DE3108693A1 - Elektromagnetventil, insbesondere fuer hausgeraete - Google Patents
Elektromagnetventil, insbesondere fuer hausgeraeteInfo
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Description
D-7758 Meersburg 'J * Hz 149
Senator h.c. Ing. Walt er Hölzer *..* I *..* *..
P at ent anme1dung
ilektromagnetventll, insbesondere für Hausgeräte
Die stürmische Entwicklung der Hausgeräteindustrie in den letzten 3o Jahren hat eine ähnliche Entwicklung bei den Zubehörteilen
ausgelöst. Kompakte Bauweise, rationelle Massenfertigung, materialgerechte d.h. kunststoffgerechte Konstruktionen und Betriebssicherheit
waren richtungsweisend.
Auf dem Gebiet der Elöktroraagnetventlle, wio aio bei automatJ iic
Waschmaschinen und- Geschirrspülern benötigt werden, setzte sich
ausnahmslos ein Konstruktionsprinzip durch, wie es bereits.im
Jahr 1946 in der US-Patentschrift 2 562 315 beschrieben wurde. Alle derzeit auf dem Markt befindlichen Elektromagnetventile beruhen
auf diesem Konstruktionsprinzip.
Es handelt sich dabei um ein Elektromagnetventil mit hydraulischer
Vorsteuerung, bestehend aus einem Ventilkörper (1) mit Zulauf (5) und Ablauf (6), mit einem konzentrischen Ventilsitz (1o), 0er
von einer flexiblen Membrane (2) verschließbar, ist, wobei sowohl Su- und Ablauf auf einer Seite der Membrane angeordnet sind,
ainar hydraulischem Druckhammer (3) auf dor andoron Boitc der
Membrane, einer Füllöffnung C7) vom Zulauf (5) zur Druckkammer(3)
und einer zentralen Druckentlastungsöffnung (11) in der Membran
(2) von der Druckkammer (3) zum Ablauf (6), sowie elektromagnetische Mittel zum Öffnen der Druckentlastungsöffnung (11) z.B.
in Form eines Tauchspul-Magnetankers (16).
Die heute auf dem Markt befindlichen Elektromagnetventile unterscheiden
sich lediglich in konstruktiven Details, arbeiten jedoch alle nach dem in der US-Patentschrift 2 5 62 315 beschriebenen Verfahren
.
Charakteristisch /List das hydraulische Schliessen der Membrane
sobald durch die kleine Füllöffnung (7) vom Zulauf (5) in die Druckkammer (3) Flüssigkeit einströmt und dadurch die flexible
Membrane (2) auf den Ventilsitz (1o) gedrückt wird. Sobald der Tauchspul-Magnetanker (16) in die Magnetspule (14) gezogen wird,
tritt aus der Druckkammer (3) durch die Druckentlastungsöffnung (11) Flüssigkeit in den Ablauf (6), die Druckkammer (3) wird
entlastet und die flexible Membrane (2) wird durch den vom Zulauf (5) anstehenden Wasserdruck vom Ventilsitz (1o) gehoben
und der Wasserdurchfluß durch das Ventil wird freigegeben.
üc'i Abschalten. Jos Stromes schließt der Tauchspul-Magnetanker
(1ϋ) die Druckentlastungsöffnung (11), durch die" Füllöffnung
(7) strömt vom Zulauf Wasser in die Druckkammer (3), wodurch die flexible Membrane (2) auf den Ventilsitz (1o) gedrückt
MLxd. Dabei ist es möglich, durch richtige Dimensionierung der
Füllöffnung (7) ein langsames Schliessen des Ventils herbeizuführen/ um Schaden durch Wasserschlag zu vermeiden.
Dieser Vorteil/ sowie die relativ geringen Betätigungskräfte haben
praktisch alle anderen Systeme vom Markt verdrängt. Hauptnachteil der heute am Markt befindlichen Magnetventile ist der relativ hohe
elektrische Leistungsbedarf, der einerseits eine kritische überwachung
der Erhitzung der Spulen erfordert, andererseits diese Ventile
für eine direkte elektronische Ansteuerung als nicht geeignet erscheinen läßt.
Aufgabe der Erfindung ist es, bei Magnetventilen der eingangs erwähnten
Art die magnetischen Widerstände des Systems auf ein Miftimum
zu reduzieren und damit den erforderlichen elektrischen Leistungsbedarf wesentlich zu verkleinern. Dabei soll nach Möglichkeit an den
in mehreren Jahrzehnten erarbeiteten Massenfertigungstechnologien festgehalten werden.
Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, ein Elektromagnetventil
mit hydraulischer Vorsteuerung in bekannter Art aufzubauen, d.h.
bestehend aus einem Ventilkörper mit Zu- und Ablauf, einem Ventilsitz,
/ 3
der von einer flexiblen Membrane verschließbar ist, wobei sowohl
Zulauf und Ablauf auf einer Seite der Membrane angeordnet sind, einer hydraulischen Druckkammer auf der anderen Seite der
Membrane, einer Füllöffnung vom Zulauf zur Druckkammer und einer Druckentlastungsöffnung von der Druckkammer zum Ablauf,
sowie einem Magnetanker, der in der Druckkammer angeordnet ist und der in stromlosen Zustand unter Federdruck die Druckentlastungsöffnung
schließt. Abweichend von den bisherigen Vorbildern wird die Druckehtlastungsöffnung nicht in der Membrane sondern
im Ventilkörper als Bypaß, der von der Druckkammer zum Ablauf führt, angeordnet.
Dadurch wird eine entscheidende Verbesserung des Magnetsystem»
erzielt, da der erforderliche Öffnungsweg des Druckentlastungsventils
nicht mehr vom Hub der Membrane abhängt und auf einen Bruchteil des bisher erforderlichen· Weges reduziert werden kann.
Dadurch ist es möglich, den Magnetanker als Klappanker mit minimalen
magnetischen Verlusten auszuführen.
Besonders die erfindungsgemäße Ausbildung des Klappankers als zweiteiligen Hebel, dessen eine Seite durch die den Schließdruck
bewirkende Feder belastet ist und dessen andere Seite die Druckentlastungsöffnung
schließt, führt zu einem zuverlässigen und einfachen Aufbau des Systems, besonders wenn die Feder nahe dor
Lagerstelle des Ankers auf dem einen Polschuh des Magnetsystems angeordnet ist.
Bei freistehenden Polschuhen kann erfindungsgemäß ein planebenes Teil als Anker vorgesehen werden, das um eine Kante des Polschuhs
kippt.
Bei bündig eingegossenen oder eingespritzten Polschuhen wird erfindungsgemäß
vorgeschlagen, den Klappanker im Bereich seiner Lagerstelle
von den Polschuhen weg abzubiegen/ um eine Kippbeweguag unter der
Einwirkung der Feder zu ermöglichen.
ß wird auch empfohlen einen Kinsatz im nicht flexiblen
der Membrandichtung vorzusehen, welcher neben der Halterung
dor ι!ojubrandichtung auch die Feder des Magnetsystem abstützt.
Der Einsatz wird erfindungsgemäß als Führung des Magnetankers ausgebildet.
Um die Membrane möglichst zu vereinfachen wird erfindungsgemäß weiterhin empfohlen, auch die Füllöffnung vom Zulauf zur Druckkammer
im Ventilkörper anzuordnen, sodaß die Membrane ohne jede Öffnung gefertigt werden kann.
In diesem Fall kann der Einsatz im Bereich der Füllöffnung s.iebähnlich
ausgebildet werden, indem man ihn z.B. mit Schlitzen verüieht,
welche die eigentliche Füllöffnung vor Verstopfen schützen.
Sollte kein Einsatz vorgesehen werden, wird erfindungsgemäß empfohlen,
-iiu Zulauf siebähnliche Schlitze vor der eigentlichen Füllöffnung
anzuordnen.
Figur 1 zeigt eine typische Ausführung eines Elektromagnetventiles
mit hydraulischer Vorsteuerung, wie es heute in riesigen Stückzahlen gefertigt wird. Der Ventilkörper (1) hat einen Wasserzulauf (5)
in. den das Wasser in Pfeilrichtung (8) eintritt. Auf der anderen Seite tritt aus dem Ablauf (6) das Wasser in Pfeilrichtung (17) aus.
Der Ventilsitz (1o) wird durch die Membrane (2) verschlossen, sobald durch die Füllöffnungen (7) Wasser vom Zulauf in die Druckkammer
(3) αIntritt. In der Druckkammer (3) kann sich der erforderliche
Schließdruck nur dann aufbauen, wenn im stromlosen Zustand der Magnetspule (14) der mit der Feder (13) belastete Tauchspul-Anker
die Druckentlastungsöffnung (11) verschließt.
Wird die Magnetspule (14) erregt, bewegt sich der Tauchspul-Anker (16)
in i/feilrichtung und öffnet die Druckentlastungsöffnung (11). Dadurch
sinkt der Druck in der Druckkammer (3) und das vom Zulauf kommende Wasser drückt die Membrare (2) von Ventilsitz (1o) und
das Wasser kann durch den Ablauf (6) in Pfeilrichtung (17) austreten.
Es ist klar zu erkennen, daß der Hub des Tauchspul-Ankers
größer sein muß als die öffnungsbewegung der Membrane (2) über
dem Ventilsitz (Vo), um die Druckentlastungsöffnung (11) offen
zu halten.
Da bei diesen Ventilen die Druckkammer (3) auch den Raum ura den
Tauchspul-Anker (16) mit seiner Feder (13) wasserdicht umschliesson
muß, wobei die Magnetspule (14) ausserhalb dieser Druckkammer auf einer Hülse (15) anzuordnen ist, ergeben sich für großo
Hübe magnetisch sehr ungünstige Verhältnisse.
Anders bei dem in Figur 2 dargestellten, beispielsweisen Elektro-Magnetventils.
Dabei .sind gleiche Teile mit gleichen Ziffern bezeichnet. Wesentlich ist, daß die Membrane (2) in ihrem flexiblen
Arbeitsbereich keinerlei öffnungen besitzt und die Membrane sich ungehindert bewegen kann. Auch hier versucht das in Pfeilrichtung (8)
in den Zulauf einströmende Wasser die Membrane hochzudrücken, aber das in Pfeilrichtung (9) durch die Füllöffnung (7) in den nruckraum
(3) einströmende Wasser drückt die Membrane (2) fest auf den Ventilsitz (1o).
Srfindungsgemäß ist nun ein Bypaß (4) im Magnetventilkörper (1)
angeordnet,der die Druckkammer (3) mit dem Auslauf (6) vorbimiot.
Die eigentliche Druckentlastungsöffnung (11) wird von dem Magnet- ·
Anker (12) (in diesem Ausführungsbeispiel ein Klappanker) unter dem Druck der Feder (13) geschlossen gehalten. Der Klappanker (12)
ist als zweiseitiger Hebel ausgebildet, der um die Kante (20) des Magnetjoches kippt und auf der einen Seite die Druckentlastungsöffnung
(11) schließt, auf der anderen Seite von der Feder (13) belastet wird.
Dabei ist es zweckmässig, den Angriffspunkt der Feder (13) auf eiern
Klappanker (12), wie in Figur 2 dargestellt, nahe der Kante (2o) des
Magnet j ochs anzuordnen, um einen guten Auflagedruck de,1J Klappankers
am Magnetjoch (18) zu erreichen.
In dem Ausführumjsbeispiel Figur 2 ist das Magnetjoch (18) mit
der iiagnetspule (14) in eineia Kunststoffgehäuse (19) eingespritzt,
aus dom clio Kante (2o) des Magnetjochs herausragt, so daß der Klappanker
(12) als planebenes Teil ausgebildet werden kann und trotzdem eine Kippbewegung um die Kante (2o) möglich ist.
Sollte aus fertigungstechnischen Gründen vorgezogen werden, das llagnetjoch (18) bündig mit dem Kunststoffgehäuse (19) auszuführen,
wird erfindungsgemäß empfohlen, den Klappanker im Bereich seiner Lagerstelle von den Polschuhen weg abzubiegen, wie in Figur 3 dargestellt.
Um die Druckentlastungsöffnung (11) gut abdichten zu können,
ohnci zusätzliche Teile zu benötigen, ist Sie in Figur 2 als Toil, der meist aus Weichgummi bestehenden Membrane (2), vorgesehen
und im Bypass (4) zentriert. Der weiche Ventilsitz dor Druckentlastungsöffnung (11) kann direkt durch den Klappanker
(12) verschlossen werden.
ftrfindungsgemäß wird ferner vorgeschlagen, im nichtflexiblen
Boreich der Membrane (2) einen Einsatz (21) vorzusehen, welcher nicht nur die Halterung der Membrane (2) im Ventilgehäuse (1)
vorbessert, sondern auch die Aufgabe übernimmt, die Feder (13)
abzustützen.
Dieser Einsatz kann zweckmässigerweise'auch als Führung des Maguetankers
ausgebildet werden, wie in Figur 3 gezeigt. Der Einsatz (21) besitzt z.B. eine oder mehrere Nasen (25) die in
korrespondierende Aussparungen des Klappankers (12) reichen
und dadurch Jossun Lage bestimmen.
weitere Ausgestaltung aer Erfindung besteht darin, die Füll-
(7) durch den Einsatz (21) zu führen und ihn im Bereich i'.cr I1UIlOffaulig siebähnlich z.B. mit Schlitzen versehen, auszubilden.
Dabei v/ird vorausgesetzt, daß auch für die Füllöffnung oixi Liyjjaü (22) νο·α Zulauf (5) zur Druckkammer (3) im Ventilgehäuse
(1) angeordnet ist.
üa die Füllöffnung nur otwa 0,3 mm 0 haben sollte, uui tlas langsame
hydraulische Schiiessen der Membrane (2) herbeizufuhren, ra
verhindert werden, daß im Wasser schwebende 'i'eilctieu -liwsc -ji'
verstopfen und damit die Funktion des Magnetventils «jciahr·.ίοα
könnten. Dies kann dadurch geschehen, daß im Einsatz (21) χδ<
Bereich der Füllöffnung Schlitze rait Siebwirkung vorhanden :Jind.
Bereich der Füllöffnung Schlitze rait Siebwirkung vorhanden :Jind.
iJine andere Möglichkeit besteht darin, wie in Figur 4 daryeytollt,
einen Längsschlitz (23) zwischen 2 Stegen (24) vorzusehen, in
welchen die eigentliche kleine Füllöffnung (7) vom Bypaß (22)
kommend, endet. Dabei ist zu beachten, daß der Schlitz (23)
etwas enger als die Füllöffnung (7) sein sollte, sodaß kleine 'i'eile, die sich vor den Schlitz setzen, nie die eigentliche
kleine Füllöffnung (7) erreichen können. Diese Ausführtung ist in Ventilgehäusen (1) aus Kunststoff in einfacher Art zu
realisieren.
etwas enger als die Füllöffnung (7) sein sollte, sodaß kleine 'i'eile, die sich vor den Schlitz setzen, nie die eigentliche
kleine Füllöffnung (7) erreichen können. Diese Ausführtung ist in Ventilgehäusen (1) aus Kunststoff in einfacher Art zu
realisieren.
Das beschriebene Ausführungsbeispiel zeigt wie grundlegend «'!au
,.•lagnetsysteiu durch die erfindungsgemäße Anordnung verbessert
wird.
wird.
Messungen haben gezeigt, daß ein orfindungngemaßes Magnetventil
mit nur 1/3o der herkömmlichen elektrischen Leistung
auskommt und dadurch für die direkte Ansteuerung von elektronischen Schaltungen verwendbar wird.
auskommt und dadurch für die direkte Ansteuerung von elektronischen Schaltungen verwendbar wird.
Aus der Zeichnung sind überdies wesentliche, v/eitere konstruktive
Verbesserungen und Verexnfachungen zu erkennen.
■Μ-
Leerseite
Claims (12)
- Senator h.c. Ing. Walter Holzqr · ·* ·· ·.*:·:*": : 31ϋ8θ33 Meersburg " ** Hz 149PatentansprücheElektroraagnetventil, insbesondere für Hausgeräte(i .J Elektromagnetventil mit hydraulischer Vorsteuerungbestehend aus einem Ventilkörper mit· Zulauf und Ablauf, einem Ventilsitz, der von einer flexiblen Membrane verschließbar ist, wobei sowohl Zulauf und Ablauf auf einer Seite der Membrane angeordnet sind, einer hydraulischen Druckkammer auf der anderen Seite der Membrane, einer Füll .öffnung vom Zulauf zur Druckkammer und einer Druckentlastungsöffnung von der Druckkammer zum Ablauf, sowie einem Magnetanker der in der Druckkaramer angeordnet ist und in stromlosem Zustand unter Federdruck schllesst, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckentlastungsöffnung im Ventilkörper- in einem Bypass, der von der Druckkammer zum Ablauf führt, angeordnet ist.
- 2. Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetanker Gin Klappanker ist.
- 3. Elektromagnetventil nach Anspruch 2, dadurch· gekennzeichnet, daß der Klappanker als zweiseitiger Hebel ausgebildet ist, dessen eine Seite durch die den Schließdruck bewirkende Feder belastet ist und dessen andere Seite die Druckentlastungsöffnung schliesst.
- 4. Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder nahe der Lagestelle des Ankers auf dem einen Polschuh des Magnetsystems angeordnet ist.
- 5. Elektroraagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Klappanker als planebenes Teil ausgebildet ist und um eine Kante des Polschuhes kippt.
- G. i-.lcktromay not ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Klappanker im Bereich seiner Lagestelle von aen Polschuhen weg abgebogen ist.
- 7. jlJ lektrornagnetvent il nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,, daß der vom Magnetanker zu verschliessende Ventilsitz der Druckentlastungsöffnung einstückig mit dem nichtflexiblen Teil der Membrane ausgeführt ist.
- 8. Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einsatz im nichtflexiblen Bereich der Membrandichtung vorhanden ist/ der als Abstützung für die Feder des Magnetsystems ausgebildet ist,
- S). Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz als Führung des·Magnetankers ausgebildet ist.
- 10. Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllöffnung zur Druckkammer im Ventilkörper angeordnet ist.
- 11. Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz im Bereich der Füllöffnung üiebähnlich, z.B. mit Schlitzen versehen, ausgebildet ist.
- 12. Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Zulauf ein siebähnlicher Schlitz vor der Füllöffnung angeordnet ist.
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