DE202009002565U1 - Proportionalventil - Google Patents

Abstract

Proportionalventil mit einem Einlass und Auslass aufweisenden Ventilgehäuse und einem Magnetantrieb, dessen Magnetkern durch Federbeaufschlagung in eine Ruhestellung und durch Strombeaufschlagung des Magnetantriebs in unterschiedliche Betriebsstellungen entgegen Federkraft bewegbar ist, wobei der Magnetkern ferner an eine Sitzdichtung gekoppelt ist, die mit einem Ventilsitz im Ventilgehäuse zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetkern mit der Sitzdichtung durch eine Betätigungsspindel gekoppelt ist, die einen zwischen Einlass und Auslass koaxial mit dem Magnetantrieb angeordneten Fluid-Durchgang des Ventilgehäuses mit Spiel durchragt, dass der Ventilsitz auf der vom Magnetantrieb abgewandten Seite des Fluid-Durchgangs gebildet ist und dass in Ruhestellung des Magnetkerns die Sitzdichtung von dem Ventilsitz beabstandet ist.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Proportionalventil nach dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1.
• In der Folge wird unterschieden zwischen Proportionalventilen vom Typ WWB (Wirkungsweise B), welche in stromlosem Zustand (Ruhezustand) geöffnet sind, d. h. eine fluidische Verbindung zwischen Ein- und Ausgang vollständig freigeben, und Proportionalventilen vom Typ WWA (Wirkungsweise A), die im Ruhezustand geschlossen sind.
• Ein bekanntes Proportionalventil WWA mit Einlass und Auslass für das zu regelnde Fluid besteht im Wesentlichen aus einem Ventilgehäuse, in welchem sich der Ventilsitz befindet, und einer Magnetspule mit bewegbarem Anker bzw. Magnetkern, welcher an seinem Ende, das dem Ventilsitz gegenüber liegt, einen Dichtkörper trägt. Dabei liegt der Ventilsitz auf der Seite des Ventilgehäuses, die zu der Magnetspule benachbart ist.
• Mit Hilfe von Proportionalventilen können Medienströme geregelt werden.
• Bei Anwendungen, bei denen auch Sicherheitsaspekte relevant sind, werden gemäß dem Stand der Technik häufig ein Proportionalventil WWA, welches im Ausgangszustand also ohne Strombeaufschlagung geschlossen ist, und zusätzlich ein Ventil WWB, welches im Ausgangszustand geöffnet ist, parallel geschaltet.
• Das in dem beigefügten Schutzanspruch 1 angegebene Proportionalventil realisiert diese beiden Funktionen in einem einzigen Gerät. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben. Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Proportionalventils besteht darin, dass viele Teile eines bekannten Proportionalventils WWA beibehalten werden können, insbesondere sind keine Veränderungen am Magnetantrieb erforderlich.
• Bei einer vorteilhaften Ausführungsform hat der Magnetkern eine Verlängerung in Form eines Betätigungsschaftes, der beispielsweise spindelartig geformt ist mit einem kleineren Durchmesser als der Ventilsitzdurchmesser und durch diesen und einen Fluid-Durchgang im Ventilgehäuse hindurch ragt. In weiterer Ausgestaltung ist am Betätigungsschaft ein Dichtungsteller mit Dichtung so angebracht, dass diese den Ventilsitz freigeben und verschließen kann.
• Durch diese spezielle Geometrie wird erreicht, dass der Ventilsitz ohne Strombeaufschlagung geöffnet ist und erst durch Betätigen des Magnetantriebs und Anziehen des Magnetkerns in die Spule verschlossen wird.
• Das erfindungsgemäße Proportionalventil WWB findet z. B. Anwendung in einem Wärmetauscherkreislauf einer Wärme- und Stromerzeugungseinheit.
• Beim Verbrennen von Erdgas wird primär in einem geschlossenen Kreislauf Dampf erzeugt, welcher über eine kleine Turbine einen Generator zur Stromerzeugung antreibt. Die Restwärme wird anschließend im sekundären Kreis zum Erwärmen von Heiz- und Brauchwasser genutzt. Wird viel Warmwasser benötigt, soll die Stromerzeugung gedrosselt werden, und die Verbrennungswärme wird gleichzeitig über einen Bypass direkt zur Wassererwärmung umgeleitet. Mittels Proportionalventil wird also der Dampfanteil geregelt, welcher dem sekundären Kreislauf zur Warmwasserversorgung zur Verfügung stehen soll. Bei vollständig geschlossenem Ventil wird der Dampf ausschließlich zur Stromerzeugung verwendet. Aus Sicherheitsgründen soll bei eventuell auftretender Funktionsstörung oder -ausfall des Ventils, z. B. bei Stromausfall, dieses immer geöffnet sein.
• Einzelheiten des erfindungsgemäßen Proportionalventils ergeben sich aus der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigen:
• 1 Schnittbild einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Proportionalventils WWB, stromlos offen;
• 2 Schnittbild einer zweiten Ausführungsform; und
• 3 Schnittbild eines bekannten Proportionalventils WWA, stromlos geschlossen.
• Das in 3 gezeigte Proportionalventil WWA ist stromlos geschlossen.
• In einem Ventilgehäuse 1 befindet sich der Ventilsitz 4, welcher in fluidischer Verbindung mit einem Einlass 3 und einem Auslass 2 steht.
• Auf das Ventilgehäuse 1 wird ein Magnetantrieb 11 mit Spule aufgesetzt und mit diesem dicht verbunden. Im Innern des Magnetantriebs und innerhalb von dessen Spule sind eine Feder 10 sowie ein Magnetkern 6 angeordnet, welcher in das Ventilgehäuse 1 hinein ragt und an seinem diesem zugewandten Ende die Sitzdichtung 9 trägt, die den Ventilsitz 4 freigeben oder verschließen kann.
• Der Magnetkern kann zweiteilig aus einem Kernoberteil 6 und einem Kernunterteil 7 aufgebaut sein, die fest miteinander verbunden sind. Das Kernoberteil 6 ist aus einem magnetisierbaren Material gefertigt, das Material des Kernunterteils 7 kann entsprechend der Einsatzbedingungen frei gewählt werden.
• Im stromlosen Ausgangszustand drückt die Feder 10 den Magnetkern mit Sitzdichtung 9 auf den Ventilsitz 4 und verschließt diesen. Bei Strombeaufschlagung des Ventils wird der Magnetkern gegen die Federkraft in die Spule gezogen und gibt den Ventilsitz geregelt frei.
• In 1 ist ein Schnittbild einer ersten Ausführungsform eines Proportionalventils WWB dargestellt.
• Der Magnetantrieb 11 ist identisch mit dem des gerade beschriebenen Ventils WWA.
• Das Ventilgehäuse 1 enthält eine Ventilkammer 12, die mit dem Auslass 3 direkt und mit dem Einlass 2 über einen Fluid-Durchgang 13 in Verbindung steht. An dem vom Magnetantrieb 11 abgewandten Ende des Fluid-Durchgangs befindet sich der Ventilsitz 4. Der Ventilsitz 4 ist somit auf der Seite des Ventilgehäuses 1 angebracht, die von dem Magnetantrieb bzw. der Spule 11 abgewandt ist. Eine zusätzliche Bohrung in diese Seite des Ventilgehäuses 1 gegenüberliegend zum Ventilsitz 4 durchbricht das Gehäuse an dieser Stelle vollständig und schafft so eine Öffnung nach Außen, die zu Montagezwecken benötigt und mittels Deckel- oder Bodenplatte 5 nach Aufbau des Ventils fest und dicht abgeschlossen wird.
• Der Magnetkern kann zweiteilig aufgebaut sein aus dem Kernoberteil 6 aus magnetisierbarem Material und einem verlängerten Kernunterteil 7, das an seinem Ende, das von der Spule abgewandt ist, als Betätigungsspindel ausgestaltet ist und durch den Fluid-Durchgang 13 und den Ventilsitz 4 mit seitlichem Spiel hindurchragt. Die Länge des Betätigungsschaftes bzw. des Kernunterteils 7 ist so ausgelegt, dass es sich durch die Kraft der Feder 10 im stromlosen Ruhezustand auf der Bodenplatte 5 abstützt, die einen die Offenstellung des Ventils definierenden Anschlag bildet. Im Abstand des Ventilhubs ist auf dem Kernunterteil 7 bzw. Betätigungsschaft ein Dichtungsteller 8 angebracht, der auf der dem Ventilsitz 4 zugewandten Seite die Sitzdichtung 9 des Ventils trägt.
• Bei Strombeaufschlagung der Spule im Magnetantrieb 11 wird das Kernoberteil 6 gegen die Feder 10 in die Spule des Magnetantriebs 11 gezogen. Das Kernunterteil 7 wird zusammen mit dem Kernoberteil 6 und dem damit fest verbundenem Dichtungsteller 8 in Richtung auf den Ventilsitz 4 hin mit bewegt und kann diesen vollständig verschließen.
• Das Proportionalverhalten wird in bekannter Weise dadurch erreicht, dass der Öffnungsgrad zwischen ganz geschlossen und ganz geöffnet in Abhängigkeit der angelegten Versorgungsspannung eingestellt wird
• 2 zeigt eine weitere Ausführungsform. Der Ventilsitz 4 ist nicht direkt in das Ventilgehäuse 1 eingearbeitet sondern als separate Buchse 14 gefertigt, die in eine die Ventilkammer 12 fortsetzende Ausnehmung des Gehäuses zwischen Einlass und Auslass eingepresst oder eingeschraubt werden kann.

1

Ventilgehäuse

2

Einlass

3

Auslass

4

Ventilsitz

5

Deckel- bzw. Bodenplatte

6

Kernoberteil

7

Kernunterteil

8

Dichtungsteller

9

Sitzdichtung

10

Feder

11

Magnetantrieb mit Spule

12

Ventilkammer

13

Fluid-Durchgang

14

Buchse

Claims (6)

1. Proportionalventil mit einem Einlass und Auslass aufweisenden Ventilgehäuse und einem Magnetantrieb, dessen Magnetkern durch Federbeaufschlagung in eine Ruhestellung und durch Strombeaufschlagung des Magnetantriebs in unterschiedliche Betriebsstellungen entgegen Federkraft bewegbar ist, wobei der Magnetkern ferner an eine Sitzdichtung gekoppelt ist, die mit einem Ventilsitz im Ventilgehäuse zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetkern mit der Sitzdichtung durch eine Betätigungsspindel gekoppelt ist, die einen zwischen Einlass und Auslass koaxial mit dem Magnetantrieb angeordneten Fluid-Durchgang des Ventilgehäuses mit Spiel durchragt, dass der Ventilsitz auf der vom Magnetantrieb abgewandten Seite des Fluid-Durchgangs gebildet ist und dass in Ruhestellung des Magnetkerns die Sitzdichtung von dem Ventilsitz beabstandet ist.
2. Proportionalventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ruhestellung des Magnetkerns durch einen Anschlag am Ventilgehäuse definiert ist.
3. Proportionalventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsspindel an ihrem die Sitzdichtung tragenden Ende einen Fortsatz aufweist, der mit dem Anschlag des Ventilgehäuses zusammenwirkt.
4. Proportionalventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz und die Sitzdichtung in einer im Ventilgehäuse gebildeten Ventilkammer angeordnet sind, die auf ihrer vom Magnetantrieb abgewandten Seite durch eine Deckel- oder Bodenplatte verschlossen ist.
5. Proportionalventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag durch die Innenfläche der Deckel- oder Bodenplatte gebildet ist.
6. Proportionalventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluid-Durchgang in einer Buchse ausgebildet ist, die an einem axialen Ende mit dem Ventilsitz versehen und die in eine Ausnehmung des Ventilgehäuses eingesetzt ist.