebildet ist. Auf diesen Vorsprung wird der Ferritkern mit seiner Durchgangsbohrung aufgesteckt und dort vorzugsweise reibschlüssig gehalten. Dies kann dadurch erfolgen, daß der Durchmesser des Vorsprunges geringfügig größer als der lichte Durchmesser der Bohrung des Ferritkerns ist. Der Vorsprung kann aber auch mit entsprechenden axialen verlaufenden Vorsprüngen versehen sein, die ein entsprechendes Außenmaß aufweisen.

Das Ankerblech wird durch eine elastische Halterung 23 aus einem elastischen Kunststoff, beispielsweise aus Silikon, in dem Gehäuse gehalten. Die Halterung 23 wird dazu über zwei Stifte 24 des Gehäuseunterteils 22 getragen. Im einzelnen ist die Anordnung so getroffen, daß durch den Gehäusedeckel 25 sowohl der Ferritkern mit Spule als auch das Ankerblech in der eingebauten Lage fixiert werden.

Wie insbesondere aus den Fig. 5 bis 7 ersichtlich, ist die Halterung aus Kunststoff und die Dichtung 21 für den Durchlaß einstückig ausgebildet. Das Ankerblech aus Metall wird in einem Schlitz der Halterung gehalten. Es ist vorgesehen, daß bei der Herstellung das Ankerblech durch Umspritzen mit dem elastischen Kunststoff der Halterung mit dieser verbunden wird. Damit kann ein robustes bewegliches Ankerblech mit Dichtung für den Durchlaß hergestellt werden. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Dichtung 21 und die Halterung 23 getrennt mit dem Ankerblech 14 zu verbinden.

Vorstehend wurde ein Ventil beschrieben, das ein eigenes Gehäuse aufweist. Es ist auch möglich, daß anstelle des Ventilgehäuses auch das Gehäuse des Gerätes selbst, in dem das Ventil eingesetzt wird, die erforderlichen Befestigungseinrichtungen besitzt. Insbesondere ist es möglich, daß die Düse Bestandteil des Gerätegehäuses ist, auf der der Ferritkern gehalten wird.

Es ist offensichtlich, daß hierdurch die Anzahl der Bauelemente für das Ventil als solches und insbesondere die Anzahl der bewegten Teile sehr gering gehalten werden kann. Das Ventil kann einfach in ein Gerätegehäuse ohne eigenes Ventilgehäuse integriert werden, so daß der Herstellungsaufwand gering gehalten werden kann.

Claims (9)

1. Elektromagnetisches Ventil zum öffnen und Schließen eines Durchlasses (16) für ein Medium, welches Ventil einen Elektromagneten (11) mit einem weichmagnetischen Kern (12) und einer Spule (13) und einen damit betätigbaren Anker aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaß (16) durch den weichmagnetischen Kern geführt ist, daß der Anker als Ankerblech (14) ausgebildet ist, das elastisch gegen die Magnetkraft gehalten und auf seiner dem Durchlaß zugekehrten Seite mit einer Dichtung (21) versehen ist, die im angezogenen Zustand des Ankerbleches den Durchlaß verschließt.

2. Elektromagnetisches Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ankerblech mittels wenigstens einer Halterung (23) aus elastischem Kunststoff elastisch gehalten ist.

3. Elektromagnetischen Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Halterung (23) und die Dichtung (21) einstückig ausgebildet sind.

4. Elektromagnetisches Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ankerblech (14) von dem Kunststoff der Halterung (23) zumindest teilweise umspritzt ist.

5. Elektromagnetisches Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff Silikon ist.

6. Elektromagnetisches Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaß als Düse (26) ausgebildet ist, auf die der weichmagnetische Kern aufsteckbar ist und dort gehalten wird.

7. Elektromagnetisches Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (26) als Vorsprung des das Ventil aufnehmenden Gehäuses (22) oder des Gerätegehäuses ausgebildet ist, in das das Ventil eingebaut ist.

8. Elektromagnetisches Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ankerblech (14) in dem Gehäuse (22) gehalten ist.

9. Elektromagnetisches Ventil, dadurch gekennzeichnet, daß weichmagnetischer Kern, Spule und Ankerblech durch den Gehäusedeckel (25) des das Ventil aufnehmenden Gehäuses oder des Gerätegehäuses in das das Ventil eingebaut ist, fixiert werden.