DE3723959C2 - Magnetventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Ventil mit einem durch einen Elektromagneten verschiebbaren Anker nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Ein bekanntes Magnetventil dieser Art (DE-PS 32 19 799) ist zum Steuern des Solezu­ laufs aus dem Salzvorratsbehälter in den Ionenaustauschbehälter zum Regenerieren der Wasserenthärtungseinrichtung bei Geschirrspülmaschinen vorgesehen. Das einteilig aus Kunststoff geformte Ventilgehäuse weist für den dichten Einsatz in eine Gehäusekammer der Wasserenthärtungseinrichtung stufenförmige, mit Dichtungen versehene Gehäuse­ abschnitte auf. Dabei ist einem ersten, den Einlaufstutzen mit einer zentralen Zulaufboh­ rung und den Ventilsitz umfassenden Gehäuseabschnitt mit kleinem Durchmesser ein Gehäuseabschnitt mit mittlerem Durchmesser nachgeordnet, in dessen Gehäusewand sich die Auslaßöffnung befindet, während in dessen Innenraum der sich konisch veren­ gende Ventilsitz ragt, und ferner schließt sich ein dritter Gehäuseabschnitt mit größerem Durchmesser an, in dem ein Bund der Führungsbuchse verrastbar ist. Der einen Ventil­ stößel bildende Anker trägt einen Dichtkegel, insbesondere aus Gummi, und verschließt bei nicht erregtem Elektromagneten durch den auf den Anker wirkenden Federspeicher gegen den auf das Ventil wirkenden Wasserdruck den Ventildurchlaß des Ventilsitzes. Durch das aufgesteckte Ventilgehäuse mit Ventilsitz kann der Anker nicht herausfallen und das Ventil bildet eine komplett vormontierbare und auf Funktion prüfbare Einheit.

Ferner ist ein Magnetventil bekannt (DE-OS 35 17 783), dessen Ventilgehäuse und Ven­ tilsitz in einer Kammer des Salzvorratsbehälters oder Ionenaustauschbehälters der Was­ serenthärtungseinrichtung einer Geschirrspülmaschine integriert sind, in welche dann das Magnetventil mit der Führungsbuchse, dem Anker, einem Dichtkegel usw. einsetzbar ist. Auch bei diesem Ventil muß eine Druckfeder bei abgeschaltetem Elektromagneten das Schließen des Ventiles gegen den auf das Ventil wirkenden Wasserdruck bewältigen. Wegen der deshalb stark auszulegenden Druckfeder ist zum Öffnen des Ventils wieder­ um ein entsprechend starker Elektromagnet vorzusehen.

Aus der DE-OS 22 61 278 ist ein Doppelventil, insb. für Gasbrenner, mit zwei verschiedenen Durchlaßquer­ schnitten mit einem kleineren Zünd- und einem größeren Betriebs­ durchsatz bekannt, bei dem ein an einem Anker befestigter Stößel gegen die Kraft einer Druckfeder durch einen Elektromagneten zum Öffnen des Ventils bewegbar ist. In Schließlage des Ventils sitzt ein Hauptventilteller mit einer ringförmigen Flachdichtung auf einem als ringsumlaufende Schneide ausgelegten Ventilsitz auf und wird durch die Druckfeder sowie durch die am Einlaufstutzen anstehende Wassersäule in abdich­ tender Anlage gehalten. Ein auf einem zweiten Stößel verschiebbar gelagerter, kegel­ förmiger Drosselventilteller wird durch den Hauptventilteller in die kegelförmige Durch­ laßöffnung so weit eingedrückt, daß eine Ringdüse gebildet wird. Beim Öffnen des Dop­ pelventils in die erste Öffnungsstellung mit kleinem Zünddurchsatz wird der Hauptventilteller durch einen der beiden Elektromagneten gegen die Kraft der Druckfeder und die anstehende Wassersäule soweit abgehoben, daß durch die Ringdüse eine geringe Menge Gases zum Entzünden einer Flamme durchtreten kann. Zum Öffnen des Ventiles in die zweite Stellung mit einem größeren Betriebsdurchsatz wird durch einen zweiten Elektromagneten der Drosselventilkörper in eine vorbestimmte angehobene Stellung gebracht.

Dieses Ventil ist sehr aufwendig und wird aufgrund der Ausführung mit zwei Elektroma­ gneten und zwei durch die Elektromagneten betätigten Anker und Stößel ebenso wie auf­ grund der Anwendung für Gas von dem mit der Lösung der in der Anmeldung aufgeführ­ ten Aufgabe betrauten Fachmann daher nicht herangezogen.

Aus der US-PS 35 51 080 ist ein Ventil bekannt, bei dem ein durch eine Druckfeder in Richtung auf einen Ventilsitz vorgespannter, an einem Anker befestigter Ventilstößel mit­ tels eines Elektromagneten zum Öffnen von dem Ventilsitz abgehoben werden kann. An dem auf den Ventilsitz gerichteten, halbkugelförmig gestalteten Ende des Ventilstößels ist eine tassenförmige Dichtung angeordnet, die in Schließstellung mit ihrem flachen Ende auf dem flachen Ventilsitz aufliegt. Die tassenförmige Stößeldichtung weist eine zu dem halbkugelförmigen Lager, führende Bohrung auf, die größer ist als der in sie einragende Ventilstößel, um eine begrenzte Schwenkbarkeit des Ventilkörpers auf den Ventilstößel zu erreichen.

Bei diesem Ventil muß die Druckfeder der abgeschalteten Elektromagneten das Schlie­ ßen des Ventils gegen den auf das Ventil wirkenden Wasserdruck bewältigen. Wegen der deshalb stark auszulegenden Druckfeder ist zum Öffnen des Ventils ein entsprechend starker Elektromagnet vorzusehen.

Aus der US-PS 35 49 119 ist ein Ventil bekannt, bei dem ein Anker mit einem zylinder­ förmigen Dichtkörper ausgestattet ist und in Schließstellung durch die Kraft einer Druck­ feder, den an dem Einlaufstutzen anstehenden Flüssigkeitsdruck und das Gewicht des Ankers gegen einen als ringförmige Schneide ausgebildeten Ventilsitz gedrückt wird. In Richtung auf den Ventilsitz unterhalb des Dichtkörpers ist im Anker eine Ringscheibe mit einer Abwinkelung eingelegt, die in Schließstellung des Ventils um den kegelförmigen Dom der Durchlaßöffnung liegt.

Durch die abgewinkelte Seite liegt die Ringscheibe gegenüber der dichtenden Oberfläche des Dichtkörpers in einer angewinkelten Stellung. Beim Öffnen des Ventils durch Anschalten eines Elektromagneten der den Anker anhebt, kommt die mit dem Anker an­ gehobene Ringscheibe an dem in axialer Richtung beweglichen Dichtungskörper zum An­ liegen und hebt durch seine angewinkelte Lage den flexiblen Dichtkörper durch dessen Verformung einseitig von dem Ventilkörper ab, bevor beim weiteren Abheben des Ankers der Dichtkörper vollständig von dem Ventilsitz abgehoben wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Magnetventil der eingangs genannten Art zu schaffen, das im nicht erregten Zustand geeignet ist, einen mit dem Wasserdruck einer etwa 500 mm hohen Wassersäule belasteten Einlaß sicher zu verschließen, das sich mit relativ geringer Magnetkraft öffnen läßt, das im geöffneten Zustand einen großen Durchlaß frei­ gibt und das auch bei größeren Fertigungstoleranzen, bei einer Schrägführung des Ven­ tilstößels gegenüber dem Ventilsitz und bei geringer Durchlaßströmung eine sichere Ab­ dichtung des Ventildurchlasses nach dem Abschalten des Elektromagneten ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Kombination von Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprü­ chen 2 und 3 gekennzeichnet.

Im Ruhezustand - bei abgeschaltetem Elektromagneten - ist das Ventil geschlossen, da­ bei drückt die auf den Anker und den Ventilstößel wirkende Druckfeder unterstützt durch den im Einlaufstutzen herrschenden Wasserdruck die Stößelkopfdichtung mit ihrem Flansch bzw. die Flanschdichtkante gegen den Ventilsitz bzw. die Sitzdichtung. Wird die Elektromagnetspule an Spannung gelegt, so wird der Anker gegen die Druckfeder in die Führungsbuchse zurückgezogen. Dabei hebt die umlaufende, ringförmige Dichtkante des Flansches der Stößelkopfdichtung anfangs nur über einen Spalt vom Ventilsitz bzw. der Sitzdichtung ab. Das durch diesen Spalt über den Durchlaß zur Auslaßöffnung fließende Wasser ermöglicht das völlige Öffnen des Ventils mit geringer Öffnungskraft und erübrigt die sonst bei bekannten Ventilen vorgesehenen Servobohrungen. Wird die Elektroma­ gnetspule stromlos, so verschiebt die Druckfeder, unterstützt durch den im Einlaufstutzen des Ventils herrschenden Wasserdruck, den Anker mit Stößel und die auf dem kugelför­ migen Kopf aufgesetzte Kopfdichtung gegen die Sitzdichtung. Da wegen der Toleranzen und einem zulässigen Einbau in schräger Lage regelmäßig keine exakte Vertikalverschie­ bung des Ventilstößels zu einer dazu um 90° ausgerichteten Ventilsitzebene stattfindet, kommt es beim Schließen das Ventils zunächst zu einer punktförmigen Anlage zwischen der Dichtkante des Flansches der Kopfdichtung und der Sitzdichtung und daraufhin legt sich der Flansch mit seiner Dichtkante linienförmig rundum an die Sitzdichtung an, wobei die Kopfdichtung aufgrund der pendelnden Anordnung am Stößelkopf gegen die Sicht­ dichtung abrollt.

Es zeigen

Fig. 1 eine Schnittansicht des Magnetventils in der Schließlage,

Fig. 2 in vergrößerter Darstellung die Dichtungsanordnung des Magnetventils in der Schließlage,

Fig. 3 eine Ansicht gemäß Fig. 2, jedoch die Dichtungsanordnung beim Schließ­ vorgang des Ventils,

Fig. 4 eine Ansicht gemäß Fig. 3 bei geöffnetem Magnetventil.

Das Magnetventil, dessen Durchflußrichtung in Fig. 1 durch Pfeile angegeben ist, be­ steht aus einem Elektromagneten 1 mit einem Spulengehäuse 2, Anschlußfahnen 3 und einer in die Elektromagnetspule einschiebbaren Führungsbuchse 5 aus Kunststoff. Die Führungsbuchse 5 ist bis zu einem sich gegen das Spulengehäuse 2 abstützenden Flansch 6 einschiebbar und durch beispielsweise verprägbare Rastnasen oder derglei­ chen des Bodens 8 der Führungsbuchse 5 am Elektromagneten 1 befestigbar. Die Füh­ rungsbuchse 5 dient zur Aufnahme einer Druckfeder 9 und eines kunststoffummantelten Ankers 10, der durch den Elektromagneten verschiebbar ist und einen Ventilstößel 11 trägt.

Der Ventilstößel 11 weist einen kugelförmigen Kopf 7 auf, der eine Kopfdichtung 4 aus Kunststoff oder Gummi trägt. Der Flansch 6 der Führungsbuchse 5 weist außerdem eine Nut 12 zur Aufnahme eines Dichtringes 13 auf und trägt einen Bund 24. Auf diesen Bund 24 ist ein Ventilgehäuse 15 mit seinem Bund 16 aufschnappbar. Damit ist der Elektroma­ gnet mit dem Ventilgehäuse zu einer Einheit verbunden. Das Ventilgehäuse 15 besteht einteilig aus Kunststoff oder wird von einer Kammer eines Gerätebehälters gebildet, weist einen Einlaufstutzen 19, einen Ventilsitz 21, einen Durchlaß 22 und eine Auslaßöffnung 23 auf. In dem Ventilsitz 21 ist außerdem eine Sitzdichtung 20 aus Gummi oder Kunst­ stoff eingesetzt.

Die Kopfdichtung 4 ist mit einer Einschnürung 25 in der Aufnahmeöffnung 26 für den Kopf 7 versehen und gegen diesen beweglich verrastbar. Die Kopfdichtung 4 besteht einteilig aus einem teilkugeligen Abschnitt 14, der in den Durchlaß 22 der Sitzdichtung 20 eintau­ chen kann und mit einem Flansch 17 in der Schließlage des Ventils mit einer ringförmi­ gen Dichtkante 18 gegen die Sitzdichtung 20 anliegt. Wie sich aus Fig. 1 (Schließlage), Fig. 2 (Ventil vor der Schließendlage bzw. in der ersten Öffnungsphase) und Fig. 3 (Ventil geöffnet) ergibt, kann das Magnetventil mit schräg angeordnetem Dichtsitz zuver­ lässig geschlossen und geöffnet werden. In der geöffneten Endlage ist die Kopfdichtung 4 weit von der Sitzdichtung 20 abgehoben und gibt den Durchlaß 22 für einen großen Durchfluß frei.

In der Schließphase taucht der teilkugelige Abschnitt 14 in den Durchlaß 22 ein und kommt zunächst z. B. mit dem Punkt 27 der Dichtkante 18 des Flansches 17 in Anlage mit der Sitzdichtung 20, während gegenüberliegend noch ein Spalt 28 besteht. Im weiteren Schließvorgang rollt dann der Flansch 17 mit der Dichtkante 18 gegen die Sitzdichtung 20 ab und verschließt den Durchlaß 22 schließlich bei linienförmiger, ringförmiger Anlage gegen die Sitzdichtung 20.

Beim Öffnen des Ventils wird zuerst ein Spalt 28 für einen Wasserdurchtritt frei, welcher die Öffnungsbewegung des Ventils dann nach Art einer Servobohrung unterstützt. Das Magnetventil nach der Erfindung eignet sich insbesondere zum Einbau in eine Enthär­ tungseinrichtung einer Geschirrspülmaschine oder für einen Getränkeautomaten.

Claims (3)

1. Ventil mit einem durch einen Elektromagneten verschiebbaren, von einer Druckfeder in Schließrichtung beaufschlagten Anker, der in einer in die Elek­ tromagnetspule einsetzbaren Führungsbuchse aus Kunststoff verschiebbar ist, die am Elektromagnetspulengehäuse mit einem Flansch anliegt, an dem ein Bund angeformt ist, den ein Bund eines Ventilgehäuses umfaßt, das einen Einlaufstutzen und im Strömungsweg nach einem Ventilsitz eine Auslaßöff­ nung aufweist, wobei an dem zum Öffnen des Ventils durch den Elektroma­ gneten gegen die Druckfeder verschiebbaren Anker ein Ventilstößel mit einem Stößelkopf zur Abdichtung des Ventildurchlasses vorgesehen ist, gekennzeichnet durch die Kombination folgender, teils bekannter Merkmale:

• a) in den Ventilsitz (21) ist eine Sitzdichtung (20) eingesetzt,
• b) der Ventilstößel (11) weist einen kugelförmigen Kopf (7) auf,
• c) der Ventilstößelkopf (7) trägt eine Kopfdichtung (4),
• d) die Kopfdichtung (4) ist auf dem Ventilstößelkopf (7) pendelbar angeord­ net,
• e) die Kopfdichtung (4) taucht mit einem teilkugeligen Abschnitt (14) in einen Durchlaß (22) der Sitzdichtung (20) ein und liegt mit einem angeformten Flansch (17) in der Schließlage des Ventils mit einer ringförmigen Dicht­ kante (18) gegen die Sitzdichtung (20) an, und
• f) im geschlossenen Zustand des Ventils hält der im Einlaufstutzen (19) herrschende Wasserdruck, die Druckfeder (9) unterstützend, den Flansch (17) der Kopfdichtung (4) mit seiner ringförmigen Dichtkante (18) gegen die Sitzdichtung (20) in abdichtender Anlage.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopfdichtung (4) mit dem Stößelkopf (7) verrastet ist.

3. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Öffnen des Ven­ tils der Flansch (17) der Kopfdichtung (4) mit seiner ringförmigen Dichtkante (18) einseitig vom Durchlaß (20) für einen vorzeitigen Druckausgleich abheb­ bar ist und beim weiteren Abheben des Ventilstößels (11) der Flansch (17) zusammen mit der Kopfdichtung (4) den Durchlaß (22) freigibt.