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Xagnetventil
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Die Erfindung betrifft ein Magnetventil mit einem Ventilkörper und
einer durch eine Feder axial belasteten Steuerstange, die über einen Magnetkopf
entgegen der Kraft der Feder verstellbar ist und eine Dichtplatte mit einer Dichtfläche
aufweist, die 2um Verschließen eines im Ventilkörper angeordneten Kanals gegen einen
Ventilsitz preßbar ist.
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ei einem bekannten Magnetventil dieser Art (DE-OS 2010904) wird die
Steuerstange, an deren unterem Ende eine Dichtplatte angeordnet ist, durch die Kraft
einer Feder nach unten gegen den Ventilkörper gedrUckt, wodurch die Dichtfläche
der Dichtplatte gegen eine als Ventilsitz ausgeführte Mündung eines Kanals gepreßt
xird und letzteren somit schließt. Beim Einschalten einer elektrischen Spannung
wird durch den Magnetkopf die Steuerstange entgegen
der Federkraft
nach ooen gezogen, so daß die Dichtfläche der Dichtplatte vom Ventilsitz abhebt
und den Durchgang zur das Medium zur Austrittsbohrung freigibt. Der Nacheil dieses
Magnetventils besteht darin, daß in der Schließstellung der an der Dichtfläche anstehende
Druck des Mediums gegen die Federkraft wirkt, so daß die Gefahr besteht, daß die
Dichtfläche hochgedrückt wird und ein unerwünschter Durchtritt des Mediums erfolgt.
Dies insDesonaere dann, wenn durch Pulsation der Druckpumpe Brackspitzen Im Medium
auftreten. Um einer solchen Gefahr zu bagegen, ist es erforderlich, die Feder für
das Dichtschließen sehr stark auszubilden, was den weiteren Nachteil Deinnaltet,
daß zum Öffnen des Magnetventils über den Magnetkopf eine entsprechend große Magnetkraft
zum Überwinden der Federkraft aufgebaut werden muß, so daß Insgesamt eine aufwendige
Überdimensionierung der Funktionsteile erforderlich ist.
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Demgemäß besteht die Aufgabe der Erfindung darin, die vorbeschriebenen
Nachteile zu vermeiden und ein Magnetventil der eingangs beschriebenen Gattung zu
schaffen, für dessen Öffnungs- und Schließfunktion nur geringe etätigungskräfte
erforderlich sind .lnd dessen Dichtlatte am Ventilsitz zuverlässig dicht anliegen
soll.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Steuerstange
über die Dichtfläche hinaus eine in einen Kanalansatz des Ventilkörpers ragende
Verlägerung aufweist, an der eine an er Wandung des Kanalansatzes dichtschlieende
Druckplatte angecrdnet ist und daß der Kanal im Bereich zwischen der Druckplatte
und dem Ventilsitz ange-@rundet ist.
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dadurch «-ird der Vorteil erreicht, da die Öffnungs- und Schließfunktion
des Magnetventils praktisch vom Druck des mediums unabhängig ist Das Medium drückt
nämlich nunmehr nicht nur gegen die Dichtplatte, sondern gleichfalls in entgegengesetzter
Richtung gegen die an der Verlängerung angeordnete Druckplatte, so daß hier eine
Gegenkraft ansteht. Somit ist fur die Auslegung der Feder der Mediumsdruck eine
vernachlässigbare Größe. Das bedeutet, daß die Kraft der Feder sehr klein gehalten
werden kann, wobei vom Magnetkopf ebenfalls eine nur entsprechend geringe Kraft
für die Ventilbetätigung aulgebracht werden muß.
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Treten beispielsweise in der Schließstellung des Magnetventils im
Medium pulsierende Druckintervalle auf, so wirken diese außer an der Dichtplaute
gleichzeitig auch an der entgegengerichteten Druckplatte, so daß die Dichttlatte
nicht vom Medium hochgedrückt wird, sondern durch die Feder dicht gegen den Ventilsitz
gepreßt bleibt.
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Damit sind für das Magnetventil ohne aufwendige Feder kraft- und Magnetkraftverstärkungen
FUSät Zii che Einsatzmöglichkeiten gegeben, da selbst bei hohem Mediumsdruck und/oder
großem Strömungsquerschnitt am Ventilsitz nur kleine Betätigungskräfte benötigt
werden.
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Es ist günstig, daß die Fläche der Druckplatte im Kanalansatz gleich
dem lichten Querschnitt des Ventilsitzes ist. Dadurch ergibt sich der Vorteil eines
Eräfteausgleiche durch gleichmäßige Kräfteverteilung des Mediumsdrucks in den beiden
entgegengesetzten Richtungen, wodurch eine Beeinflussung in einer Vorzugsrichtung
vermieten ist.
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Es ist zweckmäßig, die Druckplatte als flexible Mem-Trane auszubilden,
deren Umfangsrand in einer Nut des Ventilkörpers druckdicht eingespannt ist, wodurch
gewährleistet ist, daß die Druciplatte den Kanalansatz auch bei hohem Mediumsdruck
dicht abschließt und Gleitbewegungsundichtigkeiten an der Wandung des Kanalansatzes
nicht auftreten.
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Bei Anordnung der Druckplatte am freien Ende der Verlängerung ergibt
sich der Vorteil einer einfachen Montage mit leichter Zugänglichkeit zur Druckplatte
im Kanalansat 2.
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Nach einer bevorzugten Ausführung ist es günstig, daß der Ventilkörper
zwei gleiche Blockhälften aufweist, die zu einer Teilungsebene quer zur längsachse
der Steuerstange spiegelsymmetrisch gegeneinander angecrdnet sind, daß beide Stirnseiten
der Dichtplatte als Dichtflächen ausgebildet sind und daß an der der Druckplatte
spiegelsymmetrisch gegenüberliegenden Seite des Ventilkörpers an der Steuerstange
eine Druckmembrane angeordnet ist, die gleich der Drucktlatte ist. Bei dieser Ausgestaltung
st durch einfache Wahl des entsprechenden Mediumanohlusses der Vorteil weiterer
Finsatzmöglichkeiten fur das Magnet ventil gegeben, wie zum Beispiel die Wahlweise
Verwertung mit der Steuerfunktionnstromlos geschlossen" oder "stromlos offen", ohne
daß am Magnetventil selbst irgendwelche Umrüstarbeiten durchgeführt werden müssen.
Durch die gleichförmige Ausbildung der Blockhälften sowie der Druckplatte und der
Druckembrane und durch die doppelseitige Funktion der Dichtlatte ist zudem ein einfacher
rationeller Aufbau gegeben, der sowohl hinsichtlich der Teilefertigung als auch
in bezug auf die Fertigungsmontage kostengünstig ist.
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Dabei ist es vorteilhaft, zwischen den Blockhälften in der Teilungsebene
einen Dichtring anzuordnen, um zu
gewährleisten, daß auch bei ungünstigen
Einsatzbedingungen mit beispielsweise grcler Schwingungsbeanspruchung eine dauerhafte
Abdichtung in der Teilungsebene gegeben ist.
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Dazu ist es zweckmäßig, da am Außenumfang des Dichtrings ein Zentrierring
angeordnet ist, wodurch eine tagefixierung für den Dichtring geeben ist, durch die
zur Erleichterung der Fertigungsmontage ein Verschieben des dichtrings vermieden
wird und eie zusätzliche Abstützung des Dichtrings gegen auftretenden Mediumsdruck
erfolgt.
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Es ist von Vorteil, da3 die Blockhälften zwischen einem magnetkopfseitigen
Oberflansch und einen Unterflansch angeordnet und über Gewindeschrauben verspannt
sind, so daß der Ventilkörper als geschichtete kompakte Blocks einheit ausgeführt
ist, die aufgrund der Schraubverspannung sowohl schnell zusammenfügbar ist als auch
im Bedarfsfall problemlos zerlegt werden kann. Hierbei ist es vorteilhaft, daß die
Gewindeschrauben Zentrierbohrungen in den Blockhälften durchsetzen, wodurch eine
exakte Ausricntung der den Ventilkörper bildenden Teile zueinander gewährleiscet
ist.
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Eine vorteilhafte Befestigungsmöglichkeit ist dadurch gegeben, daß
im Kopf der Gewindeschrauben ein Innengewinde
angeordnet ist,
in das zur Halterung des Magnetventils an einer Montagekonsole od. dgl. eine Befestlgungsschraube
eindrehbar ist.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind der nachfolgenden
-eschreibung und Zeichnung zu entnehmen, die in schematischer Darstellung eie bevorzugte
Ausführungsform als Beispiel zeigt. Es stellen dar: Fig. 1 ein efindungsgemäßes
Magnetventil im Schnitt und Fig. 2 eine andere Seitenansicht des Magnetventils gem.
Fig. 1, teilweise geschnitten.
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Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Magnetventil weist einen Ventilkörper
1 auf, der aus zwei zwischen einem Oberflansch 2 und einem Unterflansoh 3 angeordneten
Blockhälften 4,5 gebildet ist, die über Gewindeschrauben gegeneinander verspannt
sind, wobei der Kopf 7 der Ge-Windeschrauben 6 in den Unterflansch 3 formschlüssig
eingelassen ist und der Schaft 8 eine Zentrierbohrung 9 in den Blockhälften 4,5
durchsetzt und mit seinem freien Gewindeende 10 in eine Gewindebohrung 11 des Oberflansches
2 eingedreht ist. Im Kopf 7 der Gewindeschrauben 6
befindet sich
ein Innengewinde 12, in das eine Befestigungschraube zur Halterung an einer Montage
konsole eingebracht werden kann.
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Die Blockhälften 4,5 sind zu einer Seilun5sebene 13 spiegelsymmetrisch
angeordnet und beinhalten eine Kammer 14, die in der Deilungsehene 13 durch einen
zwischen den Blockhälften 4,5 eingespannten Dichtring 15 begrenzt ist, der zur Stützung
von einem Zentrierring 16 ungeben ist.
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Die untere Blockhälfte 4 besitzt eine in die Kammer 14 mündende Bohrung
17 und einen Kanal 18, der zwischen einem als Ventilsitz 19 endenden Mündungsteil
20 und einem Kanalansatz 21 angeordnet ist. çpiegelbildlich dazu weist die obere
Blockhälfte 5 eine Bohrung 22, einen Kanal 23, einen Mündungsteil 24 mit Ventilsitz
25 und einen Kanalansatz 26 auf.
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In der Kammer 14 befindet sich eine Dinhtplatte 27, deren beide Stirnseiten
als Dichtflächen 28,29 ausgebildet sind. Die Dichtplatte 27 ist an einer Steuerstange
30 angeordnet, die eine in den Kanalansatz 21 ragende Verlängerung 31 aufweist,
an deren freiem Ende eine Druckplatte 32 angeordnet ist, die als flexible Membrane
ausgebildet und mit ihrem Umfangsrand 33 in einer Nut 34 zwischen dem Unterflansch
3 und der Blockhälfte
4 eingespannt ist und den Kanalansatz 21
dicht abschließt. Die Druckplatte 32, deren Flächenquerschnitt im Kanalansatz 21
gleich dem lichten Querschnitt des Ventilsitzes 19 ist, ist an der Verlängerung
31 mittels einer Mutter 35 lösbar befestigt. Gegenüberliegend befindet sich eine
ebenfalls mit der Steuerstange 30 lösbar verbundene Druckmeinbrane 3c, die gleich
der Druckplatte 32 ausge-Dlldet ^ zwischen dem Oberflansch 2 und der Blockhalfte
5 dicht eingespannt ist.
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Im Oberflansch 2 ist mittels eines Gewindeansatzes 37 ein Ankerführungsrohr
38 befestigt, das eine Magnetkern 39 aufweist und von einem Magnetkopf 40 umgeben
ist. Im knkerführungsrohr 38 ist ein Magnetanker 41 längsverschiebar gelagert, der
durch eine Feder 42 nach unten gedrückt wird, die sich einenends am Magnetkern 39
und anderenends an einem in den Magnetanker 41 eingebrachten Querstift 43 abstützt.
Unter dem Querstift 43 ist im Magnetanker 41 die Steuerstange 3G gegen die Kraft
einer Ausgleichsfeder 44 begrenzt längsverschiebbar gelagert und dicht über der
Druckmembrane 36 weist die Steuerstanee 30 durch eine Überwurfmutter 45 eine lösbare
Verbindung auf.
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las in Fig. 1 dargestellte Magnetventil ist bei in den Kanal 18 in
Pfeilrichtung eingeleitetem Medium in der
chaltstellung "stromlos
geschlossen" dargestellt. Dabei wirkt der Druck des Mediums nicht nur gegen die
Dichtplatte r7, sondern in gleichem Maße auch in der anderen Richtung gegen die
Druckplatte 32, so daß der Mediumsdruck die Dichtplatte 27 recht hochdrücken kann,
sondern letztere durch die Kraft der Feder 42 dicht gegen den Ventilsitz 19 gepreßt
Dleibt. Zum Öffnen des Magnetventils wird der Magnetanker 41 entgegen der Kraft
der Feder 42 mit der Steuerstange 30 und der Dicnbplatte 27 hochgezogen. Dabei kommt
die Dichtplatte 27 am oberen Ventilsitz 25 zur dichten Anlage und, da durch die
Ausgleichsfeder 44 ein Nachsetzen zum Toleranzausgleich ermöglicht ist, der Magnetanker
41 wird spaltfrei gegen den Magnetkern 39 gezogen, so daß ein guter Magnetfluß gegeben
ist und Brummgeräusche od. dgl.
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vermieden sina. bei geöffnetem Magnetventil strömt das Medium durch
die Kammer 14 in die Bohrungen 17,22. Das chließen des Magnetventils ist ebenso
leicht möglich sie das Öffnen, da aufgrund des an der Druckplatte 27 anstehenden
Mediumsdrucks dieser durcn die Feder 42 nicht Zusätzlich zu überwinden ist, so daß
mit geringen Feder-und Magnetkräften eine zuverlässige Schaltfunktion gewährleistet
ist. Das Magnetventil kann in vorteilhafter Weise gleichfalls mit der Schaltstellung
"stromlos offen betrieben werden, indem die Mediumszuführung einfach über den oberen
Kanal 23 erfolgt, Wobei durch die Druckmembrane
36 die Druckunabhängigkeit
der Ventilsteuerung erreicht wird. Eine weitere Anwendungsmöglichkeit besteht darin,
daß die Mediumzuführung durch die Bohrungen 17,22 erfolgt, so daß das Magnetventil
als Weiche verwendet werden kann, indem das Medium im dargestellten stromlos geschlossenen
Zustand in den oberen Kanal 23 gelenkt wird und bei hochgezogener r-ichtplatte 27
in den unteren Kanal 18 gelangt.
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Bezugszeichenliste 1 = Ventilkörper 2 = Oberflansch 3 = Unterflansch
4 = Blockhälfte 5 = Blcckhälfte 6 = Gewindeschraube 7 = Kopf 8 = Schaft 9 = Zentrierbohrung
:0 = Gewindeende 11 = Gewindebohrung 12 = Innengewinde 13 = Teilungsebene 14 = Kammer
15 = Dichtring 16 = Zentrierring :7 = Bohrung 18 = Kanal 19 = Ventilsitz 20 = Mündungsteil
21 = Kanalansatz 22 = Bohrung 23 = Kanal 24 = Mündungsteil 25 = Ventilsltz 26 =
Kanalansatz 27 = Dichtplatte 28 = Dichtfläche 29 = Dichtfläche 30 = Steuerstange
31 = Verlängerung 32 = Druckplatte 33 = Umfangsrand 34 = Nut 35 = Mutter 36 = Druckmembrane
37 = Gexindeansatz 38 = Ankerführungsrohr 39 = Magnetkern 40 = Magnetkopf 41 = Magnetanker
42 = Feder 43 = Querstift 44 = Ausgleichsfeder 45 = Überwurfmutter