DE2650393A1

DE2650393A1 - Elektromagnetventil

Info

Publication number: DE2650393A1
Application number: DE19762650393
Authority: DE
Inventors: Kurt Ing Grad Staehle
Original assignee: Concordia Fluidtechnik GmbH
Current assignee: Danfoss Fluidtechnik GmbH
Priority date: 1976-11-03
Filing date: 1976-11-03
Publication date: 1978-05-11
Also published as: DK490177A; JPS5357522A; IT1088204B

Description

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2 6 b O ο y J.

DR.-I NG. H. H. WILHELM - DIP L. -IN G. H. DAUSTER D-7000 STUTTGART 1 - GYMNASIUMSTRASSE 31B - TELEFON (0711) 29 1133

Stuttgart, den 2. ITovenber 1976 D 5132 Dr.W/Ei

Anm.: Concordia Fluidtechnik GmbH

Talstrasse 41

7000 Stuttgart 1

Elektromagnetventil

Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil mit einem Plunger, der mit einem Dichtkörper versehen und axial gegenüber einem in einem Gehäuse angeordneten Dichtsitz bewegbar ist, insbesondere zum Einsatz bei kalkhaltigen Flüssigkeiten.

Elektromagnetventile sind bekannt. Sie werden zum Teil auch zur Steuerung von Flüssigkeiten eingesetzt, die stark kalkhaltig sind. V/erden dabei übliche Plungerventile verwendet, bei denen ein Dichtkörper in einen entsprechenden Ventilsitz eintaucht und durch die Erregung eines Elektromagneten gesteuert ist, so tritt insbesondere nach längerer Betriebszeit die Gefahr auf, daß das Ventil undicht wird, weil sich im Dichtbereich Kalkablagerungen ansetzen, die die einwandfreie Funktion in Frage stellen. Diese nachteiligen Erscheinungen treten insbesondere bei Magnetventilen von Kaffeemaschinen, Heißwasserbereitern oder Waschmaschinen auf.

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Es sind auch Membranventile bekannt, bei denen eine im Gehäuse eingespannte Membran den Gehäuseraum, in dem der Flungerantrieb vorgesehen ist, von dem Durchflußraum trennt. Die Membran wird dabei durch die Bewegung des Plungers auf die Stirnkanten eines Ventilsitzes gedrückt. Solche Vorteile weisen zwar den Vorteil auf, daß sie im Bereich der bewegten Membran nicht so schnell zur Verkalkung neigen, sie bringen aber den großen Nachteil mit sich, daß die Membran gegen den Wasserdruck vorgespannt werden muß. Das bedingt entweder hohe Anpreßkräfte, die starke Magnetkräfte erforderlich machen oder es birgt die Gefahr in sich, daß die Membran bei Druckschwankungen des zu steuernden Mediums öffnet.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Magnetventil zu schaffen, das insbesondere zur Steuerung von kalkhaltigen Flüssigkeiten geeignet ist und daher so ausgebildet ist, daß eine Verkalkung weitgehend vermieden wird, das aber verhältnismäßig einfach aufgebaut ist, so daß ein wirtschaftlicher Einsatz möglich ist.

Die Erfindung besteht darin, daß der Dichtkörper als eine Membran ausgebildet ist, die mit den Stirnflächen eines in das Gehäuse hereinragenden Abflußstutzens zusammenwirkt und außerhalb der Dichtkontur des Abflußstutzens in einer Halterung eingespannt ist, die mit dem Plunger verbunden ist. Durch diese Ausgestaltung wird erreicht, daß sich bei jedem Abdichtvorgang ein gewisser Scheuereffekt zwischen Membran und Dichtkanten ergibt, weil die Membran von ihrer Halterung nach außen über die Dichtkanten gezogen wird. Die Membran braucht auch nicht gegen den Wasserdruck bewegt zu werden, so daß geringe Magnetkräfte zur Ventilbetätigung ausreichen. Trotzdem wird ein selbstreinigendes Ventil geschaffen, das besonders zur Steuerung von kalkhaltigen Flüssigkeiten einsetzbar ist.

Vorteilhaft ist es dabei, wenn die Halterung als ein Drahtring ausgebildet ist, weil damit eine sehr billige, aber doch sehr wirkungsvolle Konstruktion erreicht wird. Dieser Drahtring kann in

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einer durch einen hochstehenden Eand der topfförmigen Membran gebildeten JKTut gehalten sein, so daß gesonderte Befestigungsvorrichtungen entfallen. Er kann in einer besonders günstigen Ausführungsform aus einem schlaufenförmig gebogenen Draht gebildet sein, dessen eines Ende radial zum Zentrum des Hinges hin und von dort zum Plunger hin gebogen ist, so daß mit einem einzigen Drahtstück schon die Verbindung vom Plunger zu der Membran hergestellt ist. Diese Ausgestaltung weist auch noch den Vorteil auf, daß verhältnismäßig dünne Drähte verwendet werden können, die bei jedem Schaltvorgang gewissen Schwingungen unterliegen, so daß die Kalkabsonderung auch an diesen Teilen weitgehend vermieden ist. Wird das Drahtende vom Umfang der Schlaufe aus in der Schlaufenebene zum Zentrum hin gebogen, so ist es zweckmäßig, zwischen der Membran und dem Drahtring noch einen Winkelring als Abstandshalter einzusetzen, damit der Verbindungsdraht zum Plunger beim Schaltvorgang nicht die Membranfläche berührt.

Um bei dieser Ausführungsform trotzdem eine ausreichende Dichtkraft zu erreichen, kann der Eand der Membran an einer Druckfeder gegen die Stirnfläche des Abflußstutzens gedrückt werden, die sich auf der anderen Seite am Gehäuse abstützt. Der Plunger arbeitet dann beim Öffnungsvorgang des Ventils gegen die Wirkung dieser Feder, die aber nicht sehr stark ausgebildet werden muß, weil die Membran auch noch von dem Druck der zu steuernden Flüssigkeit beaufschlagt und gegen den Sitz gedrückt wird. Die Druckfeder kann aber einen gewissen Ausrichteffekt herbeirufen, so daß es genügt, die Verbindung im übrigen nur durch das vorher erwähnte dünne Drahtstück zum Plunger herzustellen.

Diese Ausführungsform eröffnet eine ganz vorteilhafte Möglichkeit eine Kalkansatzbildung im Bereich des Plungers zu verhindern, dadurch daß die Druckfeder über eine Scheibe am Gehäuse anliegt, die nur eine kleine öffnung zum Durchstecken des Drahtes zum Plunger freiläßt und die Ventilkammer im Gehäuse im übrigen vom Arbeitsraum des Plungers trennt. Im Arbeitsraum des

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Plungers wird daher nur ein Flüssigkeitsvolumen umgewälzt, das dem eintauchenden geringen Drahtvolumen entspricht. Ein weiterer Austausch mit dem Flüssigkeitsraum, der kalkhaltig ist, findet nicht statt. Auch auf diese V/eise kann die Anfälligkeit gegen Verkalkung erniedrigt werden, wobei diese Ausführung auch für Ventile denkbar ist, die keine Membran als Dichtkörper aufweisen.

In der Zeichnung ist die Erfindung anhand von einem Ausführungsbeispiel dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch ein Elektromagnetventil gemäß der vorliegenden Erfindung, das als Eckventil ausgebildet ist,

Fig. 2 den Plungerteil des Ventiles der Fig. 1 in vergrößertem Maßstab und

Fig. 3 einen Schnitt durch den Membrankörper der Fig. 2 längs der Ebene III-III.

In der Fig. 1 ist ein Ventilgehäuse 1 mit einem Elektromagnetteil 2 verbunden, der mit Anschlußsteckern 3 versehen ist. Der Elektromagnetventilteil 2 enthält eine nicht dargestellte Elektromagnetspule, in deren Innerem ein Führungsrohr 4 für einen Plunger 5 vorgesehen ist, der aus magnetisch wirkendem Material hergestellt ist und durch eine Druckfeder 6 aus dem Bereich der Spule herausgedrückt wird, wenn die Spule nicht mit Strom beaufschlagt ist.

In das Ventilgehäuse 1 sind zwei Rohrstutzen eingesetzt, von denen der seitlich mündende, der Zuflußstutzen 7 ist, der in Eichtung des Pfeiles 8 durchströmt wird, wenn das Ventil geöffnet ist. Ein Abflußstutzen 9 ist von unten her in das Gehäuse 1 eingesetzt, wobei die Ausgestaltung so getroffen ist, daß sowohl der Abflußstutzen 9 wie der Zuflußstutzen 7 mit zylindrischen Ansätzen versehen sind, die in entsprechende öffnungen des Gehäuses Λ

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hereingeschoben und durch Dichtringe 10 gegenüber dem Gehäuse 1 abgedichtet sind. Der Abflußstutzen 9 weist dabei einen in das Innere des Gehäuses 1 hereinragenden Stutzenteil 9^a auf, dessen obere Stirnflächen 11 mit einer umlaufenden Dichtkante versehen ist." Im geschlossenen Zustand des Ventiles sitzt auf dieser Stirnfläche 11 eine elastische Membran 12 auf, die beispielsweise aus Gummi hergestellt sein kann. Die Membran ist etwa topfförmig gestaltet und weist einen hochstehenden Rand 13 auf, in dem eine Hut 14 gebildet ist, in die ein Drahtring 15 hereingelegt ist, der, wie aus den Fig. 2 und 3 im einzelnen hervorgeht, aus einer Draht schlaufe gebildet ist} deren freies Ende 15a zunächst zum Zentrum des Ringes 15 hin und dann nach oben zum Plunger 5 hingeführt ist. Dieser Teil 15a des Drahtringes 15 ist in einer nicht näher dargestellten Bohrung des Plungers 5 festgehalten. Auf dem Außenrand des hochstehenden Randes 13 der Membran 12 sitzt eine Druckfeder 16 auf, die in der gezeigten Lage der Membran 12 auf der Stirnfläche-11 des Abflußstutzens 9 hält. Dos andere Ende der Druckfeder 16 stützt sich über eine Scheibe 17 an dem Gehäuse 1 ab (siehe auch Jig. 2), die in ihrem Zentrum nur eine ganz kleine Öffnung 18 zum Durchlaß des Teiles I5^a des Drahtringes 15 aufweist. Wie aus Fig. 2 im übrigen ersichtlich ist, ist das Ende 15a des Drahtringes I5 in dem hohl ausgebildeten Plunger 5 innerhalb einer Hülse 20 gehalten, die im Plunger 5 gemeinsam mit dem freien Drahtende 15& verstemmt sind. Der Plunger 5 selbst weist, wie an sich bekannt, axial verlaufende Ausnehmungen an seinem Umfang auf, die das Vorbeifließen des bei seiner Betätigung verdrängten Flüssigkeitsvolumen erlaubt.

Die gezeigte Ausbildung v/eist den Vorteil auf, daß die Membran 12 nicht gegen den Druck der zu steuernden Flüssigkeit betätigt werden muß, weil sie selbst auf ihrer vom Abflußstutzen 9 abgewandten Seite von dem Flüssigkeitsdruck beaufschlagt wird. Sie öffnet sich bei Strombeaufschlagung des Magnetteiles 2 dadurch, daß der Plunger 5 nach oben gezogen wird. Die Plungerführung 5 selbst ist dabei vor einer Verkalkung dadurch weitgehend geschützt, daß die Scheibe 17 den Betätigungsraum des Plungers 5 gegenüber dem Steuerraum im

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Gehäuse 1 weitgehend abschließt. Ein Austausch der im Plungerraum befindlichen Flüssigkeit mit der zu steuernden Flüssigkeit ist lediglich über die kleine Öffnung 18 möglich, und hier findet nur ein Austausch eines solchen Flüssigkeitsvolumens statt, das dem Volumen des eintauchenden Drahtstückes 15a entspricht. -Da dieses Volumen wegen der geringen Stärke des Drahtes 15 sehr klein ist, ist durch diese Ausgestaltung eine weitgehende Sicherheit gegen eine Beeinträchtigung der Funktionsfähigkeit des Plungers 5 gegeben.

Die Membran 12 selbst ist, wie aus den Zeichnungen deutlich zu entnehmen ist, außerhalb der Kontur der Dichtflächen 11 an dem Umfang des Ringes 15 eingespannt, der bei der gezeigten Ausführungsform zwischen sich und dem Membrankörper noch einen kleinen Winkelring 19 aufnimmt, der dafür sorgt, daß der radial zum Zentrum der Membran 12 hin gebogene Teil 15a1 (Fig. 3) nicht mit der Membran 12 in Berührung kommt. Diese Ausgestaltung bewirkt, daß bei einem Schließen des Ventiles durch die Wirkung der Druckfeder 16 und durch die Wirkung der Druckflüssigkeit selbst, die Membran 12 ringförmig nach außen um die Dichtkanten 11 herum gezogen wird und dabei auch gewissen Schwingungen unterworfen ist. Es tritt daher zwischen der Dichtkante 11 und der Membranfläche 12 bei jedem Schaltvorgang eine gewisse Scheuerwirkung ein, die einen selbstreinigenden Effekt der Dichtkanten des Abflußstutzenteiles 9a mit sich bringt. Die Membranfläche 12 selbst wird durch die bei jedem Schaltvorgang eintretende Bewegung der Fläche selbst weitgehend davor geschützt, Kalkablagerungen ansetzen zu lassen. Das gilt auch, für die Draht schlaufe 15 und die Verbindungsteile 15a, da auch hier beim Schaltvorgang gewisse Schwingungen auftreten, die einen reinigenden Effekt ausüben. Das neue Ventil ist daher ganz besonders zur Steuerung von kalkhaltigen Flüssigkeiten geeignet, kann aber natürlich auch zur Steuerung von anderen Flüssigkeiten oder Medien eingesetzt werden, wo ähnliche Ablagerungsprobleme auftreten.

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Claims

Patent- und Schutzansprüche

Elektromagnetventil mit einem Plunger, der mit einem Dichtkörper versehen und axial gegenüber einem in einem Gehäuse angeordneten Dichtsitz bewegbar ist, insbesondere zum Einsatz bei kalkhaltigen Flüssigkeiten, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtkörper als eine Membran (12) ausgebildet ist, die mit den Stirnflächen (11) eines in das Gehäuse (1) hereinragenden Abflußstutzen (9) zusammenwirkt und außerhalb der Dichtkontur des Abflußstutzens in einer Halterung (15) eingespannt ist, die mit dem Plunger (5) verbunden ist.
2. Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung ein Drahtring (15) ist.
3. Elektromagnetventil nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drahtring (15) in einer durch einen hochstehenden Rand (13) der topfförmigen Membran (12) gebildeten Nut (14) gehalten ist.
4. Elektromagnetventil nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Drahtring (15) aus einem schlaufen förmig gebogenen Draht gebildet ist, dessen eines Ende (I5ai) radial zum Zentrum des Ringes hin und von dort (15a) ^zum Plunger (5) hin gebogen ist.

5- Elektromagnetventil nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Membran (12) und dem Drahtring (15) ein Winkelring (19) als Abstandshalter eingesetzt ist.

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Elektromagnetventil nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Eand der Membran (12) von einer Druckfeder (16) gegen die Stirnflächen (11) des Abflußstutzens (9a) gedrückt ist, die sich auf der anderen Seite am Gehäuse (1) abstützt.

Elektromagnetventil insbesondere nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfeder (16) über eine Scheibe

(17) am Gehäuse (1) anliegt, die nur eine kleine öffnung

(18) zum Durchstecken des Drahtes (15a) zum Plunger (5) freiläßt und die Ventilkammer im Gehäuse (1) vom Arbeitsraum des Plungers trennt.

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