DE2262488B2

DE2262488B2 - Elektromagnetventil

Info

Publication number: DE2262488B2
Application number: DE2262488A
Authority: DE
Inventors: C Lombard; C Moyses
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 1971-12-21
Filing date: 1972-12-20
Publication date: 1979-05-31
Also published as: ES408522A1; BE790934A; DE2262488C3; FR2165173A5; CA976530A; DE2262488A1; OA04216A; US3795383A; GB1380327A; JPS4870110A; IT972733B

Description

Die Erfindung geht aus von einem Elektromagnetventil mit einem im Tiefziehverfahren hergestellten Gehäuse aus magnetischem Material mit einer darin eingeschlossenen Wicklung eines Elektromagneten, dessen feststehender Kern tür den Zufluß eines Fluids durchbohrt ist, einem elastisch nachgiebigem Sitz, einer Kugel aus magnetischem Material als Verschlußstück für die Bohrung bei erregtem Elektromagneten, einer als Gehäusedeckel ausgebildeten Kugelführung, die das Schließen des magnetischen Kreises ermöglicht und die den Durchfluß des Fluids zulassende Längsnuten sowie eine Halteeinrichtung für die Kugel in der Offenstellung des Ventils aufweist.

Derartige Elektromagnetventil sind aus den Unterlagen zum DE-GM 69 39 569 sowie aus der DE-OS 03 799 bekannt Weiterhin ist es aus den vorgenannten Druckschriften an sich bekannt, für die als Gehäusedeckel ausgebildete Kugelführung magnetisches Material zu verwenden und in dem zylindrischen Führungsabschnitt der Kugelführung Längsnuten für den Durchfluß des Fluids vorzusehen. — Bei der bekannten Ausführungsform wirken sich der den Magnetfeldlinicn in der Kugelführung gebotene ungünstige Weg sowie die beim Zusammenbau erforderlichen aufwendigen Metallverformungen leistungsmindernd und kostensteigernd aus.

Die DE-AS 15 00 223 betrifft ein dem eingangs beschriebenen ähnliches Elektromagnetventil mit den bereits angegebenen an sich bekannten Merkmalen und den dieser Ausführungsform anhaftenden Nachteilen. Hinzu kommt, daß Her Ventilsitz zur Verbesserung der Güte des Ventilabschlusses zwar aus elastischem Material hergestellt sein kann, dann aber schwer zu verankern ist und die Gefahr des Herausdrückens durch

das Strömungsmittel bei geöffnetem Ventil besteht und der Ventilsitz ferner durch seine Wärmeausdehnung zu einer Veränderung des Luftspaltes führen kann. Ein weiterer Nachteil ist die Verringerung des Durchgangsquerschnittes für die Magnetflußlinien im Bereich des Ventilsitzes.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Elektromagnetventil der eingangs beschriebenen Art so auszubilden, daß die die Herstellung des Ventils vereinfachenden Maßnahmen auch seine Leistungsfähigkeit steigern und umgekehrt

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kugelführung aus einer Magnetblechplatte besteht, deren mittlerer Bereich durch Ziehen so geformt ist, daß ein zylindrischer Führungsabschnitt entsteht, in den die Längsnuten für den Durchfluß des Fluids durch Flachprägen eingeformt sind und in deren äußerem Randbereich über den Umfang verteilt durch Einschneiden und Ausbiegen Schweißnasen ausgebildet sind, über die die Kugelführung mit der Stirnseite des Gehäuses durch Elektroschweißung mit S'iften einer ersten angepaßten Schweißvorrichtung verbunden ist, und daß zum elektrischen Verschweißen des bodenseitigen Randes des Gehäuses mit einem Bund des Magnetkerns ebenfalls durch Einschneiden und Verbiegen des Bodens des Gehäuses hergestellte Schweißnasen sowie eine zweite angepaßte Schweißvorrichtung vorgesehen sind.

Die Verbesserung der technischen Leistungsfähigkeit und die mit einer Kostenminderung einhergehende Vereinfachung der Herstellung werden durch folgende Mittel und Maßnahmen erreicht:

Der Wegfall der Quetschverbindung zwischen Magnetkern und Ventilgehäuse sowie ihr Ersatz durch eine Elektroschweißung erlauben, den Durchmesser des Magnetkerns und dadurch zugleich die Verankerungsfläche des als Ventilsitz dienenden Rohres im Magnetkern zu vergrößern. Die Festlegung der Kugelführung über das Gehäuse ist durch die Elektroschweißverbindung in gleicher Weise verbessert und die Oberfläche des Gehäuses an der Schweißstelle kann vor dem Zusammenbau einfacher und wirtschaftlicher bearbeitet werden als ein Werkstück mit einer Randleiste für eine Quetsch- oder Bördelverbindung. —Die Kugelführung nimmt an den Leiftungsverbessermgen, verglichen mit dem Stande der Technik, auf folgende Art teil:

Durch die spezielle Ausführungsform; denn das gezogene Metall bewahrt den inneren Verlauf der Walzlinien des gezogenen Blechs, das ist aber dieselbe Richtung, der auch die Magnetfcldlinien folgen. Die abgerundete Form der Kugelführung stimmt also völlig mit dem Ziehen und mit dem Verlauf des Magnetfeldes überein. Dagegen folgen die Feldlinien den schroffen Krümmungen der durch Drehen hergestellten Werkstücke nicht. Die Umleitung auf dem kürzesten Weg zieht hier eine bedeutsame schädliche Reluktanz nach sich, weil der nutzbare Querschnitt diinn nicht mehr dem erforderlichen Leitungsquerschnitt entspricht.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Bei einer abgeänderten Ausführungsform ist z. B. der nachgiebige Ventilsitz von einer kleinen Kugel aus nachgiebigem Material gebildet, die sich in der Zulaufleitung des Kerns befindet und mit der beweglichen Kugel zusammenwirkt, um mittels der kleinen Kugel die Zulaufleitung im Kern zu verschließen, wobei die Abdichtung durch die Verformung der kleinen Kueel entweder an einem kleineren Durchmesser in der Zulaufleitung oder an einem erweiterten Längsabschnitt der Leitur.g oder gleichzeitig an beiden Stellen erfolgt.

In zweckmäßiger Weise hat der aus Isoliermaterial bestehende Spulenkörper, auf den die Elektromagnetwicklung aufgebracht ist, in einer seiner Seitenwände einen schrägverlaufenden Bodenschlitz, der tangential zum Eingang des unteren Teils der Elektromagnetwicklung verläuft

Schließlich ist noch der Anschlag für die Kugel bei »geöffnetem Ventil« durch eine angeschweißte und nicht abziehbare, billige Leiste ersetzt.

Die Erfindung wird anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Ansicht des Elektromagnetventils im Axialschnitt längs der Linie I-I in F i g. 2;

F i g. 2 einen Querschnitt längs der Linie H-II in F i g. 1 im Bereich der Kugelführung und des Austritts der Drähte;

F i g. 3 einen Axialschnitt mit e'nsr Einzelansichi der Schweißnasen;

F i g. 4 eine Draufsicht auf eine Schweißnase;

F i g. 5 einen Axialschnitt in größerem Maßstab durch das der Kugel zugewandte Ende des Kerns, das nachgiebige Rohr und die Anschlagscheibe;

Fig.6 einen Axialschnitt in größerem Maßstab bei einer abgeänderten Ausführungsform, in der das nachgiebige Rohr und dessen Anschlagscheibe ersetzt sind durch eine aus nachgiebigem Material bestehende Kugel geringeren Durchmessers, die sich zum Abdichten unmittelbar auf einen Absatz des Kerns oder auf die Innenbohrung legen kann;

F i g. 7 eine Teilansicht als Axialschnitt durch das Gehäuse aus Tiefziehblech, wobei Einzelheiten der Schweißnasen zum Schweißen auf den Kern dargestellt sind;

F i g. 8 eine Vorderansicht auf die Schweißnasen;

Fig. 9 eine Vorderansicht der Wicklung mit dem Anfang des den inneren Draht aufnehmenden Schlitzes, der tangential von dem Kreisumfang der Spulenwickluiig wegführt;

Fig. ΊΟ einen Schnitt in der parallel zur Ventilachse verlaufenden Ebene X-X durch den Einfuhrschlitz für den Draht und senkrecht zur Ebene der F i g. 9;

Fig. 11 die Elektroden für die elektrische Widerstandsschweißung des Kerns mit dem Gehäuse und die zum Zentrieren dienenden Flächen;

Fig. 12 die Elektroden und den Zentrierdorn für die Anbringung der Kugelführung am Gehäuse.

Den F i g. I und 2 ist zu entnehmen, daß das Elektromagnetventil ein zylindrisch gezogenes Gehäuse 1 aufweist, in dem sich ein feststehender Magnetkern 2 in F„/r.Ti eines Rohranschlußstücks 3 befindet, das bei 4 an den Boden des Gehäuses elektrisch angeschweißt ist. Der feststehende iviagnetkern bildet eine Zulaufleitung 5 für ein fließfähiges Medium und ist von der Elektromagnetwicklung 6 umgeben, deren Spulenkörper 7 aus Plastikr.aterial, thermoplastischem oder hitzehärtendem Kunststoff, von einer am Boden des Gehäuses 1 befindlichen Tellerscheibe 8 an seinem Platz gehalten wird. Das Ende des feststehenden Magnetkerns 2 ist doppelkegelförmig abgeschrägt und weis!, wie F i g. 5 genauer zeigt, einen Außenkonus 9, eine breite ebene Fläch? IO und einen Innenkonus 11 auf, gegen den sich eine Kugel 12 legt, die den beweglichen Kern darstellt und als Verschluß wirkt; die Kugel ist mit einer nichtmagnetischen Schicht 13 versehen. Der Außenkonus 9 dient dazu, den Magnetfluß des '

Elektromagneten zu konzentrieren und den Einbau des feststehenden Magnetkerns 2 in das Gehäuse 1 zu vereinfachen.

Ein Rohr 14 aus nachgiebigem Material ist in einen erweiterten Längsabschnitt 15 der Zulaufleitung 5 am Ende des Magnetkerns 2 eingesetzt. In den Längsabschnitt 15 ist eine das Rohr 14 haltende Anschlagscheibe 16 hineingedrückt; das Einführen der Anschlagscheibe 16 wird durch eine schwach geneigte Schrägfläche 17 erleichtert, die an der Scheibenaußenseite vorgesehen ι ist. An der Innenseite der Anschlagscheibe 16 ist eine weitere, jedoch stark geneigte Schrägfläche 18 vorgesehen, die einer Abrundung 19 in einer Abstufung in dem Rohr 14 in der Nähe seiner Endfläche gegenüberliegt.

Das Rohr 14 weist bei 21 eine plötzliche Erweiterung ι seines Innendurchmessers auf, wodurch Wirkungen seines Mantels 22 auf die wirksame Endfläche 20 vermieden werden Wenn ti'ip Kngrl 12 von ilrm Magnetkern 2 angezogen wird, legt sie sich am Ende ihrer Bewegung gegen den Innenkonus 11 des Magnetkerns 2, gegen die Anschlagscheibe 16 und gegen die Endfläche 20 des Rohres 14.

Die Kugel 12 (Fig. 1) liegt in einer gezogenen Kugeiführung 23 aus magnetischem Werkstoff, die aus einem ebenen Abschnitt 24 besteht, der im äußeren Randbereich 25 auf die Oberseite des Gehäuses I geschweißt ist und einem zylindrischen Führungsabschnitt 26, der die Kugel 12 bei ihrer Verlagerung führt. Der zylindrische Führungsabschnitt weist parallel zur Achse des Magnetkerns 2 verlaufende Längsnuten 27 (Fiel und 2) auf, die unter Auswärtsverdrängung von Meiall beim Ziehen der Kugelführung 23 eingeprägt sind.

Ein in F i g. 2 gestrichelt eingezeichneter, diametral verlaufender Steg 28 ist bei 29 auf den ebenen Abschnitt 24 der Kugelführung 23 geschweißt und bildet einen Anschlag für die Kugel 12 beim Öffnen des Elektromagnetventils.

Die Elektromagnetentwicklung 6 steht über die Anschlüsse 30, 31 mit den Drähten 32, 33 des hinausführenden Kabels in Verbindung; eine isolierende Führung 34. die die Kugelführung 23 durchsetzt, schützt den Ausgang gegen jeglichen Kontakt mit Metallteilen. Im einzelnen läßt der Querschnitt nach F i g. 2 erkennen, daß die Anschlüsse 30, 31 als Quetschanschlüsse an sich bekannter Art mit durchstoßener Lackschicht und nicht abisolierten Drähten ausgebildet sind und die Drähte 35, 36 der Elektromagnetwicklung 6 mit den Ausgangsdrähten 32,33 verbinden. Ein Stück der leitenden Ader wird zwischen jedem Anschluß der Isolierhülle des Ausgangsdrahts offen gelassen. Anschlüsse und Drahtadern liegen in Nuten 37 und 38, die in Ansätze 39 und 40 der Seitenwand 41 des Spulenkörper 7 gearbeitet sind und die Ausgangsdrähte 32,33 gegen Zug und Drehung festlegt Die Anschlüsse 30, 31 sind nach dem Anquetschen im wesentlichen trapezartig verformt und können sich nicht drehen.

Die F i g. 3 und 4 geben Einzelheiten der Schweißnasen 42 für das Elektroschweißen der Kugalführung 23 auf das Gehäuse 1 vor dem Zusammenbau wieder. Diese Schweißnasen entstehen durch Verformen und Einschneiden und weisen bei 43 und 44 Seitenflanken auf, die im wesentlichen senkrecht zu dem ebenen Abschnitt 24 verlaufen, wobei der angehobene Teil eine geneigte Fläche darstellt, die sich vom innen, der Kiige'führung 23 nach außen hebL

Bei einer abgeänderten Ausführungsform eines nachgiebigen Sitzes (Fig.6) drückt die Kugel 12 eine kleine Kugel 45 aus nachgiebigem Material in den Längsabschnitt 15 des Magnetkerns 2 gegen einen Bund 46 der Zulaufleitung 5. Die kleine Kugel 45 bewirkt eine Abdichtung entweder an dem Bund oder an dem Längsabschnitt 15 bei 47 oder sogar an beiden, wodurch das Rohr 14 mit seiner Anschlagscheibe 16 gemäß F i g. 5 entbehrlich wird.

In den F i g. 7 und 8 sind am Gehäuse 1 Schweißnasen 48 für das elektrische Verschweißen mit dem Magnetkern zu sehen. Diese Schweißnasen umfassen einen ebenen Abschnitt 49 und einen geneigten Abschnitt 50. dessen Neigung von der Außenseite des Teils zu der Mittelbohrung 51 des Gehäuses I gerichtet ist. wobei die .Seitenflanken 52 und 53 der Schweißnase praktisch senkrecht zum Boden des Gehäuses I verlaufen.

Die Fig. 9 und 10 zeigen den Spulenkörper 7, in dessen Seilenwand 41 ein Bodenschlitz 54 für die

55 der Wicklung erfolgende Einführung des Drahts vorgesehen ist. Das Ende 56 des Bodenschlitzes 54 ist schräg geschnitten, wodurch der einlaufende Draht von der ersten Wicklungslage an von den anderen Drähten Abstand halten kann. Diese Anordnung hat sich wegen des großen Durchtrittsdurchmessers der Kugelführung 23 für die Kugel 12 als notwendig erwiesen. Der Drahtaustritt befindet sich am äußeren umfang des Spulenk^roers 7 bei 57. Die Spulenwickelform bleibt auf zwei Teile mit einer Verbindungsebene 58 begrenzt.

Für den Zusammenbau des Magnetkerns 2 mit dem Gehäuse 1 wird eine hängende .Schweißelektrode 59 gegen das Rohranschlußstück 3 des Magnetkerns 2 gelegt (Fig. II). Diese Elektrode drückt den Magnetkern gegen die Schweißnasen 48 des Gehäuses 1, das von der anderen Schweißelektrode 60 gehalten und geführt wird, die bei 61 auf den Boden des Gehäuses trifft, es aber nicht seitlich berührt. Die Schweißelektrode 60 wird in einem kleinen Stück des Gehäuses 1 bei 62 durch eine Schulter zentriert, die sich praktisch auf der gleichen Ebene befindet wie der Zapfen 63 des isolierenden Zentrierdorns 64 in dem Längsabschnitt 15 des Magnetkerns 2; die Elektrode berührt den Magnetkern bei 65 in der Nähe des Gehäusebodens nicht.

Das Aufschweißen der Kugelführung 23 auf das Gehäuse 1 erfolgt vor der Montage der Anschlagscheibe 16 und des nachgiebigen Rohres 14 (Fig. 12). Ein abgestufter isolierender Zentrierdorn 66 führt mit einem Zapfen 67 die konzentrische Zentrierung des zylindrischen Führungsabschnitts 26 der Kugelführung 23 in dem Längsabschnitt 15 des Magnetkerns 2 he bei. Eine Feder 68. die von der oberen Schweißelektrode 69 geschoben wird, sorgt für die Auflage der Schulter 70 des Zentrierdorns, während die Kugelflächenfortn der Elektrode bei 71 an ihrer Auflage ein vollkommenes Aufliegen der Elektrode auf der Kugeiführung 23 bei 72 bewirkt. Eine aufgeklemmte Gegenelektrode 73 dient als Stromrückführung auf kürzestem Wege und zum Halten des Gehäuses 1.

Das Schweißen des Steges 28 (F i g. 1), der an seinem ) Ende mit üblichen abgerundeten Schweißnasen versehen ist, erfolgt mit der gleichen Anordnung, wie sie F i g. 12 zeigt, wobei der Zentrierdorn 66 angehoben und der Steg bei 70 zwischen die Feder 68 und die Kugelführung 23 gelegt wird Der Steg wird somit ohne direkte Gegenelektrode geschweiot Form und Anordnung der Teile sind so gewählt, daß man die Schweißung mit den gleichen Elektroden und den gleichen Einstellungen vornehmen kann wie das Aufschweißen

der Führung auf das Gehäuse.

Die Anschlagscheibe 16 des Rohres 14 wird in den Längsabschnitt 15 des Magnetkerns 2 mit Hilfe eines geformten Werkzeugs gesetzt, was wegen der hohen Präzision, mit der die Kugel 12 auch noch nach der elektrolytischen Beschichtung vorliegen, keine Schwierigkeit; ι bereitet. Diese Behandlung erfolgt beispielsweise iif basischem Milieu, denn die erhaltenen Niederschläge sind, insbesondere bei Kupfer, dann nicht porös und haben eine große Härte. Erwün^rcht ist eine Mindesthärte bei der Kugel in der Größenordnung der anderthalbfachen Oberflächenhärte des Magnetkerns.

um auf diese Weise an der Kugel, bei deren wiederholtem Aufschlagen auf den Kern, einen Grat zu verhindern.

Das beschriebene Elektromagnetventil arbeitet folgendermaßen:

Wird an die Elektromagnetwicklung 6 Spannung gelegt, so wird die Kugel 12 von dem Magnetkern 2 angezogen und berührt dann den Innenkonus H des Magnetkerns, die Anschlagscheibe 16 und bei 20 das Rohr 14, wodurch dieser Zulauf von fließfähigem Medium durch die /uluuflcilung 5 gesperrt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnuimcn

Claims

Patentansprüche:

1. Elektromagnetventil mit einein im Tiefzieh verfahren hergestellten Gehäuse sms magnetischem Material mit einer darin eingeschlossenen Wicklung s eines Elektromagneten, dessen feststehender Kern für den Zufluß eines Fluids durchbohrt ist, einem elastisch nachgiebigen Sitz, einer Kugel aus magnetischem Material als Verschlußstück für die Bohrung bei erregtem Elektromagneten, einer als Gehämsedeckel ausgebildeten Kugelführung, die das Schließen des magnetischen Kreises ermöglicht und die den Durchfluß des Fluids zulassende Längsnuten sowie eine Halteeinrichtung für die Kugel in der Offenstellung des Ventils aufweist, dadurch is gekennzeichnet, daß die ICugelführung (23) aus einer Magnetblechplatte besteht, deren mittlerer Bereich durch Ziehen so geformt ist, daß ein zylindrischer Führungsabschnitt (26) entsteht, in den die Längsmiten (27) für den Durchfluß des Fluids durch Flachprägen eingeformt sind und in deren äußerem Randbereich (2S) über den Umfang verteilt durch Einschneiden und Ausbiegen Schweißnasen (42) ausgebildet sind, über die die ICugelführung mit der Stirnseite des Gehäuses (1) durch Elektroschwei-Bung mit Stiften einer ersteh angepaßten Schweißvorrichtung verbunden ist, und daß zum elektrischen Verschweißen des bodcnseitigon Randes des Gehäuses mit einem Bund des Magnetkerns (2) ebenfalls durch Einschneiden und Verbiegen des Bodens des Gehäuses hergestellte Schweißnasen (48) sowie eine zweite angepaßte Schweiß»Errichtung vorgesehen sind.

2. Elektromagnetventil nach Vnspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißnasen (48) der Abstufung des Kerns (2) gegenüberstehend einen geneigten Abschnitt (50) aufweisen, der von außen zur Mitte des Gehäuses (1) hin in einen ebenen Abschnitt (49) übergeht, dessen Seitenflanken (52, 53) praktisch senkrecht zum Boden des Gehäuses verlaufen.

3. Elektromagnetventil nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das der Kugel (12) zugewandte Ende des Kerns (2) doppelkonisch ausgebildet ist und einen Außenkonus (9) sowie einen Innenkonus (11) aufweist, die über eine breite ebene Fläche (10) miteinander verbunden sind.

4. Elektromagnetventil nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Kugel (12) mit einer Schicht (13) aus nichtmagnetischem Material versehen ist, deren Härte mindestens gleich dem Anderthalbfachen der Härte des magnetischen Kerns (2) ist, und daß diese Schicht aus Elektrolytkupfer besteht.

5. Elektromagnetventil nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß der nachgiebige Ventilsitz durch ein in das erweiterte Ende der Fluid-Zulaufleitung (5) im Kern (2) eingesetztes Rohr (14) gebildet ist, das eine innenliegende und eine außenliegende im Übergangsbereich schwach abgerundete Abstufung hat, daß sich eine Anschlagscheibe (16) ge#en die Schulter der außenliegenden Abstufung legt und daß die Länge des Rohrendes mit verringertem Außendurchmesser, das in der Anschlagscheibe steckt, kleiner ist als die Dicke der Scheibe.

6. Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der nachgiebige Ventilsitz von einer kleinen Kugel (45) aus nachgiebigem Material gebildet ist, die sich in der Zulaufleitung (5) des Kerns (2) befändet und mit der beweglichen Kugel (12) zusammenwirkt, um mittels der kleinen Kugel die Zulaufleitung im Kern zu verschließen, wobei die Abdichtung durch die Verformung der kleinen Kugel entweder an einem kleineren Durchmesser in der Zulaufleitung oder an einem erweiterten Längsabschnitt (15) der Leitung oder gleichzeitig an beiden Stellen erfolgt

7. Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aus Isoliermaterial bestehende Spulenkörper (7) auf den die Elektromagnetwicklung (6) aufgebracht ist, in einer seiner Seitenwände (41) einen schräg verlaufenden Bodenschlitz (54,56) aufweist, der tangential zum Eingang des unteren Teils der Elektromagnetwicklung verläuft

8. Elektromagnetventil mit Kugelverschluß und einer Halteeinrichtung für die Kugel nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß ein diametral verlaufender Steg (28) aus Blech den Anschlag für die Kugel (12) in der Offenstellung des Ventils bildet und daß der Steg an seinen Enden mit Schweißnasen üblicher Art versehen ist und auf die Kugelführung (23) ohne ganz nahe stehende Gegenelektrode mit Hilfe der gleicb-sn Elektroden und mit den gleichen elektrischen Schweiß- und Druckeinstellungen geschweißt wird, wie sie für das Aufschweißen der Kugelführung auf das Gehäuse (1) verwendet werden.