DE2540751A1

DE2540751A1 - Mehrweg-solenoid-ventil

Info

Publication number: DE2540751A1
Application number: DE19752540751
Authority: DE
Inventors: Peter Merz; Freddy Sarfati; George Sarfati
Original assignee: Fluid Automation Systems SA
Current assignee: Fluid Automation Systems SA
Priority date: 1974-09-16
Filing date: 1975-09-12
Publication date: 1976-04-01
Also published as: CH584861A5; DE2540751C2; JPS5694080A; JPS5156027A; JPS602556B2

Description

PATENTANWÄLTE

DlPL-1 NG. CURT WALLACH DIPL.-ING. GÜNTHER KOCH DR. TINO HAI BACH

β München 2, 12. Sept. 1975 KAUFINGERSTRASSE TELEFON 240275

UNSER ZEICHEN:

15

- Pf

Fluid Automation Systems S.A.

20, chemin de Valerie, 1292 Chambesy, Genf / Schweiz

Mehrweg-Solenoid-Ventil

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Die Erfindung betrifft ein Mehrweg-Solenoid-Ventil mit einem Elektromagnet und einem Ventilk5rper.

Die bekannten, zur Vakuumsteuerung oder zur Steuerung einer sich unter Druck befindlichen Flüssigkeit verwendeten Solenoid-Ventile weisen einen Elektromagnet auf, der die Bewegung des Oeffnens und Schliessens von mindestens einer Oeffnung eines Kanals steuert.

Dieser Elektromagnet wird durch einen elektrischen Strom erregt, der einen Magnetfluss erzeugt, unter dessen Einfluss e'in beweglicher Kern verschoben wird. Dieser Kern kann entweder eine an ihm vorhandene Dichtung oder eine entsprechende Form aufweisen, um das Verschliessen der Oeffnungen der die Flüssigkeit führenden Kanäle zu ermöglichen. Dieser Kern kann aber auch dazu dienen, das Oeffnen oder Schliessen eines Servo-Mechanismus zu steuern.

Die bereits bekannten- Dreiweg-Solenoid-Ventile weisen einen Einlass für eine unter Druck stehende Flüssigkeit, einen Auslass sowie einen Auspuffkanal auf. Sie sind im allgemeinen so konzipiert, dass im Hinblick auf viele industrielle Verwendungen eine zufriedenstellende Flüssigkeitsdruck-Charakteristik gewährleistet werden kann. Aber die Dimensionen dieser Ventile sind insbesondere zur Steuerung pneumatischer Richtungssteuerungsventile oder von Miniaturkomponenten zu gross.

Zum gegenwärtigen Zeitpunkt sind keine Miniatur-Solenoid-Ventile bekannt, deren Breite einerseits kleiner oder gleich 15 mm ist und die andererseits eine genügende Flüssigkeitsdruck-Charakteristik aufweisen, um bei geringem Leistungsverbrauch (kleiner oder gleich 2 Watt) das korrekte Funktionieren der Richtungssteuerungsventile oder der Miniaturkomponenten zu gewährleisten.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der üeberwindung dieser Nachteile, indem eine Verbesserung vorgeschlagen wird, mit deren Hilfe Solenoid-Ventile des oben beschriebenen Typs in Miniaturform herstellbar sind.

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Das Ilehrweg-Solenoid-Ventil, geraäss Erfindung, ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper ein autonomes Element ist und eine Aussparung aufweist, in welcher ein bewegliches Element gelagert ist, das keine mit dem Ventilkörper im Eingriff stehenden Teile aufweist, dass der Ventilkörper mit dem Magnetgehäuse des Elektromagnets verbunden und durch Verriegelung an diesem befestigt ist, dass mittels des beweglichen Elementes das Oeffnen und Schliessen der sich im Innern des Ventilkörpers befindlichen und den verschiedenen Wegen des Ventils entsprechenden Oeffnungen steuerbar ist, und dass mindestens zwei dieser Oeffnungen sich an einer bestimmten Fläche des Ventilkörpers befinden .

In der nachfolgenden Beschreibung werden anhand der Zeichnungen Ausführungsbeispiele des erfindungsgemässen Mehrweg-Solenoid-Ventils erläutert.

Es zeigern

Fig. 1 einen Längsschnitt eines Solenoid-Ventils, wobei in der rechten Hälfte das Solenoid-Ventil in nichterregtem Zustand und in der linken Hälfte im erregten Zustand dargestellt ist,
Fig. 2 einen teilweise im Schnitt dargestellten Seitenriss des in Fig. 1 ersichtlichen Solenoid-Ventils,

Fig. 3 einen Grundriss des in Fig. 1 dargestellten Solenoid-Ventils,

Fig. 4 einen Schnitt entlang der in Fig. 1 angegebenen Linie 4-4, Fig. 5 einen Schnitt entlang der in Fig. 2 angegebenen Linie 5-5, und

Fig. 6 eine teilweise geschnittene Ansicht, in grösserem Massstab, einer weiteren Ausführungsform eines Bestandteils des Solenoid-Ventils.

Das in den Fig. 1-5 dargestellte Solenoid-Ventil besteht aus einem Elektromagnet A und einem Ventilkörper B.

Dieser Ventilkörper weist einen ebenen Oberflächenabschnitt auf, an welchem sich drei Oeffnungen befinden, die dem Einlasskanal, dem Auslasskanal bzw. dem Auspuffkanal angehören.

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Ein bewegliches Element oder Ventilklappe 4 ist frei angeordnet, das heisst, mit Spiel in einer am Vemtilkörper B vorgesehenen Aussparung gelagert und beeinflusst die Oeffnungen 1 bis 3 wie weiter unten erläutert wird. Die Aussparung 5 weist im Querschnitt betrachtet zwei diametral entgegengesetzt angeordnete Kanäle 6 auf, um das Vorbeiströmen der Flüssigkeit zu gestatten.

Ein beweglicher Kern 18 übt unter dem Einfluss einer Feder 7 mittels der Führungselemente 8 eine Kraft auf die Ventilklappe 4 aus, wobei diese Feder 7 die Klappe 4 senkrecht in Bezug auf den Kanal 1 und die Führungselemente 8 mit Spielraum in den im Ventilkörper B enthaltenen Durchgängen 9 bewegt (Fig. 4).

Der Elektromagnet A weist ein Magnetgehäuse 10 auf, das auf der Fläche 11 des Ventilkörpers B aufliegt. Eine Spule 13 bestehend aus Windungen 14 ist im Innern des Magnetgehäuses 10 montiert, wobei zwischen den entsprechenden Flanschen der Spule und des Magnetgehäuses eine Schicht 15 aus weichem Material vorgesehen ist. Der bewegliche Kern 18 ist im Innern der Spule 13 geführt und weist eine Rückstellfeder 7 auf, welche an einer Schulter 12 aufliegt.

Der starr gelagerte Kern 19 ist ebenfalls im Innern der Spule angeordnet und geführt. Der Hub des beweglichen Kerns 18 ist auf der rechten Seite der Fig. 1 mit der Hinweisziffer 20 bezeichnet. Bei einer andern, in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform ist die Ventilklappe 4 mit einer ringförmigen Scheibe 17 ausgestattet, die aus magnetischem Material bestehen kann. Die · Oeffnungen der, Kanäle 1,2,3 können mittels der Ventilklappe 4 dicht abgeschlossen werden.

Das oben beschriebene Solenoid-Ventil funktioniert folgendermassen: In nichterregtem Zustand übt der Magnetkern 18 unter dem Einfluss der Feder 7 eine Kraft auf die Ventilklappe 4 aus, wodurch diese Ventilklappe 4 gegen die Oeffnung des Kanals 1 gepresst wird, um diesen Kanal abzuschliessen und dadurch den Eintritt von unter Druck stehender Flüssigkeit zu verhindern. Dagegen kann die Flüssigkeit unbehindert durch den Auslass- bzw. Auspuffkanal 2 bzw. 3 fliessen.

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In erregtem Zustand des Solenoid-Ventils wird der bewegliche Kern 18 zum starren Kern 19 hin bewegt, mit dem Ergebnis, dass die Ventilklappe nicht mehr vom beweglichen Kern 18 beeinflusst wird. Dagegen wird nun die Ventilklappe unter dem Einfluss des Flüssigkeitsdruckes in der Aussparung des Ventilkörpers nach oben bewegt, wodurch die Oeffnung des Kanals 3 von der Ventilklappe 4 verschlossen wird. Durch die Kanäle 1 und 2 kann die Flüssigkeit bei dieser Stellung der Ventilklappe unbehindert strömen. In einer andern, nicht dargestellten Ausführungsform, kann eine eine geringere Federkraft als die Feder 7 aufweisende Feder in der Aussparung des Ventilkörpers zwischen der Ventilklappe 4 und dem Sitz 1 angeordnet werden, welche die Ventilklappe 4 nach oben bewegt, wenn sich das Solenoid-Ventil im erregten Zustand befindet, wodurch die Oeffnung des Kanals 3 geschlossen wird, ohne dass das Vorhandensein eines Flüssigkeitsdruckes notwendig wäre.

Die in der Aussparung vorhandenen Kanäle 6 (Fig. 5) erlauben einen unbehinderten Fluss der Flüssigkeit, welche Kanäle entweder wie dargestellt in der Wand der Aussparung 5 oder an der Ventilklappe 4 vorhanden sein können.

Die Betätigung des beweglichen Elements oder Ventilklappe in einer Richtung erfolgt also mit Hilfe einer durch den Kanal 1 strömenden Druckflüssigkeit und einer ringförmigen Scheibe 17, wenn der bewegliche Kern 18 unter dem Einfluss eines Magnetfeldes gegen den starren Kern 19 bewegt wird. Diese Bewegung kann unabhängig vom Vorhandensein eines Flüssigkeitsdruckes erfolgen, wenn, wie oben geschrieben, in der Aussparung eine Feder angebracht wird.

In der andern Richtung, d.h. zwecks Schliessung der Oeffnung des Kanals 1, erfolgt die Verschiebung der Ventilklappe unter dem Einfluss einer Feder 7, deren Kraft die entweder starr oder lose mit dem beweglichen Kern 18 verbundenen Führungselemente 8 beeinflusst, so dass diese in die Durchgänge 9 eingeführt werden.

Ein Vorteil des beschriebenen Solenoid-Ventils besteht darin, dass der Ventilkörper B ein autonomes Element bildet, welches von einer elektromagnetischen Komponente, wie soeben beschrieben, oder von irgendeiner andern, zu diesem Zweck konzipierten Komponente betätigt werden kann·

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Der Elektromagnet wird im Ventilkörper B durch das Einführen des Magnetgehauses 10 in denselben angeordnet, wodurch ein gegenseitiges axiales Ausrichten der beiden Bestandteile erreicht wird. Dieses Magnetgehäuse 10 ruht auf einer sich im Innern des Ventilgehäuses B befindlichen Fläche 11 und die gegenseitige Befestigung dieser beiden Bestandteile kann durch Leimen, Pressen oder andere Verfahren erfolgen.

Ein anderer Vorteil der Konstruktion des beschriebenen Solenoid-Ventils besteht in der Tatsache, dass diese die Herstellung eines Ventils gestattet, dessen Äussenabmessungen so klein wie möglich sind.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

l) Mehrweg-Solenoid-Ventil mit einem Elektromagnet und einem Ventilkorper, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper ein autonomes Element ist und eine Aussparung aufweist, in welcher ein bewegliches Element gelagert ist, das keine mit dem Ventilkorper im Eingriff stehenden Teile aufweist, dass der Ventilkorper mit dem Magnetgehäuse (10) des Elektromagnets verbunden und durch Verriegelung an diesem befestigt ist, dass mittels des beweglichen Elementes das Oeffnen und Schliessen von sich im Innern des Ventilkörpers befindlichen und den verschiedenen Wegen des Ventils entsprechenden Oeffnungen steuerbar ist, und dass mindestens zwei dieser Oeffnungen sich an einer bestimmten Fläche des Ventilkörpers befinden.
2. Mehrweg-Solenoid-Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche Element eine ringförmige Scheibe (17) aus magnetischem Material aufweist, wobei diese Scheibe und dadurch das bewegliche Element vom beweglichen Kern (18) des Elektromagnets angezogen und dabei die innere Oeffnung des Auspuffkanals (3) geschlossen wird, wenn sich der Elektromagnet in erregtem Zustand befindet.
3. Mehrweg-Solenoid-Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkorper oder das bewegliche Element Nuten aufweisen, von denen mindestens eine gegenüber dem Kanal (2) angeordnet ist.
4. Mehrweg-Solenoid-Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens ein Führungselement (8) aufweist, das starr oder lose mit dem beweglichen Kern verbunden ist, um das bewegliche Element in jene Stellung zu bringen, in der es die innere Oeffnung des Zufuhrkanals (1) von unter Druck stehender Flüssigkeit verschliesst, ohne dabei den Auspuffkanal (3) zu durchqueren.
5. Mehrweg-Solenoid-Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem beweglichen Kern (18) eine Rückstellfeder (7) beigeordnet ist, die ihre Federkraft auf das Fuhrungs-

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element (8) ausübt, welch letzteres seinerseits das bewegliche Element beeinflusst, um das Schliessen der inneren Oeffnung des Zufuhrkanals (1) von unter Druck stehender Flüssigkeit zu ermöglichen.
6. Mehrweg-Solenoid-Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromagnet (A) und der Ventilkörper (B) mittels des Magnetgehäuses (10) axial fluchtend angeordnet sind, und dass das Magnetgehäuse in den Ventilkörper eingebaut ist und auf diesem aufliegt.

7. Mehrweg-Solenoid-Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromagnet (A) einen Träger für eine zylindrische Spule aufweist, deren Innenfläche abgedichtet ist und dem starren und dem beweglichen Kern des Elektromagnets als Führung dient, und dass der Träger eine Schulter aufweist, die eine Anschlagfläche für die Feder bildet.

8. Mehrweg-Solenoid-Ventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Flansche des Spulenträgers derart ausgebildet sind, um das axiale Fluchten der Spule und des Magnetgehäuses (10) zu gewährleisten, und dass das axiale Fluchten des Aggregats des Elektromagnets und des Ventilkörpers mit Hilfe des Magnetgehäuses gewährleistet ist.

9. Mehrweg-Solenoid-Ventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das den Spulenträger (13), die Kupferwindung

(14) und das Magnetgehäuse (10) aufweisende Aggregat eine Schicht

(15) aus weichem Material aufweist, dass diese Schicht ein integrierender Bestandteil der Spule sein kann, so dass die Spule derart zusammendrückbar und fixierbar ist, dass die Distanz zwischen dem Pol (16) des starren Kerns und der Grundfläche (11) des Magnetgehäuses (10) konstant bleibt.

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