DE29722549U1 - magnetic valve - Google Patents
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19. Dezember 199719 December 1997
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10
Magnetventilmagnetic valve
Die Erfindung betrifft ein Magnetventil mit einem Spulengehäuse, einem in dem Spulengehäuse angeordneten Spulenkörper und einer auf den Spulenkörper aufgebrachten Spule als elektromagnetischem Antrieb.The invention relates to a solenoid valve with a coil housing, a coil body arranged in the coil housing and a coil applied to the coil body as an electromagnetic drive.
Zur Vorbeugung von immer größeren Umweltschäden ist es erforderlich, Werkstoffe und Produkte eines Unternehmens auf ihre Umweltverträglichkeit hin zu überprüfen. Im Hinblick auf die Umweltbilanz eines Produkts stellen sich dabei die Fragen, ob in Altprodukten und Neuentwicklungen nachwachsende Rohstoffe verarbeitet werden können, ob die Demontage eines Gerätes und die Rückgewinnung hochwertiger Materialien mit energiesparenden Verfahren durchführbar ist, ob es Werkstoffe gibt, durch die die knappen Öiressourcen geschont werden, und ob eine umweltfreundliche Materialentsorgung durch schadstoffarme Verbrennung, Recycling oder Kompostierung realisierbar ist. Darüber hinaus ist es wünschenswert, den Energieverbrauch eines Produkts im Betriebszustand zu minimieren.In order to prevent ever greater environmental damage, it is necessary to check the environmental compatibility of a company's materials and products. With regard to the environmental impact of a product, the questions arise as to whether renewable raw materials can be processed in old products and new developments, whether the dismantling of a device and the recovery of high-quality materials is feasible using energy-saving processes, whether there are materials that conserve scarce oil resources, and whether environmentally friendly material disposal through low-emission combustion, recycling or composting is feasible. In addition, it is desirable to minimize the energy consumption of a product in operation.
Das Gehäuse eines in herkömmlicher Weise hergestellten Ventils besteht aus Kunststoffen wie Polyvinylchlorid, Polypropylen oder Polyethylen, die nicht oder nur sehr schwer biologisch abbaubar sind. Die Kupferspule ist derart von einem Kunststoff ummantelt, daß eine Wiederverwertbarkeit des Kupfers nahezu ausgeschlossen, bzw. nur mit hohem Energie- und Kostenaufwand realisierbar ist.The housing of a conventionally manufactured valve is made of plastics such as polyvinyl chloride, polypropylene or polyethylene, which are not or only very difficultly biodegradable. The copper coil is coated in a plastic in such a way that the copper cannot be recycled or can only be recycled with high energy and cost expenditure.
Bekannt sind Faserverbundwerkstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen, in denen vor allem Stärke verwendet wird, oder Werkstoffe aus fossilen oder natürlichen Rohstoffen, wie z. B. Polyester, die nach dem Gebrauch in den Naturkreislauf zugeführt werden können. Diese Werkstoffe kommen vor allem als biologisch abbaubare Verpackungen zum Einsatz. Es wurden aber auch Pkw-Innenverkleidungen aus diesen Werkstoffen entwickelt. Fiber composite materials made from renewable raw materials, in which starch is used in particular, or materials made from fossil or natural raw materials, such as polyester, which can be returned to the natural cycle after use, are well known. These materials are mainly used as biodegradable packaging. However, car interior panels have also been developed from these materials.
Ferner sind in der Möbelherstellung Spritzgußteile aus Faserverbundwerkstoffen mit einem hohen Anteil an Holzfasern bekannt, die durch ihre Zusammensetzung ähnliche mechanische Eigenschaften aufweisen wie Massivholz.Furthermore, injection-molded parts made of fiber composite materials with a high proportion of wood fibers are known in furniture production; their composition means that they have similar mechanical properties to solid wood.
Bei einem bekannten Magnetventil hat sich zudem als nachteilig herausgestellt, daß die zum Schalten des Ventils benötigte Leistung sehr hoch ist. Während der Haltezeit (Ventil geschlossen oder Ventil geöffnet) wird diese hohe Leistung weiter von der Spule des Magnetventils aufgenommen, obwohl in diesem Betriebszustand eine weitaus geringere Halteleistung ausreichen würde. Die überschüssige Energiezufuhr führt zu einer starken Erwärmung der Spule und des Spulengehäuses. Die Abfuhr dieser Verlustwärme muß bei der Konzeption des Gehäusewerkstoffes berücksichtigt werden.Another disadvantage of a known solenoid valve has been found to be that the power required to switch the valve is very high. During the holding time (valve closed or valve open), this high power continues to be absorbed by the solenoid valve coil, although a much lower holding power would be sufficient in this operating state. The excess energy supply leads to a strong heating of the coil and the coil housing. The dissipation of this waste heat must be taken into account when designing the housing material.
Bekannt sind außerdem Schaltungen zum optimalen Betrieb von 5 elektromagnetischen Antrieben. Diese Schaltungen sind dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsaufnahme des elektromagnetischen Antriebes unabhängig von der TreiberspannungCircuits for the optimal operation of 5 electromagnetic drives are also known. These circuits are characterized by the fact that the power consumption of the electromagnetic drive is independent of the driver voltage
ist. Dies führt dazu, daß die thermische Beanspruchung des Antriebes verringert wird.This leads to a reduction in the thermal stress on the drive.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist die Bereitstellung eines Magnetventils mit günstiger Umweltbilanz.The object underlying the invention is to provide a solenoid valve with a favorable environmental balance.
Die Erfindung schafft ein Magnetventil, bei dem verschiedene Teile, zum Beispiel Fluid- und Spulengehäuse, Spulenkörper und Anker, weitestgehend aus biologische abbaubaren PoIymeren hergestellt sind, die bevorzugt aus nachwachsenden Rohstoffen erhalten werden, und dessen Leistungsaufnahme darüber hinaus in vorteilhafter Weise durch eine elektrische bzw. elektronische Schaltung auf ein Minimum reduziert werden kann.The invention provides a solenoid valve in which various parts, for example fluid and coil housings, coil bodies and armatures, are largely made of biodegradable polymers, which are preferably obtained from renewable raw materials, and whose power consumption can also be advantageously reduced to a minimum by an electrical or electronic circuit.
Gegenstand der Erfindung ist somit insbesondere ein Magnetventil mit einem Spulengehäuse, einem in dem Spulengehäuse angeordneten Spulenkörper und einer auf den Spulenkörper aufgebrachten Spule als elektromagnetischem Antrieb, welches dadurch gekennzeichnet, ist daß das Spulengehäuse wenigstens teilweise aus biologisch abbaubaren Polymeren gebildet ist.The subject of the invention is therefore in particular a solenoid valve with a coil housing, a coil body arranged in the coil housing and a coil applied to the coil body as an electromagnetic drive, which is characterized in that the coil housing is at least partially formed from biodegradable polymers.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Magnetventils sind in den Unteransprüchen angegeben.Further advantageous embodiments of the solenoid valve according to the invention are specified in the subclaims.
Die Bereitstellung eines Magnetventil, bei dem mindestens das Gehäuse der Spule aus einem biologisch abbaubaren Polymer bzw. einem nachwachsenden Rohstoff hergestellt ist, ermöglicht eine kostengünstige und umweitschonende Trennung des Gehäuses von der Spule durch biologischen Abbau des Gehäuses und die Zurückgewinnung der teuren Werkstoffe, aus denen die Spule üblicherweise gebildet ist. Somit können sowohl der Müllanteil an umweltschädlichen Polymeren petrochemischen Ursprungs reduziert als auch Kupfer und Ferrite der Spule wiederverwertet werden.The provision of a solenoid valve in which at least the housing of the coil is made of a biodegradable polymer or a renewable raw material enables a cost-effective and environmentally friendly separation of the housing from the coil through biological degradation of the housing and the recovery of the expensive materials from which the coil is usually made. This reduces the waste content of environmentally harmful polymers of petrochemical origin and also allows the copper and ferrites of the coil to be recycled.
In einer bevorzugten Ausführungsform besteht das z. B. im Spritzgußverfahren hergestellte Spulengehäuse vollständig aus einem biologisch abbaubaren Polymer ohne oder mit einem geringen Anteil an biologisch und/oder chemisch resistenten Polymeren, wie Polyvinylchlorid, Polyethylen oder Polypropylen. Darüber hinaus kann auch der Spulenkörper aus dem gleichen Material hergestellt sein. Bei Bedarf wird das verwendete biologisch abbaubare Polymer zum Schutz vor Umwelteinflüssen beschichtet. Zu diesem Zweck eignen sich unter anderem Verfahren wie Galvanisieren oder Lackieren. Die Spule kann in das Gehäuse eingelegt werden und danach erfindungsgemäß mit weiterem biologisch abbaubaren Polymer z. B. durch Gießen, Pressen oder Spritzen, umhüllt werden.In a preferred embodiment, the coil housing, which is produced using an injection molding process, for example, consists entirely of a biodegradable polymer with no or a small proportion of biologically and/or chemically resistant polymers, such as polyvinyl chloride, polyethylene or polypropylene. In addition, the coil body can also be made of the same material. If necessary, the biodegradable polymer used is coated to protect it from environmental influences. Processes such as galvanizing or painting are suitable for this purpose. The coil can be placed in the housing and then coated with additional biodegradable polymer, e.g. by casting, pressing or spraying.
Um die konstruktive Gestaltung des Magnetventils weiter zu vereinfachen, sieht eine weitere bevorzugte Ausführungsform eine Spule ohne ein festes, vorher hergestelltes Außengehäuse vor. Erreicht wird dies dadurch, daß die Spule mit den elektrischen Anschlüssen direkt mit dem biologisch abbaubaren Polymer umpreßt oder umspritzt wird.In order to further simplify the structural design of the solenoid valve, another preferred embodiment provides a coil without a fixed, previously manufactured outer housing. This is achieved by directly molding or overmolding the coil with the electrical connections with the biodegradable polymer.
Um die erfindungsgemäßen Magnetventile in aggressiver Umgebung einsetzen zu können, sieht eine weitere Ausführungsform vor, anstatt des nachträglichen Galvanisierens oder Lackierens ein herkömmliches, jedoch in der Materialstärke verringertes Außengehäuse aus Metall oder einem chemisch resistenten Polymer nach dem Einlegen der Spule mit dem biologisch abbaubaren Polymer zu verfüllen.In order to be able to use the solenoid valves according to the invention in aggressive environments, a further embodiment provides for a conventional, but reduced in material thickness, outer housing made of metal or a chemically resistant polymer to be filled with the biodegradable polymer after the coil has been inserted, instead of subsequent galvanization or painting.
In einer Weiterentwicklung wird auch das Ventil- oder Fluidgehäuse wie in den oben genannten Ausfuhrungsformen des Spulengehäuses aus biologisch abbaubaren Polymeren bzw. nachwachsenden Rohstoffen hergestellt, wobei auch Varianten möglich sind, die z. B. vollständig aus biologischen PoIymeren bestehen oder je nach Einsatzgebiet galvanisiert, lackiert oder mit einem anderen Verfahren vor schädlichen Umwelteinflüssen geschützt werden.In a further development, the valve or fluid housing is also made from biodegradable polymers or renewable raw materials, as in the above-mentioned versions of the coil housing, whereby variants are also possible which, for example, consist entirely of biological polymers or, depending on the area of application, are galvanized, painted or protected from harmful environmental influences using another process.
Als besonders günstig hat sich ferner erwiesen die Spule mit einer elektronischen Stromtreiberschaltung anzusteuern, die in vorteilhafter Weise dazu beiträgt, elektrische Energie einzusparen. Aufgrund der vorgeschlagenen Anordnung wird die Erwärmung der Spule durch die Reduzierung der Verlustleistung minimiert. Die Schaltung ist derart aufgebaut, daß die Leistungsaufnahme einer mit Gleichstrom betriebenen Spule unabhängig von der Versorgungsspannung ist. Der Vorteil der Stromtreiberschaltung liegt ferner darin, daß eine Zeitfunktion ermöglicht wird. Damit das erfindungsgemäße Magnetventil sicher schaltet, kann während des Schaltens über eine bestimmte Zeitdauer ein höherer Strom geliefert werden. Im weiteren Zeitverlauf ist die Leistungszufuhr um mehr als die Hälfte der in herkömmlichen Magnetventilen bereitzustel- !enden Leistung verringert. Diese verringerte Leistung reicht aus, um den Anker der Spule und damit die Stellung des Ventils in seiner Position zu halten.It has also proven particularly advantageous to control the coil with an electronic current driver circuit, which advantageously helps to save electrical energy. Due to the proposed arrangement, the heating of the coil is minimized by reducing the power loss. The circuit is designed in such a way that the power consumption of a coil operated with direct current is independent of the supply voltage. The advantage of the current driver circuit is also that a time function is enabled. In order for the solenoid valve according to the invention to switch reliably, a higher current can be supplied over a certain period of time during switching. Over the further course of time, the power supply is reduced by more than half the power that can be provided in conventional solenoid valves. This reduced power is sufficient to hold the armature of the coil and thus the position of the valve in its position.
Durch die Ansteuerung der Spule mit einer Stromtreiber- oder Spannungsteilerschaltung wird die Leistungsaufnahme des Magnetventils und die damit verbundene Erwärmung der Spule und des Gehäuses auf ein Minimum reduziert. Vor allem für Ventile mit sehr kleinen Abmessungen ist diese Verringerung der Leistungsaufnahme von entscheidender Bedeutung für die lange Lebensdauer des Ventils und die Prozeßsicherheit einer Anlage.By controlling the coil with a current driver or voltage divider circuit, the power consumption of the solenoid valve and the associated heating of the coil and housing are reduced to a minimum. Especially for valves with very small dimensions, this reduction in power consumption is of crucial importance for the long service life of the valve and the process reliability of a system.
Die Erfindung ist nachstehend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. 30The invention is explained in more detail below using embodiments shown in the drawing. 30
Fig. 1 zeigt einen schematischen Schnitt durch die Spule eines Magnetventils, die mit einem biologischen Polymer umpreßt bzw umspritzt ist;Fig. 1 shows a schematic section through the coil of a solenoid valve which is pressed or overmolded with a biological polymer;
Fig. 2 zeigt einen schematischen Schnitt durch die Spule eines Magnetventils mit einem festen, dünnwandigen Außengehäuse.Fig. 2 shows a schematic section through the coil of a solenoid valve with a solid, thin-walled outer housing.
Die in Figur 1 gezeigte Spule 1 sitzt auf einem Spulenkörper 2, der aus einem biologisch abbaubaren Polymer besteht. Im Ankerraum 7 befindet sich der in der Zeichnung nicht dargestellte Anker aus einem magnetischen Werkstoff. Die elektrischen Anschlüsse 6 sind auf konventionelle Art an der Spule 1 angebracht, z. B. durch Verlöten, und dienen zur elektrischen Ansteuerung der Spule Iz. B. mit der in der Zeichnung nicht dargestellten Stromtreiber- oder Spannungsteilerschaltung. Die Magnetbleche 3 dienen zur Verstärkung des Magnetfelds der Spule 1. Zur Bildung des Spulengehäuses 5 ist die Spule 1 mit einem biologisch abbaubaren Polymer umspritzt bzw. umpreßt. Das Spulengehäuse 5 kann ferner mit einem Ventilgehäuse (hier nicht dargestellt) mit wenigstens zwei fluidischen Anschlüssen verbunden sein. Auch das Ventilgehäuse ist vorzugsweise aus einem biologisch abbaubaren Polymer gebildet.The coil 1 shown in Figure 1 sits on a coil body 2, which is made of a biodegradable polymer. The armature made of a magnetic material (not shown in the drawing) is located in the armature chamber 7. The electrical connections 6 are attached to the coil 1 in a conventional manner, e.g. by soldering, and are used to electrically control the coil I, e.g. with the current driver or voltage divider circuit not shown in the drawing. The magnetic sheets 3 are used to amplify the magnetic field of the coil 1. To form the coil housing 5, the coil 1 is molded or pressed with a biodegradable polymer. The coil housing 5 can also be connected to a valve housing (not shown here) with at least two fluid connections. The valve housing is also preferably made of a biodegradable polymer.
In Figur 2 ist eine Spule 1 mit einem festen dünnwandigen Außengehäuse 8 aus einem biologisch abbaubaren oder einem biologisch und/oder chemisch resistenten Polymer dargestellt. In dieses Außengehäuse 8 ist die Spule 1 mit dem bevorzugt aus einem biologisch abbaubaren Polymer gebildeten Spulenkörper 2 eingelegt. Durch Öffnungen im Außengehäuse 8 ist ein biologisch abbaubares Polymer zur Bildung des Spulengehäuses 5 beispielsweise durch Spritzen, Gießen oder Einpressen eingefüllt. Alle weiteren Merkmale entsprechen der in Figur 1 gezeigten Spule.Figure 2 shows a coil 1 with a solid, thin-walled outer housing 8 made of a biodegradable or biologically and/or chemically resistant polymer. The coil 1 with the coil body 2, preferably made of a biodegradable polymer, is inserted into this outer housing 8. A biodegradable polymer is filled through openings in the outer housing 8 to form the coil housing 5, for example by injection molding, pouring or pressing. All other features correspond to the coil shown in Figure 1.
Claims (12)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |
Effective date: 19980402 |
|
| R163 | Identified publications notified |
Effective date: 19980316 |
|
| R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 20010103 |
|
| R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
Effective date: 20040420 |
|
| R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years |
Effective date: 20051216 |
|
| R071 | Expiry of right |