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Magnetventil
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Beschreibung Die Erfindung betrifft ein Magnetventil mit einem Gehäuse,
mit insbesondere zwei Ventilsitzen, einem Magnetanker mit einem Ventilelement, das
mit den beiden Ventilsitzen zusammenwirkt, um wechselweise einen Zulaufanschluß
mit einem Arbeitsanschluß, oder den letzteren mit einem Entiüftungsanschluß zu verbinden.
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Bei Ventilen der vorgenannten Art ist das Ventilelement, das aus einem
einem elastischen Kunststoffmaterial oder einem Kautschukmaterial, wie z.B, Perbunan
oder Viton bestehen kann, in einer Bohrung des Magnetankers und koaxial zu diesem
angeordnet. Es besteht aus einem langgestreckten Schaft mit einem Bund an einem
Ende, der in einer Ringnut des Magnetankers aufgenommen und gehalten ist. Der Magnetanker
seinerseits ist an seinem Außenumfang mit einem Bund versehen, der als Auflage für
eine Rückstellfeder dient, durch welche der Magnetanker ständig beaufschlagt ist.
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Nachteilig hierbei ist, daß der Magnetanker innen ausgedreht werden
muß, um das Ventilelement zu haltern, außerdem muß er außen abgedreht werden, um
den Bund für die Auflage der Rückstellfedern zu bilden.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung dieser
Nachteile, eine einfache Verbindung zwischen dem Ventilelement und dem Magnetanker
zu schaffen.
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Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß das Ventilelement
mittels eines Spannelementes mit dem Magnetanker verbunden ist.
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Vorzugsweise ist hierbei das Spannelement in Form eines im wesentlichen
kreisförmigen Spannbleches ausgebildet, das mit wenigstens zwei Haken versehen ist,
die in eine in der äußeren Umfangswand des Magnetankers ausgebildeten Nut eingreifen.
Anstelle der Nut können auch Schlitze oder Sackbohrungen vorgesehen werden.
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Nach einer abgewandelten Ausführungsform kann das Spannelement auch
in Form eines bandförmigen Spannbleches ausgebildet sein, welches das Ventilelement
durchsetzt und dessen beide Enden je in Form eines Hakens umgebogen sind, die in
eine in der äußeren Umfangswand des Magnetankers ausgebildeten Nut eingreifen.
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Die Haken sind vorteilhafterweise mit Auflageflächen zur Abstützung
der Rückstellfeder versehen. Hierdurch wird erreicht, daß der Bund an der Außenwand
des Magnetankers wegfällt.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das Spannblech
an seinem äußeren Rand mit wenigstens zwei radialen Zungen versehen, welche im Gehäuse
abgestützt sind und Rückstellfedern für den Magnetanker bilden.
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Vorteilhafterweise ist das Spannblech in Form eines kegelstumpfförmigen
Topfes ausgebildet, in welchem das Ventilelement passend aufgenommen und gehalten
ist.
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Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend
anhand der Zeichnung erläutert, in der Fig. 1 schematisch im Schnitt ein Magnetventil
mit einem Spannelement zeigt.
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Fig. 2 zeigt in Draufsicht das Spannelement mit eingesetztem Ventilelement.
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Fig. 3 zeigt im Schnitt das Magnetventil nach Fig. 1 mit einer anderen
Ausführungsform des Spannelementes.
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Fig. 4 zeigt das Spannelement nach Fig. 3 in Draufsicht mit eingesetztem
Ventilelement.
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Fig. 5 zeigt im Schnitt den Magnetanker des Magnetventils nach den
Fig. 1 und 3 mit einer anderen Ausführungsform des Spannelementes und des Ventilelementes.
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Fig. 6 zeigt das Ventilelement nach Fig. 5 in Schrägansicht.
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Fig. 7 zeigt im Schnitt den Magnetanker und das Ventilelement nach
Fig. 5 mit einer abgewandelten Ausführungsform des Spannelementes.
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Fig. 1 zeigt im Schnitt die wesentlichen Teile eines Magnetventiles
10, welches ein Gehäuse 12 mit einem Zulaufanschluß 14, einem Arbeitsanschluß 16
und einem Rücklauf- bzw. Entiüftungsanschluß 18 aufweist.
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Das Ventil ist elektromagnetisch gesteuert, d.h. mittels einer nichtdargestellten
Magnetspule wird ein Magnetanker 26 geschaltet. Der Magnetanker 26 ist in einer
Magnetschlußhülse 24 geführt, die ihrerseits mit dem Gehäuse 12, z.B. mittels Gewinde,
verbunden ist.
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Das Ventil ist mit zwei Ventilsitzen 20 und 22 ausgerüstet, die mittels
eines Ventilelementes 28 wechselweise betätigt, d.h. geöffnet oder geschlossen werden.
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Das Ventilelement 28 ist in einer zentralen Bohrung 30 des Magnetankers
26 und koaxial zu diesem angeordnet und es besteht aus einem langgestreckten Schaft
32 mit einem am einen Ende des Schaftes integral angeformten, radial sich erstreckenden
Kopf oder Bund 34. Der Bund 34 ist über z.B.
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vier Stege 70 (Fig. 2) mit dem Schaft 32 verbunden, wobei zwischen
den Stegen 70 Durchgangsöffnungen 36 gebildet werden, durch welche das Druckmittel
hindurchströmen kann. Der Schaft 32 hat vorzugsweise eine prismatische Form mit
quadratischem Querschnitt, wobei sein Obereckniaß, d.h. die Länge der Diagonale
dem Durchmesser der Bohrung 30 des Magnetankers 26 entspricht, so daß der Schaft
32 in der Bohrung 30 gehalten ist, zwischen der Bohrung und dem Schaft aber bei
dem hier gewählten Beispiel vier Längskanäle 38 gebildet werden, durch die das Druckmittel
hindurchströmen kann.
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In der in Fig. 1 dargestellten Schaltstellung ist der Ventilsitz 20
geschlossen und der Ventilsitz 22 geöffnet. Der Arbeitsanschluß 16 steht über die
Durchgangsöffnungen 36 im Ventil element und die Längskanäle 38
zwischen
dem letzteren und dem Magnetanker in Verbindung mit dem Entluftungsanschluß 18,
so daß das Druckmittel, z.B. Druckluft, vom Arbeitsanschluß 16 durch den offenen
Ventilsitz 22 zum Entiüftungsanschluß 18 strömen kann.
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Die nicht-dargestellte Magnetspule ist in der Schaltstellung nach
Fig. 1 nicht erregt, der Magnetanker 26 und das mit ihm verbundene Ventilelement
28 wird durch eine als Schraubendruckfeder ausgebildete Rückstellfeder 50 auf den
Ventilsitz 20 gedrückt.
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Das Ventilelement 28 ist nun mittels eines Spannbleches 40, z.B. aus
Federstahl, mit dem Magnetanker 26 kraft- und formschlüssig verbunden.
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Das Spannblech 40 ist etwa kegelstumpfförmig ausgebildet, es hat eine
zentrale Bohrung 42, deren Durchmesser wenigstens gleich dem Durchmesser der Bohrung
30 des Magnetankers ist, sowie einen kegelförmigen Abschnitt 44. In Draufsicht ist
das Spannblech 40 kreisförmig ausgebildet, wie Fig. 2 zeigt. Es ist ferner an seinem
äußeren Umfang mit wenigstens zwei, im dargestellten Beispiel mit drei Haken 46
versehen, die zweckmäßigerweise in Winkelabständen von 1200 angeordnet sind und
die, wie Fig. 1 zeigt, vom Ende des kegelförmigen Abschnitts 44 aus zunächst nach
oben und dann radial einwärts zur Mittelachse des Ventils hin verlaufen. Die drei
Haken 46 greifen in eine in der äußeren Mantelfläche des Magnetankers 26 ausgebildete
Ringnut 48 ein und sie sind in dieser Ringnut durch ihre eigene Elastizität gehalten,
d.h. bei der Montage schnappen die Haken 46 in die Ringnut 48 ein.
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Die Form des Bundes 34 des Ventilelementes 28 entspricht der Form
des kegelförmigen Abschnittes 44, so daß der Bund 34 des Ventilelementes passend
und formschlüssig in dem kegelförmigen Abschnitt 44 des Spannbleches 40 aufgenommen
ist. Die Abmessungen des Spannbleches 40 sind hierbei so gewählt, daß wenn die Haken
46 in die Nut 48 eingeschnappt sind, der Bund 34 des Ventilelementes gegen die in
Fig. 1 untere Stirnfläche des Magnetankers 26 angedrückt wird. Anstelle der Nut
48 können auch Schlitze oder Sackbohrungen verwendet werden, in welche die Haken
46 eingreifen.
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Wie Fig. 1 zeigt, dienen die radial gerichteten Schenkel der Haken
46 außerdem als Auflagefläche zur Abstützung der Rückstellfeder 50, deren in Fig.
1 unteres Ende sich auf den drei Haken 46 abstützt, während ihr oberes Ende an einem
Bund der Magnetschlußhülse 24 anliegt.
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Wie Fig. 1 zeigt, kann somit der Magnetanker 26 aus einem einfachen
Rohrmaterial hergestellt werden, er hat eine glatte durchgehende Bohrung ohne Stufen
oder Nuten und am Außenumfang nur die Nut 48.
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Fig. 3 und 4 zeigen eine modifizierte Form des Spannbleches 40. Der
Magnetanker 26 und das Ventil element 28 sind gegenüber Fig. 1 unverändert, das
Spannblech 40 hat aber außer den drei Haken 46 noch drei radiale Zungen 52, die
zweckmäßigerweise um 1200 versetzt zueinander und um 600 gegenüber den Haken 46
versetzt sind. Die drei Zungen 52 erstrecken sich radial über den Rand des kegelförmigen
Abschnittes 44 und über die Haken 46 hinaus und ihre Enden 72, die gegenüber dem
kegelförmigen Abschnitt 44 abgebogen sind und im wesentlichen radial verlaufen,
stützen sich an der unteren Stirnfläche 56 der Magnetschlußhülse 24 ab. Die Zungen
52 übernehmen die Funktion der Rückstellfeder 50 bei der Ausführungsform nach Fig.
1.
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Sie sind gegenüber dem kegelförmigen Abschnitt 44 des Spannbleches
40 ausreichend stark abgebogen, um über die Haken 46 den Magnetanker 26 und damit
das zwischen dem letzteren und dem Spannblech 40 eingespannte Ventilelement 28 auf
den Ventilsitz 20 zu drücken. Wird die Magnetspule (nicht gezeigt) erregt, so wird
der Anker 26 gegen die Kraft der Blattfedern bildenden Zungen 52 umgeschaltet und
nach oben in Fig. 3 bewegt, wobei der Ventilsitz 20 geöffnet und der Ventilsitz
22 geschlossen wird.
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Wird die Magnetspule entregt, so wird das Ventilelement 28 durch die
Federkraft der Zungen 52 wieder in die in Fig. 3 dargestellte Position geschaltet.
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Wie Fig. 4 zeigt, ist der kegelförmige Abschnitt 44 im Bereich der
Zungen eingeschnitten, d.h. auf beiden Seiten jeder Zunge 52 sind Einschnitte 54
gebildet, wodurch der Federweg der Zungen 52 erhöht wird.
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Im Gehäuse 12 ist, wie die Fig. 1 und 3 zeigen, eine radiale Bohrung
ausgebildet, die es ermöglicht, ein Werkzeug 58 radial einzuschieben, um ggf. das
Ventilelement manuell betätigen zu können. Das Werkzeug 58 hat zu diesem Zweck eine
abgeschrägte Stirnfläche, deren Steigungswinkel an den Kegelwinkel des Abschnittes
44 des Spannbleches 40 angepaßt ist, so daß durch radiales Einwärtsschieben des
Werkzeuges 58 das Spannblech und damit das Ventilelement 28 und der Magnetanker
26 axial angehoben werden können.
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Das Ventilelement besteht, wie bereits erwähnt, aus einem elastischen
Kunststoffmaterial oder einem elastischen Kautschukmaterial und es wird zweckmäßigerweise
als Spritzgußteil hergestellt. Zur Längenstabilisierung des Schaftes 32 kann es
mit einer Metallseele (nicht dargestellt) versehen sein, beispielsweise einem Stift
oder einem Draht.
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Gegegenenfalls kann aber auch der Schaft 32 des Ventilelementes 28
vollständig wegfallen, wobei dann das Ventilelement an der in den Fig. 1 und 3 gestrichelten
Linie 74 endigt. Der Ventilsitz 22 ist dann bei diesem Beispiel, das nicht gezeigt
ist, heruntergezogen bis zu der gestrichelten Linie 74, z.B. mit Hilfe eines den
Magnetanker 26 koaxial durchsetzenden Rohres, das sich an den Entlüftungsanschluß
18 dicht anschließt und bis zu der gestrichelten Linie 74 reicht, wobei seine Stirnfläche
dann als Ventilsitz 22 ausgebildet ist.
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Die Fig. 5, 6 und 7 zeigen eine weitere Form des Spannbleches, das
hier in Form eines Metallbandes, z.B. aus Federstahl, ausgebildet ist, welches das
Ventilelement 60 durchsetzt, beispielsweise in dieses eingespritzt ist.
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Das Ventilelement 60 besteht abweichend von der Ausführungsform nach
den Fig. 1 und 3 nur noch aus einem prismatischen Körper, der dem Schaft 32 des
Ventilelementes 28 entspricht, während der Bund weggefallen ist.
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Die Verbindung zwischen dem Ventilelement 60 und dem Band 62 wird
durch das Einspritzen des Bandes in das Ventilelement bewirkt.
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Das Band 62 ist, ebenso wie das Spannblech 40, mit Haken, in diesem
Fall mit zwei Haken 64 versehen, welche in die Nut 48 des Magnetankers 26 eingreifen
und damit die Verbindung zwischen dem Ventilelement 60 und dem Magnetanker 26 herstellen.
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Die oberen Schenkel 66 der Haken 64 bilden, wie bei der Ausführungsform
nach Fig. 1, Auflageflächen für die Rückstellfeder 50.
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Auch bei den Ausführungsformen nach den Fig. 5, 6 und 7 hat der Magnetanker
26 eine glatte Bohrung und in seiner Außenwand nur die Nut 48.
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Das Ventilelement 60 ist hier ein besonders einfacher prismatischer
Körper, wie vor allem Fig. 6 zeigt. (Das Ventilelement 60 braucht nicht quadratischen
Querschnitt haben, es kann auch rechteckig oder vieleckig, oder ggf. auch kreisrund
sein.) Fig. 7 zeigt eine Weiterbildung des Bandes 62 nach Fig. 5. Hier ist das Band
62 zwischen den Austrittsstellen aus dem Ventilelement 60 und den Haken 64 mit einem
im Winkel abgekröpften Abschnitt 68 versehen, der sich z.B. unter 450 nach außen
und oben zum Magnetanker 27 hin erstreckt.
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Durch diesen abgekröpften Abschnitt 68 wird der Abstand des Bandes
62 von der unteren Stirnfläche des Magnetankers 26 vergrößert und damit die Umströmung
des Bandes 62 durch das Druckmittel erleichtert, wodurch sein Strömungswiderstand
reduziert wird.
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Das in den Figuren 1 und 3 gezeigte Werkzeug 58 braucht nicht radial
eingeführt zu werden, es kann z.B. auch axial eingeführt werden, ebenso kann das
Spannblech 40 durch drehen oder kippen des Werkzeuges 58 angehoben werden.