DE3804011C1 - Solenoid valve arrangement - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung geht aus von einer gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches konzipierten Magnetventilanordnung aus.The present invention is based on one according to the preamble of the main claim designed solenoid valve assembly.
Derartige Einrichtungen sind dafür vorgesehen, um eine in einem rohrförmigen Bauteil vorhandene Strömung eines flüssigen oder gasförmigen Mediums möglichst feinfühlig und relativ schnell zu modulieren.Such devices are intended to one in one Existing flow of a liquid or tubular component gaseous medium as sensitively and relatively quickly modulate.
Durch die FR-PS 11 30 621 ist eine solche Magnetventilanordnung bekanntgeworden. Diese ist am Arbeitskolben eines mit flüssigem Medium arbeitenden Schwingungsdämpfers angeordnet. Bei dieser bekannten Ausführungsform ist der Steuerkolben in einer Ausnehmung eines von einer elektrischen Spule umgebenen Abschnitts des aus nicht magnetisierbarem Material bestehenden Arbeitskolbens gehalten. Somit ist es erforderlich, den Steuerkolben aus ferromagnetischen Material, z. B. aus Reineisen mit relativ geringer Verschleißfestigkeit herzustellen. Problematisch bei einem solchen Aufbau ist, daß Radialkräfte auf den Steuerkolben und damit auf den Arbeitskolben ausgeübt werden, was bei einer hohen Schaltfrequenz zu einem großen Verschleiß und damit einer geringen Lebensdauer infolge der durch die Radialkräfte hervorgerufenen Reibung führt. Um den Verschleiß zu verringern, könnten zwar die Kolben oberflächenbehandelt werden, was aber einen zusätzlichen Aufwand darstellt. Darüber hinaus sind aufgrund der Ausbildung der Magnetanordnung als Tauchankersystem nur relativ geringe Strömungsquerschnitte schaltbar, weil der Aufbau einer Magnetanordnung die Ventilkennlinie (Kolbengröße-Drosselwirkung) bestimmt. Dies insbesondere aus dem Grunde, weil keine ferromagnetischen Flußleitstücke vorhanden sind, so daß die von der Spule aufgebrachte Feldenergie größtenteils zur Überwindung der sehr großen Luftspaltlänge benötigt wird. Im übrigen ist bei dieser vorbekannten Einrichtung die elektrische Spule im Medium gehalten und damit den dort auftretenden Druckveränderungen ausgesetzt. Da der Spulendraht üblicherweise lackisoliert ausgeführt ist, sind Beeinträchtigungen durch die bei den Druckveränderungen unvermeidbaren Bewegungen der einzelnen Drahtwindungen bzw. durch das Medium selbst kaum auszuschließen.FR-PS 11 30 621 is such a solenoid valve arrangement known. This is part of the working piston liquid medium working vibration damper arranged. In this known embodiment, the control piston is in a recess of one surrounded by an electrical coil Section of the non-magnetizable material Piston held. It is therefore necessary to Control piston made of ferromagnetic material, e.g. B. from pure iron with relatively low wear resistance. The problem with such a structure is that radial forces exerted on the control piston and thus on the working piston become what becomes a big at a high switching frequency Wear and thus a short lifespan due to the friction caused by the radial forces. To the The pistons could reduce wear be surface treated, but this is an additional Represents effort. In addition, due to training the magnet arrangement as a submersible anchor system only relatively small flow cross sections can be switched, because the construction of a magnet arrangement the valve characteristic (Piston size throttling effect) determined. This in particular from the reason because no ferromagnetic flux guides are present so that the applied by the coil Field energy mostly to overcome the very large ones Air gap length is required. For the rest is with this previously known device, the electrical coil in the medium held and thus the pressure changes occurring there exposed. Because the coil wire is usually insulated are impaired by the Pressure changes inevitable movements of each Wire twists or hardly through the medium itself to exclude.
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine einfach aufgebaute Magnetventilanordnung zu schaffen, bei der selbst bei einer relativ großen Druckdifferenz eine Modulation der Strömung eines quasi beliebigen Mediums mit einer relativ hohen Frequenz präzise realisierbar ist.The present invention is therefore based on the object a simply constructed solenoid valve arrangement create, even with a relatively large Pressure difference a modulation of the flow of a quasi any medium with a relatively high frequency is feasible.
Erfindungsgemäß wird das Problem durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches angegebenen Merkmale gelöst. Dadurch, daß bei diesem System keine Radialkräfte auftreten, lassen sich sogar Modulationen der Strömung mit ca. 100 Hz bei einem Druckunterschied von z. B. 50 bar verwirklichen. Durch die Trennung der Magnetanordnung von der Ventilanordnung ist die Ventilanordnung relativ frei in ihrer Ausgestaltung, d. h. je nach Anwendungsfall können ein und derselben Magnetanordnung unterschiedliche Ventilanordnungen zugeordnet werden. Außerdem ist durch Abkapselung der elektrischen Spule der Magnetanordnung vom Medium auch ein Einsatz des Magnetventils in aggressivem Medium möglich.According to the invention, the problem is characterized by Part of the main claim specified features solved. Because there are no radial forces in this system, can even modulate the flow at approx. 100 Hz a pressure difference of z. B. realize 50 bar. By separating the magnet arrangement from the valve arrangement the valve arrangement is relatively free in its design, d. H. depending on the application, one and the same Solenoid arrangement assigned to different valve arrangements will. It is also by encapsulating the electrical coil the magnet arrangement of the medium also an insert of the Solenoid valve possible in an aggressive medium.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Gegenstandes sind in den Unteransprüchen angegeben.Further advantageous embodiments of the invention Subject matter are specified in the subclaims.
Im folgenden wird und werden die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. The following will and will the invention with reference to one shown in the drawing Embodiment explained in more detail.
Wie aus der Zeichnung hervorgeht, ist in einem rohrförmig ausgeführten, mit einem flüssigen oder gasförmigen Medium beaufschlagten Bauteil 1 ein z. B. als Arbeitskolben für einen Schwingungsdämpfer dienendes, scheibenförmig ausgebildetes, aus gehärtetem Stahl hergestelltes Trennorgan 2 verschiebbar angeordnet. Um in den zu beiden Seiten 2′, 2′′ des Trennorgans 2 befindlichen Zonen des rohrförmigen Bauteils 1 unterschiedliche Drücke p 1, p 2 zu realisieren, ist in dem Trennorgan 2 ein zentraler Durchbruch 2 a vorhanden, dem ein Magnetventil 3 zugeordnet ist. Dieses Magnetventil 3 weist ein aus nicht magnetisierbarem Material bestehendes Ventilgehäuse 4 auf, das mit seinem einen den Durchbruch 2 a durchdringenden, abgesetzten Abschnitt 4′ sich im wesentlichen diesseits des Trennorgans 2 erstreckt und mit seinem anderen Bereich 4′′ jenseits des Trennorgans 2 liegt. Der eine etwa becherförmig ausgebildete Abschnitt 4′ nimmt dabei einen aus gehärtetem Stahl bestehenden oder mit Titannitrit beschichteten Steuerkolben 5 im wesentlichen auf, während im anderen Abschnitt 4′′ die Magnetanordnung 6 des Magnetventils 3 gehalten ist. Diese Magnetanordnung 6 besteht aus einem vom Ventilgehäuse 4 umschlossenen, aus Reineisen oder Siliziumeisen hergestellten Magnetkörper 6 c und einer darin untergebrachten elektrischen Spule 6 b sowie einem damit kooperierenden, mit dem Steuerkolben 5 verbundenen, ebenfalls aus Reineisen oder Siliziumeisen bestehenden Flachanker 6 a. Der Magnetkörper 6 c ist mit einer konzentrischen Ausnehmung 6 c′ versehen, in die die ringförmig ausgebildete Spule 6 b eingesetzt ist, deren Anschlußleitungen 6 b′ durch von der Ausnehmung 6 c′ ausgehende Führungskanäle 6 c′′ und 6 c′′′ nach außen geführt sind.As can be seen from the drawing, is in a tubular design, loaded with a liquid or gaseous component 1 z. B. serving as a piston for a vibration damper, disc-shaped, made of hardened steel separator 2 slidably arranged. Into the both sides 2 ', 2''of the parting member p 2 located zones of the tubular member 1 different pressures 1 p, 2 to realize, in the separating element 2 is a central aperture 2 present a, where a solenoid valve is associated. 3 This solenoid valve 3 has a non-magnetizable material valve housing 4 , which with its one breakthrough 2 a penetrating, offset section 4 ' extends essentially on this side of the separating member 2 and with its other area 4'' beyond the separating member 2 . An approximately cup-shaped section 4 ' takes an existing of hardened steel or coated with titanium nitride control piston 5 substantially, while in the other section 4'', the magnet assembly 6 of the solenoid valve 3 is held. This magnet arrangement 6 consists of a space enclosed by the valve housing 4, made of pure iron or silicon iron magnet body 6 c and a housed therein electric coil 6 b and a therewith cooperating, connected to the control piston 5, also made of pure iron or silicon iron flat armature 6 a. The magnetic body 6 c is provided with a concentric recess 6 c ' , in which the ring-shaped coil 6 b is inserted, the connecting lines 6 b' through the recess 6 c ' outgoing guide channels 6 c'' and 6 c''' after are led outside.
Die elektrische Spule 6 b ist gegen das Medium durch ein z. B. aus nicht magnetisierbarem Chrom-Nickel-Stahl bestehendes flachringförmiges Bauelement 7 abgedichtet, das auf der dem Flachanker 6 a gegenüberliegenden Seite des Magnetkörpers in einen entsprechend bemessenen Abschnitt der Ausnehmung 6 c′ einsetzbar ist und durch geeignete Maßnahmen (Schweißung) druck- und vakuumdicht mit dem Magnetkörper 6 c verbunden ist. Durch das Bauelement 7 wird auch gleichzeitig der erforderliche Luftspalt zwischen dem Flachanker 6 a und der Spule 6 b realisiert. Darüber hinaus können an der dem Flachanker 6 a gegenüberliegenden Seite des Magnetkörpers 6 c oder am Flachanker 6 a warzen- oder schneidenförmig ausgeführte Abstandsmittel geformt werden, um einen gewissen Restluftspalt zu gewährleisten.The electrical coil 6 b is against the medium by a z. B. from non-magnetizable chrome-nickel steel existing flat ring-shaped component 7 sealed, which can be used on the opposite side of the magnetic armature 6 a in a correspondingly dimensioned section of the recess 6 c ' and by suitable measures (welding) pressure and vacuum tight is connected to the magnetic body 6 c . The required air gap between the flat armature 6 a and the coil 6 b is also realized simultaneously by the component 7 . In addition to the said flat armature 6 a opposite side of the magnetic body 6 c or at the flat armature 6 a stud-shaped spacers, or cut running are formed so as to ensure a certain amount of residual air gap.
Schließlich ist im Zentrum des Magnetkörpers 6 b eine Ausnehmung 8 vorhanden, in der sich das eine Ende eines als Druckfeder ausgebildeten Federelementes 9 abstützt. Das andere Ende dieses Federelementes 9 ist dem einen Ende des Steuerkolbens 5 so zugeordnet, daß die magnetische Kraft F M gegen die Federkraft F F wirkt. An diesem Ende des Steuerkolbens 5 ist auch der Flachanker 6 a z. B. über Gewinde oder mittels Reibschweißung festgelegt. Der aus Reineisen oder Siliziumeisen bestehende, scheibenförmig ausgebildete Flachanker 6 a ist mit seiner umlaufenden Seitenfläche 6 a′ in geringem Abstand zur Innenwandung des Ventilgehäuses 4 angeordnet und mit einer Reihe von konzentrischer Durchströmöffnungen 6 a′′ für das Medium versehen.Finally, in the center of the magnet body 6 is b, a recess 8 is provided, in which one end of a spring element 9 formed as a pressure spring is supported. The other end of this spring element 9 is assigned to one end of the control piston 5 so that the magnetic force F M acts against the spring force F F. At this end of the control piston 5 , the flat armature 6 a z. B. fixed by thread or by means of friction welding. The existing of pure iron or silicon iron, disc-shaped flat anchor 6 a is arranged with its circumferential side surface 6 a ' at a short distance from the inner wall of the valve housing 4 and provided with a series of concentric flow openings 6 a'' for the medium.
Um in den beiden Zonen des rohrförmigen Bauteils 1 die unterschiedlichen Drücke p 1, p 2 zu realisieren, ist das Ventilgehäuse 4 mit einer Anzahl von Ein- und Ausströmöffnungen 4 a, 4 b für das Medium versehen und weist einen von einem Abschnitt des Steuerkolbens 5 sowie von der zwischen den Bereichen 4′, 4′′ des Ventilgehäuses vorhandenen Schulter 4 c gebildete Kegelsitzdichtung 10 auf.In order to realize the different pressures p 1 , p 2 in the two zones of the tubular component 1 , the valve housing 4 is provided with a number of inflow and outflow openings 4 a , 4 b for the medium and has one of a section of the control piston 5 and from the existing between the areas 4 ', 4''of the valve housing shoulder 4 c formed conical seat seal 10 .
Im übrigen ist der Steuerkolben 5 mit geeignet bemessenen Durchströmöffnungen 5 a-5 c und mit aufeinander abgestimmten Flächen 5′-5′′′ versehen, die für die Durchströmung und Beaufschlagung mit dem Medium so vorgesehen sind, daß der Steuerkolben 5 druckausgeglichen gehalten ist. In addition, the control piston 5 is provided with suitably dimensioned flow openings 5 a - 5 c and with mutually coordinated surfaces 5 ' - 5''' , which are provided for the flow and exposure to the medium so that the control piston 5 is kept pressure-balanced.
Aufgrund dieser Ausbildung wird gleichzeitig ein relativ geringes Gewicht des Steuerkolbens 5 realisiert, was gerade bezüglich der Erzielung einer hohen Schaltfrequenz bei relativ hohen Druckdifferenzen von besonderer Bedeutung ist.Due to this design, a relatively low weight of the control piston 5 is realized at the same time, which is particularly important in terms of achieving a high switching frequency with relatively high pressure differences.
Weitere in der Zeichnung angegebene Einzelheiten sind für die Erfindung ohne Belang, so daß hierauf nicht näher eingegangen wird.Further details given in the drawing are for the Invention of no concern, so that it is not discussed in detail becomes.
Claims (8)
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