DE19918007A1

DE19918007A1 - Mehrwegeklappe mit elektromagnetischer Betätigung

Info

Publication number: DE19918007A1
Application number: DE1999118007
Authority: DE
Inventors: Peter Buelow
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-04-21
Filing date: 1999-04-21
Publication date: 2000-10-26

Abstract

Das Schalten von Mehrwegeklappen ist nur mit komplizierten außerhalb des Gehäuses angeordneten Antrieben möglich. Elektromagnetische Verstellungen von Einwegeklappen durch die Gehäusewand sind nur mit geringen Schaltkräften und hohem Energieverbrauch bekannt. DOLLAR A Die Klappe soll mit Hilfe von Elektromagneten durch Stromimpulse mit maximalen Kräften direkt geschaltet werden. DOLLAR A In einem Gehäuse 1 ist ein Einlaufrohr 2 und zwei Ablaufrohre 3 angeordnet. Gehäuse 1, Einlaufrohr 2 und Ablaufrohre 3 sind nichtmagnetisch. Zwischen den beiden Ablaufrohren 3 ist ein schwenkbarer permanentmagnetisch axial polarisierter Ventilteller 4 so angelenkt, daß er je ein Ablaufrohr schließen kann. DOLLAR A Über jedes Ablaufrohr 3 ist eine Spule 5 mit weichmagnetischem Spulenkörper geschoben. Die beiden Spulen 5 sind elektrisch so verschaltet, daß an der gehäusezugewandten Seite gleiche Polung und auf der gehäuseabgewandten Seite ebenfalls gleiche Polung entsteht. DOLLAR A Durch einen Stromimpuls wird der ventilteller 4 mit maximaler Kraft an einem Ablaufrohr 3 abgestoßen und an dem anderen angezogen. DOLLAR A Die Erfindung betrifft eine Mehrwegklappe mit elektromagnetischer Betätigung zum Absperren oder Umlenken eines Medienstromes.

Description

Die Erfndung betrifit eine Mehrwegeklappe mit elektromagnetischer Betätigung zum Absperren oder Umlen ken eines Medienstromes.

Es sind Mehrwegeklappen mit elektromotorischen Antrieben bekannt, die außen als Schwenkantriebe auf den Klappenkörper aufgeschraubt werden. Es gibt eine große Anzahl von Herstellern von Schwenkantrieben. (DEUFRA; EI-o-matic; auma; Remote Control. . . .)

Es sind Einwegeklappen in DE OS 20 05 736 bekannt, bei denen ein federndes Element den Rohrquerschnitt oder den Strömungskanal absperrt und auf dem Strömungskanal ist ein Elektromagnet angeordnet, welcher bei Stromfluß das federnde Element in Offenstellung hält.

Es ist auch eine klappenähnliche Armatur bekannt, bei der von außen auch mit Hilfe von Permanentmagneten oder Elektromagneten die Einstellung der verschiedenen Fließwege erfolgt. (DE OS 27 55 451 und 18 04 958)

Bei Ventilen mit elektromagnetischer Verstellung ist bekannt, daß der Ventilteller unmittelbar gesteuert wird, (DE OS 38 01 035), oder in einer Endlage der Ventilteller welcher mit einen permanentmagnetischen Anker im Spulenkörper verbunden ist, gehalten wird (DE OS 29 21 832).

Mehrwegeklappen mit außenliegendem Schwenkantrieb haben den Nachteil, daß die Schwenkantriebe mit einem Elektromotor, Getriebe und Endlageneinstellungen kompliziert, groß und schwer sind. Für die Übertragung der Stellbewegung ist eine druckdichte Spindel- oder Wellendurchführung durch die Gehäusewand erforderlich, welche die Gefahr der Undichtheit in sich birgt.

Klappen, bei denen versucht wird, die Stellbewegung durch die Gehäusewand elektromagnetisch auf den Klappenkörper zu übertragen, haben den Nachteil, daß die elektromagnetische Schaltkraft in der entferntesten Stellung des Klappenkörpers auf diesen trüb. Dadurch hat sie bei Beginn des Schaltvorganges ihr Minimum an Schaltkraft. Zusätzlich muß noch die erforderliche Rückstellkraft mitbewegt werden. Alles das erfordert hohe Ströme beim Stellvorgang, die in einer Klappenstellung z. B. "offen" ständig fließen müssen und mit hohem Stromverbrauch und großen Kabelquerschnitten verbunden sind. Die minimalen Stellkräfte beim Beginn des Stellvorganges der Klappe bergen die Gefahr des Klemmens des Klappenkörpers in sich.

Klappen, die von, außen unter anderem auch mit Permanentmagneten bewegt werden sollen, haben den Nachteil, daß die Permanentmagneten elektrisch, mechanisch oder von Hand bewegt werden müssen. Es ist außerhalb der Klappe eine mehr oder minder komplizierte Konstruktion erforderlich.

Das direkte elektromagnetische Stellen des Ventiltellers bei Ventilen ist auf Klappen nicht anwendbar, da hier nur kleine Stellwege und kleine Durchflußquerschnitte verbunden mit hohem Durchflußwiderstand realisierbar sind. Drehwinkelverstellungen sind mit dieser Methode nicht realisierbar. Außerdem muß in einer Schaltstellung des Ventils ständig Strom fließen.

Die Ausbildung des Ankers des Elektromagneten als Permanentmagnet als Schaltelement bei Ventilen ist auf Klappen nicht anwendbar, weil diese Konstruktion auch nicht die Winkelbewegung ermöglicht. Diese Konstruk tion wirkt auch nur in einer Schaltstellung des Ventils und kann auch nur außerhalb der Armatur angeordnet werden.

Alle Ventilanordnungen haben den Nachteil, daß der Durchflußwiderstand bis zu zehnfach höher ist, als bei Klappen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Mehrwegeklappe zu schaffen, die mit Hilfe von Elektromagneten geschaltet wird, ohne daß dabei die Schaltkräfte mechanisch nach außerhalb des Gehäuses geführt werden müssen. Die gesamte Konstruktion soll keinerlei äußere mechanisch bewegte Teile und insgesamt nur die minimal für die Absperrung erforderlichen bewegten Teile enthalten. Des weiteren soll Energie nur für die Schaltung, nicht jedoch für die Aufrechterhaltung eines Schaltzustandes verbraucht werden. Die Schaltkräfte sollen bei der Schaltung von einer Betriebsstellung in eine andere immer maximal sein. Der Durchflußwiderstand soll dem eines Durchgangs- oder Eckkugelhahnes nahekommen.

Es soll weiterhin möglich sein, daß die zu entwickelnde Armatur sowohl in der Mehrwegeform als auch in der Durchgangs- und Eckform anwendbar ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß in einem Gehäuse ein Einlaufrohr und zwei Ablaufrohre angeordnet werden. Das Gehäuse, das Einlaufrohr und die Ablaufrohre bestehen aus nichtmagnetischem Material. Zweckmäßigerweise liegen dabei das Einlaufrohr und ein Ablaufrohr gegenüber und das andere Ablaufrohr in einem rechten Winkel dazu. Zwischen den beiden Ablaufrohren ist ein schwenkbarer Ventilteller so angeordnet, daß er bei einer 90° Schwenkung immer eines der beiden Ablaufrohre schließt. Der Ventilteller ist permanent magnetisch und axial magnetisiert, so daß er auf einer Seite einen Nordpol und auf der anderen Seite einen Südpol bildet. Über die beiden Ablaufrohre ist jeweils eine Spule geschoben die, als Elektromagnet wirkt. Der Spulenkörper ist ein weichmagnetischer Werkstoff.

Die Windungen der Spulen sind in Reihe oder parallel so geschaltet, daß sie bei Betrieb mit einem gerichtetem Strom an der gehäusezugewandten Seite gleiche Polung und an der gehäuseabgewandten Seite ebenfalls gleiche Polung ausbilden.

Der beschriebene Aufbau der Klappe kann dadurch in eine Eckform oder eine Durchgangsform umgewandelt werden, indem eines der beiden Ablaufrohre blindgesetzt wird.

Durch diese Anordnung wird erreicht, daß bei Anlegen eines kurzen Stromimpulses einer beliebigen Polung der Ventilteiler an einem Ablaufrohr mit maximaler Kraft abgestoßen wird und an dem anderem Ablaufrohr mit maximaler Kraft angezogen wird. Kehrt man die Polung um, klappt der Ventilteller nach dem gleichem Effekt zu dem anderem Ablaufrohr und verschließt es bei gleichzeitiger Öffnung des anderen Ablaufrohres. In der Zeit, wo keine Stromimpulse wirken, liegt der Ventilteller an dem gemäß der Polung des letzten Impulses sich ergebendes Ablaufrohres an, und wird dort durch die Wirkung des Permanentmagneten durch die Gehäusewand von dem weichmagnetischem Werkstoff des Spulenkörpers aber auch von den Strömungskräften festgehalten. Durch die Möglichkeit der Impulsschaltungen in beliebige Schaltzustände kann Energie gespart werden und die Zuleitungen können bei minimaler Dimensionierung trotzdem mit starken Stromimpulsen beaufschlagt werden. Die Klappe enthält keinerlei äußere mechanische Antriebsteile und nur ein bewegtes Teil im Innern, den Ventilteller, der gleichzeitig das Antriebsorgan ist.

Durch die geraden oder winkligen glatten Durchgänge in der Klappe ohne störende Einbauten im Medienstrom hat die Klappe geringe Durchflußwiderstände.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in den Fig. 1 und 2 erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Schaltstellung der Klappe für die Durchflußrichtung in das abgewinkelte Ablaufrohr 3.

Fig. 2 eine Schaltstellung der Klappe für die Durchflußrichtung in das dem Einlaufrohr 2 gegenüberlielgende Ablaufrohr 3.

In Fig. 1 ist in einem Gehäuse 1 ein Einlaufrohr 2 und zwei Ablaufrohre 3 so angeordnet, das ein Ablaufrohr 3 dem Einlaufrohr 2 gegenübersteht und ein Ablaufrohr 3 zum Ablaufrohr 2 rechtwinklig angeordnet ist. Dabei ist das Gehäuse 1, das Einlaufrohr 2 und die Ablaufrohre 3 aus nichtmagnetischem Material. Zwischen dem beiden Ablaufrohren 3 ist ein schwenkbarer Ventilteller 4 so angelenkt, daß er das dem Einlaufrohr 2 gegenüberliegende Ablaufrohr 3 schließt bei 90° Schwenkung das andere Ablaufrohr 3 schließen würde. Der Ventilteller 4 ist permanentmagnetisch und axial polarisiert. Über die beiden Ablaufrohre 3 ist jeweils eine Spule 5 geschoben, deren Spulenkörper aus weichmagnetischem Material besteht. Die beiden Spulen 5 sind elektrisch in Reihe oder parallel so verschaltet, daß an der gehäusezugewandten Seite der Spulen 5 bei Anlegen eines gerichteten Stromes gleiche Polung und auf der gehäuseabgewanten Seite der Spulen 5 ebenfalls gleiche Polung entsteht.

Zu Meßzwecken ist innerhalb der Klappe ein Thermofühler 6 angeordnet.

Die Fig. 2 zeigt die Klappe in der anderen Schaltstellung, nach Schaltung eines entsprechend gepolten Gleichstromimpulses.

Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen

1

Gehäuse

2

Einlaufrohr

3

Ablaufrohr

4

Ventilteller

5

Spule

6

Thermofühler

Claims

1. Mehrwegeklappe mit elektromagnetischer Betätigung bei der in einem Gehäuse 1 ein Einlaufrohr 2 und zwei Ablaufrohre 3 so angeordnet sind, daß ein Ablaufrohr 3 dem Einlaufrohr 2 gegenübersteht und ein Ablaufrohr 3 zum Ablaufrohr 2 rechtwinklig angeordnet ist gekennzeichnet dadurch, daß das Gehäuse 1, das Einlaufrohr 2 und die Ablaufrohre 3 aus nichtmagnetischem Material sind und zwischen den beiden Ablaufrohren 3 ein schwenkbarer Ventilteller 4 so angelenkt ist, daß er ein Ablaufrohr 3 schließt und bei 90° Schwenkung das andere Ablaufrohr 3 schließen würde und der Ventilteller 4 permanentmagnetisch und axial polarisiert ist und über die beiden Ablaufrohre 3 ist jeweils eine Spule 5 geschoben, deren Spulenkörper aus weichmagnetischem Material besteht, wobei die beiden Spulen 5 elektrisch in Reihe oder parallel so verschaltet sind, daß an der gehäusezugewandten Seite der Sputen 5 bei Anlegen eines gerichteten Stromes gleiche Polung und auf der gehäuseabgewanten Seite der Spulen 5 ebenfalls gleiche Polung entsteht.

2. Mehrwegeklappe mit elektromagnetischer Betätigung nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß eines der beiden Ablaufrohre 3 blindgesetzt ist.

3. Mehrwegeklappe mit elektromagnetischer Betätigung nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß innerhalb der Klappe ein Thermofühler 6 angeordnet ist.