DE3135547A1

DE3135547A1 - Durchgangsventil

Info

Publication number: DE3135547A1
Application number: DE19813135547
Authority: DE
Inventors: Peter 7148 Remseck Dukanovi&cacute;
Original assignee: Herion Werke KG
Current assignee: Herion Werke KG
Priority date: 1981-09-08
Filing date: 1981-09-08
Publication date: 1983-03-17

Description

Patentanwälte Or. rei\ nat. Thomas Berendt

Dr.-Ing. Hans Leyh Innere Wiener Str. 20 - D 8000 München 80

Unser Zeichen: A 14 Lh/fi

Herion-Werke KG
Stuttgarter Straße 120
D-7012 Fell bach

Durchgangsventil

A 14 493 Herion-Werke KG

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Durchgangsventil, insbesondere ein Hochdruckmagnetventil für kleine Nennweiten für gasförmige und flüssige Medien, mit einem Gehäuse mit Zulauf und Ablauf, einem Ventilstößel mit Ventildichtscheibe, die durch das Medium in Schließrichtung und durch Magnetkraft in Öffnungsrichtung beaufschlagbar ist und mit einem Ventilsitz zusammenwirkt, der aus einer Ventil sitzpTatte mit einem eine Ventildurchgangsbohrung enthaltenden Ansatz gebildet ist, dessen der Ventildichtscheibe zugewandte Fläche die Ventilsitzfläche bildet.

Bei Ventilen der vorgenannten Art ist die Größe des Magneten - abgesehen vom Druck - direkt von der Größe der Sitzfläche des Ventilsitzes abhängig. Die Ventilsitzfläche umfaßt die Querschnittsfläche der Ventildurchgangsbohrung, die durch die Nennweite des Ventils vorgegeben ist, sowie eine Auflagefläche, auf der der das Ventil öffnende und schließende Ventilteller aufliegt. Um nun einen möglichst kleinen Magneten verwenden zu können, soll diese Auflagefläche so klein wie möglich gehalten werden, wobei sie aber eine bestimmte Größe nicht unterschreiten darf, die im wesentlichen durch die Flächenpressung bestimmt ist.

In der Praxis haben sich, insbesondere bei höheren Anforderungen an die Dichtigkeit des Ventils, plangeläppte Dichtflächen gut bewährt. Bei Ventilen kleiner Nennweite (z.B. 1 mm) können die üblichen Führungsmittel für die Ventildichtscheibe ein exaktes Anliegen dieser Scheibe auf der Auflagefläche des Ventilsitzes nicht mehr gewährleisten. Hierdurch kann die Dichtheit des Ventiles und damit seine Funktion beträchtlich beeinträchtigt werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem Ventil der eingangs genannten Art die Ventilsitzplatte derart zu gestalten, daß die Ventildichtscheibe zuverlässig, betriebssicher und dicht auf der Ventilsitzfläche aufsitzt.

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Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die Ventilsitzplatte wenigstens zwei weitere Auflagepunkte bzw. Auflageflächen für die Ventildichtscheibe aufweist.

Auf diese Weise wird eine Drei-Punkt-Auflage der Ventildichtscheibe auf der Ventilsitzplatte erreicht, wodurch Verkantungen vermieden und eine dichte Anlage der Ventildichtscheibe an der Ventilsitzfläche bewirkt wird.

Zweckmäßigerweise sind die beiden weiteren Auflagepunkte in Form von Ansätzen an der Ventilsitzplatte ausgebildet, deren Stirnflächen in einer Ebene mit der Ventilsitzfläche liegen, wobei diese beiden Ansätze zusammen mit dem Ansatz, der die Ventildurchgangsbohrung enthält, vorzugsweise in Winkelabständen von 120° angeordnet sind.

Die weiteren Ansätze können aber auch in Form eines integralen Ringes ausgebildet sein, der den Ansatz, der die Ventildurchgangsbohrung enthält, konzentrisch im Abstand umgibt.

Die Ansätze und der Ring haben vorteilhafterweise Entlüftungsbohrungen oder Entlüftungsschlitze, um die Bildung von Luftpolstern oder Unterdrücken zu vermeiden.

Um die Ventildichtscheibe beim öffnen des Ventils ohne größere Kräfte und damit unter Verwendung eines kleineren Magneten von der Ventilsitzplatte abheben zu können, wird sie zweckmäßigerweise nicht gleichmäßig und gleichzeitig über ihre gesamte Fläche abgehoben, sondern zunächst einseitig gekippt und dann von der Ventilsitzfläche abgehoben.

Vorzugsweise ist hierzu die Ventilsitzfläche mit einer Kippkante versehen, wobei der Ventilteller einen schrägverlaufenden Bund an seinem Umfang aufweisen kann, an dem ein Bund des Magnetankers angreift, um die Ventilsitzscheibe von der Ventilsitzplatte abzuheben.

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Andererseits kann die Ventilsitzscheibe zylindrisch ausgebildet sein und der Magnetanker einen schrägverlaufenden Bund aufweisen, um beim öffnen des teitils zunächst die Ventildichtscheibe an einer Seite anzuheben und damit zu kippen und erst danach vollständig von der Ventilsitzplatte abzuheben.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert, in der

Fig. 1 schematisch im Schnitt ein erfindungsgemäßes Ventil zeigt.

Fig. 2 zeigt im Schnitt die Ventildichtscheibe und die Ventilsitzplatte des Ventils nach Fig. 1 in vergrößerter Darstellung.

Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf die Ventilsitzplatte nach Fig. 2.

Fig. 4 und 5 zeigen im Schnitt weitere Ausführungsformen der Ventil dichtscheibe und der Ventilsitzplatte des Ventils nach Fig.

Fig. 1 zeigt ein Hochdurckmagnetventil 10, bestehend aus einem Sockel oder Gehäuse 12 mit angeschraubter Führungshülse 18 für den Magnetanker 16 eines Elektromagneten 14.

In dem Magnetanker 16 ist ein Ventilstößel 20 axial beweglich geführt und durch eine Druckfeder 26 in Schließrichtung des Ventiles beaufschlagt. Der Magnetanker 16 selbst wird durch eine Rückstellfeder 28 ebenfalls in Schließrichtung beaufschlagt, d.h. das Ventil wird durch Federkraft geschlossen und durch die Magnetkraft des Elektromagneten 14 geöffnet.

An die Führungshülse 18 ist eine Stirnplatte 30 angeschweißt, die den Magnetraum abschließt und an der sich ein Ende der Rückstellfeder abstützt.

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Fig. 2 zeigt die Verschlußteile des Ventils in vergrößerter Darstellung.

In das Gehäuse 12, das mit einem Zulauf 36 und mit einem Ablauf 38 versehen ist, ist eine Ventilsitzplatte 24 eingesetzt, die mit einer Ventildichtscheibe 22 zusammenwirkt. Die Ventilsitzplatte 24 ist mit einem axial vorstehenden Ansatz 40 versehen, in welchem eine mit dem Ablauf 38 in Verbindung stehende Ventildurchgangsbohrung 52 ausgebildet ist. Die der Ventildichtscheibe 22 zugewandte Stirnseite des Ansatzes 40 bildet eine Ventilsitzfläche für die Ventildichtscheibe 22, die, wenn das Ventil geschlossen ist, auf dieser Ventilsitzfläche aufliegt, wie in Fig. 2 dargestellt ist.

Die Ventilsitzfläche selbst wird aus einer Auflagefläche 50 und dem Querschnitt der Ventildurchgangsbohrung 52 gebildet, wie Fig. 3 zeigt.

Die Ventilsitzplatte 24 ist nun mit zwei weiteren axialen Ansätzen 42, 44 versehen, deren Stirnflächen ebenfalls Auflageflächen 70 für die Ventildichtscheibe 22 bilden. Jeder der Ansätze 42, 44 ist mit einer axialen Sackbohrung 46 und mit einem querverlaufenden Entlastungsschlitz 48 versehen.

In der in Fig. 2 dargestellten Position ist das Ventil geschlossen, d.h. der Elektromagnet 14 ist abgeschaltet und die Feder 28 drückt den Magnetanker 16 nach unten in Schließrichtung des Ventils.

Durch den Ventilstößel 20 wird die Ventildichtscheibe 22 gegen die Ventilsitzplatte 24 angelegt, derart, daß sie auf den Auflageflüchen 50, 70 der Ansätze 40, 42, 44 aufsitzt und die Ventildurchgangsbohrung 52 schließt.

Der Ventilstößel 20 hat einen Bund 72, der an einer Schulter 64 des Magnetankers 16 abgestützt ist. Ferner hat die Feder 26 eine größere Federkraft als die Feder 28, so daß der Magnetanker 16 seine Endlage erreicht hat, sobald die Ventildichtscheibe 22 auf der Ventilsitzplatte aufliegt.

Die Ventildichtscheibe 22 Wird im Übrigen durch das Medium selbst gegen die Ventilsitzplatte 24 angedrückt, da das Medium aus dem Zulauf 36 über den Ventilraum 32 in den Ventilraum 34 oberhalb der Ventilsitzscheibe 22 strömen kann, zu welchem Zweck zwischen dem Auiiendurchmesser der Ventildichischeibe 22 und dem entsprechenden Innendurchmesser des Magnetankers 16 ausreichend Zwischenraum vorhanden ist. Da die untere Fla'che der Ventildichischeibe 22 um die Auflageflächen 5O₅ 70 und die Querschnittsflächen der Bohrungen 46, 52 gegenüber ihrer oberen Stirnfläche vermindert ist, ergibt sich eine Druckdifferenz, durch welche die Ventildichtscheibe 22 gegen die Ventilsitzplatte 24 angedrückt wird. ·

Zum öffnen des Ventils wird der Elektromagnet 14 eingeschaltet, der Magnetanker 16 angezogen und die Ventildichtscheibe 22 durch einen Bund 54 des Magnetankers von dem Ventilsitz abgehoben.

Mit Hilfe der beiden zusätzlichen Ansätze 42, 44, die zusammen mit dem Ansatz 40 in Winkelabständen von 120° angeordnet sind, ergibt sich somit eine Drei-Punkt-Auflage für die Ventildichtscheibe 22, d.h. eine eindeutig bestimmte Auflage und damit eine sichere Abdichtung.

Beim öffnen des Ventiles muß der Elektromagnet 14 die Haftkraft zwischen der Ventildichtscheibe 22 und den Auflageflächen 50 und überwinden. Diese Haftkraft ist eine Funktion der Flächengröße und Form der Auflageflächen 50/70, weshalb diese Auflageflächen, die in der dargestellten Ausführungsform im wesentlichen kreisringförmig ausgebildet sind, so schmal wie möglich gehalten sind. Eine gewisse Mindestbreite kann jedoch wegen der Flächenpressung und wegen Erosionserscheinungen nicht unterschritten werden.

Um nun bei gegebener Größe der Auflageflächen 50, 70 mit einem möglichst kleinen Magneten mit möglichst geringer Magnetkraft auszukommen, ist gemäß Fig. 2 die Ebene, in der die Auflageflächen 50,

der drei Ansätze 4O₉ 42, 44 liegen, um einen spitzen Winkel zur Horizontalen geneigt angeordnet odor mit anderen Worten, die Normale auf diese Ebene ist um einen Winkel φ( zur Längsmittelachse 74 des Ventils geneigt. Der Winkel <2^ kann z.B. 5 bis 10° betragen. Die Ansätze 42, 44 sind daher bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform axial etwas niedriger als der Ansatz 40.

Beim Offnen wird hierdurch die Ventildichtscheibe 22 nicht gleichzeitig von den Auflageflächen 50, 70 abgehoben, sondern sie wird gekippt, da bei der Aufwärtsbewegung des Magnetankers 16 dessen Bund 54 zuerst mit dem Segment 23 der Ventildichtscheibe 22 in Kontakt gelangt und die letztere in diesem Bereich 23 anhebt, von den Auflageflächen 70 der Ansätze 42, 44 löst und um die Auflagefläche des Ansatzes 40 kippt. Der letztere ist zu diesem Zweck mit einer zusätzlichen Auflagefläche 62 versehen, die in Form eines schmalen Streifens ausgebildet ist, der parallel zur Verbindungslinie der Mitten der beiden Sackbohrungen 46 verläuft. Die streifenförmige Auflagefläche 62 bildet eine Kippkante, um welche die Ventildichtscheibe 22 beim Abheben kippen kann, bis die Ventildichtscheibe vom Bund 54 auch in ihrem Bereich 25 erfaßt und vollständig von der Ventilsitzplatte 24 abgehoben wird.

Infolge dieser Kippbewegung der Ventildichtscheibe 22 beim öffnen des Ventiles kann die Öffnungskraft und damit die Magnetkraft stark reduziert werden, so daß kleinere und schwächere Magnete verwendet werden können.

Die Ansätze 42, 44 sind bei der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsform mit Sackbohrungen 46 versehen, die zweckmäßigerweise den gleichen Durchmesser wie die Ventildurchgangsbohrung 52 haben, um möglichst symmetrische Verhältnisse zu schaffen. Um jedoch zu verhindern, daß in den Bohrungen 46 ein überdruck oder Unterdruck entsteht, sind diese mit Quernuten oder Entlastungsschlitzen 48 versehen, die eine Verbindung zwischen den Sackbohrungen und dem Ventil raum 32

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herstellen. Gegebenenfalls können die Ansätze 42, 44 auch ohne Sackbohrungen 46 und Entlastungsschlitzen 48 ausgebildet sein, wobei in diesem Fall die Auflageflächen 70 kreisringförmig mit entsprechend geringerem Durchmesser ausgebildet sind.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 liegen die Stirnflächen der Ansätze 42, 44 und die Stirnfläche des Ansatzes 40, d.h. die Auflageflächen 50, 70,in einer Ebene, die senkrecht zur Längsmittelachse 74 des Ventil es liegt.

Um nun beim öffnen des Ventils ebenfalls eine Kippbewegung der Ventildichtscheibe 22 zu erhalten und damit infolge der Hebel übersetzung eine geringere Magnetkraft, ist die Ventildichtscheibe 22 mit einem in Umfangsrichtung schrägverlaufenden radialen Bund 56 versehen, dessen axiale Breite in seinem auf der Seite der Ansätze 42, 44 liegenden Bereich 57 größer ist als in seinem auf der Seite des Ansatzes 40 liegenden Bereich 59.

Beim öffnen des Ventils, wenn der Magnetanker 16 vom Elektromagnet angezogen und angehoben wird, gelangt sein Bund 54 daher zuerst mit dem Bereich 57 der Ventildichtscheibe 22 in Kontakt, wodurch die letztere in ihrem Bereich 57 angehoben und von den Ansätzen 42, 44 abgehoben wird, wobei sie um die Auflagefläche des Ansatzes 40 bzw. deren Kippkante gekippt wird, bis der Bund 54 des Magnetankers auch in Kontakt mit dem Bereich 59 der Ventildichtscheibe 22 gelangt, worauf diese vollständig von der Ventilsitzplatte 24 abgehoben wird. Um ein Verdrehen der Ventildichtscheibe 22 zu" verhindern, ist diese bei der Ausführungsform nach Fig. 4 durch einen Sicherungsstift 58 gesichert, der in der Ventilsitzplatte 24 sitzt und in eine Bohrung der Ventildichtscheibe 22 eingreift, deren Durchmesser ausreichend groß ist, um die eben genannte Kippbewegung zu ermöglichen.

Bet der Ausführungsform nach Fig. 5 ist der Ansatz 40, der die Ventildurchgangsbohrung 52 enthält, konzentrisch zur Längsmittelachse 74 des

Ventiles angeordnet. Anstelle der zusätzlichen Ansätze 42, 44, wie sie bei den bisher beschriebenen Ausführungsformen verwendet wurden, ist hier ein den Ansatz 40 konzentrisch im Abstand umgebender ringförmiger Bund 68 vorgesehen, der im Querschnitt, wie dargestellt, keilförmig ausgebildet ist und eine schmale ringförmige Auflagefläche für die Ventildichtscheibe 22 aufweist. Diese Auflagefläche 76 liegt in derselben Ebene wie die Auflagefläche des Ansatzes 40, wobei diese Ebene senkrecht zur Längsmittelachse 74 liegt. Der Bund 68 ist ebenso wie die Ansätze 42, 44 mit einem Entlastungsschlitz 48 versehen. Die Ventildichtscheibe 22 ist hier zylindrisch ausgebildet. Um beim öffnen des Ventils, d.h. beim Abheben der Ventildichtscheibe 22 die letztere Kippen zu können, hat bei dieser Ausführungsform der Bund 54 des Magnetankers 16, wie dargestellt, eine unterschiedliche axiale Breite. In einem Umfangsbereich 53 ist der Bund 54 breiter als im diametral gegenüberliegenden Umfangsbereich 55, so daß, wenn der Magnetanker 16 angezogen wird, der Bereich 53 seines Bundes 54 zuerst in Kontakt mit der Ventildichtscheibe 22 gelangt und diese anhebt, wobei sie um den Bereich 69 des ringförmigen Bundes 68 gekippt wird. Bei der weiteren Aufwärtsbewegung des Magnetankers 16 gelangt dann der Bereich 55 seines Bundes 54 ebenfalls in Kontakt mit der Ventildichtscheibe 22, worauf diese vollständig von der Ventilsitzplatte 24 abgehoben und das Ventil geöffnet wird.

Leerseite

Claims

A 14 493 Herion-Werke KG Patentansprüche

1. Durchgangsventil, insbesondere Hochdruckmagnetventil für kleine Nennweiten für gasförmige und flüssige Durchflußmedien, mit einem Gehäuse mit Zulauf und Ablauf, einem Ventilstößel und einer Ventildichtscheibe, die mit einem Ventilsitz zusammenwirkt, der aus einer Ventilsitzplatte mit einem eine Ventildurchgangsbohrung enthaltenden Ansatz gebildet ist, dessen der Ventildichtscheibe zugewandte Fläche die Ventilsitzfläche bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilsitzplatte (24) wenigstens zwei weitere Auflagepunkte für die Ventildichtscheibe (22) aufweist.

2. Durchgangsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilsitzplatte (24) mit Ansätzen (42, 44) versehen ist, deren Stirnflächen die zusätzlichen Auflageflächen (70) für die Ventildichtscheibe (22) bilden, und daß diese Auflageflächen (70) in einer Ebene mit der Auflagefläche (50) der Ventilsitzfläche liegen.

3. Durchgangsventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet* daß die drei Ansätze (40, 42, 44) in Winkelabständen von 120° zueinander angeordnet sind.

4. Durchgangsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Ventilsitzplatte (24) mit einem ringförmigen Bund (68) versehen ist, der den Ansatz (40), welcher die Ventildurchgangsbohrung (52) enthält, im wesentlichen konzentrisch im Abstand umgibt und dessen Stirnfläche die weitere Auflagefläche (76) für die Ventildichtscheibe (22) bildet.

5. Durchgangsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebene, in der die Auflageflächen (50, bzw. 50, 76) liegen, senkrecht zur Längsmittelachse (74) des Ventil es liegt.

6. Durchgangsventil nach einem der Ansprüche ibis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Normale auf die Ebene, in der die Auflageflächen (50, 70) liegen, in einem spitzen Winkel zur Längsmittelachse (74) des Ventiles geneigt ist.

7. Durchgangsventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Ansätze (42, 44) eine Sackbohrung (46) und einen Entlastungsschlitz (48) aufweist. .

8. Durchgangsventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die Ventilsitzfläche des Ansatzes (40) eine, eine Kippkante für die Ventildichtscheibe (22) bildende schmale Auflagefläche (62) aufweist.

9. Durchgangsventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventildichtscheibe (22) einen in Umfangsrichtung schrägverlaufenden radialen Bund (56) aufweist.

10. Durchgangsventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetanker (16) einen in Umfangsrichtung schrägverlaufenden radialen Bund (54) aufweist.

¹¹· Durchgangsventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventildichtscheibe (22) eine Verdrehsicherung z.B. in Form eines Sicherungsstiftes (58) aufweist, der in der Ventilsitzplatte (24) und in eine Bohrung (66) der Ventildichtscheibe (22) eingreift.