DE1985465U - Elektroventil. - Google Patents

Description

Anmelderin: Stuttgart, den 25-April

._r , ,, p 1620 10/tS

Nostorag AG '

Neugasse 2J

Zug/Schweiz .

N 16 320/47g Gbm

Vertreter:

Patentanwalt Dipl.-Ing. Max Bunke Stuttgart W Schloßstraße 7J5 B

Elektroventil

Der Gegenstand der Erfindung ist ein Elektromagnetventil, das sich durch besonders guten Wirkungsgrad, dabei kleine Bauweise und eine lange Lebensdauer auszeichnet. Bei dem Erfindungsgegenstand ist das elektromagnetische System voll wechselstromgerecht konstruiert. Es ist aus lamelliertem Eisen aufgebaut und im angezogenen Zustand vollkommen geschlossen. Die magnetischen Widerstände sind außerordentlich klein, so daß nur geringe Verluste auftreten.

Es sind bis jetzt Elektroventile nach zwei verschiedenen Prinzipien bekannt geworden.

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Das klassische Ventil arbeitet nach dem sogenannten Solenoid-Prinzip, bei welchem der arbeitleistende Anker innerhalb einer Spule bewegt wird. Zur Verbesserung des magnetischen Effektes wurden im Laufe der Zeit Eisenrückschlüsse außerhalb der Spulen angeordnet,, mit dem Ziel,, die magnetischen Widerstände herabzusetzen und den Wirkungsgrad zu verbessern. Der Arbeitsraum des Ankers steht bei der vorbeschriebenen Bauweise unter dem Druck der Flüssigkeit, des Gases oder des Dampfes, der in dem jeweiligen Rohrsystem herrscht.

Ferner wurden Elektroventile bekannt, bei denen der arbeitleistende Magnet außerhalb des eigentlichen Ventils angebracht ist. Die Durchführung der notwendigen Hubbewegung geschieht in diesem Falle durch Stopfbuchsen., Faltenbälge oder über andere Dichtungs mittel.

Bei der erstgenannten Bauart ist der elektromagnetische Wirkungs grad deshalb außerordentlich schlecht, weil der magnetische Kreis mit großen Widerständen behaftet ist. Dies hängt damit zusammen, daß der oftmals sehr hohe "Druck des Mediums starke Wandstärken für die Hülse des in ihr verschiebbaren Ankers erfordert. Diese Hülse bildet aber einen Luftspalt im magnetischen Kreis. Auch ist durch die Hülse eine das Magnetfeld abschirmende Kurzschlußwindung innerhalb der Spule gegeben, die den Spulenstrom naturgemäß heraufsetzt. Ferner werden in der Regel nicht korrodierende Werkstoffe innerhalb des hydraulischen oder pneumatischen Systemes gewünscht., die in ihren magnetischen Eigenschaften wesentlich schlechter liegen als die für Wechselstrom vorteilhaft verwendbaren Eisenlegierungen. Für Wechselstrommagnete kommen in der Regel siliziumlegierte Eisensorten in Frage, die aber leider nicht korrosionsbeständig sind. Elektroventile dieser Bauweise stellen daher immer einen mehr oder weniger guten Kompromiß dar.

Die Ventile der zweiten Bauform hingegen haben sich bezüglich Betriebssicherheit deshalb nicht bewährt, weil die Stopfbuchsendurchführungen gewöhnlich nur eine beschränkte Zeit betriebssicher funtionieren. Insbesondere bei höheren Drücken., schmutziger Atmosphäre oder unsauberem Medium treten bei Stopfbuchsen häufig Schwierigkeiten auf. Ebenso sind Faltenbälge oder andere Dichtungsarten nur von beschränkter Lebensdauer. Zudem erfordern alle diese Durchführungsarten zusätzliche Kräfte, die es mit dem Magnetsystem zu überwinden gilt.

Bei dem Elektroventil nach der Konstruktion der Erfindung werden alle diese Mangel dadurch vermieden, daß das eigentliche kraftleistende System nach optimalen elektromagnetischen Gesichtspunkten dimensioniert wurde. Es ist wechselstromgerecht herstellbar und die Kraft-Wegkennlinie der erforderlichen Ventilcharakteristik angepaßt. Dasfnagnetische System ist zu einem kompakten Körper ausgebildet und gegen einen Ventilkörper geschraubt. Dabei wird ein membranartiges Durchführungselement gegen den elektromagnetischen Körper gepreßt, wobei eine gelenkartig schwingende Durchführung entsteht, die wenig Reib- und Walkarbeit beansprucht. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung weist der Membrankörper einen verstärkten Teil auf, in welchen eine Verlängerung des Ankers eingreift und so auf die Ventilsitze einwirkt.

Die weiteren Merkmale sind in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf das in den beiliegenden Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiel näher erläutert sowie in den Ansprüchen enthalten.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch das Elektroventil, Fig. 2 eine Untersicht des elektromagnetischen Körpers.

Das nach dem sogenannten Klappankerprinzip aufgebaute Magnetsystem besteht aus dem U-förmigen lamellierten Joch 1, dem der ebenfalls lamelliert© Anker 2 gegenübersteht. Letzterer trägt einen Kurzschlußring J₃ der in bekannter Weise die Aufgabe hat,

einen phasenverschobenen Fluß in einem Teil des Luftspaltes 4 zu erzeugen, damit das System bei Betrieb mit Wechselstrom nicht brummt. Der Klappanker 2 ist umgeben von dem Spulenkörper 5j welcher die Wicklung 6 tragt. An dem Spulenkörper sind zur Stromzuführung die Kontaktstecker 7 befestigt. An letzteren sind in an sich bekannter und daher nicht gezeichneter Weise die Enden der Wicklung β befestigt. Ein weiterer Kontakt ist als Erdungsstecker mit dem Joch 1 elektrisch leitend verbunden. Der Klappanker 2 ist nach unten durch einen Portsatz 9 verlängert, welcher das eigentliche Ventil betätigt. Ein Membrankörper 10 dient der Abdichtung des elektromagnetischen Systems gegen das Medium. E«r ist ja nach dem zu steuernden Medium aus Naturkautschuk, Perbunan, Neopren, Polyvinylchlorid, Polytetrafluorathylen oder anderen Elastomeren hergestellt. Während der Membrankörper 10 an seinem äußeren Umfang einen 0-ringartigen Wulst 11 trägt, ist der untere Teil 12 so verstärkt, daß gleichzeitig ein elastischer Dichtungskörper für die mit Ventilsitzen versehenen Schrauben 13 und l4 entsteht. Zur Abstützung gegen den Druck des Mediums ist in der oberen Mitte des Membrankörpers 10 eine Stützarmatur 15 vorhanden, die an ihrem oberen Rand mit einem umlaufenden Wulst versehen sein kann. Eine Deckplatte ΐβ, die in ihrer Mitte eine entsprechende Aussparung hat, stützt den MembrankcSrper 10 gegen den Druck des Mediums nach oben ab. Der eigentliche Ventilkörper, der bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Dreiwege-Ventil versinnbildlicht, ist mit 17 bezeichnet. Während an dem Eingangsgewinde l8 das Medium, beispielsweise Druckluft angeschlossen ist, dient der mit Gewinde versehene Auslaß 19 zur Ableitung der verbrauchten Druckluft. Der Verbraucher ist bei 20 in bekannter Weise angeschlossen. Die Ventilsitze 15 und 14 sind durch die 0-Ringe 21 abgedichtet und gleichzeitig längs ihrer Achse durch Gewinde im Ventilkörper 17 verstellbar.

Schließlich ist der magnetische Aufbau so mit einem Kunststoff, vorzugsweise Epoxydharz umgössen oder umpreßt, daß für den oberen Portsatz 22 des Klappankers 2 eine Lagerstelle entsteht.

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Bei diesem Vergießvorgang werden Metallröhren 23 (3?ig_e2) mit eingelegte Durch diese werden mit nicht dargestellten Schrauben der kompakt vergossene elektromagnetische Körper 24 und der Ventilkörper 1? fest miteinander verbundene Bei dem Vergieß=· Vorgang kann gleichseitig eine Buchse 25 eingelegt werden, die eine Schraube 26 enthält» Durch die Öffming kann ein Schmier= oder Dämpfungsö'l bzw» -paste eingefüllt werden, die entweder für geräuscharmes Arbeiten oder lange Lebensdauer oder beide Eigenschaften sorgen«

In Pig. 2 sind die ledern 27 sichtbar^ die teilweise, innerhalb längsbeweglicher Schieber 28 sitzen« Letztere greifen mit Nuten 29 an dem Kurs schlußring 3 aa<, Pedern und Schieber sorgen für eliiQn ,je nach dem Anwendungszweck notwendigen Druck in der Endlage des Ventils« Statt der Schraubenfedern kann auch eine im Körper, 24- befestigte längs des Ankers^verlaufende Blattfeder die erforderliche Kraft erzeugen_o Die längsbeweglichen Schieber 28 haben die wichtige .Aufgabe, eine vorteilhafte,, auf kleinem Haum unterzubringende Dämpfung herbeizuführen» Sie gleiten dazu mit geringem seitlichem Spiel in dem Körper 24 und sind ebenso der Höhe nach dur^ch die Deckplatte 16 eng begrenzt« Durch Einfüllen von· Dämpfungsmitteln verschiedener Viskosität läßt sich das Betriebsverhalten in Beaug auf Zeit und Geräusch weitgehend einstellen« Es ist ferner möglich₉ durch entsprechende Dimensionierung der Schieber bzw* durch Kanäle oder auch durch kleine Ventile Anzug und Abfall verschieden au dämpfen«

Wj? den Pail des Stromausfalles ist eine vorteilhafte Hanänot« betätigung vorgesehene Diese besteht aus einer quer durchgehenden Achse 3O₅ weIahe die Kurve 31 mitnimmt« Zur Betätigung selbst ist der Hebel 32 vorgesehen, welcher unter der Wirkung der Torsionsfeder 33 gegen den Anschlag 34 gedrückt wird»

Die'Arbeit's- und Wirkungsweise des dargestellten Elektroventils. geht aus der Zeichnung und Beschreibung hervor» Bei Erregung der Magnetspule β sieht der Klappanker 2 gegen das Joch 1 an. Durch

den Portsatz 9 des Klappankers wird der umlaufende untere Teil von dem "Ventilsitz 14 abgehoben und gegen den Sitz 13 gedrückt. Damit findet in bekannter Weise der Umschaltvorgang statt« Das Medium drückt den Membrankörper 10 nach oben, wobei der Druck des Mediums durch die Stützarmatur 15 abgefangen wird»

Fällt der Strom aus, so kann durch Schwenken des Hebels 32 die Achse entgegen der Kraft der Feder 33 so verdreht werden, daß die Kurve 31 den Klappanker 2 gegen das Joch 1 bewegt. Die Abmessungen und die Steigung der Kurve 3I sind so dimensioniert, daß dabei noch ein minimaler Luftspalt zwischen Klappanker 2 und Joch 1 übrig bleibt. Ferner ist die Feder 33 so abgestimmt, daß die Kurve durch Selbsttreibung an dem Klappanker in der von Hand verschobenen Stellung bleibt. Sobald der Strom wieder kommt, zieht der Anker vollends an, wodurch die Kurve entspannt wird. Unter der Kraft der Feder 33 schnellt der Betätigungsmechanismus, bestehend aus Achse 30, Kurve 31 und Hebel J>2 in die Ausgangsstellung gegen den Anschlag 3^ zurück.

Claims (10)

Schutgansprüche

1) Elektroventil, bei dem das arbeitleistende elektromagnetische System aus lamelliertem Eisen aufgebaut und in angezogenem Zustand vollkommen geschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische, wechselstromgerechte System zu einem kompakten Körper ausgebildet und gegen einen Ventilkörper so geschraubt ist, daß der in dem Ventilkörper herrschende Druck das membranartige Durchführungselement (1O) mittelbar oder unmittelbar gegen den elektromagnetischen Körper preßt und dabei eine gelenkartig schwingende Durchführung entsteht.

2) Elektroventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetsystem mit einer Verlängerung (9) seines Ankers (2) über einen elastischen Membrankörper (lO), der in seinem unteren Teil eine Verstärkung (12) trägt, die mit entsprechenden Dichtungsflächen ausgerüstet ist, unmittelbar auf den bzw. die Ventilsitze (13,1^) einwirkt«

3) Elektroventil nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Membrankörper (10) der Abdichtung des Ventils nach außen und gleichzeitig der Abdichtung des Magnetaufbaues gegen den Ventilkörper dient, sowie die Übertragung der Ankerbewegüng bewirkt und den Verschlußkörper der Ventilsitze (13,14) bildet.

K) Elektroventil nach Anspruch 1 bis J>, dadurch gekennzeichnet, daß das elektromagnetische System völlig mit Kunststoff umgeben ist und unmittelbar auf den Ventilkörper so aufgeschraubt ist, daß etwa in der Mitte des Systemes eine Verlängerung (9) des Ankers (2) herausragt, welche den Ventilmechanismus (12,13,1^) betätigt.

5) Elektroventil nach Anspruch 1 bis K, dadurch gekennzeichnet, daß der Klappanker (2) etwa in der Längsachse des Magnetsystems angeordnet und. von einer Magnetspule (5.»6) umgeben ist.

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6) Elektroventil nach Anspruch 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet, daß zur Dämpfung bzw. zur zeitlichen Verzögerung des Magnetsystems federbelastete Schieber (28) oder Kolben vorgesehen sind, welche entsprechend der Viskosität der Dämpfungsflüssigkeit das Betriebsverhalten bestimmen.

7) Elektroventil nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Handnotbetätigung (30,31,32) unmittelbar auf den Klappanker einwirkt.

8) Elektroventil nach Anspruch "J, dadurch gekennzeichnet, daß die Handnotbetätigung über eine quer durch das Magnetsystem verlaufende Welle (30), die eine Kurve (31) trägt, bewirkt wird.

9) Elektroventil nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Handnotbetätigung mit einer Rückstellfeder (33) von einer solchen Stärke ausgerüstet ist, .daß die Kurve (31) unter der durch Federn (27*) bewirkten Rückstellkraft des Ankers (2) nicht in die Ausgangslage zurückkehrt, beim Anzug des Ankers (2) gegen das Joch (l) jedoch so weit freigegeben ist, daß die Betätigungsvorrichtung in ihre Ausgangslage zurückkehrt.

10) Elektroventil nach Anspruch 1 bis 9j dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Ventilsitze durch düsenförmige Drehkörper (13,14) dargestellt werden, die in dem eigentlichen Ventilkörper in Bewegungsrichtung des Ankers (2) einstellbar sind.