DE202023102911U1

DE202023102911U1 - Solenoid valve with swiveling valve plate

Info

Publication number: DE202023102911U1
Application number: DE202023102911.6U
Authority: DE
Original assignee: Samson AG
Current assignee: Samson AG
Priority date: 2023-05-25
Filing date: 2023-05-25
Publication date: 2023-06-06
Anticipated expiration: 2033-05-26

Abstract

Elektropneumatisches Magnetventil (1) für ein pneumatisch betriebenes Feldgerät, insbesondere Stellgerät, einer prozesstechnischen Anlage, wie einer chemischen Anlage, einer petrochemischen Anlage, einer Lebensmittel verarbeitenden Anlage, wie einer Brauerei, einer Kernkraftwerkanlage oder dergleichen, umfassend:
einen Luftzuführkanal (7) und einen Luftabführkanal (9), die über eine durch ein Gehäuse (3) des Magnetventils (1) begrenzte Luftkammer (5) fluidal verbindbar sind; und
eine Ventilplatte (11), insbesondere magnetische Ankerplatte, die in der Luftkammer (5) zwischen wenigstens zwei Betriebsstellungen zum Öffnen und/oder Schließen des Luftzuführkanals (7) und/oder des Luftabführkanals (9) schwenkbar gelagert ist.

Electropneumatic solenoid valve (1) for a pneumatically operated field device, in particular an actuating device, of a process plant, such as a chemical plant, a petrochemical plant, a food processing plant, such as a brewery, a nuclear power plant or the like, comprising:
an air supply duct (7) and an air discharge duct (9) which can be fluidly connected via an air chamber (5) delimited by a housing (3) of the solenoid valve (1); and
a valve plate (11), in particular a magnetic anchor plate, which is pivotably mounted in the air chamber (5) between at least two operating positions for opening and/or closing the air supply duct (7) and/or the air discharge duct (9).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektropneumatisches Magnetventil für ein pneumatisch betriebenes Feldgerät, insbesondere Stellgerät, wie einen Stellungsregler, einer prozesstechnischen Anlage, wie einer chemischen Anlage, einer petrochemischen Anlage, einer Lebensmittel verarbeitenden Anlage, wie einer Brauerei, einer Kernkraftwerkanlage oder dergleichen.The present invention relates to an electropneumatic solenoid valve for a pneumatically operated field device, in particular an actuator, such as a positioner, of a process plant, such as a chemical plant, a petrochemical plant, a food processing plant, such as a brewery, a nuclear power plant or the like.

Ein gattungsgemäßes, elektropneumatisches Magnetventil hat eine Gehäusestruktur, in der üblicherweise ein Luftzuführkanal, zum Anschließen an eine Luftdruckquelle, ein Luftabführkanal und ein Entlüftungskanal gebildet sind. Ein Prallventilglied, wie eine Prallplatte, ist innerhalb einer Luftkammer beweglich gelagert. Eine elektromagnetische Stelleinrichtung verlagert das Prallventilglied insbesondere zwischen zwei Betriebsstellungen, in der jeweils einer der Luftkanäle verschlossen ist. Das Prallventilglied wird von der Stelleinrichtung üblicherweise translatorisch in einer axialen Stellrichtung verlagert, indem durch das Bestromen einer Magnetspule das Prallventilglied magnetisch angezogen wird. Mittels eines Zwangsmittels, wie einer Rückholfeder, wird das Prallventilglied bei unbestromter Magnetspule in axialer Stellrichtung zurück in die Ausgangsstellung versetzt. Mit einem derartigen Magnetventil können beispielsweise pneumatische Antriebe be- und/oder entlüftet werden.A generic electro-pneumatic solenoid valve has a housing structure in which an air supply channel for connection to an air pressure source, an air exhaust channel and a vent channel are usually formed. A flapper member, such as a flapper, is movably mounted within an air chamber. An electromagnetic actuating device shifts the impact valve member in particular between two operating positions in which one of the air ducts is closed in each case. The impact valve member is usually displaced in a translatory manner by the adjusting device in an axial adjusting direction in that the impact valve member is magnetically attracted by energizing a magnetic coil. By means of a coercive means, such as a return spring, the impact valve member is moved back into the initial position in the axial adjustment direction when the magnetic coil is de-energized. With such a solenoid valve, for example, pneumatic drives can be pressurized and/or vented.

Ein derartiges elektropneumatisches Magnetventil ist aus DE 10 2016 106 410 A1 der Anmelderin bekannt. Bei dem Magnetventil aus DE 10 2016 106 410 A1 umfasst das Prallventilglied eine magnetische Prallplatte, die außer durch ein Zwangsmittel in der Luftkammer führungslos schwimmend gelagert ist. Ein derartiger Aufbau hat sich grundsätzlich gut bewährt. Jedoch erfordert bei diesem Aufbau die translatorische Verschiebung der Prallplatte und die dadurch resultierende Verringerung des Luftspalts zwischen der Prallplatte und der Magnetspule, insbesondere bei großen Hüben, einen hohen Schaltstrom beim Bestromen der Magnetspule, um ein sicheres Bewegen der Prallplatte zu ermöglichen. Außerdem kann es bei Verringerung des Luftspalts aufgrund von Restmagnetismus zum Kleben der Prallplatte kommen.Such an electropneumatic solenoid valve is off DE 10 2016 106 410 A1 known to the applicant. When the solenoid valve is off DE 10 2016 106 410 A1 the baffle valve member includes a magnetic baffle plate which is floatingly mounted in the air chamber in a non-guided manner except by a coercive means. Such a structure has generally proven itself well. However, with this structure, the translatory displacement of the impact plate and the resulting reduction in the air gap between the impact plate and the magnetic coil, particularly with long strokes, requires a high switching current when energizing the magnetic coil in order to enable safe movement of the impact plate. In addition, if the air gap is reduced, the impact plate may stick due to residual magnetism.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu überwinden, insbesondere ein elektropneumatisches Magnetventil bereitzustellen, das eine zuverlässige Abdichtung der Luftkanäle und eine zuverlässige Verlagerung der Prallplatte, insbesondere auch bei niedrigem Schaltstrom, ermöglicht.One object of the present invention is to overcome the disadvantages of the prior art, in particular to provide an electropneumatic solenoid valve that enables reliable sealing of the air ducts and reliable displacement of the flapper, in particular even with a low switching current.

Die Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst.The object is solved by the subject matter of the independent claims.

Danach ist ein elektropneumatisches Magnetventil für ein pneumatisch betriebenes Feldgerät, insbesondere Stellgerät, einer prozesstechnischen Anlage, wie einer chemischen Anlage, einer petrochemischen Anlage, einer Lebensmittel verarbeitenden Anlage, wie einer Brauerei, einer Kernkraftwerkanlage oder dergleichen, bereitgestellt. Das Magnetventil kann beispielsweise zur Be- und/oder Entlüftung von pneumatischen Antrieben verwendet werden.According to this, an electropneumatic solenoid valve is provided for a pneumatically operated field device, in particular an actuator, in a process engineering system such as a chemical plant, a petrochemical plant, a food processing plant such as a brewery, a nuclear power plant or the like. The solenoid valve can be used, for example, to aerate and/or vent pneumatic drives.

Das Magnetventil umfasst einen Luftzuführkanal und einen Luftabführkanal, die über eine durch ein Gehäuse des Magnetventils begrenzte Luftkammer fluidal verbindbar sind. Der Luftzuführkanal und der Luftabführkanal können in einer Axialrichtung, die vorzugsweise einer Längsrichtung des Gehäuses entspricht, voneinander beabstandet angeordnet sein, wobei der Luftzuführkanal an einem ersten axialen Ende der Luftkammer angeordnet sein kann und der Luftabführkanal an einem zweiten axialen Ende der Luftkammer angeordnet sein kann, so dass die Luftkammer zwischen dem Luftzuführkanal und dem Luftabführkanal angeordnet ist. Der Luftzuführkanal kann mit einer Druckluftquelle, beispielsweise mit einem Druck bis zu 8 bar, verbunden sein und der Luftabführkanal kann beispielsweise mit einem pneumatischen Stellungsregler verbunden sein. Das Magnetventil kann auch einen oder mehrere weitere Luftkanäle, wie einen Entlüftungskanal, aufweisen, die über die Luftkammer mit dem Luftzuführkanal und/oder dem Luftabführkanal verbindbar sein können.The solenoid valve includes an air supply channel and an air discharge channel, which can be fluidly connected via an air chamber delimited by a housing of the solenoid valve. The air supply duct and the air discharge duct can be arranged spaced apart from one another in an axial direction, which preferably corresponds to a longitudinal direction of the housing, wherein the air supply duct can be arranged at a first axial end of the air chamber and the air discharge duct can be arranged at a second axial end of the air chamber, so that the air chamber is arranged between the air supply duct and the air discharge duct. The air supply duct can be connected to a compressed air source, for example with a pressure of up to 8 bar, and the air discharge duct can be connected to a pneumatic position controller, for example. The solenoid valve can also have one or more additional air ducts, such as a ventilation duct, which can be connected to the air supply duct and/or the air discharge duct via the air chamber.

Erfindungsgemäß umfasst das Magnetventil außerdem eine Ventilplatte, insbesondere magnetische Ankerplatte, die in der Luftkammer zwischen wenigstens zwei Betriebsstellungen zum Öffnen und/oder Schließen des Luftzuführkanals und/oder des Luftabführkanals schwenkbar gelagert ist. Mit anderen Worten führt die Ventilplatte innerhalb der Luftkammer eine Schwenkbewegung bzw. Kippbewegung aus, um den Luftzuführkanal und/oder den Luftabführkanal zu öffnen und/oder zu schließen. Unter schwenkbar ist zu verstehen, dass eine translatorische Bewegung der Ventilplatte in Axialrichtung bzw. Längsrichtung des Gehäuses an unterschiedlichen Stellen der Ventilplatte unterschiedlich groß ist. Insbesondere wird ein in einer Radialrichtung, senkrecht zur translatorischen Bewegungsrichtung bzw. zur Längsrichtung, äußerer Rand der Ventilplatte, am wenigsten weit oder sogar gar nicht in translatorischer Richtung bewegt und der in Radialrichtung gegenüberliegende, mit anderen Worten in einer Umfangsrichtung der Ventilplatte um 180° versetzte, radial äußere Rand der Ventilplatte am weitesten in translatorischer Richtung bewegt. Durch ein derartiges Schwenken bzw. Kippen der Ventilplatte beim Schließen des Luftzuführkanals und/oder des Luftabführkanals verringert sich der benötigte Strom gegenüber einer aus dem Stand der Technik bekannten rein axialen Bewegung der Ventilplatte. Bei einer schwenkbaren Ventilplatte kann dadurch die Stromaufnahme bei gleicher Magnetkraft um bis zu 18,5 % und die damit verbundene Leistungsaufnahme um bis zu 33,5% reduziert werden. Alternativ kann ein Luftzuführkanal und/oder ein Luftabführkanal mit größerem Querschnitt bei gleichem Stromeintrag geschlossen werden. Durch den geringeren Stromeintrag entsteht eine geringere Aufmagnetisierung, wodurch die Neigung der Ventilplatte zum Kleben aufgrund des Restmagnetismus bei unbestromter Magnetspule verringert werden kann.According to the invention, the solenoid valve also includes a valve plate, in particular a magnetic anchor plate, which is pivotably mounted in the air chamber between at least two operating positions for opening and/or closing the air supply duct and/or the air discharge duct. In other words, the valve plate performs a pivoting movement or tilting movement within the air chamber in order to open and/or close the air supply duct and/or the air discharge duct. Pivotable is to be understood as meaning that a translational movement of the valve plate in the axial direction or longitudinal direction of the housing is of different magnitude at different points on the valve plate. In particular, an outer edge of the valve plate in a radial direction, perpendicular to the translatory direction of movement or to the longitudinal direction, is moved the least or not at all in the translatory direction and the opposite edge in the radial direction, in other words offset by 180° in a circumferential direction of the valve plate , radially outer edge of the valve plate moves furthest in the translational direction. Such a pivoting or tilting of the valve plate when closing the air supply duct and/or the air discharge duct reduces the current required compared to a purely axial movement of the valve plate known from the prior art. With a swiveling valve plate, the current consumption can be reduced by up to 18.5% with the same magnetic force and the associated power consumption by up to 33.5%. Alternatively, an air supply duct and/or an air discharge duct with a larger cross section can be closed with the same flow input. The lower current input results in less magnetization, which can reduce the tendency of the valve plate to stick due to residual magnetism when the solenoid coil is de-energized.

Es kann vorgesehen sein, dass die Ventilplatte nur den Luftzuführkanal oder nur den Luftabführkanal verschließt, es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Ventilplatte vorzugsweise wechselseitig den Luftzuführkanal und den Luftabführkanal verschließt. Das Magnetventil kann somit als 2/2-Wegeventil oder als 3/2-Wegeventil ausgeführt sein. In der Ventilplatte kann vorzugsweise mittig ein Ventilglied, wie eine Ventilkugel, vorgesehen sein, das in die Ventilplatte eingepresst sein kann. Die Ventilkugel kann beispielsweise aus Stahl hergestellt sein oder Stahl umfassen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Ventilkugel jedoch aus einem magnetisch nicht leitenden Material, wie Keramik, hergestellt oder umfasst dieses. Zum Schließen des Luftzuführkanals und/oder des Luftabführkanals kann das Ventilglied dichtend an einem Ventilsitz des Luftzuführkanals bzw. des Luftabführkanals anliegen und diesen verschließen. Der Luftzuführkanal und der Luftabführkanal können mittig in Bezug auf die Ventilplatte und/oder mittig in Bezug auf das Ventilglied und/oder mittig in Bezug auf die Luftkammer angeordnet sein.It can be provided that the valve plate closes only the air supply duct or only the air discharge duct, but it can also be provided that the valve plate preferably alternately closes the air supply duct and the air discharge duct. The solenoid valve can thus be designed as a 2/2-way valve or as a 3/2-way valve. A valve member, such as a valve ball, which can be pressed into the valve plate, can preferably be provided centrally in the valve plate. The valve ball can be made of steel, for example, or can include steel. In a preferred embodiment, however, the valve ball is made of or comprises a magnetically non-conductive material such as ceramic. In order to close the air supply duct and/or the air discharge duct, the valve member can bear sealingly against a valve seat of the air supply duct or the air discharge duct and close it. The air supply channel and the air discharge channel can be arranged centrally in relation to the valve plate and/or in relation to the valve member and/or in relation to the air chamber.

Zum Verlagern der Ventilplatte kann eine Magnetspule vorgesehen sein, die die Ventilplatte in Richtung der Magnetspule magnetisch anzieht, wenn die Spule bestromt wird. Dabei ist der Luftspalt zwischen der Magnetspule und der Ventilplatte in einer angezogenen Stellung der Ventilplatte durch die Schwenkbewegung bzw. Kippbewegung der Ventilplatte an einem äußeren Rand der Ventilplatte kleiner als am anderen äußeren Rand der Ventilplatte. Die Magnetspule und/oder die Ventilplatte können ein weichmagnetisches Material umfassen oder aus diesem bestehen. Es sei klar, dass zum Verlagern der Ventilplatte alternativ oder zusätzlich auch andere Möglichkeiten bestehen, wie beispielsweise eine elektrische, mechanische und/oder pneumatische Verlagerung. Zusätzlich kann zum Verlagern der Ventilplatte ein mechanisches Zwangsmittel, wie eine Rückholfeder vorgesehen sein, die der magnetischen Kraft der Spule entgegenwirkt und die Ventilplatte bei unbestromter Spule zurück in die Ausgangstellung versetzt.To move the valve plate, a magnetic coil can be provided, which magnetically attracts the valve plate in the direction of the magnetic coil when the coil is energized. The air gap between the magnet coil and the valve plate is smaller at one outer edge of the valve plate than at the other outer edge of the valve plate when the valve plate is in a tightened position due to the pivoting or tilting movement of the valve plate. The magnetic coil and/or the valve plate can include or consist of a soft magnetic material. It is clear that there are also other options for moving the valve plate as an alternative or in addition, such as electrical, mechanical and/or pneumatic displacement. In addition, a mechanical coercive means, such as a return spring, can be provided for moving the valve plate, which counteracts the magnetic force of the coil and moves the valve plate back into the starting position when the coil is de-energized.

Durch die Schwenkbewegung der Ventilplatte kann die Rückholfeder eine geringere Federsteifigkeit aufweisen als aus dem Stand der Technik bekannte Rückholfedern, was den Strombedarf beim Betätigen der Ventilplatte weiter reduziert. Die Ventilplatte kann schwimmend in der Luftkammer gelagert sein. Darunter ist zu verstehen, dass die Ventilplatte nicht in Kontakt mit dem Gehäuse oder einer Führung steht, so dass die Ventilplatte frei schwebend in der Luftkammer gelagert ist und insbesondere die Verlagerung bzw. die Schwenkbewegung der Ventilplatte nur durch die magnetische Kraft der Spule und gegebenenfalls die Rückholfeder bestimmt wird. Dafür kann vorgesehen sein, dass ein Innendurchmesser der Luftkammer größer ist als ein Außendurchmesser der Prallplatte, so dass in Radialrichtung ein Spalt zwischen der Ventilplatte und der Gehäuseinnenseite besteht und die Prallplatte sich in Radialrichtung bewegen kann, ohne an dem Gehäuse anzustoßen. Durch eine schwimmende Lagerung können zum einen unerwünschte Reibungseffekte verhindert werden. Zum anderen ist dadurch eine optimale Zentrierung des Ventilglieds in Bezug auf die Ventilsitze möglich, so dass eine besonders zuverlässige Abdichtung des Luftzuführkanals und/oder des Luftabführkanals ermöglicht ist und dadurch eine besonders hohe innere des Magnetventils bei geschlossener Ventilposition realisiert werden kann.Due to the pivoting movement of the valve plate, the return spring can have a lower spring stiffness than the return springs known from the prior art, which further reduces the power requirement when the valve plate is actuated. The valve plate can be floating in the air chamber. This means that the valve plate is not in contact with the housing or a guide, so that the valve plate is freely suspended in the air chamber and, in particular, the displacement or pivoting movement of the valve plate is only caused by the magnetic force of the coil and, if necessary, the return spring is determined. For this purpose, it can be provided that an inner diameter of the air chamber is larger than an outer diameter of the baffle plate, so that there is a gap between the valve plate and the inside of the housing in the radial direction and the baffle plate can move in the radial direction without hitting the housing. On the one hand, undesired friction effects can be prevented by a floating bearing. On the other hand, an optimal centering of the valve member in relation to the valve seats is possible, so that a particularly reliable sealing of the air supply duct and/or the air discharge duct is made possible and a particularly high internal position of the solenoid valve can be achieved when the valve is closed.

In einer beispielhaften Ausführung verschließt die Ventilplatte wechselseitig in einer ersten Endposition den Luftzuführkanal und in einer zweiten Endposition den Luftabführkanal. In dieser Ausführung kann auf einfache Weise ein 3/2 Wegeventil bereitgestellt werden.In an exemplary embodiment, the valve plate alternately closes the air supply channel in a first end position and the air discharge channel in a second end position. In this embodiment, a 3/2-way valve can be provided in a simple manner.

In einer weiteren beispielhaften Ausführung ist die Ventilplatte zwischen einer Axialstellung, in der die Ventilplatte im Wesentlichen senkrecht zu einer Mittelachse des Magnetventils orientiert ist, und einer Kippstellung, in der die Ventilplatte in einem Winkel gegenüber der Axialstellung gekippt ist, verlagerbar. Unter im Wesentlichen senkrecht ist zu verstehen, dass in der Axialstellung ein geringer Kippwinkel, beispielsweise im Bereich von bis 1°, gegenüber einer senkrechten Ausrichtung vorliegen kann. Die Mittelachse des Magnetventils entspricht dabei der Längsrichtung des Gehäuses. In einer beispielhaften Weiterbildung ist die Kippstellung die Ruhelage der Ventilplatte. Mit anderen Worten nimmt die Ventilplatte in dieser Weiterbildung die Kippstellung ein, wenn die Magnetspule unbestromt ist und kippt in die Axialstellung, wenn die Magnetspule bestromt wird.In a further exemplary embodiment, the valve plate is displaceable between an axial position, in which the valve plate is oriented essentially perpendicularly to a central axis of the solenoid valve, and a tilted position, in which the valve plate is tilted at an angle with respect to the axial position. Substantially perpendicular is to be understood as meaning that in the axial position there can be a small tilting angle, for example in the range from 1 to 1°, compared to a perpendicular orientation. The central axis of the solenoid valve corresponds to the longitudinal direction of the housing. In an exemplary development, the tilted position is the rest position of the valve plate. In other words, in this development, the valve plate assumes the tilted position when the magnet coil is not energized and tilts into the axial position when the magnet coil is energized.

In einer weiteren beispielhaften Ausführung liegt ein Kippwinkel der Schwenkbewegung der Ventilplatte im Bereich zwischen 2° und 10°, insbesondere zwischen 3° und 7°, oder bei etwa 4°. Der Kippwinkel kann dabei von der Größe der Ventilplatte, insbesondere einem Außendurchmesser der Ventilplatte, und/oder von einer axialen Verlagerung der Ventilplatte zwischen dem Luftzuführkanal und dem Luftabführkanal abhängen, die auch als Ventilhub bezeichnet werden kann. Durch einen derartigen Kippwinkel kann gleichzeitig der benötigte Strom zum Verlagern der Ventilplatte reduziert werden und sichergestellt werden, dass sowohl der Luftzuführkanal als auch der Luftabführkanal zuverlässig abgedichtet werden können.In a further exemplary embodiment, a tilting angle of the pivoting movement of the valve plate is in the range between 2° and 10°, in particular between 3° and 7°, or around 4°. The Kipp angle can depend on the size of the valve plate, in particular an outer diameter of the valve plate, and/or on an axial displacement of the valve plate between the air supply duct and the air discharge duct, which can also be referred to as the valve lift. Such a tilting angle can simultaneously reduce the current required to move the valve plate and ensure that both the air supply duct and the air discharge duct can be reliably sealed.

In einer weiteren beispielhaften Ausführung verlaufen der Luftzuführkanal und der Luftabführkanal parallel zueinander mit einem Achsversatz zueinander, der zwischen 0,03 mm und 0,15 mm, insbesondere zwischen 0,04 mm und 0,1 mm oder etwa 0,05 mm, beträgt. Alternativ oder zusätzlich beträgt der Achsversatz zwischen dem Luftzuführkanal und dem Luftabführkanal zwischen 3% und 30%, insbesondere zwischen 5% und 10% einer axialen Verlagerung der Ventilplatte zwischen dem Luftzuführkanal und dem Luftabführkanal. Diese axiale Verlagerung der Ventilplatte kann als Ventilhub bezeichnet werden und kann zwischen 0,5 mm und 1 mm liegen. Der Achsversatz ermöglicht, dass die Ventilplatte, insbesondere eine in die Ventilplatte eingepresste Ventilkugel, auf einem jeweiligen Ventilsitz des Luftzuführkanals oder des Luftabführkanals zentriert zum Liegen kommt. Der Achsversatz kann dabei vom Ventilhub und/oder vom Kippwinkel der Ventilplatte abhängen. Der Luftzuführkanal und der Luftabführkanal verlaufen vorzugsweise parallel zur Mittelachse des Magnetventils, wobei einer der Luftkanäle entlang der Mittelachse des Magnetventils verlaufen kann und der andere Luftkanal in einem Achsversatz zu der Mittelachse des Magnetventils verläuft.In a further exemplary embodiment, the air supply duct and the air discharge duct run parallel to one another with an axial offset of between 0.03 mm and 0.15 mm, in particular between 0.04 mm and 0.1 mm or approximately 0.05 mm. Alternatively or additionally, the axis offset between the air supply duct and the air discharge duct is between 3% and 30%, in particular between 5% and 10% of an axial displacement of the valve plate between the air supply duct and the air discharge duct. This axial displacement of the valve plate can be referred to as the valve lift and can be between 0.5 mm and 1 mm. The axial offset makes it possible for the valve plate, in particular a valve ball pressed into the valve plate, to come to lie centered on a respective valve seat of the air supply duct or the air discharge duct. The axis offset can depend on the valve lift and/or the tilting angle of the valve plate. The air supply duct and the air discharge duct preferably run parallel to the center axis of the solenoid valve, one of the air ducts being able to run along the center axis of the solenoid valve and the other air duct running offset to the center axis of the solenoid valve.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung, der mit dem vorhergehenden Aspekt und den beispielhaften Ausführungen kombinierbar ist, ist ein elektropneumatisches Magnetventil für ein pneumatisch betriebenes Feldgerät, insbesondere Stellgerät, einer prozesstechnischen Anlage, wie einer chemischen Anlage, einer petrochemischen Anlage, einer Lebensmittel verarbeitenden Anlage, wie einer Brauerei, einer Kernkraftwerkanlage oder dergleichen bereitgestellt.According to a second aspect of the present invention, which can be combined with the previous aspect and the exemplary embodiments, is an electropneumatic solenoid valve for a pneumatically operated field device, in particular an actuator, of a process plant, such as a chemical plant, a petrochemical plant, a food processing plant , such as a brewery, a nuclear power plant or the like provided.

Das Magnetventil umfasst außerdem eine Ventilplatte, insbesondere magnetische Ankerplatte, die in der Luftkammer zum Öffnen und/oder Schließen des Luftzuführkanals und/oder des Luftabführkanals durch eine Stellbewegung mit einer translatorischen Bewegungskomponente verlagerbar ist. Die translatorische Bewegungskomponente entspricht einer Bewegung der Ventilplatte in Längsrichtung des Gehäuses. Gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung umfasst das Magnetventil außerdem eine in der Luftkammer angeordnete Begrenzungseinrichtung, die die translatorische Bewegungskomponente der Stellbewegung abschnittsweise begrenzt. Mit anderen Worten wird eine translatorische Hubbewegung der Ventilplatte in Längsrichtung an einzelnen Abschnitten der Ventilplatte begrenzt und gleichzeitig an anderen Abschnitten der Ventilplatte nicht begrenzt oder weniger begrenzt. Dadurch wird ein Verschwenken bzw. ein Verkippen der Ventilplatte erzwungen, indem sich einzelne Abschnitte der Ventilplatte weiter in Längsrichtung bewegen als andere Abschnitte der Ventilplatte. Die Begrenzungseinrichtung kann insbesondere als Anschlag ausgebildet sein, der in die Luftkammer hineinragt, so dass einzelne Abschnitte der Ventilplatte an der Begrenzungseinrichtung anschlagen und sich somit nicht weiter in Längsrichtung bewegen können, während sich die anderen Abschnitte der Ventilplatte weiter in Längsrichtung bewegen. Die Begrenzungseinrichtung kann einen Kipppunkt der Kippbewegung bzw. Schwenkbewegung definieren, um den herum die Ventilplatte verschwenkt wird. Durch die Begrenzungseinrichtung kann auf konstruktiv einfache Weise eine Schwenkbewegung der Ventilplatte erzeugt werden. Durch ein Schwenken bzw. Kippen der Ventilplatte beim Schließen des Luftzuführkanals und/oder des Luftabführkanals verringert sich der benötigte Strom gegenüber einer aus dem Stand der Technik bekannten rein axialen Bewegung der Ventilplatte. Bei einer schwenkbaren Ventilplatte kann die Stromaufnahme bei gleicher Magnetkraft um bis zu 18,5 % und die damit verbundene Leistungsaufnahme um bis zu 33,5% reduziert werden. Alternativ kann ein Luftzuführkanal und/oder ein Luftabführkanal mit größerem Querschnitt bei gleichem Stromeintrag geschlossen werden. Durch den geringeren Stromeintrag entsteht eine geringere Aufmagnetisierung, wodurch die Neigung der Ventilplatte zum Kleben aufgrund des Restmagnetismus bei unbestromter Magnetspule verringert werden kann.The solenoid valve also includes a valve plate, in particular a magnetic armature plate, which can be displaced in the air chamber to open and/or close the air supply duct and/or the air discharge duct by means of an actuating movement with a translational movement component. The translatory movement component corresponds to a movement of the valve plate in the longitudinal direction of the housing. According to the second aspect of the invention, the solenoid valve also includes a limiting device which is arranged in the air chamber and which limits the translational movement component of the actuating movement in sections. In other words, a translational lifting movement of the valve plate in the longitudinal direction is limited on individual sections of the valve plate and at the same time not limited or less limited on other sections of the valve plate. This forces the valve plate to pivot or tilt, in that individual sections of the valve plate move further in the longitudinal direction than other sections of the valve plate. The limiting device can in particular be designed as a stop that protrudes into the air chamber, so that individual sections of the valve plate strike the limiting device and thus cannot move further in the longitudinal direction, while the other sections of the valve plate continue to move in the longitudinal direction. The limiting device can define a tipping point of the tipping movement or pivoting movement, around which the valve plate is pivoted. A pivoting movement of the valve plate can be generated in a structurally simple manner by the limiting device. By pivoting or tilting the valve plate when closing the air supply duct and/or the air discharge duct, the current required is reduced compared to a purely axial movement of the valve plate known from the prior art. With a swiveling valve plate, the current consumption can be reduced by up to 18.5% and the associated power consumption by up to 33.5% with the same magnetic force. Alternatively, an air supply duct and/or an air discharge duct with a larger cross section can be closed with the same flow input. The lower current input results in a lower Aufmag magnetization, which reduces the tendency of the valve plate to stick due to residual magnetism when the solenoid coil is de-energized.

Es kann vorgesehen sein, dass die Ventilplatte nur den Luftzuführkanal oder nur den Luftabführkanal verschließt, es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Ventilplatte vorzugsweise wechselseitig den Luftzuführkanal und den Luftabführkanal verschließt. Das Magnetventil kann somit als 2/2-Wegeventil oder als 3/2-Wegeventil ausgeführt sein. In der Ventilplatte kann in einer bevorzugten Ausführung mittig ein Ventilglied, wie eine Ventilkugel, vorgesehen sein, das in die Ventilplatte eingepresst sein kann. Zum Schließen des Luftzuführkanals und/oder des Luftabführkanals kann das Ventilglied dichtend an einem Ventilsitz des Luftzuführkanals bzw. des Luftabführkanals anliegen und diesen verschließen. Der Luftzuführkanal und der Luftabführkanal können mittig in Bezug auf die Ventilplatte und/oder mittig in Bezug auf das Ventilglied und/oder mittig in Bezug auf die Luftkammer angeordnet sein.It can be provided that the valve plate closes only the air supply duct or only the air discharge duct, but it can also be provided that the valve plate preferably alternately closes the air supply duct and the air discharge duct. The solenoid valve can thus be designed as a 2/2-way valve or as a 3/2-way valve. In a preferred embodiment, a valve member, such as a valve ball, can be provided centrally in the valve plate, which can be pressed into the valve plate. In order to close the air supply duct and/or the air discharge duct, the valve member can bear sealingly against a valve seat of the air supply duct or the air discharge duct and close it. The air supply channel and the air discharge channel can be arranged centrally in relation to the valve plate and/or in relation to the valve member and/or in relation to the air chamber.

Durch die Schwenkbewegung der Ventilplatte und die dadurch verringerte Neigung der Ventilplatte zum Kleben kann die Rückholfeder eine geringere Federsteifigkeit aufweisen als aus dem Stand der Technik bekannte Rückholfedern, was den Strombedarf beim Betätigen der Ventilplatte weiter reduziert. Die Ventilplatte kann schwimmend in der Luftkammer gelagert sein. Darunter ist zu verstehen, dass die Ventilplatte nicht in Kontakt mit dem Gehäuse oder einer Führung steht, so dass die Ventilplatte frei schwebend in der Luftkammer gelagert ist und insbesondere die Verlagerung bzw. die Schwenkbewegung der Ventilplatte nur durch die magnetische Kraft der Spule und gegebenenfalls die Rückholfeder bestimmt wird. Dafür kann vorgesehen sein, dass ein Innendurchmesser der Luftkammer größer ist als ein Außendurchmesser der Prallplatte, so dass in Radialrichtung ein Spalt zwischen der Ventilplatte und der Gehäuseinnenseite besteht und die Prallplatte sich in Radialrichtung bewegen kann, ohne an dem Gehäuse anzustoßen. Durch eine schwimmende Lagerung können zum einen unerwünschte Reibungseffekte verhindert werden. Zum anderen ist dadurch eine optimale Zentrierung des Ventilglieds in Bezug auf die Ventilsitze möglich, so dass eine besonders zuverlässige Abdichtung des Luftzuführkanals und/oder des Luftabführkanals ermöglicht ist und dadurch eine besonders hohe innere Dichtigkeit des Magnetventils bei geschlossener Ventilposition realisiert werden kann.Due to the pivoting movement of the valve plate and the resulting reduced tendency of the valve plate to stick, the return spring can have a lower spring stiffness than the return springs known from the prior art, which further reduces the power requirement when actuating the valve plate. The valve plate can be floating in the air chamber. This means that the valve plate is not in contact with the housing or a guide, so that the valve plate is freely suspended in the air chamber and, in particular, the displacement or pivoting movement of the valve plate is only caused by the magnetic force of the coil and, if necessary, the return spring is determined. For this purpose, it can be provided that an inner diameter of the air chamber is larger than an outer diameter of the baffle plate, so that there is a gap between the valve plate and the inside of the housing in the radial direction and the baffle plate can move in the radial direction without hitting the housing. On the one hand, undesired friction effects can be prevented by a floating bearing. On the other hand, an optimal centering of the valve member in relation to the valve seats is possible, so that a particularly reliable sealing of the air supply duct and/or the air discharge duct is made possible and a particularly high internal tightness of the solenoid valve can be achieved in the closed valve position.

In einer beispielhaften Ausführung ist die Begrenzungseinrichtung einem radial äußeren Rand der Ventilplatte zugeordnet und begrenzt die translatorische Bewegungskomponente der Ventilplatte an dem radial äußeren Rand der Ventilplatte abschnittsweise. Der in Radialrichtung gegenüberliegende äußere Rand, mit anderen Worten der in einer Umfangsrichtung der Ventilplatte um 180° versetzte äußere Rand kann sich im Gegensatz dazu in Längsrichtung frei bewegen, so dass eine Kippbewegung der Ventilplatte erzwungen wird. Die Begrenzungseinrichtung kann dabei an dem Gehäuse und/oder an der Ventilplatte angeordnet oder ausgebildet sein.In an exemplary embodiment, the limiting device is assigned to a radially outer edge of the valve plate and limits the translational movement component of the valve plate at the radially outer edge of the valve plate in sections. In contrast, the opposite outer edge in the radial direction, in other words the outer edge offset by 180° in a circumferential direction of the valve plate, can move freely in the longitudinal direction, so that a tilting movement of the valve plate is forced. The limiting device can be arranged or formed on the housing and/or on the valve plate.

In einer weiteren beispielhaften Ausführung ist die Begrenzungseinrichtung an dem Gehäuse angebracht oder durch das Gehäuse gebildet. Alternativ oder zusätzlich ist die Begrenzungseinrichtung als eine in die Luftkammer hineinragende, vorzugsweise noppenförmige, Erhebung ausgebildet. Bei einer Bewegung der Ventilplatte stößt diese an der Erhebung an, die einen Anschlag bildet, so dass an der Anschlagstelle eine weitere Bewegung der Ventilplatte verhindert wird. Durch eine in die Luftkammer hineinragende Erhebung bzw. einen dadurch gebildeten Anschlag kann auf konstruktiv einfache Weise eine abschnittsweise Begrenzung der translatorischen Bewegungskomponente der Ventilplatte erreicht werden.In a further exemplary embodiment, the limiting device is attached to the housing or formed by the housing. Alternatively or additionally, the limiting device is designed as a preferably knob-shaped elevation protruding into the air chamber. When the valve plate moves, it hits the elevation that forms a stop, so that further movement of the valve plate is prevented at the stop point. A sectional limitation of the translational movement component of the valve plate can be achieved in a structurally simple manner by an elevation projecting into the air chamber or a stop formed thereby.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführung ist am radial äußeren Rand der Ventilplatte in Radialrichtung gegenüber der Begrenzungseinrichtung ein Rückholfedermechanismus angeordnet, der die Ventilplatte in eine Endposition vorspannt, insbesondere in eine Kippstellung vorspannt. Der Rückholfedermechanismus kann die Ventilplatte in eine Betriebsstellung bzw. Ausgangsstellung vorspannen, in der der Luftzuführkanal und/oder der Luftabführkanal geschlossen ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Rückholfedermechanismus die Ventilplatte dann in die Ausgangsstellung drückt, wenn die Magnetspule unbestromt ist. Durch die Anordnung des Rückholfedermechanismus gegenüber der Hubbegrenzung wird die translatorische Bewegung an einem radial äußeren Rand der Ventilplatte durch die Begrenzungseinrichtung begrenzt und an dem 180° gegenüberliegenden radial äußeren Rand der Ventilplatte wird eine translatorische Bewegung der Ankerpatte aktiv durch den Rückholfedermechanismus erzeugt, so dass eine Kippbewegung bzw. Schwenkbewegung der Ventilplatte erzeugt wird.According to a further exemplary embodiment, a return spring mechanism is arranged on the radially outer edge of the valve plate in the radial direction opposite the limiting device, which prestresses the valve plate into an end position, in particular into a tilted position. The return spring mechanism can bias the valve plate into an operating position or initial position in which the air supply channel and/or the air discharge channel is closed. In particular, it can be provided that the return spring mechanism presses the valve plate into the initial position when the magnetic coil is not energized. By the arrangement of the return spring mechanism compared to the stroke limitation, the translatory movement is limited at a radially outer edge of the valve plate by the limiting device and at the 180° opposite radially outer edge of the valve plate, a translatory movement of the armature plate is actively generated by the return spring mechanism, so that a tilting movement or pivoting movement of the valve plate is produced.

In einer beispielhaften Weiterbildung umfasst der Rückholfedermechanismus einen Stößel und eine Feder, die den Stößel gegen die Ventilplatte drückt. Insbesondere kann der Stößel die Ventilplatte punktförmig berühren. In einer beispielhaften Weiterbildung weist die Feder eine Federsteifigkeit im Bereich von 0,05 N/mm bis 0,5 N/mm auf. Alternativ oder zusätzlich weist die Feder eine Federkraft, die insbesondere in einer Endstellung der Ventilplatte vorliegt, im Bereich von 0,2 N bis 1,4 N auf. Die Federkraft kann dabei vom Druck des Prozessfluids, vom Durchmesser des Luftzuführkanals oder des Luftabführkanals und/oder von der Masse der Ventilplatte abhängen. Die Masse der Ventilplatte kann bestimmen, wie stark die Ventilplatte durch auftretende Vibrationen beschleunigt wird. Die Feder sollte derart ausgelegt sein, dass sie die Vibrationen ausgleichen kann. Durch eine derartige Auslegung der Rückholfeder kann sichergestellt werden, dass die Ventilplatte bei unbestromter Magnetspule in die Ausgangslage gedrückt wird, und beim Bestromen der Magnetspule die Federkraft durch die relativ geringe Federsteifigkeit mit einem geringen Strombedarf in eine gegenüber der Ausgangslage verkippte zweite Betriebsstellung verlagert werden kann, in der vorzugsweise der andere, in der Ausgangstellung geöffnete Luftkanal geschlossen ist. Die Federsteifigkeit wird vorzugsweise so gering wie möglich ausgewählt, so dass der zum Verlagern der Ventilplatte benötigte Strom möglichst gering ist.In an exemplary development, the return spring mechanism includes a plunger and a spring that presses the plunger against the valve plate. In particular, the tappet can touch the valve plate at a point. In an exemplary development, the spring has a spring stiffness in the range from 0.05 N/mm to 0.5 N/mm. Alternatively or additionally, the spring has a spring force, which is present in particular in an end position of the valve plate, in the range from 0.2 N to 1.4 N. The spring force can depend on the pressure of the process fluid, on the diameter of the air supply duct or the air discharge duct and/or on the mass of the valve plate. The mass of the valve plate can determine how much the valve plate is accelerated by vibrations that occur. The spring should be designed in such a way that it can compensate for the vibrations. Such a design of the return spring can ensure that the valve plate is pressed into the initial position when the magnetic coil is not energized, and when the magnetic coil is energized, the spring force can be shifted into a second operating position that is tilted relative to the initial position due to the relatively low spring stiffness with a low current requirement. in which preferably the other air duct, which is open in the starting position, is closed. The spring stiffness is preferably selected to be as low as possible, so that the current required to move the valve plate is as low as possible.

In einer beispielhaften Ausführung berührt die Ventilplatte die Begrenzungseinrichtung in einer Kippstellung linien- oder punktförmig. Insbesondere berührt die Ventilplatte die Begrenzungseinrichtung an einer äußeren Kante der Erhebung linien- oder punktförmig. In einer nicht gekippten Stellung der Ventilplatte kann im Gegensatz dazu in Längsrichtung ein Spalt zwischen der Begrenzungseinrichtung und der Ventilplatte vorgesehen sein. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass sich die Ventilplatte nicht verklemmt.In an exemplary embodiment, the valve plate touches the limiting device in a tilted position in the form of a line or a point. In particular, the valve plate touches the limiting device at an outer edge of the elevation in the form of a line or a point. In contrast, in a non-tilted position of the valve plate, a gap can be provided between the limiting device and the valve plate in the longitudinal direction. In this way it can be ensured that the valve plate does not jam.

In einer weiteren beispielhaften Ausführung umfasst das Gehäuse ein Grundgehäuseteil und einen Deckel, zwischen denen die Luftkammer begrenzt ist. Durch ein zweiteiliges Gehäuse erleichtert sich die Montage des Magnetventils und/oder das Austauschen der Ventilplatte bei einer Wartung.In a further exemplary embodiment, the housing comprises a base housing part and a cover, between which the air chamber is delimited. A two-part housing makes it easier to assemble the solenoid valve and/or replace the valve plate during maintenance.

In einer beispielhaften Weiterbildung sind das Grundgehäuseteil und der Deckel form- und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden, insbesondere über eine Pass-Pressverbindung. Durch die form- und/oder kraftschlüssige Verbindung können das Grundgehäuseteil und der Deckel in Umfangsrichtung relativ zueinander fixiert sein, so dass eine Drehung des Grundgehäuses relativ zu dem Deckel nicht möglich ist oder nur dann möglich ist, wenn eine bestimme Kraft aufgewendet wird, die ausreichend ist, um die kraft- und/oder formschlüssige Verbindung zu lösen. Es ist auch denkbar, dass durch die form- und/oder kraftschlüssige Verbindung das Grundgehäuseteil und der Deckel zusätzlich in Axialrichtung relativ zueinander fixiert sind, so auch eine Bewegung des Grundgehäuseteils relativ zu dem Deckel in Axialrichtung nicht möglich ist oder nur dann möglich ist, wenn eine bestimmte Kraft aufgewendet wird, die ausreichend ist, um die kraft- und/oder formschlüssige Verbindung zu lösen.In an exemplary development, the basic housing part and the cover are connected to one another in a positive and/or non-positive manner, in particular via a fitted press connection. The positive and/or non-positive connection allows the basic housing part and the cover to be fixed relative to one another in the circumferential direction, so that the basic housing cannot rotate relative to the cover or is only possible if a certain force is applied that is sufficient is to release the non-positive and/or positive connection. It is also conceivable that the basic housing part and the cover are additionally fixed relative to one another in the axial direction due to the positive and/or non-positive connection, so that a movement of the basic housing part relative to the cover in the axial direction is not possible or is only possible if a specific force is applied that is sufficient to release the non-positive and/or positive connection.

In einer beispielhaften Ausführung weist der Deckel wenigstens ein Rastelement, wie eine Rasterhebung oder eine Rastvertiefung, und das Grundgehäuseteil wenigstens ein vorzugsweise formkomplementäres Verrastungselement, wie eine Verrastungserhebung oder eine Verrastungsvertiefung, zum Ausrichten des Deckels und des Grundgehäuseteils zueinander in Umfangsrichtung auf. Mit anderen Worten kann durch das Rastelement und das Verrastungselement die Winkelorientierung des Deckels gegenüber dem Gehäuse festgelegt werden. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die Begrenzungseinrichtung zuverlässig und einfach an der gewünschten Stelle in Umfangsrichtung platziert werden kann, um die translatorische Bewegungskomponente der Ventilplatte gezielt bereichsweise zu begrenzen und eine Kippbewegung bzw. Schwenkbewegung der Ventilplatte zu erzwingen. Gleichzeitig kann auch der Rückholfedermechanismus gezielt in Radialrichtung gegenüber der Begrenzungseinrichtung, mit anderen Worten 180° versetzt zur Begrenzungseinrichtung, angeordnet werden.In an exemplary embodiment, the cover has at least one latching element, such as a raster projection or a latching depression, and the base housing part has at least one latching element, preferably with a complementary shape, such as a latching projection or a latching depression, for aligning the cover and the base housing part with one another in the circumferential direction. In other words, the angular orientation of the cover relative to the housing can be fixed by the latching element and the latching element. This ensures that the limiting device can be placed reliably and easily at the desired location in the circumferential direction in order to selectively limit the translational movement component of the valve plate in certain areas and to force a tilting movement or pivoting movement of the valve plate. At the same time, the return spring mechanism can also be arranged in a targeted manner in the radial direction opposite the limiting device, in other words offset by 180° with respect to the limiting device.

In einer beispielhaften Weiterbildung ist das Rastelement am Deckel als halbkugelförmige Vertiefung oder kreisförmige Aussparung ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich ist das Verrastungselement am Grundgehäuseteil als halbkugelförmige Erhebung oder als Kugel ausgebildet. In dieser Ausführung kann der Deckel nur in einer bestimmten Winkelposition zwischen dem Deckel und dem Grundgehäuseteil mit dem Grundgehäuseteil verbunden werden, in der das Rastelement in Umfangsrichtung auf der gleichen Höhe angeordnet ist wie das Verrastungselement, so dass das Rastelement in das Verrastungselement eingeschoben werden kann.In an exemplary development, the latching element on the cover is designed as a hemispherical indentation or circular recess. Alternatively or additionally, the latching element on the basic housing part is designed as a hemispherical elevation or as a sphere. In this embodiment, the cover can only be connected to the base housing part in a specific angular position between the cover and the base housing part, in which the latching element is arranged at the same height as the latching element in the circumferential direction, so that the latching element can be pushed into the latching element.

Gemäß einer beispielhaften Ausführung ist die Begrenzungseinrichtung an dem Deckel ausgebildet. Insbesondere ist das Rastelement und die Begrenzungseinrichtung in Radialrichtung an der gleichen Seite des Deckels angeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist der Rückholfedermechanismus an dem Grundgehäuseteil ausgebildet. Durch einen derartigen Aufbau kann bei der Montage des Magnetventils zunächst der Rückholfedermechanismus an dem Grundgehäuseteil ausgebildet werden oder in das Grundgehäuseteil eingesetzt werden, anschließend die Ventilplatte in der Luftkammer platziert werden und in einem letzten Schritt der Deckel auf das Grundgehäuseteil aufgesetzt werden.According to an exemplary embodiment, the limiting device is formed on the cover. In particular, the latching element and the limiting device are arranged on the same side of the cover in the radial direction. Alternatively or additionally, the return spring mechanism is formed on the base housing part. With such a structure, when assembling the solenoid valve, the return spring mechanism can first be formed on the basic housing part or inserted into the basic housing part, then the valve plate can be placed in the air chamber and, in a last step, the cover can be placed on the basic housing part.

In einer weiteren beispielhaften Ausführung weist der Deckel und/oder das Grundgehäuseteil einen Axialanschlag zum Ausrichten des Deckels und des Grundgehäuseteils in Axialrichtung zueinander auf. Mit anderen Worten definiert der Axialanschlag die axiale Position des Deckels in Bezug auf das Grundgehäuseteil. Insbesondere kann der Axialanschlag als umlaufender Vorsprung an einer Innenseite des Deckels ausgebildet sein.In a further exemplary embodiment, the cover and/or the basic housing part has an axial stop for aligning the cover and the basic housing part with one another in the axial direction. In other words, the axial stop defines the axial position of the cover in relation to the basic housing part. In particular, the axial stop can be designed as a peripheral projection on an inside of the cover.

Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Stellen eines elektropneumatischen Magnetventils für ein pneumatisch betriebenes Feldgerät, insbesondere Stellgerät, einer prozesstechnischen Anlage, wie einer chemischen Anlage, einer petrochemischen Anlage, einer Lebensmittel verarbeitenden Anlage, wie einer Brauerei, einer Kernkraftwerkanlage oder dergleichen, das einen Luftzuführkanal und einen Luftabführkanal, die über eine durch ein Gehäuse des Magnetventils begrenzte Luftkammer fluidal verbindbar sind, und eine Ventilplatte, insbesondere magnetische Ankerplatte, umfasst. Gemäß dem Verfahren wird die Ventilplatte in der Luftkammer zwischen wenigstens zwei Betriebsstellungen zum Öffnen und/oder Schließen des Luftzuführkanals und/oder des Luftabführkanals verschwenkt. Die Ventilplatte kann in einer Ausgangslage, wenn eine Magnetspule des Magnetventils unbestromt ist, durch eine Begrenzungseinrichtung und einen Rückholfedermechanismus, die gemäß einem der vorherigen Aspekte und beispielhaften Ausführungen ausgebildet sein können, in eine gekippte Stellung gedrückt werden, in der die Ventilplatte bzw. ein in die Ventilplatte eingebrachtes Ventilglied einen ersten der Luftkanäle verschließt. Dabei kann die Rückholfeder abschnittsweise, vorzugsweise an einem radial äußeren Rand der Ventilplatte, eine translatorische Bewegung der Ventilplatte erzwingen, während die Begrenzungseinrichtung abschnittsweise, vorzugsweise an einem in Radialrichtung gegenüberliegenden radialen Rand der Ventilplatte, eine translatorische Bewegung der Ventilplatte begrenzt, so dass die Ventilplatte eine gekippte Stellung einnimmt. Wenn anschließend die Magnetspule bestromt wird, übersteigt die magnetische Kraft, die die Magnetspule auf die magnetische Ventilplatte ausübt, die Federkraft des Rückholfedermechanismus und gegebenenfalls eine durch einen in dem zu schließenden Luftkanal vorhandenen pneumatischen Druck erzeugte Kraft, so dass die Ventilplatte insbesondere der von dem Rückholfedermechanismus in translatorischer Richtung bewegte Abschnitt, in Richtung der Magnetspule angezogen wird, so dass die Ventilplatte aus der Ausgangslage in eine zweite Endstellung gekippt bzw. geschwenkt wird. In der zweiten Endstellung kann die Ventilplatte bzw. das Ventilglied den zweiten Luftkanal verschließen. Wenn die Magnetspule anschließend wieder unbestromt ist, schwenkt die Ventilplatte wieder zurück in die Ausgangslage. Auf diese Weise kann die Ventilplatte den Luftzuführkanal und den Luftabführkanal wechselseitig öffnen und schließen, so dass auf einfache Weise ein 3/2-Wegeventil realisiert werden kann. The present invention also relates to a method for actuating an electropneumatic solenoid valve for a pneumatically operated field device, in particular an actuating device, a process plant, such as a chemical plant, a petrochemical plant, a food processing plant, such as a brewery, a nuclear power plant or the like, the one Air supply duct and an air discharge duct, which can be fluidly connected via an air chamber delimited by a housing of the solenoid valve, and a valve plate, in particular a magnetic anchor plate. According to the method, the valve plate in the air chamber is pivoted between at least two operating positions for opening and/or closing the air supply duct and/or the air discharge duct. In an initial position, when a magnetic coil of the magnetic valve is de-energized, the valve plate can be pressed into a tilted position by a limiting device and a return spring mechanism, which can be designed according to one of the previous aspects and exemplary embodiments, in which the valve plate or an in the valve plate inserted valve member closes a first of the air channels. The return spring can force a translatory movement of the valve plate in sections, preferably on a radially outer edge of the valve plate, while the limiting device limits a translatory movement of the valve plate in sections, preferably on an opposite radial edge of the valve plate in the radial direction, so that the valve plate has a assumes a tilted position. If the solenoid coil is then energized, the magnetic force that the solenoid coil exerts on the magnetic valve plate exceeds the spring force of the return spring mechanism and, if applicable, a force generated by a pneumatic pressure present in the air duct to be closed, so that the valve plate in particular exceeds that of the return spring mechanism moved in the translational direction section is attracted in the direction of the magnetic coil, so that the valve plate is tilted or pivoted from the initial position into a second end position. In the second end position, the valve plate or the valve member can close the second air duct. When the solenoid coil is then de-energized again, the valve plate swings back into its initial position. In this way, the valve plate can alternately open and close the air supply duct and the air discharge duct, so that a 3/2-way valve can be implemented in a simple manner.

Gemäß einem weiteren Aspekt, der mit den vorhergehenden Aspekten und beispielhaften Ausführungen kombinierbar ist, ist eine Druckentlastungsströmung vom Luftzuführkanal in den Luftabführkanal zugelassen, wenn der Luftzuführkanal und/oder der Luftabführkanal geschlossen ist. Die Druckentlastungsströmung kann unabhängig von einer Stellströmung sein, die dann vorliegt, wenn der Luftzuführkanal und der Luftabführkanal geöffnet sind, insbesondere insofern unabhängig, als die Druckentlastungsströmung einen anderen Pfad nimmt als die Stellströmung. Dies bedeutet, dass die Stellströmung im Schließzustand vollständig verhindert sein kann, jedoch davon unabhängig eine Druckentlastungsströmung über eine die Stellströmung begrenzende pfadfluidunabhängige Pfadbegrenzung erfolgt. Dies ermöglicht es zum einen, den hohen Druckbereich und die hohen Anforderungen an die gattungsgemäßen Magnetventile zu erfüllen sowie zum anderen, den Energiebedarf zu reduzieren. Ferner können die benötigten Stell- bzw. Schaltkräfte reduziert werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Stell- bzw. Schaltströme unabhängig von den anliegenden Differenzdrücken sind.According to a further aspect, which can be combined with the preceding aspects and exemplary embodiments, a pressure relief flow from the air supply duct into the air discharge duct is permitted when the air supply duct and/or the air discharge duct is closed. The pressure relief flow can be independent of a control flow, which is present when the air supply duct and the air discharge duct are open, in particular independent insofar as the pressure relief flow takes a different path than the control flow. This means that the control flow can be completely prevented in the closed state, but independently of this a pressure relief flow takes place via a fluid-independent path limitation that limits the control flow. On the one hand, this makes it possible to meet the high pressure range and the high demands on the generic solenoid valves and, on the other hand, to reduce the energy requirement. Furthermore, the required actuating or switching forces can be reduced. Another advantage is that the actuating or switching currents are independent of the differential pressures present.

Bevorzugte Ausführungen sind in den Unteransprüchen gegeben.Preferred embodiments are given in the subclaims.

Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden durch die folgende Beschreibung bevorzugter Ausführungen deutlich gemacht, in denen zeigen:

1 eine Schnittansicht einer beispielhaften Ausführung eines erfindungsgemäßen Magnetventils in einer ersten Endstellung;
2 eine Schnittansicht des Magnetventils aus 1 in einer zweiten Endstellung;
3 eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Ausführung eines Deckels eines erfindungsgemäßen Magnetventils;
4 eine perspektivische Ansicht einer weiteren beispielhaften Ausführung eines erfindungsgemäßen Magnetventils;
5 eine Detailansicht des Bereichs V in 1; und
6 eine schematische Darstellung einer Schwenkbewegung einer Ankerplatte eines erfindungsgemäßen Magnetventils.

Further features, properties and advantages of the invention are made clear by the following description of preferred embodiments, in which:

1 a sectional view of an exemplary embodiment of a solenoid valve according to the invention in a first end position;
2 a sectional view of the solenoid valve 1 in a second end position;
3 a perspective view of an exemplary embodiment of a cover of a solenoid valve according to the invention;
4 a perspective view of a further exemplary embodiment of a solenoid valve according to the invention;
5 a detailed view of the area V in 1 ; and
6 a schematic representation of a pivoting movement of an anchor plate of a solenoid valve according to the invention.

In der folgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungen der Erfindung ist ein erfindungsgemäßes elektropneumatisches Magnetventil im Allgemeinen mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnet.In the following description of exemplary embodiments of the invention, an electropneumatic solenoid valve according to the invention is generally identified by the reference number 1 .

1 zeigt eine beispielhafte Ausführung eines erfindungsgemäßen Magnetventils 1 für ein pneumatisch betriebenes Feldgerät, beispielsweise ein Stellgerät, einer prozesstechnischen Anlage, beispielsweise eine chemische Anlage, eine Lebensmittel verarbeitende Anlage, wie eine Brauerei, eine Kernkraftanlage oder dergleichen. Das Magnetventil 1 umfasst die folgenden Hauptkomponenten: ein Gehäuse 3, das eine Luftkammer 5 begrenzt; einen Luftzuführkanal 7 und einen Luftabführkanal 9, die durch die Luftkammer 5 fluidal verbindbar sind und eine in der Luftkammer 5 angeordnete Ankerplatte 11. Die Ankerplatte 11 ist in der Luftkammer 5 zwischen zwei Betriebsstellungen schwenkbar gelagert, so dass die Ankerplatte 11 den Luftzuführkanal 7 und den Luftabführkanal 9 öffnen und schließen kann. In der Ausführung in 1 kann die Ankerplatte 11 wechselseitig in einer ersten Endposition den Luftzuführkanal 7 schließen und in einer zweiten Endposition den Luftabfuhrkanal 9 schließen. Es handelt sich somit um ein 3/2 -Wegeventil. Durch die Schwenkbewegung kann die Ankerplatte 11 zwischen den beiden Endpositionen verlagert werden, was später noch im Detail erläutert wird. 1 shows an exemplary embodiment of a solenoid valve 1 according to the invention for a pneumatically operated field device, such as an actuator, a process plant, such as a chemical plant, a food processing plant such as a brewery, a nuclear power plant or the like. The solenoid valve 1 comprises the following main components: a housing 3 defining an air chamber 5; an air supply duct 7 and an air discharge duct 9, which can be fluidly connected through the air chamber 5 and an anchor plate 11 arranged in the air chamber 5. The anchor plate 11 is pivotably mounted in the air chamber 5 between two operating positions, so that the anchor plate 11 the air supply duct 7 and the Air discharge channel 9 can open and close. In execution in 1 the anchor plate 11 can alternately close the air supply duct 7 in a first end position and close the air discharge duct 9 in a second end position. It is therefore a 3/2-way valve. The pivoting movement allows the anchor plate 11 to be displaced between the two end positions, which will be explained in detail later.

In der Ausführung in 1 umfasst das Gehäuse 3 ein Grundgehäuseteil 13 und einen Deckel 15, zwischen denen die Luftkammer 5 begrenzt ist. Zwischen dem Grundgehäuseteil 13 und dem Deckel 15 ist zum Abdichten ein Dichtring 16 angeordnet. Es sei klar, dass statt dem Dichtring auch andere Dichtungen verwendet werden können. Das Grundgehäuseteil 13 und der Deckel 15 sind in dieser Ausführung im Wesentlichen rotationssymmetrisch bezüglich einer Mittelachse M des Magnetventils 1 ausgebildet. Im montierten Zustand ist das Grundgehäuseteil 13 teilweise in den Deckel 15 eingeschoben bzw. der Deckel 15 teilweise auf das Grundgehäuseteil 13 aufgesetzt. Die Luftkammer 5 wird dabei auf drei Seiten von dem Deckel 15 begrenzt und auf einer Seite von dem Grundgehäuseteil 13 begrenzt. In der Ausführung in 1 ist auch die Ankerplatte 11 rotationssymmetrisch bezüglich der Mittelachse und kreisförmig ausgebildet.In execution in 1 the housing 3 comprises a basic housing part 13 and a cover 15, between which the air chamber 5 is limited. A sealing ring 16 is arranged between the basic housing part 13 and the cover 15 for sealing purposes. It is clear that other seals can also be used instead of the sealing ring. In this embodiment, the basic housing part 13 and the cover 15 are designed to be essentially rotationally symmetrical with respect to a central axis M of the solenoid valve 1 . In the assembled state, the basic housing part 13 is partially pushed into the cover 15 or the cover 15 is partially placed on the basic housing part 13 . The air chamber 5 is delimited on three sides by the cover 15 and delimited on one side by the basic housing part 13 . In execution in 1 the anchor plate 11 is also rotationally symmetrical with respect to the center axis and circular.

Zum Verlagern der Ankerplatte 11 in der Luftkammer 5 weist das Magnetventil 1 eine Magnetspule 17 auf, die die Ankerplatte 11 magnetisch anzieht, wenn die Magnetspule 17 bestromt wird. In der Ausführung in 1 ist die Magnetspule 17 konzentrisch um einen der Luftkanäle herum angeordnet. Um bei einer Bestromung der Magnetspule 17 eine Schwenkbewegung der Ankerplatte 11 innerhalb der Luftkammer 5 zu erzeugen, weist das Magnetventil 1 außerdem eine Begrenzungseinrichtung 19 auf, die eine translatorische Bewegungskomponente in Längsrichtung L des Magnetventils 1 der Ankerplatte 11 abschnittsweise begrenzt. Die Längsrichtung L ist dabei durch die Mittelachse M des Magnetventils 1 definiert. Die Begrenzungseinrichtung 19 ist an einem in Radialrichtung R, quer zur Längsrichtung L, äußeren Rand der Ankerplatte 11 angeordnet und begrenzt somit die translatorische Bewegungskomponente der Ankerplatte 11 an dem entsprechenden äußeren Rand der Ankerplatte 11. In der Ausführung in 1 ist die Begrenzungseinrichtung 19 als noppenförmige Erhebung am Deckel 15 des Magnetventils 1 ausgebildet, die in die Luftkammer 5 hineinragt. Das Magnetventil 1 weist außerdem in Radialrichtung R gegenüber der Begrenzungseinrichtung 19, bzw. in Umfangsrichtung der Ankerplatte 11 um 180° versetzt zur Begrenzungseinrichtung 19, einen Rückholfedermechanismus 21 auf, der die Ankerplatte 11 in eine gekippte Ausgangslage vorspannt, wenn die Magnetspule 17 unbestromt ist. Der Rückholfedermechanismus 21 weist eine Feder 23 und ein Stößel 25 auf, der von der Feder 23 gegen die Ankerplatte 11 gedrückt wird. Die der Ankerplatte 11 zugewandte Seite des Stößels 25 ist halbkugelförmig ausgebildet, so dass der Stößel 25 die Ankerplatte 11 punktförmig berührt. In der Ausführung in 1 sind die Feder 23 und der Stößel 25 in einer Aussparung 27 im Grundgehäuseteil 13 angeordnet. In der Kippstellung liegt die Ankerplatte 11 punkt- oder linienförmig an einer äußeren Kante 20 (siehe 3) der Begrenzungseinrichtung 19 an.To move the anchor plate 11 in the air chamber 5, the solenoid valve 1 has a solenoid 17 which attracts the anchor plate 11 magnetically when the solenoid 17 is energized. In execution in 1 the magnetic coil 17 is arranged concentrically around one of the air ducts. In order to generate a pivoting movement of the armature plate 11 within the air chamber 5 when the solenoid coil 17 is energized, the solenoid valve 1 also has a limiting device 19, which limits a translational movement component in the longitudinal direction L of the solenoid valve 1 of the armature plate 11 in sections. The longitudinal direction L is defined by the center axis M of the solenoid valve 1 . The limiting device 19 is arranged on an outer edge of the anchor plate 11 in the radial direction R, transverse to the longitudinal direction L, and thus limits the translational movement component of the anchor plate 11 on the corresponding outer edge of the anchor plate 11. In the embodiment in 1 the limiting device 19 is designed as a nub-shaped elevation on the cover 15 of the solenoid valve 1, which protrudes into the air chamber 5. The solenoid valve 1 also has a return spring mechanism 21 in the radial direction R opposite the limiting device 19, or offset by 180° in the circumferential direction of the armature plate 11 with respect to the limiting device 19, which prestresses the armature plate 11 into a tilted initial position when the magnetic coil 17 is de-energized. The return spring mechanism 21 has a spring 23 and a plunger 25 which is pressed against the anchor plate 11 by the spring 23 . The side of the ram 25 facing the armature plate 11 is hemispherical in shape, so that the ram 25 touches the armature plate 11 at a point. In execution in 1 the spring 23 and the plunger 25 are arranged in a recess 27 in the basic housing part 13 . In the tilted position, the anchor plate 11 lies in a point or line form on an outer edge 20 (see 3 ) of the limiting device 19.

Solange die Magnetspule 17 unbestromt ist, wird die Ankerplatte 11 in dieser Ausführung durch den Rückholfedermechanismus 21 in eine Kippstellung vorgespannt, die in 1 dargestellt ist. Bei einer Bestromung der Magnetspule 17 übersteigt die Magnetkraft die Federkraft der Feder 23 und die pneumatische Kraft, die durch den pneumatischen Druck in dem zu schließenden Luftkanal 7, 9 entsteht. Dadurch wird die Ankerplatte 11 in Richtung der Magnetspule 17 in eine in 2 dargestellte Axialstellung verlagert bzw. gekippt, in der die Ankerplatte 11 im Wesentlichen senkrecht zur Mittelachse M orientiert ist. Ein Kippwinkel 47 der Schwenkbewegung der Ankerplatte 11 beträgt typischerweise zwischen 2° und 10°, was in 6 angedeutet ist. Wie in 2 zu erkennen ist, besteht in der Axialstellung in Längsrichtung L ein Luftspalt 49 zwischen der Ankerplatte 11 und der Begrenzungseinrichtung 19, der ein Verklemmen der Ankerplatte 11 in der Axialstellung verhindert.As long as the magnetic coil 17 is de-energized, the armature plate 11 is prestressed in this embodiment by the return spring mechanism 21 into a tilted position, which 1 is shown. When the magnetic coil 17 is energized, the magnetic force exceeds the spring force of the spring 23 and the pneumatic force that is produced by the pneumatic pressure in the air duct 7, 9 to be closed. This moves the armature plate 11 in the direction of the magnetic coil 17 into an in 2 shifted or tilted axial position shown, in which the anchor plate 11 is oriented perpendicular to the central axis M substantially. A tilting angle 47 of the pivoting movement of the anchor plate 11 is typically between 2° and 10° what in 6 is indicated. As in 2 can be seen, there is an air gap 49 between the anchor plate 11 and the limiting device 19 in the axial position in the longitudinal direction L, which prevents jamming of the anchor plate 11 in the axial position.

Die Luftzufuhr kann in den 1 und 2 sowohl an dem in den Figuren oben dargestellten Luftkanal angeschlossen sein als auch an dem in den Figuren unten dargestellten Luftkanal angeschlossen sein.The air supply can in the 1 and 2 both connected to the air duct shown in the figures above and connected to the air duct shown in the figures below.

Wenn der in den Figuren oben dargestellte Luftkanal der Luftzuführkanal 7 ist, muss die Feder 23 des Rückholfedermechanismus so stark ausgelegt werden, dass die Ankerplatte 11 bei unbestromter Magnetspule 17 entgegen dem Luftdruck im Luftzuführkanal 7, der typischerweise bis zu 8 bar betragen kann, in der gekippten Ausgangsposition zu halten. In dieser Position ist der Luftzuführkanal 7 geschlossen, so dass der Luftabführkanal 9 mit einem Entlüftungskanal 29 verbunden ist, der wie der Luftzuführkanal 7 und der Luftabführkanal 9 in die Luftkammer 5 mündet. Um eine Verbindung des Luftabführkanals 9 mit dem Entlüftungskanal 29 zu ermöglichen, weist die Ankerplatte 11 sechs in Umfangsrichtung in gleichmäßigen Abständen angeordnete Durchlassöffnungen 53 auf (siehe 4). Es sei klar, dass in anderen Ausführungen auch mehr oder weniger Durchlassöffnungen vorgesehen sein können. Die Anzahl und/oder der Durchmesser der Durchlassöffnungen muss lediglich derart ausgewählt sein, dass genügend Luft durch die Durchlassöffnungen hindurch strömen kann. Um den Luftzuführkanal 7 zuverlässig abzudichten, weist die Ankerplatte 11 mittig ein Ventilglied 31 in Form einer Kugel auf, die in die Ankerplatte 11 eingepresst ist. Die Ankerplatte 11 weist dafür mittig einen Bereich 32 mit einer größeren Dicke auf als im äußeren Bereich 34. Das Ventilglied 31 liegt in der Kippstellung an einem Dichtungssitz des Luftzuführkanals 7 an und dichtet den Luftzuführkanal 7 auf diese Weise ab. Zusätzlich ist die Ankerplatte 11 schwimmend in der Luftkammer 5 gelagert, indem ein Außendurchmesser der Ankerplatte 11 kleiner ist als ein Innendurchmesser des Gehäuses 3 bzw. des Deckels 15, so dass in Radialrichtung R ein Spalt 51 zwischen der Außenseite der Ankerplatte 11 und der Innenseite 33 des Deckels 15 besteht. Dadurch ist die Ankerplatte 11 in Radialrichtung R in der Luftkammer 5 beweglich und die Ventilkugel 31 kann sich in Bezug auf den Dichtungssitz des Luftzuführkanals 7 selbst zentrieren. Bei einer Bestromung der Magnetspule 17 übersteigt die Magnetkraft die Federkraft und die Ankerplatte 11 wird in Richtung der Magnetspule in die zweite in 2 dargestellte Endstellung verlagert bzw. gekippt, in der der Luftzuführkanal 7 geschlossen ist und somit der Luftzuführkanal 7 mit dem Entlüftungskanal 29 verbunden ist.If the air duct shown in the figures above is the air supply duct 7, the spring 23 of the return spring mechanism must be designed so strong that, when the magnetic coil 17 is de-energized, the armature plate 11 counteracts the air pressure in the air supply duct 7, which can typically be up to 8 bar, in the to hold the tilted starting position. In this position, the air supply duct 7 is closed, so that the air discharge duct 9 is connected to a ventilation duct 29 which, like the air supply duct 7 and the air discharge duct 9, opens into the air chamber 5. In order to enable the air discharge duct 9 to be connected to the ventilation duct 29, the anchor plate 11 has six passage openings 53 which are arranged at regular intervals in the circumferential direction (see FIG 4 ). It is clear that more or fewer passage openings can also be provided in other designs. The number and/or the diameter of the through-openings only has to be selected in such a way that sufficient air can flow through the through-openings. In order to reliably seal off the air supply duct 7 , the armature plate 11 has a valve member 31 in the center in the form of a ball, which is pressed into the armature plate 11 . For this purpose, the anchor plate 11 has a region 32 in the middle that is thicker than in the outer region 34. In the tilted position, the valve member 31 rests against a sealing seat of the air supply duct 7 and seals the air supply duct 7 in this way. In addition, the anchor plate 11 is mounted floating in the air chamber 5, in that an outer diameter of the anchor plate 11 is smaller than an inner diameter of the housing 3 or the cover 15, so that in the radial direction R there is a gap 51 between the outside of the anchor plate 11 and the inside 33 of the cover 15 consists. As a result, the anchor plate 11 can be moved in the radial direction R in the air chamber 5 and the valve ball 31 can center itself in relation to the sealing seat of the air supply channel 7 . When the magnetic coil 17 is energized, the magnetic force exceeds the spring force and the armature plate 11 is moved in the direction of the magnetic coil to the second in 2 shifted or tilted end position shown, in which the air supply duct 7 is closed and thus the air supply duct 7 is connected to the ventilation duct 29.

Wenn die Zuluft an dem in 1 unten dargestellten Luftkanal angeschlossen ist und somit der obere Luftkanal der Luftabführkanal und der untere Luftkanal der Luftzuführkanal ist, kann die Feder 23 deutlich schwächer ausgelegt werden, weil die Ankerplatte 11 in dieser Ausführung durch die Magnetkraft der Magnetspule 17 entgegen dem Luftdruck von bis zu 8 bar in der den Luftzuführkanal 7 verschließenden Position gehalten wird und nicht wie in der zuvor beschriebenen Ausführung durch die Feder 23. Die Federkraft wird, wenn der unterer Luftkanal der Luftzuführkanal ist, beim Verlagern in die gekippte Position der Ankerplatte 11 durch den Luftdruck unterstützt, so dass in dieser Ausführung eine Feder 23 mit einer geringen Federsteifigkeit ausreicht, die lediglich Massen- und Beschleunigungskräfte beispielsweise bei Vibrationen der Ankerplatte 11 kompensieren kann.If the supply air at the in 1 the air duct shown below is connected and the upper air duct is therefore the air discharge duct and the lower air duct is the air supply duct, the spring 23 can be designed to be significantly weaker because the anchor plate 11 in this embodiment is counteracted by the magnetic force of the magnetic coil 17 against the air pressure of up to 8 bar is held in the position closing the air supply duct 7 and not by the spring 23 as in the previously described embodiment. If the lower air duct is the air supply duct, the spring force is supported by the air pressure when the anchor plate 11 is shifted into the tilted position, so that In this embodiment, a spring 23 with a low spring stiffness is sufficient, which can only compensate for mass and acceleration forces, for example when the anchor plate 11 vibrates.

Um zuverlässig sicherzustellen, dass die an dem Deckel 15 ausgebildete Begrenzungseinrichtung 19 und der in dem Grundgehäuseteil 13 angeordnete Rückholfedermechanismus 21 sich in Radialrichtung gegenüberliegen, müssen der Deckel 15 und das Grundgehäuseteil 13 in Umfangrichtung zueinander ausgerichtet und fixiert werden. Dafür ist an einer Innenseite 33 des Deckels 15 ein Rastelement 35 in Form einer halbkreisförmigen Aussparung vorgesehen, was insbesondere in 3 zu erkennen ist. An dem Grundgehäuseteil 13 ist an einer Außenseite 37 ein formkomplementäres Verrastungselement 39 in Form einer Kugel vorgesehen. In 3 ist zu erkennen, dass die Begrenzungseinrichtung 19 und das Rastelement 35 in Radialrichtung R an der gleichen Seite des Deckels 15 ausgebildet sind.In order to reliably ensure that the limiting device 19 formed on the cover 15 and the return spring mechanism 21 arranged in the base housing part 13 face each other in the radial direction, the cover 15 and the base housing part 13 must be aligned with one another in the circumferential direction and fixed. For this purpose, a locking element 35 in the form of a semicircular recess is provided on an inner side 33 of the cover 15, which is particularly important in 3 can be seen. A locking element 39 of complementary shape in the form of a sphere is provided on an outer side 37 of the basic housing part 13 . In 3 it can be seen that the limiting device 19 and the latching element 35 are formed on the same side of the cover 15 in the radial direction R.

Um das Grundgehäuseteil 13 und den Deckel 15 auch in Längsrichtung L zueinander ausrichten, weist der Deckel 15 an der Innenseite 33 einen umlaufenden Anschlag 41 auf. An dem Anschlag 41 verringert sich der Innendurchmesser des Deckels stufenartig, so dass eine Anschlagsfläche in Längsrichtung L gebildet wird, an der eine Oberseite 43 des Grundgehäuseteils 13 anschlägt, wenn der Deckel 15 in Längsrichtung L auf das Grundgehäuseteil 13 aufgeschoben wird. In der in 3 dargestellten Ausführung ist der Anschlag 41 in Längsrichtung L zwischen dem Rastelement 35 und der Begrenzungseinrichtung 19 angeordnet.In order to also align the basic housing part 13 and the cover 15 with one another in the longitudinal direction L, the cover 15 has a peripheral stop 41 on the inside 33 . At the stop 41, the inside diameter of the cover decreases in steps, so that a stop surface is formed in the longitudinal direction L, against which an upper side 43 of the base housing part 13 strikes when the cover 15 is pushed onto the base housing part 13 in the longitudinal direction L. in the in 3 illustrated embodiment, the stop 41 is arranged in the longitudinal direction L between the latching element 35 and the limiting device 19 .

In 6 ist schematisch eine Schwenkbewegung der Ankerplatte 11 dargestellt, bei der lediglich der Luftzuführkanal 7, der Luftabführkanal 9 und die Ventilkugel 31 schematisch dargestellt sind. In dieser Ausführung verlaufen der Luftzuführkanal 7 und der Luftabführkanal 9 parallel zueinander. Da die Ventilkugel 31 bei der Schwenkbewegung der Ankerplatte 11 eine Bewegung mit einer translatorischen Bewegungskomponente in Längsrichtung L und einer seitlichen Bewegungskomponente in Radialrichtung R ausführt, sind in der Ausführung in 6 die Mittelachse M_z des Luftzuführkanals 7 und die Mittelachse M_A des Luftabführkanals 9 in einem Achsversatz, der der seitlichen Bewegungskomponente der Ventilkugel 31 entspricht, angeordnet. Der Achsversatz ist in 6 mit dem Bezugszeichen 45 angedeutet. Dadurch kann sich die Ventilkugel 31 auf einfache Weise sowohl an dem Luftzuführkanal 7 als auch an dem Luftabführkanal 9 zentrieren.In 6 a pivoting movement of the anchor plate 11 is shown schematically, in which only the air supply channel 7, the air discharge channel 9 and the valve ball 31 are shown schematically. In this embodiment, the air supply duct 7 and the air discharge duct 9 run parallel to one another. Since the valve ball 31 during the pivoting movement of the anchor plate 11 a movement with a translatory movement component in the longitudinal direction L and one side union movement component in the radial direction R, are in the version in 6 the central axis M _z of the air supply duct 7 and the central axis M _A of the air discharge duct 9 are arranged in an axial offset which corresponds to the lateral movement component of the valve ball 31 . The axis offset is in 6 indicated by reference numeral 45. As a result, the valve ball 31 can center itself both on the air supply channel 7 and on the air discharge channel 9 in a simple manner.

Die in der vorstehenden Beschreibung den Figuren und den Ansprüchen offenbarte Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Realisierung der Erfindung in den verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.The features disclosed in the above description, the figures and the claims can be important both individually and in any combination for the implementation of the invention in the various configurations.

BezugszeichenlisteReference List

11: Magnetventilmagnetic valve
33: GehäuseHousing
55: Luftkammerair chamber
77: Luftzuführkanalair supply duct
99: Luftabfuhrkanalair exhaust duct
1111: Ankerplatteanchor plate
1313: Grundgehäuseteilbasic housing part
1515: DeckelLid
1616: Dichtringsealing ring
1717: Magnetspulemagnetic coil
1919: Begrenzungseinrichtunglimiting device
2020: Kanteedge
2121: Rückholfedermechanismusreturn spring mechanism
2323: FederFeather
2525: Stößelpestle
2727: Aussparungrecess
2929: Entlüftungskanalventilation channel
3131: Ventilkugelvalve ball
32, 3432, 34: Ankerplattenbereichanchor plate area
3333: Deckelinnenseiteinside of lid
3535: Rastelementlocking element
3737: Grundgehäuseteil-AußenseiteBasic housing part outside
3939: Verrastungselementlocking element
4141: umlaufender Anschlagcircumferential stop
4343: Grundgehäuseteil-OberseiteBasic housing part top
4747: Kippwinkeltilt angle
4949: Luftspaltair gap
5151: Spaltgap
5353: Durchlassöffnungpassage opening
MM: Mittelachsecentral axis
LL: Längsrichtunglongitudinal direction
RR: Radialrichtungradial direction
MZMZ: Mittelachse LuftzuführkanalCentral axis air supply duct
MAMA: Mittelachse LuftabführkanalCentral axis air discharge duct

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 102016106410 A1 [0003]

Claims

Solenoid valve (1) after claim 1 , wherein the valve plate (11) alternately closes the air supply channel (7) in a first end position and closes the air discharge channel (9) in a second end position.

Solenoid valve (1) after claim 1 or 2 , wherein the valve plate (11) is oriented between an axial position, in which the valve plate (11) is essentially perpendicular to a central axis of the solenoid valve (1), and a tilted position, in which the valve plate (11) is tilted at an angle relative to the axial position is, is displaceable, wherein in particular the tilted position is the rest position of the valve plate (11).

Solenoid valve (1) according to one of the preceding claims, wherein a tilting angle (47) of the pivoting movement of the valve plate (11) is in the range between 2° and 10°, in particular between 3° and 7° or around 4°.

Solenoid valve (1) according to one of the preceding claims, in which the air supply duct (7) and the air discharge duct (9) run parallel to one another with an axial offset of between 0.03 mm and 0.15 mm, in particular between 0.04 mm and 0 1 mm or about 0.05 mm and/or is between 3% and 30%, in particular between 5% and 10% of an axial displacement of the valve plate between the air supply duct and the air discharge duct.

Electropneumatic solenoid valve (1), in particular according to one of the preceding claims, for a pneumatically operated field device, in particular an actuating device, of a process engineering plant, such as a chemical plant, a petrochemical plant, a food processing plant, such as a brewery, a nuclear power plant or the like : an air supply duct (7) and an air discharge duct (9) which can be fluidly connected via an air chamber (5) delimited by a housing (3) of the solenoid valve (1); a valve plate (11), in particular a magnetic anchor plate, which can be displaced in the air chamber (5) to open and/or close the air supply duct (7) and/or the air discharge duct (9) by means of an actuating movement with a translational movement component; and a limiting device (19) arranged in the air chamber (5) and limiting the translational movement component of the adjusting movement in sections.

Solenoid valve (1) after claim 6 , wherein the limiting device (19) is associated with a radially outer edge of the valve plate (11) and partially limits the translational movement component of the valve plate (11) on the radially outer edge of the valve plate (11).

Solenoid valve (1) after claim 6 or 7 wherein the limiting device (19) is attached to the housing (3) or is formed by the housing (3) and/or wherein the limiting device (19) is designed as a preferably knob-shaped elevation protruding into the air chamber (5).

Solenoid valve (1) according to one of Claims 6 until 8th , a return spring mechanism (21) being arranged on the radially outer edge of the valve plate (11) in the radial direction (R) opposite the limiting device (19), which prestresses the valve plate (11) into an end position, in particular into a tilted position.

Solenoid valve (1) after claim 9 , wherein the return spring mechanism (21) comprises a tappet (25) and a spring (23) which presses the tappet (25) against the valve plate (11), the tappet (25) in particular touching the valve plate (11) at a point, wherein in particular the spring (23) has a spring stiffness in the range from 0.05 N/mm to 0.5 N/mm and/or a spring force in the range from 0.2 N to 1.4 N.

Solenoid valve (1) according to one of Claims 6 until 10 , wherein the valve plate (11) touches the limiting device (19) in a tilted position in a linear or punctiform manner, in particular touches in a linear or punctiform manner on an outer edge (20) of the elevation.

Solenoid valve (1) according to one of Claims 6 until 11 , wherein the housing (3) comprises a base housing part (13) and a cover (15), between which the air chamber (5) is limited.

Solenoid valve (1) after claim 12 , wherein the basic housing part (13) and the cover (15) are positively and/or non-positively connected to one another, in particular via a fitting press connection.

Solenoid valve (1) after claim 12 or 13 , wherein the cover (15) has at least one latching element (35), such as a raster elevation or a latching depression, and the base housing part (13) has at least one latching element (39), preferably of complementary shape, such as a latching elevation or a latching depression, for aligning the lid (15) and the base housing part (13) to each other in the circumferential direction.

Solenoid valve (1) after Claim 14 , wherein the latching element (35) on the cover (15) is designed as a hemispherical depression or circular recess and/or the latching element (39) on the base housing part (13) is designed as a hemispherical elevation or as a sphere.

Solenoid valve (1) according to one of Claims 12 until 15 , wherein the limiting device (19) is formed on the cover (15), in particular the latching element (35) and the limiting device (19) being arranged in the radial direction (R) on the same side of the cover (15), and/or the Return spring mechanism (21) is formed on the base housing part (13).

Solenoid valve (1) according to one of Claims 12 until 16 , wherein the cover (15) and/or the base housing part (13) has an axial stop (41) for aligning the cover (15) and the base housing part (13) to one another in the longitudinal direction (L), with the axial stop (41) in particular being a circumferential Projection is formed on an inner side (33) of the lid (15).