DE2160263A1 - Elektromagnetisches ventil - Google Patents

Description

HANS TRAPPENBERG ■ PATENTINGENIEUR · KARLSRUHE

24. November 1971 W& 1111/1112

firma Weinzierl-Hydraulik KG., 7501 Reichenbacii, Birkelweg 4

Elektromagnetisches Ventil

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Ventil bei dem der Anker eines Elektromagneten bei Erregung einen Ventilkegel (Ventilschliesskörper) auf einen mit der Zuleitung verbundenen Ventilsitz presst der in einem als elektromagnetisches Joch dienenden Ventilkörper mit Zu- und Ableitungen angeordnet ist, wobei der Ventilkegel als Distanzstück zwischen Anker und Joch eingefügt ist. (Nach Patentanmeldung ρ 21 34 067.0, Patent-Ur ..-...)»

Das beschriebene, noch nicht zum Stande der Technik gehörende elektromagnetische ventil kann sowohl als Ein/Aus-Ventil wie auch als Druck-Regelventil eingesetzt werden, wobei durch Verändern der Spannung des Elektromagneten der Durchlassdruck beziehungsweise die Durchlassmenge zu steuern ist. Dies wird dadurch erreicht, daß nicht wie bei den bekannten Ausführungen das elektromagnetische System von dem eigentlichen Ventil getrennt und über federnde Glieder mit ihm verbunden ist, sondern daß der Ventilkegel fest mit dem Anker verbunden und als Distanzstück zwischen der Ackerfläche und dem als Ventilsitz dienenden Joch eingefügt ist. Dadurch wird der Anker nicht an das Joch herangeführt, es bleibt also selbst im geschlossenen Zustand" des Ventils noch ein verhältnismäßig großer Luftspalt zwischen Ankerfläche und Joch bestehen. Bewußt wird also auf die maximale 'Kraftausnutzung dea elektromagnetischen Systems

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verzichtet wobei der Vorteil auftritt, daß die sich nun ergebende Kraft/Weg-Charakteristik des Elektromagneten nahezu eine Gerade bildet die etwa parallel zur Wegachse verläuft-. Damit läßt sich ein solches ventil auch als Regelventil ausbilden, das heißt, die Schliesskraft des Ventilkegels ist proportional der an den Magneten angelegten elektrischen Spannung. Insgesamt gesehen ergibt sich dadurch ein ventil, das nicht nur ausgezeichnete Steuereigenschaften aufweist, sondern das auch sehr kompakt aufzubauen ist. Allerdings muß ein Mehraufwand für eine stärkere Spule, die durch den höheren magnetischen Widerstand bedingt ist, in Kauf genommen werden.

Um die lineare Charakteristik eines derart aufgebauten elektromagnetischen Ventils nicht zu stören wurde ausdrücklich hervorgehoben, daß es vorteilhaft sei zwischen Anker und Joch keine, wenn auch noch so kleine magnetische Brücke zu bilden, überraschenderweise hat sich jedoch gezeigt, daß eine derartige kleine magnetische Brücke die guten Eigenschaften des Ventils nicht beeinflusst, sondern im Gegenteil eine wesentliche verminderung des Magnetisierungsströmes herbeiführt. Dadurch kann bei gleicher Steuerkraft das elektromagnetische ventil nach der Erfindung entweder kleiner, beziehungsweise kompakter aufgebaut werden, oder es können bei gleicher Größe höhere Durchlassdrücke beziehungsweise größere Durchlassmengen gesteuert werden. Im wesentlichen ist dies darauf zurückzuführen, daß das Ventil, wird es als Regelventil eingesetzt, nie vollkommen schliesst, sondern der ventilkegel stets in einem gewissen Abstand von seinem Ventilsitz geführt wird. Damit ist jedoch auch der direkte magnetische Kontakt zwischen Anker und Joch aufgehoben beziehungs» weise das Ventil arbeitet als Regelventil wiederum auf der etwa parallel zur wegaciuje verlaufenden Arbeitskennlinie.

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Wird doch das Ventil ganz geschlossen, bildet sich also ein direkter magnetischer Kontakt aus, so sorgt der anstehende Öldruck dafür, daß der Ventilkegel bei Nachlassen der elektromagnetischen Kraft einwandfrei von seinem Sitz abgehoben wird, wodurch die befürchteten Hystereseeffekte nicht auftreten.

Es wird daher nach der Erfindung vorgeschlagen, daß bei einem elektromagnetischen Ventil bei der der Anker eines Elektromagneten bei Erregung einen Ventilkegel (Ventilschliesskörper) auf einen mit der Zuleitung verbundenen Ventilsitz presst der in einem als elektromagnetisches Joch dienenden Ventilkörper mit Zu- und Ableitungen angeordnet ist, wobei der Ventilkegel als Distanzstück zwischen Anker und Joch eingefügt ist, der Ventilkegel eine geringe Aufsitzfläche aufweist und aus ferromagnetischem Material ist.

Dadurch wird die bereits beschriebene magnetische BrücfcB gebildet die jedoch dann getrennt wird, wenn der Ventilkegel von der geringen Aufsitzfläche auf dem ventilsitz durch den anstehenden Öldruck bei nachlassenden elektromagnetischen Kräften abgedrückt wird.

Damit ergibt sich jedoch nicht nur ein Vorteil hinsichtlich des Aufbaus eines derartigen elektromagnetischen Ventils, sondern auch eine wesentliche Fertigungsvereinfachung, da nunmehr der Ventilkegel direkt aus dem Ankermaterial herausgearbeitet werden Kann. Zweckmäßigerweise wird hierbei so vorgegangen, daß der Ventilkegel an der Aufsitzfläche kugelig und der Ventilsitz die Mündung einer Zuleitungsbohrung ist. Hierbei ergibt sich als v/eiterer Vorteil, daß der kugelige Ventilkegel allmählich in die plane Ankeri'läche übergehen kann, somit also Verwirbelungen uurcJi einen in die plane Ankerfläche eingefügten Ventilkegel /ernj erjen v/erden.

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BAD

Auf der Z€"^: cLnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes schematiscli dargestellt und zwar zeigen:

Pig. 1 ein elektromagnetisches Ventil im Längsschnitt,

Fig. 2 eine Kraft/Weg-Kennlinie,

Fig. 3 eine Detailansicht des Ventilsitzes und

Fig. 4 eine Ansicht wie Fig. 3 mit abgehobenem Ventilkegel.

Im hohlzylindrischen nassen Arbeitsraum eines Elektromagneten 1 ist längsverschiebbar ein Anker 2 mit einer angearbeiteten, kugeligen ventilkegel 3 untergebracht. In diesen Arbeitsraum eingesetzt ist noch ein Ventilkörper 4 mit Zu-(5) und Ableitungen 6. Der Austritt der Zuleitung 5 aus dem Ventilkörper 4 ist als Ventilsitz ausgebildet auf dem der kugelige Ventilkegel in geschlossenem Zustand aufsitzt. Jenseits ist der Arbeitsraum des Elektromagneten 1 abgedichtet durch einen mit einer Notbetätigung 7 versehenen Deckel 8. Angebracht am Magneten ist außerdem noch eine Steckeinrichtung 9 zur zuleitung des Stromes an den Magneten 1.

Im spannungslosen Zustand wird der Anker 2 durch den Druck des über die Zuleitung 5 zufliessenden Mediums bis zum Endanschlag bei der Notbetätigung 7 verschoben. Dadurch ist das Ventil vollkommen offen, das Medium kann also den Arbeitsraum des Elektromagneten über die Ableitungen 6 wieder verlassen. Ist der Elektromagnet 1 hingegen unter Spannung, so wird der Anker 2 in Richtung auf den als Joch dienenden Ventilkörper 4 verschoben, so daß der kugelige ventilkegel 3 auf den Ventilsits aufsitzt. Das Ventil ist damit geschlossen.

Durch Vermindern der Spannung an dem Elektromagneten 1 wurd auch die Kraft, mit der der kugelige Ventilkegel 3 auf dem Ventilsitz aufsitzt gemindert, so daß bei einer bestimmten Spannung der Druck des Mediums 5 in der Lage ist ,den kugeligen Ventilkegel 3 geringfügig von dem ventilsitz abzuheben. .Nach dem Abheben der

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Kugel beginnt das Medium durch den Spalt zwischen dem ventilkegel 3 und Ventilsitz zu strömen, wodurch sich eine Druckerniedrigung der schmälsten Stelle zwischen dem Ventilkegel und dem Ventilsitz und damit eine Kraft einstellt die das Ventil wieder zu schliessen Versucht. Die Addition der elektromagnetischen Kraft sowie dieser, durch das strömende Medium hervorgerufenen Kraft, ergibt insgesamt eine positive Kennlinie und damit in jeder Stellung des Steuerbereichs eine stabile Lage des Ankers 2.

Die Kraft/Weg-Kennlinie ist in Fig. 2 dargestellt. liegt der kugelige ventilkegel 3 auf seinem Ventilsitz auf, so hat sich eine magnetische Brücke gebildet durch die sich die maximale magnetische Kraft ergibt. Dieser Punkt ist in der Kennlinie mit 10 bezeichnet. Sowie der kugelige Ventilkegel 3 vom Ventilsitz abgedrückt wird, sich damit auch der Anker 2 von dem als Joch dienenden Ventilkörper 4 entfernt, fällt die Kraft/Weg-Kennlinie verhältnismäßig steil ab und geht in einen etwa parallel zur Wegachse verlaufenden Kennlinienteil, 11 über. Dieser Kennlinienteil 11 bildet den eigentlichen Hegelbereich, so daß sich wiederum die gleichen Vorteile wie bei dem noch nicht zum Stande der Technik gehörenden Ventil ergeben. Die Kennlinie dieses noch nicht zum Stande der Technik gehörenden ventiles ist in der Kraft/Weg-Kennlinie strichpunktiert dargestellt und ist mit 12 bezeichnet.

Die Fig. 3 und 4 zeigen Teilansichten um den kugeligen ventilkegel 3. in Fig. 3 sitzt der ventilkegel 3 auf der Mündung der Zuleitungsbohrung 5 auf, verschliesst also die Zuleitung. In Fig. 4 ist der ventilkegel 3 hingegen abgehoben, so daß das über die Zuleitung 5 zufliessende Medium in den Arbeitsraum eintreten und ihn durch die Ableitungen 6 wieder verlassen kann. Aus der Abbildung 4 ist auch ersichtlich, daß der allmähliche Übergang des kugeligen Ventilkegels 3 in die plane Ankerfläche 13 eine verhältnismäßig wirbelfreie und damit widerstandsarme Strömung ergibt.

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Claims (4)

1. 21B02S3

   Patentansprüche

   Elektromagnetisches Ventil bei dem der Anker eines Elektromagneten bei Erregung einen Ventilkegel (ventilschliesskörper) auf einen mit der Zuleitung verbundenen Ventilsitz presst der in einem als elektromagnetisches Joch dienenden Ventilkörper mit Zu- und Ableitungen angeordnet ist, wobei der Ventilkegel als Distanzstück zwischen Anker und Joch eingefügt ist (nach Patentanmeldung P 21 34 O67.O, Patent Nr ),

   dadurch gekennzeichnet,, daß der Ventilkegel (3) eine geringe Aufsitzfläche aufweist und aus ferromagnetischem Material ist.
2. 2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkegel (3) aus dem Ankermaterial herausgearbeitet ist.
3. 3. ventil nach einem der Ansppüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkegel (3) an der Aufsitzfläche kugelig und der Ventilsitz die Mündung einer Zuleitungsbohrung (5) ist.
4. 4. ventil nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß der kugelige Ventilkegel (3) allmählich in die plane Ankerfläche (13) übergeht.

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