DE2165044A1

DE2165044A1 - Elektromagnetisch beeinflußbares Ventil

Info

Publication number: DE2165044A1
Application number: DE19712165044
Authority: DE
Inventors: der Anmelder. P ist
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-01-13
Filing date: 1971-12-28
Publication date: 1972-07-27
Also published as: US3757821A; AU452192B2; DE7149076U; BE777930A; GB1370241A; NL7200394A; CA945976A; IT946434B; AU3763772A

Description

Dipl.-lng. Heim Lesser, Patentanwalt D —8 Münmen 81, Cosimastrafje Sl · Telefon: (0311) Ί83320

Katsuji Fujiwara 28. 12. 1971

Hyogo-ken, Japan L 9599

L/wa

Elektromagnetisch beeinflußbares Ventil

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektromagnetisch beeinflußbares Ventil, bestehend aus einem zwischen einer Einlaß- und einer Auslaßöffnung angeordneten Hauptventil und einem elektromagnetisch betätigbaren Hilfsventil.

Bekannte elektromagnetische Ventile dieser Art weisen als Hauptventile Kolben-Zylinder-Anordnungen, Membranen, Balge od. dgl. auf. Bei Kolben-Zylinder-Anordnungen muß darauf geachtet werden, daß deren Teile eine hohe Oberflächengüte aufweisen, ferner sind Dichtungsringe wie 0-förmige Ringe od. dgl. vorzusehen, und zwar im Bereich der Drosselstellen der relativ zueinander bewegbaren Teile, so daß ständig eine gewisse Reibung zu überwinden ist, ganz davon abgesehen, daß eine Beeinflussung der durch das Ventil hindurchzuführenden Flüssigkeit nicht vermieden werden kann und die Dichtungsmittel einer gewissen Abnutzung unterliegen. Beim Verwenden von Membranen od. dgl. ist der Arbeitsbereich beschränkt, d.h. dem Durchfluß ist eine Grenze gesetzt, bei Verwendung von Balgen erhöhen sich die Kosten und es erhöht sich auch die Bauhöhe des Ventils und die Montage sowie die Wartung werden schwierig.

Im übrigen sind die bekannten Ventile so ausgebildet, daß

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das öffnen und das Schließen des Hauptventils durch die Druckdifferenz zwischen der Ober- und der Unterseite des Hauptventils gesteuert wird, so daß dann, wenn das Hauptventil öffnet, Flattererscheinungen desselben nicht vermieden werden können, das Ventil arbeitet unstabil und es läßt sich kein ausreichender Durchfluß erzielen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese bekannten Ventile so weiterzubilden, daß sie einfach im Aufbau, wirtschaftlich herstellbar und bei Montage und Wartung leicht zu handhaben sind. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in einem die Einlaß- und die Auslaßöffnung(en) aufweisenden Hauptkörper eine mit der Einlaßöffnung verbundene Zentralöffnung vorgesehen ist, die in einen Ventilsitz mündet, der aus zwei durch eine Ringnut voneinander getrennten Ringflächen gebildet ist, wobei die Ringnut über eine Leitung mit der (den) Auslaßöffnung(en) in Verbindung steht, daß oberhalb dieses Ventilsitzes eine Druckkammer angeordnet ist, deren Innenraum über eine durch das elektromagnetisch und durch eine Feder beeinflußbare Hilfsventil gesteuert abschließ- bzw. freilegbare Öffnung und eine weitere Leitung mit der (den) Einlaßöffnung(en) verbindbar ist, und daß in der Druckkammer ein Scheibenventil schwimmend angeordnet ist. Erreicht wird dadurch nicht nur eine stabile Lage des Hauptventiltförpers in seinen beiden Endstellungen, es läßt sich auch ein ungehinderter Durchfluß einer Flüssigkeit bei geöffnetem Hauptventil erzielen.

Zweckmäßig, wenn auch nicht immer notwendig, ist es, das Scheibenventil mit einer Mittelöffnung zu versehen, deren Querschnitt geringer ist als der Querschnitt der durch das Hilfsventil abschließbaren Öffnung. Das Scheibenventil sollte einen Durchmesser aufweisen, der kleiner ist als der Durchmesser der Druckkammer und seine Umfangsfläehe sollte etwa eine Art Kegelmantelstumpffläche sein, die nach unten konvergiert. Möglich ist es weiterhin, das Scheibenventil durch

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das magnetische Feld des Elektromagneten im.Sinne öffnen zu beeinflussen. Hierzu kann das Scheibenventil mit einem sich nach oben erstreckenden, hohlen Schaft versehen sein. Vorteilhaft ist es, die Druckkammer in einem auf dem Hauptkörper abgedichtet angeordneten Deckteil anzuordnen, der den Sitz des Hilfsventils und die Leitungen zum Auslaß enthält und den elektromagnetischen Teil mit dem Hilfsventil trägt.

Die Erfindung wird anhand mehrerer Ausführungsbeispiele nachstehend schematisch erläutert. Es zeigt:

Figur 1 einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Figur 2 und j5 Längsschnitte durch weitere Ausführungsbeispiele, und

Figur 4 eine Aufsicht auf den Hauptkörper.

Der Hauptkörper 1 ist mit einer Einlaßöffnung 2 und mit mindestens einer Auslaßöffnung 3 sowie einem Ventilsitz 4 versehen, der im mittleren Bereich des Hauptkörpers 1 vorgesehen ist. Diesem Ventilsitz 4 ist eine Zentralöffnung 5 zugeordnet, die mit der Einlaßöffnung 2 verbunden ist. Konzentrisch um die Zentralöffnung 5 sind zwei ringartige Ventilsitze 6 und 7 vorgesehen,die durch eine Ringnut 8 voneinander getrennt sind. Die Ringnut 8 steht mit der Auslaßöffnung über mindestens eine Leitung 9 in Verbindung. Über dem Ventilsitz. 4 des Hauptkörpers 1 ist ein Deckteil 10 über eine Ringdichtung 11 abgedichtet angeordnet, in dem eine Druckkammer 12 gebildet ist. In dieser Druckkammer 12 ist ein Scheibenventil 13 schwimmend angeordnet, welches in den dargestellten Ausführungsbeispielen mit einer öffnung l4 versehen ist, welche die Druckkammer 12 mit der Einlaßöffnung dann verbindet, wenn das Scheibenventil Ij5 geschlossen ist (Figur I)". Zwischen dem Scheibenventil 1J5 und der innenwand der im Deckteil 10 gebildeten Druckkammer ist ein ausreichendes Spiel

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vorhanden und außerdem ist die Umfangsflache des Scheibenventils so abgeschrägt, daß sie eine Art Kegelmantelstumpffläche bildet, die nach unten konvergiert, so daß das Scheibenventil an der Wand der Druckkammer nicht festgehalten werden kann, woraus folgt, daß das Scheibenventil leicht geöffnet und leicht geschlossen werden kann. Der Deckteil 10 enthält im mittleren Bereich eine Bohrung 17 od. dgl., welche die Druckkammer 12 mit der einen Seite der Auslaßöffnung I^ über Leitungen 15 und 16 zu verbinden gestattet. Im gleichen Bereich ist ein Ventilsitz 18 vorgesehen. Auf dem Deckteil 1O^-ist ein Elektromagnet 20 befestigt, der einen bewegbaren Kern 19 enthält und am unteren Ende dieses Kerns 19 ist ein Schaltventil 21 angeordnet. Im Falle des Ausführungsbeispieles der Figur 1 ist der Kern 19 und damit auch das Schaltventil 21 beeinflußt durch eine Feder 22, die den Kern 19 im Sinne Schließen des Schaltventils 21 beeinflußt.

Das öffnen und Schließen der Bohrung 17 wird durch Auf- und Niederbewegen des Kernes 19 erzielt, jenachdem, ob dem Solenoid 19* 20 Strom zugeführt wird oder nicht. Zu erwähnen ist noch, daß unterhalb der Zentralöffnung 5 zwischen dieser und der Einlaßöffnung 2 ein Sieb 2^5 angeordnet ist, das von einem abgedichteten Schraubteil 24 gehalten ist.

Wird der Magnet 24 durch Strom nicht beeinflußt, dann wird der Kern 19 durch die Feder 22 nach unten gedrückt und das Schaltventil 21 wird geschlossen. Da der Innenraum der Druckkammer 12 über die öffnung 14 des Scheibenventils 1J> mit der einen Seite der Einlaßöffnung 2 verbunden ist, ist das Scheibenventil IjJ geschlossen, es sitzt auf dem Ventilsitz 4 auf. Wird dem Solenoid 19* 20 Strom zugeführt, dann wird der Kern 19 entgegen der elastischen Kraft der Feder 22 angehoben und damit die Bohrung 17 freigelegt. Da die Bohrung größer ist als die öffnung 14 des Seheibenventils Ij5, nimmt der Druck in der Druckkammer 12 ab, wodurch das Scheibenventil 13 geöffnet wird. Infolge der Gestaltung des Scheibenventils-

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läßt es sich leicht öffnen, ohne die Wandung der Druckkammer zu berühren und kommt nun zur Anlage an der Querwand des Deckteiles 10/ die die Bohrung 17 enthält. In diesem Fall ist der Druck, der auf die untere Fläche des Scheibenventils 13 ausgeübt wird, größer als der Druck, der auf die obere Fläche des Scheibenventils ausgeübt wird, so daß das Ventil in stabiler' Öffnungslage gehalten wird, und zwar auch dann, wenn das Scheibenventil 1J5 durch eine durchfließende Flüssigkeit beaufschlagt wird, es flattert also nicht.

Um das Ventil 13 wieder schließen zu können, reicht es aus, den Strom zum Solenoid 19, 20 zu sperren, es fällt dann der Kern 19 ab und die Bohrung 17 wird wieder geschlossen. Dadurch wird der auf die obere Fläche des Scheibenventils 13 ausgeübte Druck größer, während der Druck, der auf die untere Fläche des Seheibenventils 13 ausgeübt wird, kleiner wird, und zwar in Übereinstimmung mit der Lehre von Bernoulli, so daß das Scheibenventil 13 zum Ventilsitz 4 gezogen wird, um das Ventil zu schließen, öffnen und Schließen des Scheibenventils 13 läßt sich also in einfachster Weise steuern.

In den dargestellten Ausführungsbeispielen ist das Scheibenventil 13 jeweils mit einer öffnung 14 versehen, um einen Druck in der Druckkammer 12 zu erhalten und um ein öffnen des Ventils aufgrund eines Druckabfalls in der Druckkammer zu verhindern, wenn ein Leck zwischen dem Scheibenventil 13 und dem äußeren ringartigen Ventilsitz 7 auftritt. Sind jedoch das Scheibenventil 13 und der innere ringartige Ventilsitz 6 und der äußere ringartige Ventilsitz 7 genau oberflächen bearbeitet, dann kann ein ähnlicher Effekt auch ohne, die öffnung 14 erreicht werden.

Der Aufbau des zuerst erwähnten Ausführungsbeispieles ist also derart, daß, wenn der Magnet 20 nicht strombeeinflußt ist, das Scheibenventil 13 geschlossen wird, und, wenn der Magnet 20 stronibeeinf lußt ist, das Scheibenventil 13 ge-

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öffnet wird.

Das Ausführungsbeispiel nach Figur 2 zeigt eine andere Lösung. Die Feder 22 wirkt auf den Kern 19 und damit auf das Schaltventil 21 so, daß letzteres dann, wenn der Magnet nicht stroradurchflossen ■ ist, geöffnet ist. Wird dem Solenoid Strom zugeführt, dann wird der Kern 19 nach unten bewegt und das Schaltventil 21 schließt die öffnung 17 ab.

Im Falle des . Ausführungsbeispieles der Figur 3 ist das Scheibenventil 1J> mit einem Schaft 25 versehen. Dieser Schaft 25 erstreckt sich bis in den Bereich des vom Solenoie 19, 20 erzeugbaren Magnetfeldes, so daß das Scheibenventil 13, wird dem Solenoid Strom zugeführt, in Offenstellung gelangt und in dieser offengehalten wird. Auch in diesem Fall wird das Scheibenventil in stabiler Lage gehalten, und zwar auch dann, wenn es durch eine Flüssigkeit beaufschlagt wird. Ist das Ventil offen, dann ist ein ausreichender Durchfluß gewährleistet.

Wird ein Hauptkörper, wie dies Figur h zeigt, mit drei Auslaßöffnungen versehen, dann können nicht nur mehrere Leitungen mit Flüssigkeit versorgt werden, es läßt sich auch der Durchfluß durch diese Leitungen in einfachster Weise steuern.

Dieses hydrodynamisch beeinflußte Scheibenventil kann als Hauptventil benutzt werden, der Druck, der hinter dem Scheibenventil auftritt, um dasselbe zu schließen, wird gesteuert durch das öffnen und Schließen des Schaltventils 21 unter dem Einfluß des Solenoids, ohne daß irgendwelche Schwierigkeiten auftreten können, weil ja das Scheibenventil mit einem ausreichenden Spiel in der Druckkammer angeordnet und außerdem noch abgeschrägt ausgebildet ist. Reibwiderstände, wie sie bei bekannten Ventilen nicht verhindert werden können, treten nicht mehr auf und es erfolgt auch keine Beeinflussung der Flüssigkeit, die durch das Ventil hindurchgeleitet wird. Das

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Das Ventil ist einfach im Aufbau, seine Herstellungskosten sind verhältnismäßig gering und die Wartung und Montage lassen sich leicht bewerkstelligen.

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Claims

Dipl.-Ing. Heini Lesser, Patentanwalt D— 8 München 81, Cosimastrafce 81 ■ Telefon: (0811) 483S20 - 8 PATENTANSPRÜCHE

1. Elektromagnetisch beeinflußbares Ventil, bestehend aus einem zwischen einer Einlaß- und einer Auslaßöffnung angeordneten Hauptventil und einem elektromagnetisch betätigbaren Hilfsventil, dadurch gekennzeichnet, daß in einem die Einlaß- und die Auslaßöffnung(en) (2, 3) aufweisenden Hauptkörper (1) eine mit der Einlaßöffnung (2) verbundene Zentralöffnung (5) vorgesehen ist, die in einen Ventilsitz (4) mündet, der aus zwei durch eine Ringnut (8) voneinander getrennten Ringflächen (6, 7) gebildet ist, wobei die Ringnut (8) über eine Leitung (9) mit der (den) Auslaßöffnung(en) in Verbindung steht, daß oberhalb dieses Ventilsitzes (6, 7]j eine Druckkammer angeordnet ist, deren Innenraum über eine durch das elektromagnetisch (19/ 20) und durch eine Feder (22) beeinflußbare Hilfsventil (21) gesteuert abschließ- bzw. freilegbare öffnung (17) und eine weitere Leitung (15, l6)■mit der (den) Auslaßöffnung(en) verbindbar ist, und daß in der Druckkammer (12) ein Scheibenventil (13) schwimmend angeordnet ist.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Scheibenventil (13) eine Mittelöffnung (14) aufweist, deren Querschnitt geringer ist als der Querschnitt der durch das Hilfsventil (21) abschließ- bzw. freilegbaren öffnung (17)· ·

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Scheibenventil (13)

. einen Durchmesser aufweist, der kleiner ist als der Durchmesser der Druckkammer (12), und daß seine Umfangsfläche etwa eine Art Kegelmantelstumpffläche ist, die nach unten konvergiert.

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4. Ventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis \J>, dadurch gekennzeichnet, daß das Scheibenventil (Ij5) durch das magnetische Feld des Solenoids (19, 20) im Sinne öffnen beeinflußbar ist.

5. Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Scheibenventil (15) mit einem sich nach oben erstreckenden, hohlen Schaft (25) versehen ist.

6. Ventil nach Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (12) in einem

■ auf dem Hauptkörper (1) abgedichtet angeordneten Deckteil (10) angeordnet ist, der den Sitz des Hilfsventils (21) und die Leitungen (15, l6) zur Auslaßöffnung (3) enthält und den elektromagnetischen Teil (19* 20) mit dem Hilfsventil (21) trägt..

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