DE3147062A1

DE3147062A1 - Solenoid valve

Info

Publication number: DE3147062A1
Application number: DE19813147062
Authority: DE
Inventors: Bruno 7121 Erligheim Staiger; Kurt Dipl.-Ing. 7300 Esslingen Stoll
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-11-27
Filing date: 1981-11-27
Publication date: 1983-06-01

Abstract

In this solenoid valve, a magnet head is provided which has a movable armature. Ball bearings are allocated to the armature in order to guide the movement such that it moves easily and has no play.

Description

Bruno Staiger, 7121 Erligheim, Rosenfeld 107 Dipl.-Ing. Kurt Stoll, 7300 Esslingen, Lenzhalde 72Bruno Staiger, 7121 Erligheim, Rosenfeld 107 Dipl.-Ing. Kurt Stoll, 7300 Esslingen, Lenzhalde 72

Magnetventilmagnetic valve

Die Erfindung betrifft ein Magnetventil mit einem Magnetkopf, der einen bewegbaren Anker aufweist.The invention relates to a solenoid valve with a magnetic head which has a movable armature.

Bei derartigen Magnetventilen erfolgt eine Steuerung wie Sperrung oder Freigabe des Durchflusses eines Mediums, das eine Flüssigkeit oder ein Gas sein kann, über den im Magnetkopf befindlichen Anker. Bei Stromfluß durch eine Spule des Magnetkopfes wird der Anker mittels Magnetkraft bewegt, wodurch der Mediumsfluß gesperrt bzw. freigegeben werden kann. Dabei besteht die Gefahr, daß aufgrund extremer Beanspruchungen und/oder etwaiger Herstellungstoleranzen od. dgl. die Schaltbewegungen des Ankers im Magnetkopf beeinträchtigt werden, so daß eine einwandfreie Funktionssicherheit nicht immer gewährleistet werden kann bzw. erhöhte Beanspruchungen im Bereich des Magnetkopfes auftreten können, die im Hinblick auf eine große und wartungsfreie Dauerfunktionstüchtigkeit nachteilig sind.In the case of such solenoid valves, there is a control such as Blocking or releasing the flow of a medium, which can be a liquid or a gas, through which the im Magnet head located armature. When current flows through a coil of the magnetic head, the armature is activated by means of magnetic force moved, whereby the medium flow can be blocked or released. There is a risk that due to extreme loads and / or any manufacturing tolerances or the like. The switching movements of the armature in the Magnetic head are impaired, so that proper functional reliability cannot always be guaranteed can or increased stresses in the area of the magnetic head can occur, which in view of a large and maintenance-free long-term functionality disadvantageous are.

Demgemäß besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Magnetventil der eingangs beschriebenen Art so zu verbessern, daß auf einfache Weise eine präzise, reibungsarme und dauerfunktionstüchtige Ankerbewegungslagerung im Magnetkopf gewährleistet ist und die Verwirklichung eines äußerst schmalen Spaltfreiraums für die Ankerbewegung möglich ist.Accordingly, the object of the invention is to provide a solenoid valve to improve the type described so that in a simple manner a precise, low-friction and permanently functional armature movement storage in the magnetic head is guaranteed and the realization of an extremely narrow gap clearance for the anchor movement is possible.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem Anker zur Führung mindestens eine Lagerkugel zugeordnet ist»According to the invention, this object is achieved in that at least one bearing ball is assigned to the armature for guidance is"

Hierbei ist es bei einem im Querschnitt kreiszylindrischen Anker vorteilhaft, insbesondere drei Lagerkugeln vorzusehen, die an einem den Anker umgebenden rohrförmigen Distanzring in gleichmäßiger 120 -Aufteilung angeordnet sind, so daß eine verkantungsfreie Führung gegeben ist. Die Lagerkugeln können vorteilhaft aus Edelstein bestehen, wobei es besonders zweckmäßig sein kann,, die Lagerkugeln speziell als Rubin auszuführen,, Bei kreiszylindrischer Gestalt des Ankers kann es günstig sein;, letzteren gegen Verdrehung um seine Achse zu sichern» Eine solche Verdrehsicherung kann zum Beispiel dadurch erzielt werden, daß eine Lagerkugel in eine Vertiefung des Ankers eingreift. Es kann aber auch günstig sein, für die Verdrehsicherung eine zusätzliche Kugel vorzusehen, die ebenfalls am Dist-anzring angeordnet ist. Es liegt selbstverständlich im Rahmen der Erfindung, statt der Kugelform der Lagerkugeln anders geformte Lagerelemente wie zum Beispiel Lagerrollen vorzusehen. Wesentlich ist die punkt- bzw. linienförmige Lagerführung₉ über die eine hohe Einstellgenauigkeit mit äußerst geringer Lagerreibung erzielt werden kann. Es ist möglich, die Lagerku-.geln in einer Ebene anzuordnen, es kann aber auch vorteilhaft sein, in weiteren Ebenen Lagerkugeln zur verkantungsfreien Führung des Ankers vorzusehen. Dabei können die Lagerkugeln in verschiedenen Ebenen in Achsrichtung des Ankers versetzt sein. Die Lagerkugeln führen den Anker zweckmäßig an seiner Umfangsflache, wobei es zur Erzielung eines zwangsgesicherten Selbsthaltens der Teile während des Zusammenbaus der Einzelteile und somit zum Zwecke der Montageerleichterung günstig ist, an einemIn the case of an armature with a circular cylindrical cross section, it is advantageous in particular to provide three bearing balls, which are arranged on a tubular spacer ring surrounding the armature in a uniform 120 division, so that tilt-free guidance is provided. The bearing balls can advantageously consist of precious stones, whereby it can be particularly useful, to design the bearing balls especially as a ruby, in the case of a circular cylindrical shape of the armature, it can be advantageous to secure the latter against rotation about its axis can be achieved in that a bearing ball engages in a recess in the armature. However, it can also be advantageous to provide an additional ball to prevent rotation, which is also arranged on the distancing ring. It goes without saying that it is within the scope of the invention to provide bearing elements with different shapes, such as bearing rollers, instead of the spherical shape of the bearing balls. What is essential is the point-like or linear _{bearing guide 9} via which a high level of adjustment accuracy can be achieved with extremely low bearing friction. It is possible to arrange the bearing balls in one plane, but it can also be advantageous to provide bearing balls in further planes to guide the armature without tilting. The bearing balls can be offset in different planes in the axial direction of the armature. The bearing balls expediently guide the armature on its circumferential surface, whereby it is advantageous to achieve a positively secured self-holding of the parts during the assembly of the individual parts and thus for the purpose of facilitating assembly

Stirnende des Ankers einen Bund vorzusehen, der die Umfangsflache, an der die Lagerkugeln anliegen, etwas überragt, so daß der Bund praktisch eine einseitige Endbegrenzung gegen übermäßige axiale Verlagerung in einer Richtung während des Zusammenbaus darstellt.The front end of the anchor is to be provided with a collar that covers the circumferential surface, on which the bearing balls rest, protrudes slightly, so that the federal government is practically a one-sided end limit against excessive axial displacement in one direction during assembly.

Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale der ühteransprüche gekennzeichnet und sind mit weiteren Vorteilen und Einzelheiten der Erfindung der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmen, die in schematischer Darstellung eine bevorzugte Ausführungsform als Beispiel zeigt. Es stellen dar:Preferred refinements and developments of the invention are characterized by the features of the subsequent claims and with further advantages and details of the invention, the description below and refer to the drawing, which is a schematic representation shows a preferred embodiment as an example. They represent:

Fig. 1 einen Teil eines erfindungsgemäßen Magnetventils in geschnittener Seitenansicht und1 shows part of a solenoid valve according to the invention in sectioned side view and

Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht im Ankerbereich des Magnetventils gemäß der Schnittlinie II-II in Fig.Fig. 2 is an enlarged sectional view in the anchor area of the Solenoid valve according to the section line II-II in Fig.

Das in der Zeichnung dargestellte Magnetventil 1 besitzt einen Ventilkörper 2 und einen Magnetkopf 3. Der Magnetkopf 3 weist ein Gehäuse 4 auf, in dem sich eine Magnetspule 5 befindet. Die Magnetspule 5 besitzt einen Spulenkörper 6, auf dem eine Spulenwicklung 7 gelagert ist, die außen von einem Isoliermantel 8 und an einer Seite von einer dem Spulenkörper 6 zugehörigen Isolierscheibe 9 begrenzt ist. Die Magnetspule 5 ist stirnseitig oben und unten zwischen je einer Flußscheibe 10,11 gelagert, wobei die untere Flußscheibe 11 einen in den Spulenkörper 6 eingreifenden Kragen 12 besitzt. Unter der Flußscheibe 11 befindet sich noch eine Schlußscheibe 13 und zwischen dem Ventilkörper 2 und dem Magnetkopf 3 ist eine Dichtung 14 vorgesehen.The solenoid valve 1 shown in the drawing has a valve body 2 and a magnetic head 3. The magnetic head 3 has a housing 4 in which a magnetic coil 5 is located. The solenoid 5 has a bobbin 6, on which a coil winding 7 is mounted, the outside of an insulating jacket 8 and on one side of one of the coil body 6 associated insulating disk 9 is limited. The solenoid 5 is at the top and at the front mounted at the bottom between a respective flux disk 10, 11, the lower flux disk 11 engaging in the bobbin 6 Collar 12 possesses. Under the flux disk 11 there is still a closing disk 13 and between the A seal 14 is provided for the valve body 2 and the magnetic head 3.

Der Magnetkopf 3 weist zudem im Bereich des Spulenkörpers 6 einen oberen Magnetkern 15 mit einer Entlüftungsbohrung 16 und einen unteren Magnetkern 17 mit einem Kanal 18 und einer Bohrung 19 auf. Durch den Kanal 18 und die BohrungThe magnetic head 3 also has an upper magnetic core 15 with a ventilation hole in the area of the coil body 6 16 and a lower magnetic core 17 with a channel 18 and a hole 19. Through the channel 18 and the hole

19 kann das zu steuernde Medium fließen. Die Entlüftungsbohrung 16 und der Kanal 18 sind an ihren einer Kammer 19 the medium to be controlled can flow. The vent hole 16 and the channel 18 are at their one chamber

20 zugewandten Endbereichen als Ventilsitz 21,22 ausgebildet. Die Kammer 20 wird von den Magnetkernen 15,17 stirnseitig begrenzt. Am zylindrischen Umfang ist die Kammer 20 von einem Distanzring 23 und einem Polring 24 begrenzt.20 facing end regions designed as a valve seat 21,22. The chamber 20 is of the magnetic cores 15,17 limited at the front. The chamber 20 is surrounded by a spacer ring 23 and a pole ring 24 on the cylindrical circumference limited.

Der Distanzring 23 und der Polring 24 sind koaxial rohrförmig hintereinander angeordnet, wobei der Stoßbereich zwischen beiden Teilen so ausgeführt ist, daß eine Zentrierstufe 25 gebildet ist, so daß ein genauer Zwangsführungssitz gewährleistet ist. An dem am unteren Magnetkern 17 anliegenden Ende des Polrings 24 ist durch eine Ausdrehung ein Widerlager 26 gebildet, in das ein äußerer Randteil 27 eines scheibenförmigen Federelements 28 eingreift. The spacer ring 23 and the pole ring 24 are arranged coaxially in a tubular manner one behind the other, with the joint area is designed between the two parts so that a centering step 25 is formed, so that a precise positive guidance seat is guaranteed. At the end of the pole ring 24 resting on the lower magnetic core 17 is through a Turning an abutment 26 is formed, in which an outer edge part 27 of a disk-shaped spring element 28 engages.

Das Federelement 28 ist an einem Dichtbolzen 29* der aus einem Elastomer bestehen kann, angeordnet„ Dieser Dichtbolzen 29 besitzt einen am Ventilsitz 22 anliegenden Dichtungskopf 30 und ist in einer Achsbohrung eines im wesentlichen kreiszylindrischen Ankers 31 befestigt. Der Dichtkopf 30 wird aufgrund der Kraft des Federelements (28) gegen den Ventilsitz 22 gepreßt. An der dem Dichtungskopf 30 abgewandten Seite des Dichtungsbolzens 29 besitzt letzterer eine dem Ventilsitz 21 zugewandte Dichtfläche 32, die bei einer Hubbewegung des Ankers 31 am Ventilsitz 21 zur Anlage gelangt.The spring element 28 is on a sealing bolt 29 * of the may consist of an elastomer, arranged “This sealing bolt 29 has a sealing head 30 resting on the valve seat 22 and is in an axle bore of an im essential circular cylindrical armature 31 attached. The sealing head 30 is due to the force of the spring element (28) pressed against the valve seat 22. Has on the side of the sealing bolt 29 facing away from the sealing head 30 the latter has a sealing surface 32 facing the valve seat 21, which during a lifting movement of the armature 31 on the valve seat 21 arrives at the plant.

Der im Querschnitt kreisförmig ausgeführte Anker 31 besitzt eine Umfangsfläche 33, die in gleichmäßiger Aufteilung, also in 120°-Abstanden drei Nuten 34 aufweist. In eine dieser Nuten 34 greift eine Sicherungskugel 35 ein, wodurch eine Verdrehsicherung 36 für den Anker 31 gegeben ist. Im Bereich zwischen den Nuten 34 sind in ebenfalls gleichmäßiger Kreisaufteilung drei Lagerkugeln 37 angeordnet, die an der Umfangsfläche 33 des Ankers anliegen. Der Anker 31 ist damit exakt reibungsarm und verkantungsfrei für seine Hubbewegungen gelagert. Aufgrund dieser hochwertigen Lagerung des Ankers 31 kann der Abstand zwischen dem Anker 31 und dem diesen umgebenden Distanzring 23 und Polring 24 äußerst klein gehalten werden, so daß sehr günstige Magnetkraftverhältnisse gegeben bzw. erreichbar sind. Es ist zu erkennen, daß die Sicherungskugel 35 einen etwas größeren Durchmesser aufweist als die Lagerkugeln 37. Die Lagerkugeln 37 sind beim vorliegenden Ausführungsbeispiel Rubine, die mit hoher Präzision gefertigt sind und aufgrund ihrer hochwertigen Materialeigenschaften eine extrem präzise und langlebige Dauerfunktion des Magnetventils gewährleisten. Auch die Sicherungskugel 35 ist beim vorliegenden Ausführüngsbeispiel ein Rubin;The armature 31, which is circular in cross section, has a circumferential surface 33, which is evenly divided, thus has three grooves 34 at 120 ° intervals. A securing ball 35 engages in one of these grooves 34 a, whereby a rotation lock 36 for the armature 31 is given. In the area between the grooves 34 are in also evenly divided into circles, three bearing balls 37 arranged, which bear against the circumferential surface 33 of the armature. The armature 31 is thus exactly low-friction and Mounted tilt-free for its lifting movements. Because of this high-quality storage of the armature 31, the distance between the armature 31 and the surrounding spacer ring 23 and pole ring 24 are kept extremely small, so that very favorable magnetic force conditions are given or attainable. It can be seen that the securing ball 35 has a slightly larger diameter than the bearing balls 37. In the present exemplary embodiment, the bearing balls 37 are rubies with a high Precision manufactured and, due to their high quality material properties, extremely precise and durable Ensure permanent function of the solenoid valve. The securing ball 35 is also in the present exemplary embodiment a ruby;

Die Lagerkugeln 37 sind in ihrem Durchmesser so bemessen, daß letzterer gleich dem Maß zwischen der Umfangsfläche 33 des Ankers 31 und einer Außenfläche 38 des Distanzrings 23 ist. Die Außenfläche 38 liegt an einer Innenfläche des Spulenkörpers 6 an. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Lagerkugeln 37 und die Sicherungskugel 35 mittels Preßsitz in einer als Querbohrung ausgeführten Ausnehmung 39 im Distanzring 23 befestigt. Es liegt jedoch im Rahmen der Erfindung, die Kugeln auch frei-drehend in der Ausnehmung 39 zu lagern. Auch ist es im Rahmen der Erfindung möglich, die Kugeln beispiels-The diameter of the bearing balls 37 is such that that the latter is equal to the dimension between the circumferential surface 33 of the armature 31 and an outer surface 38 of the spacer ring 23 is. The outer surface 38 rests against an inner surface of the bobbin 6. In the present embodiment the bearing balls 37 and the securing ball 35 are designed as a transverse bore by means of a press fit Recess 39 attached in spacer ring 23. However, it is within the scope of the invention, so do the balls to be stored freely rotating in the recess 39. It is also possible within the scope of the invention, the balls for example

weise über einen letztere umfassenden Umfangsring in ihrer Position zu halten. Ein solcher erfindungsgemäßer Umfangsring kann insbesondere als im Querschnitt flachrechte ckförmi ge s Federband ausgebildet sein, welches als Sicherungsring bzw. Umfangsreif ausgeführt ist, der etwa wie ein Kolbenring nicht geschlossen, sondern an einer Stelle unterbrochen bzw. getrennt ist. Die Stärke des Federbands wird dabei möglichst gering gehalten. Eine Stärke von etwa 0,1 mm kann dabei bereits durchaus ausreichend sein. Die Hohe bzw. Breite des Federbands kann zweckmäßig mindestens annähernd dem Durchmesser der Lage rkugeln 37 zugeordnet sein, was aber nicht zwingend notwendig ist. Zweckmäßig kann bereits eine Breite bzw. Höhe von 1 mm als funktionsgerecht angesehen werden. Dieser die Lagerkugeln 37 umgreifende Sicherungsring kann vorteilhaft in einer Umfangsnut des Distanzrings 23 formschlüssig gelagert sein. Die Umfangsnut im Distanzring kann auch stufenförmig ausgeführt sein, so daß sich ein aus Federband gebildeter Sicherungsring in der Umfangsnut abstützen kann. In einfacher Ausführung kann sich der Sicherungsring unmittelbar am Grund der Umfangsnut abstützen. Die Umfangsnut zur Aufnahme des Sicherungsrings bzw. Umfangsrings befindet sich dabei in der Ebene der Ausnehmungen 39.wisely to hold the latter in position via a circumferential ring encompassing the latter. Such an inventive Circumferential ring can in particular be designed as a flat rectangular ckförmi ge s spring band in cross section, which as Circlip or circumferential hoop is executed, which is about how a piston ring is not closed, but interrupted or separated at one point. The strength of the The spring strap is kept as low as possible. A thickness of around 0.1 mm can be quite sufficient be. The height or width of the spring strip can expediently at least approximately the diameter of the layer be associated with balls 37, but this is not absolutely necessary. Appropriately, a width or Height of 1 mm can be regarded as functional. This retaining ring encompassing the bearing balls 37 can advantageously be mounted positively in a circumferential groove of the spacer ring 23. The circumferential groove in the spacer ring can also be designed stepped so that a locking ring formed from spring band is in the circumferential groove can support. In a simple design, the locking ring can be supported directly on the base of the circumferential groove. The circumferential groove for receiving the locking ring or circumferential ring is located in the plane of the Recesses 39.

Der Fig. 1 ist zudem zu entnehmen, daß der Anker 31 an dem dem Dichtungskopf 30 gegenüberliegenden Stirnende 40 einen überstehenden Bund 41 besitzt, der die Umfangsfläche 33 und somit auch einen Teil der Lagerkugeln 37 sowie der Sicäerungskugel 35 überragt, wodurch die Herstellung beim Zusammenbau der Einzelteile wesentlich erleichtert ist, da ein unbeabsichtigtes Herausgleiten bzw. Auseinanderfallen der Teile während der Montage damit vermieden ist.It can also be seen from FIG. 1 that the armature 31 is located at the end 40 opposite the sealing head 30 has a protruding collar 41, which the circumferential surface 33 and thus also part of the bearing balls 37 and the Sicäerungskugel 35 towers above, whereby the production at Assembling the individual parts is made much easier because they slide out or fall apart unintentionally of the parts during assembly is thus avoided.

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Claims

Bruno Steiger, 7121 Erligheim, Rosenfeld 107 Dipl.-Ing. Kurt Stoll, 7300 Esslingen, Lenzhalde 72

magnetic valve

Claims

M.) Solenoid valve with a magnetic head ₉ which has a moving armature, characterized in that the armature (31) is assigned at least one bearing ball (37) for guiding.

2. Solenoid valve according to the preceding claim, characterized in that the bearing ball (37) on a spacer ring (23) is arranged between the armature (31) and a magnetic coil (5).

3. Solenoid valve according to one of the preceding claims, characterized in that the bearing ball (37) in a Recess (39) is arranged in the spacer ring (23).

4. Solenoid valve according to one of the preceding claims, characterized in that the bearing ball (37) is supported by a circumferential ring in the recess (39) of the spacer ring (23) is held.

5. Solenoid valve according to one of the preceding claims, characterized in that the bearing ball (37) in the Recess (39) of the spacer ring (23) is attached by means of a press fit.

6. Solenoid valve according to one of the preceding claims, characterized in that the diameter of the bearing ball

ο- ρ =.

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(37) essentially equal to the dimension between a circumferential surface (33) of the armature (31) and an outer surface (38) of the spacer ring (23).

7. Solenoid valve according to one of the preceding claims, characterized in that the bearing ball (37) 6ih Gemstone, especially a ruby, is.

8. Solenoid valve according to one of the preceding claims, characterized in that the armature (31) substantially is circular cylindrical and on its peripheral surface (33) in a plane between three on the circular spacer ring (23) distributed bearing balls (37) is guided.

9. Solenoid valve according to one of the preceding claims, characterized in that the armature (31) has an anti-twist device (36) in the area of its peripheral surface (33).

10. Solenoid valve according to one of the preceding claims, characterized in that the anti-rotation device (36) of the armature (31) consists of one arranged on the spacer ring (23) and in a groove (34) of the armature (31) engaging securing ball (35) is formed.

11. Solenoid valve according to one of the preceding claims, characterized in that the armature (31) has a peder element (28) on one end and a peder element (40) on the other end (40) has a collar (41) projecting beyond the circumferential surface (33) serving to abut the bearing balls (37).

12. Solenoid valve according to one of the preceding claims, characterized in that the spacer ring (23) is coaxial

a pole ring (24) is assigned, on which an abutment (26) for receiving an edge part (27) of the spring element (28) is formed.

13. Solenoid valve according to one of the preceding claims, characterized in that the spacer ring (23) and the Pole ring (24) have a centering step (25) at their joint area.

14, solenoid valve according to one of the preceding claims, characterized in that the armature (31) guided between the bearing balls (37) in the area of the spacer ring (23) and the pole ring (24) with the spring element (28) arranged on a sealing bolt (29) ) is mounted in a chamber (20) delimited by two magnetic cores (15 _{S 17) arranged on the stirnsei tig.}