DE3506493C2 - Mehrwegeelektroventil - Google Patents
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Description
Aus der DE-OA 29 28 611 ist ein umstellbares 2/3-
Wegeventil bekannt, das mit einem Elektromagnet be
tätigt wird. An dem Elektromagneten ist abgedichtet
ein Block befestigt, der eine sich außerhalb des Elektro
magneten befindliche Ventilkammer enthält. Von dieser
Ventilkammer gehen insgesamt drei Fluidanschlüsse weg,
von denen einer mit einer Fluidquelle und ein anderer
zu einer Entlüftungsöffnung führt. Ein dritter Anschluß
verbindet die Ventilkammer mit einem zu steuernden Ge
rät. Die ersten beiden Fluidanschlüsse münden innerhalb
der Ventilkammer jeweils in einer zugehörigen Öffnung.
Diese beiden Öffnungen sind durch ein einziges Ventil
verschlußglied wahlweise abzudichten, so daß das zu
steuernde Gerät entweder mit der Entlüftungszone oder
mit der Fluidquelle strömungsmäßig in Verbindung zu
bringen ist.
Innerhalb des Elektromagneten ist ein Tauchanker längs
verschieblich angeordnet, der mit Hilfe einer Vorspann-
oder Rückholfeder in Richtung auf die Ventilkammer zu
vorgespannt ist. Diese Rückholfeder befindet sich au
ßerhalb der Ventilkammer an dem von der Ventilkammer
abliegenden Ende des Tauchankers innerhalb des Elektro
magneten. Der Tauchanker wirkt auf ein Verbindungsstück
ein, das mit einer Verlängerung jene Öffnung durchgreift,
mit der der zu der Entlüftungszone führende Fluidanschluß
in Verbindung steht. An diesem Fortsatz liegt das Ventil
verschlußglied an, das mittels einer zweiten Rückholfe
der in Richtung auf diese Öffnung, durch die das Ver
bindungsstück hindurchführt, zu vorgespannt ist. Somit
wirken die Rückholfeder für den Tauchanker und die Rück
holfeder für das Ventilverschlußglied als Druckfedern
in entgegengesetzte Richtungen und ein Verschließen des
Fluidanschlusses, der zu der Fluidquelle führt, gelingt
nur, wenn die Rückholfeder für den Tauchanker stärker
ist als die Rückholfeder für das Ventilverschlußglied.
Außerdem wirkt sich die Anordnung der Rückholfeder in
dem Elektromagneten ungünstig auf die Kraft aus, die
der Elektromagnet am Luftspalt zu dem Tauchanker auf
bringen kann. Die Rückholfeder liegt im magnetischen
Schließungskreis des Elektromagneten und dort zu dem
Luftspalt parallel. Ein Teil der Feldlinien im magne
tischen Schließungskreis wird sich also nicht über den
Luftspalt, sondern über die Rückholfeder schließen
und dieser Teil der Feldlinien liefert keinen Beitrag
für das Anziehen des Tauchankers gegen die Wirkung der
Rückholfeder, wenn der Elektromagnet erregt ist.
Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, ein
Mehrwegeelektroventil zu schaffen, das wenige zu montie
rende Bauteile aufweist und mit geringerer elektrischer
Leistung auskommt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Mehrwege
elektroventil mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Eine derartige Anordnung bringt eine Reihe von Vorteilen:
- - Der Abstand zwischen der Öffnung für den Unterdruck und die Belüftung wird sehr kurz, so daß eine einzi ge Verschlußdichtung auf dem Ende des den Tauch anker des Elektromagneten verlängernden und in die Steuerkammer hineinreichenden Fortsatzes befestigt werden kann, wodurch diese einzige Verschlußdich tung mit jeder ihrer beiden im Abstand zueinander befindlichen Stirnflächen mit der Öffnung des zu gehörigen Anschlußstutzens in Eingriff gebracht werden kann, und zwar in Abhängigkeit von dem Be triebszustand des Elektromagneten. Die bei-den be kannten Ventilen notwendigen beiden Dichtungen sind auf diese Weise durch eine kaum größere einzi ge ersetzt worden, wobei gleichzeitig eine Verein fachung bei der Herstellung des neuen Ventils und eine wesentliche Einsparung beim Selbstkostenpreis erreicht wird. Andere Vorteile, die sich hieraus ergeben, sind weiter unten ausgeführt.
- - Die Rückholfeder kann anstatt im Inneren der Spule angeordnet zu werden, in der besagten Steuerkammer untergebracht werden, und zwar um den Fortsatz herum, nämlich zwischen einer Schulter dieser ein zigen Verschlußdichtung und dem Boden, der von einer Stirnseite der Steuerkammer gebildet ist; auf diese Weise wird auch ein Gewinn bei der Magnet kraft des eingeschalteten Ventils erzielt.
- - Schließlich sind in dem üblichen Fall, bei dem mehrere derartige Elektroventile parallel zueinan der montiert sind und eine gemeinsame Unterdruck quelle existiert, um die verschiedenen Geräte ge mäß dem Betriebszustand einer entsprechenden An zahl von Elektromagneten zu versorgen, sämtliche zugehörigen Spulen in einem einzigen Gestell un tergebracht, das sich wiederum in einem einzigen Gehäuse befindet, während die Steuerkammern ge trennt oberhalb des Gehäuses angeordnet sind, von dem ebenso viele Steueranschlüsse für die zugehöri gen Geräte abgehen, wobei die Stromkreise für das Erregen der Spulen als gedruckte Schaltung auf einer der Seiten des Gehäuses oder auf einer entsprechenden Platine vorgesehen sind, die das für alle Spulen gemeinsame Joch verschließt.
Wohlbemerkt soll in einer entsprechenden Stellung der
einen einzigen Verschlußdichtung, die das Ventilver
schlußglied selbst bildet, die Steuerkammer mit ei
nem Belüftungskanal strömungsmäßig in Verbindung
stehen, der sich zwischen den Körper des Tauchankers
und der Innenwand der Wicklung befindet.
Dieser Strömungskanal kann entweder in eine zur Au
ßenatmosphäre führenden Belüftungsöffnung münden,
die vorzugsweise mit einer Abdeckscheibe aus einem
eine Packung bildenden Filtermaterial versehen ist,
oder sie kann in einem abgedichtet eingesetzten Ver
bindungsstück oder Verbindungsrohr einmünden, derart,
daß das Ventil eine neue Unterdruckquelle für ein
zweites gleichartiges Ventil bildet, das in Serie
hinter dem ersten angeordnet ist.
Um eine zu schnelle Abnutzung der einzigen Verschluß
dichtung zu vermeiden, weist diese vorzugsweise ein
verhältnismäßig gering geneigtes Profilart, bezogen
auf die Ebene jeder Öffnung, mit der die Verschluß
dichtung zusammenwirkt, obwohl sie dennoch eine Füh
rung für die sie umgebende Feder bildet.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegen
standes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 ein axial geschnittenes Elektroventil gemäß
der Erfindung bzw. gleichzeitig einen ver
tikal geschnittenen Block mit sieben derarti
gen Elektroventilen,
Fig. 2 ein abgewandeltes Elektroventil nach Fig. 1
in einer Teilansicht,
Fig. 3 den in Fig. 1 vertikal geschnitten veranschau
lichten Block aus sieben Elektroventilen ge
mäß der Erfindung in einer Ansicht von oben,
Fig. 4 den Block nach Fig. 3 in einer Seitenansicht,
Fig. 5 eine Platine mit einer gedruckten Schaltung,
wie sie in Fig. 1 erscheint und
Fig. 6 die in dem Elektroventil angeordnete einzige
Verschlußdichtung gemäß der Erfindung in einem
vergrößerten Maßstab.
In Fig. 1 ist ein aus Kunststoffmaterial gespritztes
Gehäuse 1 veranschaulicht, in dem ein Elektromagnet
angeordnet ist, der einen Tauchkolben 4 enthält und
eine in einem zweiteiligen Eisenjoch angeordnete
Spule 2 aufweist, wobei das Joch ein Winkelstück 3
sowie eine Platte 3′ enthält. Die Spule 2 ist gegen
das Eisenjoch 3-3′ mittels eines einen Kragen 6
tragenden Spulenkörpers 5 aus Kunststoffmaterial
isoliert, wobei der Kragen 6 durch eine in einer
oberen Stirnseite 7 des Gehäuses 1 vorgesehene Öff
nung hindurchführt, um in eine Ventil- oder Steuer
kammer 8 hin einzuragen, die oberhalb des Gehäuses
angeordnet ist. Die Abdichtung zwischen dem Kragen 6
und der Steuerkammer 8 erfolgt mittels eines Dich
tungsrings 9.
Diese Steuerkammer 8 trägt drei Anschlüsse. Zunächst
ist sie mittels einer oberen Öffnung 10 mit einer
unterdruckquelle eines Verbrennungsmotors verbunden.
Bei dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel eines
Blocks mit sieben Ventilen sind die Öffnungen 10
sämtlicher Steuerkammern 8 an eine Sammelleitung
angeschlossen, die mittels einer Platte 12 verschlos
sen ist und ihrerseits über einen einzigen Stutzen
13 mit der Unterdruckquelle des Verbrennungsmotors
verbunden ist.
Zweitens steht die Steuerkammer 8 mit einem Anschluß
stutzen 15 mit einer zu steuernden Vorrichtung oder
einem zu steuernden Gerät in Verbindung. Bei dem Aus
führungsbeispiel des sieben Ventile enthaltenden
Blocks gibt es ebenso viele einzelne Anschlußstutzen
15a, 15b, 15c . . . 15g wie Ventile.
Drittens steht schließlich die Steuerkammer 8 über
die zentrale Öffnung 16 des Kragens 6 des Spulenkör
pers 5 mit der Belüftungszone in Verbindung, d. h.
entweder mit einer in Serie angeordneten ähnlichen
Einrichtung (Ausführungsbeispiel der Fig. 1) oder
unmittelbar mit dem Außenraum (Ausführungsbeispiel
nach Fig. 2).
Im übrigen weist der Tauchanker 4 an seinem oberen
Abschnitt einen Fortsatz in Gestalt einer Stange 17
auf, die in einem Kopf 18 endet, der der Befestigung
einer weiter unten anhand der Fig. 6 im einzelnen
beschriebenen Dichtung 19 dient.
Normalerweise, d. h. wenn der Elektromagnet nicht er
regt ist, wird das Dichtstück 19 durch eine Feder ge
gen die Öffnung 10 gedrückt, wobei die Öffnung 16
freigegeben ist. Umgekehrt, wenn der Elektromagnet
erregt ist, wird der Tauchanker 4 entgegen der Wir
kung der Feder 20 nach unten angezogen, wobei die
Öffnung 16 verschlossen und die Öffnung 10 freige
geben wird.
Die Arbeitsweise der Anordnung ist folgende, wobei
die Öffnung 14 ständig frei ist:
In der Ruhestellung, in der der Elektromagnet nicht er regt ist, besteht eine strömungsmäßige Verbindung zwi schen der Öffnung 14 und der Öffnung 16, d. h. das pneu matische Steuersystem des jeweiligen Gerätes steht mit der Auslaßzone in Verbindung, und zwar in der Weise, daß das entsprechende Gerät selber in Ruhe ist.
In der Ruhestellung, in der der Elektromagnet nicht er regt ist, besteht eine strömungsmäßige Verbindung zwi schen der Öffnung 14 und der Öffnung 16, d. h. das pneu matische Steuersystem des jeweiligen Gerätes steht mit der Auslaßzone in Verbindung, und zwar in der Weise, daß das entsprechende Gerät selber in Ruhe ist.
Wenn der Benutzer den Elektromagneten einschaltet,
indem er den Steuerknopf für das entsprechende Gerät
an dem Armaturenbrett bedient, wird die Öffnung 14
mit der Öffnung 10 strömungsmäßig in Verbindung ge
bracht, d. h. mit dem Unterdruck des Verbren
nungsmotors, wohingegen die Belüftungsöffnung 16
verschlossen wird. Das Steuersystem des Gerätes
arbeitet demzufolge unter der Wirkung der Unter
druckenergie, und zwar während der gesamten Zeit,
während der dieser Steuerknopf betätigt ist, wohin
gegen, wenn diese Betätigung unterbrochen wird, das
Steuersystem umgehend zu wirken aufhört, um in die
vorherige "Ruhestellung" zurückzukehren.
Die Belüftungszone kann auch unmittelbar nach außen
führen, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. In diesem
Falle ist eine Öffnung 21 in der unteren Sei
te 22 des Gehäuses 2 mit einer Packung 23 versehen,
die aus Schaumstoff hergestellt ist und eine nachgie
bige Dichtung bildet. Oberhalb dieser Packung 23 ist
ein Stutzen 24 angeordnet. Gemäß dem Ausführungsbei
spiel nach Fig. 1 kann auch anstelle der Packung 23
in die Öffnung 21 in Rohrstutzen 24′ eingesetzt sein,
der durch Krallen oder Vorsprünge 25, die in das
Material des Spulenkörpers 5 eindringen, gegen Ver
schieben gesichert ist. Mittels dieses Rohrstutzens
24′ läßt sich eine strömungsmäßige Verbindung zwi
schen dem Auslaß bzw. der Belüftungsöffnung eines
ersten Ventils mit dem Einlaß eines zweiten in Serie
angeordneten Ventils herstellen, um beispielsweise
abwechselnd mehrere Geräte zu steuern.
In beiden Fällen ist vorgesehen, daß das durch die
Öffnung 16 einströmende Gas durch die Öffnung 21 heraus
strömt, wobei es zwischen dem Spulenkörper 5 und dem
Tauchanker 4 vorbeiströmen muß. Um dieses Vorbeiströ
men zu erleichtern, erhält der Tauchanker 4 vorteil
hafterweise einen polygonalen Querschnitt, beispiels
weise einen sechseckigen Querschnitt.
Es ist nunmehr insbesondere auf Fig. 6 Bezug genom
men, die in vergrößertem Maßstab den der vorliegen
den Erfindung entsprechenden Bereich aus der Fig. 1
zeigt; es ist ersichtlich das in dem Ventilkörper
bzw. der Steuerkammer 8, die sich über dem Gehäuse
1 befindet, die eine einzige Dichtung 19 angeordnet
ist, die auf dem Kopf 18 der Stange 17 befestigt ist,
die wiederum den Tauchkolben 4 bis in diese Steuer
kammer 8 verlängert. Diese lediglich eine bzw. einzige
Dichtung 19 ergibt eine Reihe von Vorteilen.
Erstens ist diese Dichtung praktisch nicht voluminö
ser als die Dichtung, wie sie den bekannten Anordnungen
entspricht, die jedoch eine zweite, auf der unteren
Stirnseite des Tauchankers 4 befestigte Dichtung er
fordern, um die Öffnung 21 oder ihr Äquivalent zu
verschließen. Unter Berücksichtigung des höheren
Preises für das Material, dessen Verwendung für diese
Art von Dichtung unumgänglich ist, ist die so bei
jedem Ventil erreichte Einsparung wesentlich.
Zweitens ist die in Fig. 6 ersichtliche Gestalt (der
Maßstab von Fig. 1 gestattet nicht, diese Form wie
derzugeben) insbesondere geeignet, zugleich die Ab
nutzung der Dichtung an den beiden Sitzen 10 und 16
zu begrenzen und als Führung für die Feder 20, zu
dienen. Tatsächlich hat die Erfahrung gezeigt, daß
ein stärker kanisches Profil, das üblicherweise ver
wendet wird, um eine Öffnung zu verschließen, dazu
neigt, schneller durch die Anlage an einem Sitz ab
genutzt zu werden. Gemäß der Erfindung weist aus
diesem Grund jede gegenüberliegende Stirnfläche der
Dichtung 19 nur eine wenig bombierte Gestalt auf, die
eine ausgezeichnete Abdichtung bei sehr langsamer
Abnutzung gewährleistet. Im übrigen stützt sich die
Feder 20 einerseits an einer Ringschulter 26 am Kopf der
Dichtung 19 und andererseits in einer in einem obe
ren Rand 27 des Kragens 6 befindlichen Nut 26 ab.
Bei einer konischen Gestalt des unteren Teils der
Dichtung 19 reichen die beiden außenliegenden Wider
lager oder Anschläge nicht aus, um eine ausreichende
Führung für eine zum Ausknicken neigende Feder sicher
zustellen. Eine derartige Führung ist im Gegensatz
dazu jedoch bei der Gestalt nach Fig. 6 gewährleistet,
die einen unteren Abschnitt aufweist, der über seinen
größten Teil zylindrisch ist.
Gemäß der Erfindung ist die Feder 20 ebenfalls in der
Steuerkammer 8 untergebracht, anstatt zwischen dem
Tauchanker 4 und dem Kopf 24′′ des Rohrstutzens 24′
(Fig. 1) oder des Rohrstutzens 24 (Fig. 2) eingesetzt
zu sein. Die Verluste beim magnetischen Fluß sind auf
diese Weise beseitigt, was die Wirksamkeit des
Elektromagneten verbessert. Diese Änderung bei der
Unterbringung der Feder 20 ist ebenfalls infolge der
Gestalt der Dichtung 19 möglich geworden.
Schließlich läßt die Erfindung in gleicher Weise die
in den Fig. 3 bis 5 veranschaulichte Gruppenanordnung
einer Vielzahl von Ventilen sowie insbesondere einen
gemeinsamen elektrischen Teil zu. Wie besonders der
Fig. 5 zu entnehmen ist, trägt die Platte 28, die das für
alle Elektromagneten gemeinsame Joch 3-3′ schließt, die
Verdrahtung in Gestalt einer gedruckten Schaltung, die da
zu bestimmt ist, die in in Öffnungen bei 29a, 29b . . .
einzusetzenden Anschlüsse der Spulen 2 mit Steckern
wie denen bei 30 zu verbinden, die wiederum auf ei
nem Abschnitt 32 der Platte 28 angeordnet sind und sich
in einem Gehäuse 31 außerhalb des Gehäuses 1 befinden,
so daß das gleichzeitige Anstecken sämtlicher Verbin
dungen mit den Schaltern der Geräte ermöglicht ist,
die von den solchermaßen gruppierten Ventilen zu steuern
sind.
Bei diesem Ausführungsbeispiel erfolgt, wie ersicht
lich, das Schließen des Gehäuses 1 mittels einer an
geschraubten Kappe. Selbstverständlich kann auch je
des andere Verfahren verwendet werden, insbesondere
das Verschweißen mittels Ultraschall eines in zuge
hörige Aufnahmen eingesetzten Randes.
Die Erfindung betrifft gleichermaßen ein einzelnes
Elektroventil, wie eine Gruppe aus mehreren derarti
gen Elektroventilen, wobei diese entsprechend dem
Wesen des Fluids, d. h. Druck oder Unterdruck, die
Quelle für Fluidenergie oder deren Senke darstellen.
Claims (6)
1. Mehrwegeelektroventil
mit einem Elektromagneten (2)
mit einer drei Fluidanschlüsse (11, 15, 24) aufweisen den kleinen Ventilkammer (8), die außerhalb des Elektro magneten angeordnet ist und über eine Öffnung (14) einer seits standig min einem durch ein Fluid, insbesondere durch Unterdruck in einem Gas, gesteuerten Gerat, anderer seits entweder über eine Öffnung (10) mit einer Quelle für Fluidenergie oder über eine Öffnung (16) mit einer Belüf tungszone bzw. einem Fluidsumpf strömungsmäßig in Ver bindung bringbar ist,
mit einem in dem Elektromagneten beweglichen Tauchan ker (4), der einen in die Ventilkammer (8) ragenden Fort satz (17) aufweist, zum Steuern des Strömungswegs von der Quelle zu der Belüftungszone und umgekehrt,
mit lediglich einer einzigen Verschlußdichtung (19), die auf dem Fortsatz (17) angeordnet ist und wahlweise entweder mit der zu der Fluidquelle führenden Öffnung (10) oder mit der zu der Belüftungszone führenden Öffnung (16) in Eingriff bringbar ist, und
mit lediglich einer Rückholfeder (20) durch die der Tauchanker (4) in Richtung auf das Verschließen der zur Quelle führenden Öffnung (10) zu vorgespannt ist und die ebenfalls in der Steuerkammer (8) angeordnet ist.
mit einem Elektromagneten (2)
mit einer drei Fluidanschlüsse (11, 15, 24) aufweisen den kleinen Ventilkammer (8), die außerhalb des Elektro magneten angeordnet ist und über eine Öffnung (14) einer seits standig min einem durch ein Fluid, insbesondere durch Unterdruck in einem Gas, gesteuerten Gerat, anderer seits entweder über eine Öffnung (10) mit einer Quelle für Fluidenergie oder über eine Öffnung (16) mit einer Belüf tungszone bzw. einem Fluidsumpf strömungsmäßig in Ver bindung bringbar ist,
mit einem in dem Elektromagneten beweglichen Tauchan ker (4), der einen in die Ventilkammer (8) ragenden Fort satz (17) aufweist, zum Steuern des Strömungswegs von der Quelle zu der Belüftungszone und umgekehrt,
mit lediglich einer einzigen Verschlußdichtung (19), die auf dem Fortsatz (17) angeordnet ist und wahlweise entweder mit der zu der Fluidquelle führenden Öffnung (10) oder mit der zu der Belüftungszone führenden Öffnung (16) in Eingriff bringbar ist, und
mit lediglich einer Rückholfeder (20) durch die der Tauchanker (4) in Richtung auf das Verschließen der zur Quelle führenden Öffnung (10) zu vorgespannt ist und die ebenfalls in der Steuerkammer (8) angeordnet ist.
2. Elektroventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Rückholfeder (20) um die einzige Ver
schlußdichtung (19) herum angeordnet ist und sich einer
seits an einer Schulter (25) der Verschlußdichtung (19)
und andererseits an einem Boden (27) der Steuerkammer (8)
abstützt.
3. Elektroventil nach einem der Ansprüche 1 bis 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die zu dem Tauchanker (4)
koaxiale einzige Verschlußdichtung (19) eine im wesentli
chen zylindrische Gestalt aufweist, und daß die im Abstand
voneinander befindlichen Stirnflächen der Verschlußdich
tung (19) geringfügig sphärisch konvex sind.
4. Elektroventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Quelle für die Fluidener
gie der Unterdruck eines Kraftfahrzeugmotors und die zu
steuernden Gerate unterschiedliche Zusatzaggregate und
Vorrichtungen des Kraftfahrzeugs sind.
5. Anordnung aus Elektroventilen nach einem der An
sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elek
tromagneten in einem einzigen Gehäuse (1) gruppiert sind,
oberhalb dessen die verschiedenen Steuerkammern (8) mit
ihren Anschlußstutzen (15a . . . 15g) zur Verbindung mit den
zu steuernden Geraten angeordnet sind, und daß die Quelle
für die Fluidenergie an eine einzige Sammelleitung (11)
angeschlossen ist.
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die, Verdrahtung, mittels derer Anschlüsse der
Spulen (2) sämtlicher Elektromagneten mit Anschluß
steckern (30) zum Anschluß von Schaltern für die
zu steuernden Geräte als eine gedruckte Schaltung
ausgeführt ist, die sich auf einer der Seiten des
Gehäuses der Elektromagneten befindet.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8125 | Change of the main classification |
Ipc: F16K 11/044 |
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D2 | Grant after examination | ||
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