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Ventilmagnet
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Die Erfindung betrifft einen Ventilmagneten mit den Merkmalen des
Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Bekannte Ventilmagnete dieser Art dienen der Betätigung von Magnetventilen,
wobei der Strömungsweg einer Flüssigkeit im Ventilteil geöffnet beziehungsweise
geschlossen wird. Der Antriebsteil besteht aus einem Elektromagneten, der zumeist
gegen eine Feder arbeitet. Der Anker des Elektromagneten bewegt sich dazu linear
in einer Patrone, die mit einer Erregerspule umgeben ist. Sobald Gleichstrom durch
diese Spule fließt,wird ein magnetisches Feld aufgebaut, das den Anker in der Patrone
gegen den Kern zieht. Dabei drückt der Anker über eine Druckstange durch eine Kernbohrung
auf einen Ventilschieber und öffnet oder schließt die Ventilkammern.
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Ein derartiger Ventilmagnet weist einen Nothandbolzen auf, über den
im Falle eines Stromausfalls der Anker des Ventilmagneten von außen in axialer Richtung
von Hand verschoben werden kann.Bei der Herstellung des Ventilmagneten wird dazu
bisher der aus Metall bestehende Nothandbolzen zunächst in einen Deckel des Führungsrohres
eingesetzt.
Danach wird der Anker in das Führungsrohr, das einenends
mit dem Kern verschweißt oder verlötet ist, eingeführt. Anschließend wird der Deckel,
in dem der Nothandbolzen von der Innenseite her eingesetzt worden ist, mit dem Führungsrohr
zum Beispiel durch Umbördeln oder durch lokales Schweißen fest verbunden, so daß
die aus dem Kern, der Fuhrungshülse und dem Deckel bestehende Patrone gebildet ist.
Bei dieser Herstellungsweise muß also vor dem endgültigen Zusammenfügen der Patrone
der Nothandbolzen bereits in den Deckel eingeführt sein, wodurch die Herstellung
und Montage verhältnismäßig aufwendig sind.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen. Ventilmagneten mit
den Merkmalen des Oberbegriffs so zu verbessern, daß eine einfachere und kostengünstigere
Herstellung des als Massenartikel zu bezeichnende Ventilmagneten erreicht wird.
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Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs
1 gelöst.
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Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sowie weitere Vorteile
und wesentliche Einzelheiten der Erfindung sind den Merkmalen der Unteransprüche,
der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmen, die in einer einzigen
Figur in schematischer Darstellung eine bevorzugte Ausführungsform als Beispiel
zeigt. Die in der Zeichnung dargestellte geschnittene Hälfte eines erfindungsgemäßen
Ventilmagneten 1 weist einen Kern 2 auf, der an der dem Ventil zugewandten Seite
eine Abstufung 3 besitzt und im Bereich der Längsachse 4 von einer Kernbohrung 5
durchsetzt ist.
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An dem der Abstufung 3 gegenüberliegenden Ende des Kerns 2 ist ein
Ftihrungsrohr 6 angeordnet, das zum Beispiel durch eine Schweißung oder Lötung mit
dem Kern 2 verbunden ist. An dem dem Kern 2 gegenüberliegenden Endbereich des Führungsrohres
6 ist ein Deckel 7 angeordnet, Nachdem der in dem Fiihrungsrohr 6 axial verschiebbar
gelagerte Anker 8 in das mit dem Kern 2 verbundene Führungsrohr 6 eingesetzt worden
ist, wird allein der Deckel 7 ohne den Nothandbolzen 9 am Führungsrohr 6 zum Beispiel
ebenfalls durch Tötung, Schweißung oder auch Bördelung festgelegt, so daß der Kern
2, das Führungsrohr 6 und der Deckel 7 eine als einstückige Baueinheit ausgeführte
Patrone bilden.
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Nachdem die Patrone soweit fertiggestellt worden ist, kann der Nothandbolzen
9 nunmehr nachträglich von der äußeren Stirnseite her in die Bohrung 10 des Deckels
7 eingesetzt werden.
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Dazu weist der Nothandbolzen 9 einen Grundkörper 11 auf, an dem beim
vorliegenden Ausführungsbeispiel vier Stützstege 12 angeordnet sind, zwischen denen
ein Kreuzschlitz ausgebildet ist, so daß zwischen den Stützstegen vier Spalte gebildet
sind. Die Stützstege 12 erstrecken sich vom Grundkörper 11 aus in Richtung zum Anker
8 und weisen an ihren freien Enden eine Anschlagfläche 13 auf. Die Stützstege 12
sind so ausgeführt, daß ihr vorderer Außenkantenbereich als Sicherungsteil 14 ausgebildet
ist, der den Umfangsrand 15 der Bohrung 10 an der Innenseite 16 des Deckels 7 übergreift.
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Der Nothandbolzen 9 ist mit den vier Stützstegen 12 im wesentlichen
als Rundzylinderteil ausgeführt,
so daß die vier durch den Kreuzschlitz
getrennten Stützstege 12 im wesentlichen als Teilkreissegmente ausgebildet sind.
Die Stützstege 12 mit ihren Sicherungsteilen 14 und der Grundkörper 11 des Nothandbolzens
9 bestehen materialeinheitlich einstückig vorzugsweise aus Kunststoff, so daß eine
äußerst kostengünstige Herstellung möglich ist. Eine solch kostengünstige Kunststoffausführung
des Nothandbolzens 9 ist dadurch möglich, daß durch den erfindungsgemäßen Tösungsvorschlag
der Nothandbolzen 9 nachträglich in die fertige Patrone eingesetzt werden kann,
so daß die Löt- beziehungsweise Schweißarbeiten zur Herstellung der Patrone bereits
vorher abgeschlossen worden sind und somit keine Erhitzungen auf den Nothandbolzen
9 einwirken.
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Der Nothandbolzen 9 weist am Fuß 17 der Stützstege 12 im Übergangsbereich
zum Grundkörper 11 einen Durchmesser auf, der kleiner ist als der Durchmesser der
Bohrung 10 des Deckels 7. Im Bereich der vorderen Sicherungsteile 14 ist der Durchmesser
des Nothandbolzens 9 allerdings größer als der Durchmesser der Bohrung 10. Die Stützstege
12 besitzen eine vom Sicherungsteil 14 in Richtung zum Fuß 17 abfallende Umfangsneigungsfläche
18, die im Bereich des Fußes 17 am Grundkörper 11 in Richtung zur Umfangsfläche
bogenförmig ausläuft. An der dem Anker 8 zugewandten Anschlagfläche 13 weisen die
Stützstege 12 zudem eine Einrührschräge 19 auf, die zum Sicherungsteil 14 hin gerichtet
ist. Zweckmäßig ist der Umfangsrand 15 der Bohrung 10 im Deckel 7 so ausgeführt,
daß eine sich in Richtung zum Grundkörper 11 des Nothandbolzens 9 hin erstreckende
Schrägfläche gegeben ist, deren Neigung im wesentlichen gleich der
Umfangsneigungsfläche
18 der Stützstege 12 ist. Die Stützstege 12 sind so lang ausgeführt, daß ihre Anschlagfläche
13 den Deckel 7 überragt und an der Innenseite 16 in Richtung zum Anker 8 vorsteht,
so daß der Anker 8 mit der Innenseite 16 des Deckels 7 nicht in Berührung kommen
kann. Außerdem weist der Deckel 7 einen an der Innenseite 16 vorstehenden ringförmigen
Bund 20 auf. Dieser Bund 20 steht in etwa so weit vor, daß die Anschlagflächen 13
der Stützstege 12 und der Bund 20 im wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene sich
befinden.
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Im Nothandbolzen 9 ist zudem im Bereich der Längsachse 4 ein Sackloch
21 ausgebildet, dessen Durchmesser etwas kleiner ist als das den Anker 8 durchsetzende
Loch 22. Das Sackloch 21 befindet sich im wesentlichen im Bereich der Stützstege
12 und erstreckt sich bis in den Grundkörper 11 des Nothandbolzens 9, so daß der
Boden des Sackloches 21 fast bis zum Bereich des O-Ringes 25 reicht. In dem Sackloch
21 ist eine Sicherunasstange 23 anqeordnet, die hier vorzugsweise mittels Preßsitz
oder Schnappverschluß im Nothandbolzen 9 festgelegt ist. Diese Sicherungsstange
23 besteht aus einem antimagnetischen Metall und kann zum Beispiel aus einem entsprechenden
Edelstahl oder Messing hergestellt sein. Die Länge der Sicherungsstange 23 ist so
bemessen, daß ihr die Anschlagfläche 13 des Nothandbolzens 9 überragender Teil länger
ist als der größtmögliche Abstand zwischen der Anschlagfläche 13 und der dieser
zugewandten Stirnfläche 24 des Ankers 8. Das dem Kern 2 zugewandle Ende der Sicherungsstange
23 verbleibt somit stets im Loch 22 des Ankers 8. Außerdem ist die Länge der Sicherungsstange
23 so bemessen, daß der die Anschlagfläche 13 überragende Teil gleich oder kürzer
ist
als die axiale Länge des Ankers 8. Damit ist gewährleistet, daß das Ende der Sicherungsstange
23 in jedem Falle nicht aus dem Anker 8 herausragt.
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Damit ein druckdichter Abschluß zwischen dem Nothandbolzen 9 und dem
Deckel 7 besteht, ist ein Dichtring 25 vorgesehen, der vorzugsweise als Elastomer-O-Ring
ausgebildet ist und zum Beispiel aus Perbunan, VitonXoder Teflon hergestellt sein
kann. Der Dichtring 25 ist in einer Umfangsnut 26 gelagert, die am Grundkörper 11
des Nothandbolzens 9 ausgebildet ist. Die Umfangsnut 26 und der Dichtring 25 sind
so bemessen und angeordnet, daß der Dichtring 25 an der Wandung 27 der Bohrung 10
zwar dicht anliegt, aber dennoch eine Axialverschiebung des Nothandbolzens 9 im
Bereich der Bohrung 10 möglich ist.
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Am Außenrand der Bohrung 10 weist der Deckel 7 eine Einführphase 28
für die Stützstege 12 und den Dichtring 25 auf, so daß eine Beschädigung des Dichtrings
25 beim Einführen in die Bohrung 10 vermieden ist.
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Beim Einsetzen des Nothandbolzens 9 von außen in den Deckel 7, stoßen
zunächst die Einführschrägen 19 der Stützstege 12 gegen die äußere Einführphase
28 des Deckels 7. Durch entsprechenden Druck in Axialrichtung auf den Grundkörper
11 werden die Stützstege 12, die aufgrund ihrer Gestaltung und der Materialauswahl
praktisch Schnappfederungseigenschaften besitzen,radial in Richtung zur Längsachse
4 gedrückt, so daß sich der Außendurchmesser im Bereich der Sicherungsteile 14 so
weit verringert, daß der Nothandbolzen 9 in die Bohrung 10 eingedrückt werden kann.
Sobald die Sicherungsteile 14 sich in etwa in der Ebene der Innenseite 16 des Deckels
7
befinden, federn beziehungsweise spreizen die Stützstege 12 wieder
auseinander, so daß die Sicherungsteile 14 den Umfangsrand 15 übergreifen und eine
Arretierung des Nothandbolzens 9 in der Bohrung 10 des Deckels 7 gegeben ist.
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Um ein Zurückfedern der Stützstege 12 durch von innen angreifenden
Druck zu verhindern und den Nothandbolzen 9 absolut sicher im Deckel 7 festzulegen,
wird nunmehr die Sicherungsstange 23 durch die Kernbohrung 5 und die Bohrung 22
eingeführt und in das im Nothandbolzen 9 ausgebildete Sackloch 21 eingerastet.
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Diese unmagnetische Metallseele verhindert, daß die Stützstege 12
in Richtung zur Längsachse 4 zurückweichen können. Damit ist gewährleistet, daß
der Nothandbolzen 9 durch den Druck des Mediums in der Patrone nicht nach außen
hinausgeschoben werden kann. Im Falle eines Stromausfalls besteht die öglichkeit,
den Nothandbolzen 9 in Richtung gegen den Anker 8 zu drücken, so daß die Anschlagfläche
13 gegen die Stirnfläche 24 stößt und der Anker 8 in Richtung des Kerns 2 bewegt
wird.
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Auf der Patrone ist ein Spulenblock zentral festgelegt, der sich an
einem Befestigungsflansch 29 abstützt. Dieser Befestigungsflansch 29 kann vorteilhaft
quadratisch ausgeführt sein und in vier Eckbereichen Löcher aufweisen, so daß der
Ventilmagnet 1 mittels vier die Löcher des Befestigungsflansches 29 durchsetzenden
Schrauben am Ventilblock befestigt werden kann.
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Der Befestigungsflansch 29 besteht aus Weicheisen er als teil und
kann vorzugsweise aus Sintermetall\terges e t sein. Durch diese Materialausführung
und der An-
ordnung des Befestigungsflansches 29 auf der Umfangsfläche
des Kerns 2 sowie der Anlage an einer Polscheibe 30 ist der Befestigungsflansch
29 in den magnetischen Kreis mit einbezogen, so daß er zum Teil den Radialfluß übernehmen
kann. Zur Festlegung des Befestigungsflansches 29 weist dieser eine Aussparung 31
auf, in die ein Bund 32 des Kerns 2 eingreift, wodurch auch eine einwandfreie Befestigung
des kompletten Ventilmagneten gewährleistet ist.
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Zwischen dem Befestigungsflansch 29 und einer Mutter 33, die auf ein
Gewinde 34 des Deckels 7 aufgeschraubt ist, befindet sich der die Patrone umgebende
Spulenblock, der einen aus Kunststoff hergestellten Spulenkörper 35 aufweist, der
an Enden seiner rohrförmigen Grundwandung 36 eine Stirnwandung 37 und eine Stirnwand
38 besitzt, die einen Spulendrahtwickelraum 39 begrenzen, in dem die Elektrospule
40 gelagert ist.
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Die Stirnwand 38, die an der Polscheibe 30 anliegt, weist im wesentlichen
die gleiche Wanddicke auf wie die Grundwandung 36. Die Stirnwandung 37, die einen
nach außen führenden Vorsprung zur Aufnahme von Spulenanschlußteilen besitzt, weist
eine Ausnehmung 41 auf, die von einem sehr dünnen Wandungsteil 42 begrenzt ist,
der wesentlich dünner ausgeführt ist als die Grundwandung 36 und die Stirnwand 38.
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In der Ausnehmung 41 ist eine Polplatte 43 angeordnet, an der eine
weitere Außenpolplatte 44 anliegt. Der Außendurchmesser der in der Ausnehmung 41
befindlichen Polplatte 43 ist kleiner als der Außendurchmesser der Außenpolplatte
44. Die Außenpolplatte 44 und die Polscheibe 30 sind im wesentlichen gleich ausgerührt
und sind an den Endbereichen eines die
Elektrospule 40 umhüllenden
eiserner Mantels 45 so festgelegt, daß sie an der Innenfläche des Mantels 45 fest
und spaltfrei anliegen. Außen ist der Mantel 45 von einer Kunststoffhülle 46 umgeben,
die aus einem Duro- oder Thermoplast hergestellt sein kann, wobei eine widerhakenartige
Verankerung der Kunststoffhülle 46 mit dem Mantel 45 durch entsprechend ausgefüllte
Öffnungen gegeben ist, so daß insgesamt eine formschlüssige, unverrückbare Schutzummantelung
vorliegt.
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Die zusätzliche kleinere Polplatte 43 dient als Verstärkung der Stirnwandung
37 des Spulenkörpers 35 und ermöglicht, daß die restliche Wandstärke dieser Stirnwandung
37 reduziert werden kann. Zugleich bewirkt die Polplatte 43 eine Reduzierung des
magnetischen Widerstandes zwischen den Polplatten und dem Anker.
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Ein besonderer Vorteil besteht zudem darin, daß durch diese Ausgestaltung
und durch die Einbeziehung des Befestigungsflansches 29 in den magnetischen Kreis
eine Vergrößerung und optimale Auslegung des Spulendrahtwickelraurns 39 erzielt
wird.
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