DE3018972C2 - Magnetventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Magnetventil für flüssige und gasförmige Medien, dessen Ventilverschlußstück oder -verschlußstücke mittels eines Wipp- oder Drehankers betätigbar sind, der im magnetischen Kreis sowohl wenigstens eines Elektromagneten als auch wenigstens eines Permanentmagneten liegt und zwei sich bei einer Ankerbewegung gegensinnig verändernde Arbsitsluftspalte bildet.

Bei einem bekannten Magnetventil dieser Art (DE-OS 20 37 774) liegt der Anker ständig am Mittelschenkel des E-förmigen Kernes des Elektromagneten sowie je nach seiner Drehstellung am einen oder anderen der beiden äußeren Schenkel dieses Kernes an. Der Anker, in dem der Permanentmagnet angeordnet ist, ist so gestaltet, daß in der einen Endlage des Drehankers der vom Permanentmagneten erzeugte magnetische Fluß sich über den mittleren und den einen äußeren Schenkel des Kernes des Elektromagneten schließt. Der Permanentmagnet dreht deshalb den Anker in diese Schwenkstellung und hält ihn in ihr fest, wenn der Elektromagnet nicht erregt ist. Um den Anker in seine andere Endlage und damit das Ventil in seine andere Schaltstellung zu bringen, wird der Elektromagnet derart erregt, daß der Anker vom einen äußeren Schenkel abgestoßen und vom anderen äußeren Schenkel angezogen wird. Der Elektromagnet erzeugt daher zwei Teilflüsse, von denen jeder über einen der beiden Arbeitsluftspalte geht und der eine sich über den Permanentmagnet schließt. Die Einsatzmöglichkeiten dieses Magnetventils sind durch den Raumbedarf und die erhebliche elektrische Leistungsaufnahme beschränkt. Zwar kann die elektrische Leistungsaufnahme durch Verwendung eines Servomschanismusses vermindert werden. Durch einen Servomechanismus werden aber der Raumbedarf und die Kosten wesentlich erhöht.

Es ist auch ein Hubankerventil bekannt (DE-OS 19 63 745), bei dem ein Permanentmagnet, welcher das Ventil in der Schließstellung zu halten sucht, außerhalb des Hubankers angeordnet ist. Das Öffnen des Ventils erfolgt mittels eines Elektromagneten, dessen magnetischer Fluß nur durch den Hubanker, nicht aber durch den Permanentmagneten geht und ebenso wie der Fluß des Permanentmagneten zwei sich gleichsinnig ändernde Arbeitsluftspalte überwinden muß. Mit diesem bekannten Ventil soll eine höhere Zuverlässigkeit und Ansprechempfindlichkeit gegenüber solchen Ventilen erreicht werden, die einen Elektromagneten zum Schließen des Ventils haben.

Bekannt ist ferner ein elektromagnetisch betätigbares Ventil, das keinen Permanentmagneten enthält. Der im Bereich seines einen Endes schwenkbar gelagerte Anker wird hier ausschließlich von einer Feder in seiner einen Endlage gehalten und durch den über einen ein/igen Arbeitsluftspalt gehenden magnetischen Fluß i'en der ansieinenden Kraft der Rückstellfeder in

seine andere Endstellung geschwenkt Der Raumbedarf und die Leistungsaufnahme sind deshalb bei diesem Ventil ebenfalls verhältnismäßig groß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Magnetventil zu schaffen, das durch einen geringeren Raumbedarf und eine geringere elektrische Leistung eine vielfältigere Einsatzmöglichkeit erlaubt das aber dennoch kostengünstig ist. Diese Aufgabe löst ein Magnetventil mit den Merkmalen des Anspruches 1.

Da der vom Elektromagneten erzeugte und über die Arbeitsluftspalte gehende magnetische Fluß nicht durch den einen hohen magnetischen Widerstand bildenden Permanentmagneten hindurchgeführt ist, ist die im Magnetkreis des Elektromagneten erforderliche magnetische Durchflutung wesentlich geringer als bei den bekannten Magnetventilen, was eine deutliche Verminderung des Raumbedarfs für den Elektromagneten zur Folge hat. Ebenso wird hierdurch die zur Ansteuerung des Elektromagneten notwendige elektrische Energie wesentlich vermindert. Weiterhin erreicht man eine Verminderung der elektrischen Leistungsaufnahme des Elektromagneten und auch seines Raumbedarfs dadurch, daß die beiden Arbeitsluftspalte für den magnetischen Fluß des Elektromagneten in Reihe liegen, so daß die Induktivität des Elektromagneten vor und nach dem Umschaltvorgang des Ventils gleich oder zumindest nahezu gleich groß ist. Dennoch ist durch die günstige Gestaltung der magnetischen Kreise der Leistungskoeffizient des erfindungsgemäßen Magnetventils, also das Verhältnis von elektrischer Leistung zu mechanischer Schaltleistung, sehr günstig.

Ein weiterer, wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Magnetventils, der zu einer vielfältigen Einsatzmöglichkeit beiträgt, besteht darin; daß es sowohl mit Hilfe von Dauersignalen als auch von Impulssignalen umgeschaltet werden kann und daß ihm mittels einfacher konstruktiver Maßnahmen ein monostabiles, ein bistabiles oder ein tristabiles Verhalten gegeben werden kann. Ein monostabiles Verhalten kann beispielsweise ausschließlich mit Hilfe des Permanentmagneten oder aber auch beispielsweise mit Hilfe einer Feder erreicht werden. Selbstverständlich sind auch Kombinationen mehrerer Maßnahmen möglich.

Eine Bistabilität kann ebenfalls rein mechanisch, beispielsweise mittels eines kniehebelartig wirkenden Federmechanismus, oder aber unter Zuhilfenahme magnetischer Mittel verwirklicht werden. Im letztgenannten Falle genügt es beispielsweise, die permanente Induktion im Magnetsystem so groß zu machen, daß der in beiden Endstellungen mittels einer Feder vorbelastete Anker gegen die Federkraft vom permanenten magnetischen Fluß festgehalten wird. Es kann auch mittels asymmetrischer Federkräfte wahlweise ein monostabiles oder bistabiles Verhalten eingestellt werden, weil hierzu nur eine Änderung der asymmetrischen Federkräfte notwendig ist, die im einen Falle größer und im anderen Falle kleiner als die magnetische Haltekraft sein müssen. Ein tristabiles Verhalten kann beispielsweise mittels einer Feder oder eines Federsystems erzielt werden, welche den zugeordneten Anker in einer Mittelstellung zu halten suchen.

Ein anderer, wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Magnetventils besteht darin, daß es wegen der geringen elektrischen Leistungsaufnahme in einfacher Weise mit Hilfe von elektrischen oder elektronischen Bauelementen angesteuert werden kann. Daher kann es auch ohne Schwierigkeiten programmiert werden. Beispielsweise können hierdurch das Zeitvcrhalten oder

die Umschaltbedingungen oder die Leistungsaufnahme verändert werden.

Die für einen Umschaltvorgang des Ventils erforderliche elektrische Leistung kann noch weiter vermindert werden, wenn der Anker aus wenigstens zwei in Längsrichtung seiner Drehachse nebeneinander angeordneten Teilen besteht, die um einen Winkel, der kleiner ist als der Schwenkwinkel zwischen der Schließstellung und der Öffnungsstellung, relativ zueinander um die Drehachse verschwenkbar sind. Die Verminderung der Leistungsaufnahme ist bei einem derartigen, mit einem lamellierten Paket vergleichbaren Anker darauf zurückzuführen, daß zunächst einer oder mehrere der Teile des Ankers, jedoch nicht alle Teile, eine Schwenkbewegung gegen den zu erreichenden Polschuh hin ausführen, ohne das Ventilverschlußstück oder die Ventilverschlußstücke zu bewegen. Erst nach dieser Leerbewegung eines oder mehrerer Teile des Ankers beginnt die Bewegung des Ventilverschiußstükkes oder der Ventilverschlußstücke. Die Betätigungskraft des Ankers ist nun aber wegen der durch die Leerbewegung bewirkten Verkleinerung des Arbeitsluftspaltes erheblich vergrößert, so daß insgesamt eine geringere Kraft des Elektromagneten und damit eine geringere Leistung genügt, um den Umschaltvorgang des Magnetventils zu bewirken.

Sofern der Anker in relativ zueinander verschwenkbare Teile unterteilt ist, ist es vorteilhaft, wenn zumindest in der einen der beiden Endstellungen des Ankers, die je durch die Anlage des Ankers an einem Polschuh definiert sind, nicht an allen Teilen eine den Anker aus der Endstellung heraus zu bewegen suchende, durch eine Feder oder ein Federsystem erzeugte Rückstellkraft angreift. Hierdurch wird nämlich ohne eine Vergrößerung der Rückstellkraft das Verhältnis zwischen dieser und der Haltekraft des permanentmagnetischen Systems durch eine Verminderung dieser Haltekraft vergrößert. Je geringer diese Haltekraft ist, desto geringer ist auch die Leistung, welche dem elektromagnetischen System zugeführt werden muß, um eine Umschaltbewegung des Ankers unter Überwindung der Haltekraft zu bewirken.

Besonders vorteilhaft ist eine Anordnung des Permanentmagneten oder der Permanentmagnete in magnetischen Kreisen, die über wenigstens ein abzweigendes Flußleitstück mit dem magnetischen Kreis des Elektromagneten vermascht sind und sich in den beiden Arbeitsluftspalten überlagern. Man kann hierdurch nicht nur in einfacher Weise erreichen, daß der Fluß des elektromagnetischen Systems, der sich über die beiden Arbeitsluftspalte und den Anker, nich! aber über den Permanentmagneten oder die Permanentmagnete schließt, vom permanentmagnetisehen Fluß im einen Arbeitsluftspalt verstärkt und im anderen geschwächt wird. Vielmehr ist es hierbei auch in einfacher Weise möglich, den permanentmagnetischen Fluß zu beeinflussen, ohne daß sich diese Beeinflussung auch auf den elektromagnetisch erzeugten Fluß auswirkt. Beispielsweise kann mittels des Flußleitstückes der permanentmagnetische Fluß auf einen bestimmten Wert begrenzt werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist zumindest der eine der beiden Jochschenkel einen abzweigenden, sich gegen den anderen Jochschenkel hin erstreckenden und zu dem Permanentmagneten führenden Arm als Flußleitstück auf. Dies ergibt eine sehr raumsparende Bauweise, die außerdem kostengünstig ist. da die lochschenkcl und das Flußleitstück, das ein

separates oder mit dem Jochschenkel einstückig ausgebildetes Teil sein kann, Abschnitte von Profilstäben sein können. Letzteres gilt auch für den Anker. Selbstverständlich ist aber auch eine geblechte Ausführung einzelner oder aller die magnetischen Flüsse "> führenden Teile möglich. Weisen beide Jochschenkel einen sich gegen den anderen Jochschenkel hin erstreckenden und als Flußleitstück dienenden Arm auf, dann ist es besonders einfach, zwei Permanentmagnete vorzusehen. Zwei Permanentmagnete oder Permanent- t< > magnetsysteme haben den Vorteil, daß die permanentmagnetischen Teilflüsse, beispielsweise durch die Wahl unterschiedlich starker Permanentmagnete oder mittels unterschiedlicher Flußleitstücke, nahezu unabhängig voneinander auf bestimmte, z. B. optimale Werte ι ^Γ> eingestellt werden können. Eine Lage des Permanentmagneten oder der Permanentmagnete zwischen den beiden Jochschenkeln ist auch für eine verschiebbare Anordnung besonders vorteilhaft, die eine Justierung, beispielsweise zur Einstellung von Asymmetrien oder zur Kompensation von Fertigungsungenauigkeiten, ermöglicht Die Justierung kann dann beispielsweise mit Hilfe von Stellschrauben erfolgen, die am Flußleitstück und/oder Permanentmagneten angreifen und in Bohrungen der Jochschenkel geführt sind. 2

Sofern in den beiden Arbeitsluftspalten unterschiedliche magnetische Verhältnisse herrschen sollen, kann dies auch durch unterschiedliche Formen der Polschuhe oder der ihnen zugekehrten Ankerabschnitte erreicht werden. so

Bei einer bevorzugten Ausführungsform greift in der Ankermitte eine Feder an, die eine eine Rückstellkraft bei einer Auslenkung des Ankers aus einer Mittelstellung erzeugende Form hat. Da diese Feder allein oder zusammen mit weiteren Federn die Schließkraft auf die Ventilverschlußstücke ausübt, hat eine Erhöhung der Schließkraft auch zur Folge, daß die Rückstellkraft zunimmt, welche der Haltekraft des permanentmagnetischen Systems entgegenwirkt Mit Hilfe dieser Feder kann deshalb ein Teil der Haltekraft des permanent- «o magnetischen Systems kompensiert werden, was gleichbedeutend ist mit einer Verminderung der Leistungsaufnahme des Elektromagneten beim Schaltvorgang, weil durch die Kompensation eines Teils der Haltekraft die zum Lösen des Ankers vom Elektromagneten zu erzeugende Kraft vermindert wird. Durch Verändern der Federvorspannung mit Hilfe einer Justierschraube können die Schaltpunkte des Ventils zusätzlich ange-. paßt werden.

Eine noch weitergehende Verminderung des Leistungsbedarfs des Elektromagneten für einen Schaltvorgang kann man dann erreichen, wenn das am Anker angreifende Federsystem asymmetrisch ist, d. h., der Schließdruck in der einen Schaltstellung kleiner ist als derjenige in der anderen Schaltstellung. Dies kann « durch eine außerhalb der Ankermitte am Anker angreifende Feder oder aber auch durch mehrere Federn erreicht werden. Sind mehrere Federn vorgesehen, so kann mittels einer ersten Feder oder eines ersten Federsystems ein Rückstellmoment auf den Anker *><· ausgeübt werden, wenn dieser aus seiner Mittelstellung heraus in die eine Endsteliung geschwenkt ist Eine zweite Feder oder ein zweites Federsystem können dabei auf den Anker ein entgegengesetzt gerichtetes. Drehmoment ausüben, das vorzugsweise in jeder «~> Stellung des Ankers zwischen der einen und der anderen Endlage wirksam ist. Unterschiedlich hohe Schließdrükke in den beiden Schaltstellungen sind in der Regel nicht

nachteilig, weil in der einen Stellung normalerweise die Entsorgungsleitung geschlossen gehalten wird und hierzu kein nennenswerter Schließdruck erforderlich ist.

Im folgenden ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im einzelnen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine teilweise im Schnitt und unvollständig dargestellte Seitenansicht von zwei gleich ausgebildeten, zu einer Batterie vereinigten Magnetventile, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie H-Il der Fig. I₁

Fig.3 eine Draufsicht auf das Joch und die beiden Polschenkel des elektromagnetischen Systems,

F i g. 4 eine Draufsicht auf die Schlauchanschlußseite des Ausführungsbeispiels. {

Wie die Fig.2 zeigt, sitzt auf dem Mittelabschnitt eines im Querschnitt rechteckförmigen Joches 1, das aus Weicheisen besteht, ein Spulenträger 2, welcher seinerseits eine oder mehrere Wicklungen 3 trägt. Die über den Spulenträger 2 überstehenden Enden des Joches 1 greifen in entsprechend geformte Durchbrüche von zwei gleich ausgebildeten Jochschenkeln 4 ein, die ebenfalls aus einem gut magnetisierbaren Material r< bestehen. Wie insbesondere F i g. 3 zeigt, weisen die beiden Jochschenkel 4, die im Ausführungsbeispiel die Abschnitte eines Profilstabes sind, eine rechteckige Grundplatte 5 auf. Diese beiden Grundplatten liegen parallel im Abstand voneinander in einer gemeinsamen, ■* zum Joch t parallelen Ebene. Von der der anderen Grundplatte 5 zugekehrten Randzone aus erstreckt sich zum Joch hin eine einstückig mit der Grundplatte 5 ausgebildete Wange 6, deren Breite zum Joch hin in Stufen abnimmt, wie F i g. 1 zeigt Von der einen Wange ' 6 aus erstreckt sich etwas oberhalb der Grundplatte 5 ein plattenförmiger Arm 7 gegen die andere Wange hin, der im Abstand von dieser Wange endet

An der dem Joch abgekehrten Seite des plattenförmigen Armes 7 ist ein quaderförmiger Permanentmagnet 8 festgelegt dessen Unterseite in der von der Unterseite, also der dem Joch 1 abgekehrten Seite, der beiden Grundplatten 5 definierten Ebene liegt.

Der Abstand zwischen dem Permanentmagneten und den beiden Grundplatten ist so groß gewählt daß über diesen Luftspalt kein magnetischer Fluß geht. Die beiden Zwischenräume zwischen dem Permanentmagneten und den Grundplatten sowie die Zwischenräume zwischen dem Arm und der anderen Wange sind mit einem Gießharz oder dgl. ausgegossen. Auch die übrigen Teile der Wangen sowie der Spulenträger 2 und die Wicklung 3 sind in Gießharz oder dgl. eingebettet Der als Ganzes mit 10 bezeichnete Magnetkopf, welcher den aus dem Spulenträger 2, der Wicklung 3, dem Joch 1 sowie den Jochschenkeln 4 bestehenden Elektromagneten sowie den Permanentmagnet 8 und den ihm zugeordneten Arm 7 enthält hat die Form eines Blockes mit lotrecht auf der von den Grundplatten 5 definierten Ebene stehenden Seitenflächen und einer parallel zu dieser Ebene liegenden Kopffläche.

In zwei gegenüberliegenden, in F i g. 2 nach links bzw. nach rechts weisenden Seitenflächen des Magnetkopfes 10 ist versenkt je eine elektrisch isolierende Kontaktträgerplatte 11 bzw. 12 angeordnet die im Ausführungsbeispiel beide als Leiterplatten ausgebildet sind, jedoch auch ausschließlich aus Isoliermaterial bestehen könnten. Das Gießharz oder dgl., in das die Einzelteile des Magnetkopfes eingebettet sind, übergreift den Rand dieser Kontaktträgerplatten und fixiert diese daher im Magnetkopf, und zwar im Ausführungsbeispiel in Anlage an der einen bzw. anderen Stirnfläche des Joches

1. Das Zentrum jeder Kontaktträgerplatte wird von einem in das Joch eingeschraubten Verbindungskörper 13 durchdrungen, der ein Innengewinde für eine Steckdose oder einen Steckmodul aufweist. Die in Fig. 2 links dargestellte Kontaktträgerplatte 11 trägt vier Flachstecker 14, mit denen die Enden der Wicklung 3 verbunden sind, die im Ausführungsbeispiel aus zwei Spulen unterschiedlicher Windungszahl besteht. Die Verbindung erfolgt über Stifte 15 (F ig. 1), die vom einen Flansch des Spulenträgers 2 abstehen. In ihren vier Eckzonen sind die Kontaktträgerplatten 11 und 12 mit je einem elektrisch gut leitenden Verbindungsstab 16 verbunden. Diese Verbindungsstäbe tragen ebenfalls dazu bei, die Kontaktträgerplatten 11 und 12 festzulegen. Außerdem bilden sie vier Verbindungsleitungen zwischen den beiden Kontaktträgerplatten. Selbstverständlich könnten statt der im Ausführungsbeispiel massiven Verbindungsstäbe 16 auch Rohre vorgesehen sein, durch die hindurch eine größere Anzahl von Verbindungsleitungen von der einen zur anderen Kontaktträgerplaue geführt werden könnten.

Die in den Zuleitungen zur Wicklung 3 liegenden Gleichrichter sind im Ausführungsbeispiel auf der die Flachstecker 14 tragenden Kontaktträgerplatte 11 angeordnet, aber nicht dargestellt. Sie könnten aber auch, gegebenenfalls zusammen mit weiteren Bauelementen, auf der anderen Kontaktträgerplatte 12 vorgesehen sein. Letztere kann außerdem Steckverbindungselemente aufweisen, um Steckmodule, die beispielsweise Programmschaltungen enthalten, in einfacher Weise anschließen zu können oder eine Verbindung zu anderen Magnetventilen herstellen zu können.

Damit das Medium, das durch das Magnetventil hindurchfließt nicht in den Magnetkopf 10 eindringen kann, ist dieser auf der an das Ventilgehäuse 17 angrenzenden Fläche mittels einer dicht anliegenden Trennfolie 18 abgedeckt. Diese Trennfolie besteht aus einem gegen aggressive Medien unempfindlichen Werkstoff, beispielsweise Metall oder Kunststoff. Sie kann gleichzeitig als Trennschicht wirken, um den stellen Anstieg der Magnetkennlinie in Polschuhnähe zu reduzieren. Sofern als Medium nur Luft in Frage kommt, genügt auch eine im Siebdruckverfahren aufgebrachte Dichtungsschicht, um den Magnetkopf zu versiegeln.

An der dem Ventilgehäuse 17 zugekehrten Seite des Permanentmagneten 8 ist unter Zwischenlage der Trennfolie 18 je eine aus magnetisierbarem Material bestehende Lagerplatte 19 festgelegt, die im Ausführungsbeispiel seitlich nicht über den zugeordneten Permanentmagneten übersteht Diese Lagerplatte 19 hat mittig eine quer zur Längsrichtung des Joches 1 verlaufende, in das Ventilgehäuse hinein vorspringende

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zugeordneten Ankers 20 eingreift und ein Wipplager für diesen bildet. Der Anker 21 könnte aus einem einzigen Abschnitt eines Profilstabes oder aus mehreren ein Paket bildenden Blechen bestehen. Im Ausführungsbeispiel ist der <\nker jedoch aus drei in Längsrichtung seiner Kippachse nebeneinander angeordneten Teilen 2Γ und 21" zusammengesetzt die relativ zueinander um die Drehachse begrenzt verschwenkbar sind. Die dem Magnetkopf zugekehrte, ebene Fläche der beiden Arme des Ankers schließen einen stumpfen Winkel miteinander ein, damit sie in der einen bzw. anderen Kipplage des Ankers ohne Luftspalt an dem ihnen zugeordneten Polschuh 22 bzw. 23 anliegen können. Alle Polschuhe sind an der gegen das Ventilgehäuse 17 weisenden Seite der Grundplatten 5 festgelegt Der in Fig.2 links dargestellte Polschuh 22 bildet gegen den Anker 21 hin eine Stufe, welche in eine entsprechende Aussparung des Ankers eingreift. Hierdurch wird ein Kippen des Ankers 21 in diejenige Kipplage, in der er am Polschuh 22 anliegt, begünstigt. Das Magnetsystem gibt daher dem Anker 21 ein monostabiles Verhalten, so daß auch das Magnetventil ein monostabiles Verhalten zeigen kann.

Auf der der Lagerplatte 19 abgekehrten Seite ist der Anker 21 mit einer Quernut versehen, deren Breite sich nahezu über die gesamte Länge des Ankers erstreckt. In diese Quernut greift ein Dichtungsträger 26 ein, der, wie F i g. 2 zeigt, ein U-förmiges Mittelteil hat, an das sich zu beiden Seiten je ein plattenförmiger Seitenteil anschließt. Die beiden Seitenteile liegen in einer gemeinsamen, senkrecht zu den Schenkeln des Mittelteils verlaufenden Ebene, und ihre freien Randzonen werden von den Flanken der Quernut 20 übergriffen. Eine vorgespannte Schraubendruckfeder 27 stützt sich einerseits am Anker 21 und andererseits am Jochabschnitt des Mittelteils des Dichtungsträgers 26 ab und sucht die Seitenteile in Anlage an den sie übergreifenden Werkstoffpartien der beiden außenliegenden Teile 21' des Ankers zu halten. Die beiden den Dichtungsträger übergreifenden Werkstoffpartien des mittleren Teils 21" des Ankers liegen hingegen in der Mittelstellung des Ankers in einem so großen Abstand vom Dichtungsträger, daß dieser Ankerteil 21" bei einer Erregung des Elektromagneten zunächst allein ein Stück weit gegen

^i(l den einen Polschuh schwenken kann, ohne dabei den Polschuh zu erreichen. Erst nach dieser Schwenkbewegung des Teils 21", die durch die Verkleinerung der wirksamen Breite des Arbeitsluftspaltes zu einem erhöhten Drehmoment des Ankers führt, beginnt der

i> Anker den Dichtungsträger 26 entgegen der Kraft der Schraubendruckfeder 27 in seine Endstellung zu kippen. Auf der dem Anker 21 abgekehrten Seite tragen die beiden Seitenteile des Dichtungsträgers 26 je ein Ventilverschlußstück 28, das im Ausfuhrungsbeispiel als aufvulkanisierte, gummielastische Dichtplatte ausgebildet ist. Es kann aber auch z. B. eine gehärtete Stahlplatte sein. In der einen Kippstellung des Ankers 21 wird das vom einen Seitenteil des Dichtungsträgers 26 getragene Ventilverschlußstück 28 an den zugeordneten Ventilsitz

⁴"> 29 in dem als Kunststoffspritzgußteil ausgebildeten Ventilgehäuse mit hoher Kraft angepreßt, in der anderen Kippstellung das andere Ventilverschlußstück an den ihm zugeordneten Ventilsitz.

In jeder der beiden Endstellungen des Ankers liegen

'" alle drei Teile 21' und 21" am Polschuh an. In seiner Endoder Kippstellung wird der Dichtungsträger 26 aber nur von den beiden äußeren Teilen 21' gehalten, auf die allein die Rückstellkraft der Schraubendruckfeder 27 wirkt was zu einer wesentlich kleineren Losreißkraft führt, als wenn der Anker einstückig wäre oder seine Teile nicht relativ zueinander geschwenkt werden könnten. Zu Beginn eines Umschalt Vorgangs reißen deshalb die äußeren Teile 21' des Ankers im Sinne eines Vorhubes zuerst vom Polschuh ab.

Die Ventilsitze 29 sind am innenliegenden Ende je einer Bohrung 30 vorgesehen, die andererseits in den einen oder anderen von zwei quer verlaufenden Sammelkanälen 38 münden. Die beiden Sammelkanäle stehen mit je einem Stecknippel 39 an der dem Magnetkopf IC abgekehrten Seite des Ventilgehäuses in Verbindung. Dies gilt auch für je eine dritte Bohrung 31. welche in den Zwischenraum zwischen den beiden Ventilverschlußstücken 28 mündet, in dem auch der

U-förmige Mittelteil des Dichtungsträgers 29 liegt. Alle Schlauchanschlüsse liegen daher auf der dem Magnetkopf 10 abgekehrten Seite des Ventilgehäuses 17.

Eine weitere Bohrung 32 im Ventilgehäuse 17, die parallel zu den anderen Bohrungen liegt, ist auf das dem Polschuh 22 zugeordnete Ende des Ankers 22 ausgerichtet. Sie enthält eine Ausgleichsfeder 33 und einen von ihr belasteten, längsverschiebbaren Druckstift 34, der am Anker 21 anliegt und zu dessen monostabilem Verhalten beiträgt. Die Vorspannung der Ausgleichsfeder 33 ist veränderbar, um auch ein bislabiles Verhalten des Ankers einstellen zu können.

Gegen das andere Ende des Ankers 21 ist eine Bohrung gerichtet, in der längsverschiebbar ein Betätigungsstift 35 geführt ist, mittels dessen der Anker manuell betätigt werden kann.

Schrauben 36 (vgl. Fig.4) in den Eckbereichen des Magnetkopfes 10 und des Ventilgehäuses 17 spannen beide zusammen. Eine Gehäusedichtung 37 zwischen dem Magnetkopf und dem Ventilgehäuse dichtet den Innenraum des Ventilgehäuses, in dem der Anker 21 liegt, nach außen hin ab.

Da der größere Teil des von dem Permanentmagneten 8 erzeugten Flusses sich über den Arm 7, den Polschuh 22, die eine Hälfte des Ankers 21 und die Lagerplatte 19 schließt, wird der Anker 21 in Anlage am Polschuh 22 gehalten, solange der Elektromagnet nicht erregt ist. In dieser Kipplage ist die in F i g. 2 rechts dargestellte Bohrung 30 am Ventilsitz 29 dicht verschlossen, und die linke Bohrung 30 steht mit der dritten Bohrung 31 in Verbindung.

Soll das Magnetventil umgeschaltet werden, also der Anker 21 in seine andere Kipplage überführt werden, dann wird durch eine impulsartige oder dauernde Erregung des Elektromagneten ein magnetischer Fluß erzeugt, und zwar mit einer solchen Richtung, daß er im Arbeitsluftspalt 24, der in der bisherigen Schaltstellung praktisch gleich Null war, dem vom Permanentmagneten erzeugten Fluß entgegengerichtet ist. Nimmt man an, daß bei dem in F i g. 2 dargestellten Permanentma- -gneten 8 der Nordpol am Arm 7 anliegt und deshalb der magnetische Fluß des Permanentmagneten vom Polschuh 22 aus über den Arbeitsluftspalt 24 zum Anker 21 übertritt, dann muß der Nordpol des Elektromagneten an dem in F i g. 2 rechts dargestellten Ende liegen, damit der von ihm erzeugte magnetische Fluß sich über die rechts dargestellte Wange, den Polschuh 23, den Arbeitsluftspalt 25, den Anker 21, den Arbeitsluftspalt 24, den Polschuh 22 und die links dargestellte Wange 6 sowie das Joch 1 schließt. Derjenige Teil des vom Permanentmagneten 8 erzeugten magnetischen Flusses, der sich über den oberen Teil der linken Wange 6, das Joch 1, die rechte Wange 6, den Polschuh 23, den Arbeitsluftspalt 25 und den rechten Teil des Ankers 22 schließt, verstärkt den elektromagnetisch erzeugten Fluß im Arbeitsluftspalt 25 und unterstützt damit die Umschaltbewegung des Ankers 21, welche entgegen der Kraftausgleichsfeder 33 erfolgt.

Am Anfang und am Ende der Umschaltbewegung des Ankers ist die wirksame Größe des Luftspaltes konstant, da sich der Arbeitsluftspalt 25 im gleichen Maße verringert, wie sich der Arbeitsluftspalt 24 vergrößert. Die Induktivität des Elektromagneten ist deshalb in beiden Endstellungen des Ankers gleich groß.

Ob die beiden Anker 21 nur so lange in der nun erreichten Kippstellung bleiben, wie der Elektromagnet erregt ist, hängt von der permanenten Induktion des Permanentmagneten und der eingestellten Kraft der Federn 27 und 33 ab. 1st die Rückstellkraft der Federn 27 und 33 größer als die Haltekraft, welche aufgrund der permanenten Magnetflüsse in den Arbeitsluftspalten erzielt wird, dann hat das Ventil ein monostabiles Verhalten, d.h. der Anker 21 keh.t wieder in die Ausgangslage zurück, sobald der Elektromagnet nicht mehr erregt ist. Wird jedoch der Anker 21 in der zweiten Kippstellung von den permanenten Flüssen gehalten, dann hat das Magnetventil ein bistabiles Verhalten. Zu einer Umschaltung in die erste Kippstellung der Anker ist dann eine impulsartige oder langer andauernde Erregung des Elektromagneten notwendig, und zwar in einem Sinne, daß der permanente Fluß im Arbeitsluftspalt 25 geschwächt oder kompensiert und im Arbeitsluftspalt 24 verstärkt wird.

Da die Schraubendruckfeder 27 den Anker in seiner Mittelstellung zu halten sucht, wie aus F i g. 2 ersichtlich ist, kann durch eine entsprechende Dimensionierung dieser Schraubendruckfeder 27 dem Ventil auch ein tristabiles Verhalten gegeben werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Magnetventil für flüssige und gasförmige Medien, dessen Ventilverschlußstück oder -verschlußstücke mittels eines Wipp- oder Drehanker beiätigbar sind, der im magnetischen Kreis sowohl wenigstens eines Elektromagneten als auch wenigstens eines Permanentmagneten liegt und zwei sich bei einer Ankerbewegung gegensinnig ändernde Arbeitsluftspalte bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Arbeitsluftspalte (24,25) für den magnetischen Fluß des Elektromagneten (1 bis 6) in Reihe liegen und daß jeder Permanentmagnet (8) außerhalb des sich über den Anker (21) schließenden magnetischen Kreises des Elektromagneten (1 bis 6) liegt.

2. Magnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der Breiien der beiden Arbeitsluftspalte (24, 25) in den beiden Endlagen des Ankers (21) konstant ist

3. Magnetventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (21) aus wenigstens zwei in Längsrichtung seiner Drehachse nebeneinander angeordneten Teilen (2Γ, 21") besteht, die um einen begrenzten Winkel relativ zueinander um die Drehachse verschwenkbar sind.

4. Magnetventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest in der einen der beiden Endstellungen des Ankers (21), die je durch die Anlage des Ankers (21) an einem Polschuh (22, 23) definiert sind, eine durch eine Feder (27) oder ein Federsystem erzeugte Rückstellkraft wirksam ist.

5. Magnetventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die den Anker (21) in einer stabilen Lage zu halten suchende Feder (27) in Ankermitte angreift, eine eine Rückstellkraft bei einer Auslenkung des Ankers (21) aus seiner Mittelstellung erzeugende Form hat und eine in Schließrichtung wirkende Kraft auf wenigstens eines der Ventilverschlußstücke (28) ausübt.

6. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Permanentmagnet (8) in magnetischen Kreisen liegt, die über wenigstens ein abzweigendes Flußleitstück (7) mit dem magnetischen Kreis des Elektromagneten (1 bis 6) vermascht sind und sich diesem in den beiden Arbeitsluftspalten (24,25) überlagern.

7. Magnetventil nach Anspruch 6, dadurch' gekennzeichnet, daß zumindest der eine der beiden Jochschenkel (4) einen abzweigenden, sich gegen den anderen Jochschenkel hin erstreckenden und zum Permanentmagneten (8) führenden Arm (7) als Flußleitstück aufweist.

8. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (8) in dem durch das Ankerlager (19) gehenden magnetischen Pfad im Bereich zwischen den beiden Jochschenkeln (4) liegt.

9. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Polschuhe (22, 23) und/oder die Ankerenden eine unterschiedliche magnetische Verhältnisse ergebende Form haben.

10. Magnetventil nach einem der Ansprüche I bis 9. dadurch gekennzeichnet, daß die in beiden Endstellungen des Ankers (21) mittels einer oder mehrerer Federn (27. Ϊ3) erzeugten Schließkral u-

mittels deren die Ventilverschlußstücke (28) gegen den zugeordneten Ventilsitz gedrückt werden, eine unterschiedliche Größe haben.

11. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, udü zumindest Teile des magnetischen Pfades des Elektromagneten (1 bis 6) aus einem Werkstoff mit permanenter Induktion bestehen.