DE3822830A1

DE3822830A1 - Valve for liquid media operated by its own medium and servo-controlled by a bistable solenoid valve

Info

Publication number: DE3822830A1
Application number: DE19883822830
Authority: DE
Inventors: Hermann Moldenhauer; Eckhard Stoi
Original assignee: A&K Mueller GmbH and Co KG
Current assignee: A&K Mueller GmbH and Co KG
Priority date: 1988-07-06
Filing date: 1988-07-06
Publication date: 1990-01-11

Abstract

Arranged in the valve housing (1) is a differential piston (2) which carries the valve plate (2.1) and on one side of which is situated a pressure space (4) that is connected to the valve inlet (Z) and, via the valve seat (3), to the valve outlet (8). On the other side of the differential piston (2) there is a control space (5), which is connected via a relief passage (6) to the valve outlet (A) and, via a control bore in the differential piston (2), to the pressure space (4). The relief passage (6) is passed through the solenoid-valve chamber (7) and the solenoid-valve seat (9) and can be closed by means of the solenoid-valve plate (8). The solenoid-valve chamber (7) is closed off from the magnet-armature space (11) by means of a rolling diaphragm (12) which is connected to the solenoid-valve plate (8) and the solenoid-valve stem (13). The thickness of the rolling diaphragm (12) and the diameters of its rolling surfaces (13.1, 13.2) are such that the effective area of the rolling diaphragm (12) is essentially equal to the sealing area of the solenoid-valve seat (9), and the solenoid valve (M) is controlled with a power of at most 1 W and control pulses with a length of no more than 10 ms. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein eigenmediumbetätigtes, durch ein bistabiles Magnetventil servogesteuertes Ventil für flüssige Medien mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a self-operated, by a bistable solenoid valve servo controlled valve for liquid media with the characteristics from the generic term of claim 1.

Ein derartiges Ventil ist bekannt und beispielsweise in DE-GM 87 15 133 beschrieben.Such a valve is known and for example in DE-GM 87 15 133 described.

Der Einsatz von bistabilen Magnetventilen zur Servosteu erung hat den Vorteil, daß mit geringstmöglichem Ener gieeinsatz gearbeitet werden kann und beispielsweise ohne Signalaufbereitung eine direkte Ansteuerung aus der Verknüpfungsebene heraus möglich ist und keine Erwärmung der Magnetspule und des Magnetankers auftreten. Ent sprechend der bei bistabilen Relais bekannten Technik kann die Ausbildung des Steuerteiles bei einem bistabi len Magnetventil in verschiedener Weise geschehen. So können hartmagnetische Werkstoffe durch einen invertier ten Impuls ummagnetisiert und in der Nulldurchgangsphase der Magnetanker mittels Federkraft in die zweite stabile Lage gebracht werden. Es ist auch möglich, die Magnet kennlinie auf die Federkennlinie abzustimmen und den Arbeitsluftspalt so auf die Schwächung der Anzugskraft des Permanentmagneten abzustimmen, daß ein entsprechend polarisierter Impuls ausreicht, um den Magnetanker von der ersten stabilen Lage in die zweite stabile Lage zu befördern. Eine weitere Möglichkeit ist die, eine Sig nalinvertierung dadurch zu umgehen, daß eine Magnetspule mit zwei gegensinnigen Wicklungen angewandt wird, die dann abwechselnd angesteuert werden.The use of bistable solenoid valves for servo control erung has the advantage that with the lowest possible energy can be worked and for example direct control from the Link level is possible and no warming of the magnet coil and the magnet armature occur. Ent speaking of the technology known in bistable relays can the training of the control part at a bistabi len solenoid valve happen in different ways. So hard magnetic materials can be inverted magnetized and in the zero crossing phase the magnetic armature into the second stable by means of spring force Location. It is also possible to use the magnet to match the spring curve and the Working air gap so on the weakening of the tightening force the permanent magnet to tune that one accordingly polarized pulse is sufficient to the magnet armature of the first stable position into the second stable position promote. Another option is to use a sig to avoid nalinverting that a solenoid is used with two opposite windings, the then alternately controlled.

Die Übertragung der obengenannten Techniken auf Magnet ventile stößt jedoch auf Schwierigkeiten, da in den meisten Fällen das Magnetsystem im hydraulischen Kreis arbeiten muß. Andererseits macht die Forderung nach Minimierung des Energiebedarfes eine Optimierung des Magnetkreises erforderlich, was zur Folge hat, daß mit Luftspalten im Bereich von 0,1 mm Weite gearbeitet werden muß. Derart kleine Luftspalte in Verbindung mit einem Dauermagneten wirken aber als Magnetfalle für alle ferritischen Bestandteile im Wasser und führen zur Korrosion und zur Blockierung des Magnetankers. Weiter hin tritt die Schwierigkeit auf, daß das Medium im Ankerraum durch die Ankerbewegung verdrängt werden muß, was eine unerwünschte Dämpfung und eine zwangsweise Impulsverlängerung mit sich bringt.The transfer of the above techniques to magnet However, valves encounter difficulties because in the in most cases the magnetic system in the hydraulic circuit have to work. On the other hand, the demand does the same Minimization of the energy requirement an optimization of the Magnetic circuit required, with the result that with Air gaps worked in the range of 0.1 mm must become. Such small air gaps in connection with a permanent magnet act as a magnetic trap for everyone ferritic components in the water and lead to Corrosion and blocking of the magnet armature. Next there arises the difficulty that the medium in Anchor space must be displaced by the anchor movement, which is an undesirable damping and an inevitable Impulse extension brings with it.

Schließlich muß auch die Steuerbohrung mit sehr kleinem Querschnitt ausgeführt werden, um den Magneten zu ent lasten. Dies erhöht aber infolge der dadurch gesteiger ten Verstopfungsgefahr der Steuerbohrung die Störungsan fälligkeit des Ventils.Finally, the control bore must also be very small Cross-section are executed to ent the magnet burden. However, this increases as a result of this risk of blockage of the control bore due date of the valve.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventil mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 zu schaffen, bei dem es möglich ist, den Magnetkreis zu optimieren, ohne daß die Gefahr besteht, daß das Medium die Funktion des Magnetventils negativ beeinflußt. Weiterhin sollte der Mediumsdruck keinen Einfluß auf die Betätigungskräfte ausüben, und der Magnetventilteller sollte mit geringstmöglichen Betätigungskräften auskom men.The invention has for its object to provide a valve the features from the preamble of claim 1 to create where it is possible to close the magnetic circuit optimize without the risk that the medium affects the function of the solenoid valve negatively. Furthermore, the medium pressure should not affect the Apply actuation forces, and the solenoid valve plate should manage with the lowest possible actuation forces men.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen aus dem kennzeichnenden Teil des Patentan spruches 1.This object is achieved with the invention the features from the characterizing part of the patent saying 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Ventils sind in den Unteransprüchen 2 bis 10 beschrieben. Anspruch 11 beschreibt eine besonders vorteilhafte hydraulische Schaltung mit dem erfindungsgemäßen Ven til.Advantageous further developments of the invention Valves are described in subclaims 2 to 10. Claim 11 describes a particularly advantageous hydraulic circuit with the Ven according to the invention til.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, den Anker raum des bistabilen Magnetventils von der Magnetventil kammer durch Zwischenschaltung einer Rollmembran zu trennen.The basic idea of the invention is the anchor space of the bistable solenoid valve from the solenoid valve chamber by interposing a rolling membrane separate.

Sogenannte mediengetrennte Elektromagnetventile sind an sich bekannt (siehe beispielsweise DE-OS 36 13 481). Bei ihnen ist ebenfalls der Ankerraum eines üblichen Magnet ventils von der Ventilkammer durch eine Membran abge trennt. Die Anwendung dieser Technik auf bistabile Magnetventile stößt auf Schwierigkeiten, da in einem solchen Falle der Ventilschaft des Magnetventils durch die Membran hindurchgeführt werden muß, und durch das Magnetsystem die zusätzlichen Kräfte aufgebracht werden müssen, welche infolge der elastischen Eigenschaften der Membran und des auf die Membran wirkenden Mediumsdruckes auftreten.So-called media-separated solenoid valves are on known (see for example DE-OS 36 13 481). At they are also the anchor space of a common magnet valve from the valve chamber through a membrane separates. Applying this technique to bistable Solenoid valves encounter difficulties because in one such case of the valve stem of the solenoid valve the membrane must be passed, and through that Magnet system the additional forces are applied must, which due to the elastic properties of the Membrane and the medium pressure acting on the membrane occur.

Es hat sich nun überraschenderweise gezeigt, daß es dennoch möglich ist, auch bei einem bistabilen Magnet ventil eine derartige Trennung des Ankerraumes vom Medium durchzuführen und trotzdem eine Minimierung des Bedarfs an Steuerenergie möglich ist. Eine wichtige Be dingung hierfür ist, daß die Rollmembran und ihre Ab rollflächen so ausgebildet sind, daß das Magnetventil unabhängig vom Druck des Mediums in der Magnetventilkam mer arbeitet. Der Aufbau der Rollmembran und der Abroll flächen ist derart, daß sich die wirksamen Kräfte im geschlossenen Zustand des Magnetventils aufheben.Surprisingly, it has now been shown that it is still possible, even with a bistable magnet valve such a separation of the anchor space from Medium and still minimize the Need for control energy is possible. An important item condition for this is that the rolling membrane and its Ab Rolling surfaces are designed so that the solenoid valve regardless of the pressure of the medium in the solenoid valve mer works. The structure of the roll membrane and the roll is such that the effective forces in the Remove the closed state of the solenoid valve.

Das erfindungsgemäße Ventil hat den großen Vorteil, daß bei der Ausbildung des bistabilen Magnetventils Perma nentmagnete mit sehr hoher Koerzitivkraft eingesetzt werden können, die allerdings nicht korrosionsbeständig sind und bei denen daher der unmittelbare Kontakt mit dem Medium Wasser vermieden werden muß.The valve according to the invention has the great advantage that in the formation of the bistable solenoid valve Perma Magnets with very high coercive force are used can be, however, not corrosion-resistant and are therefore in direct contact with the medium water must be avoided.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des erfin dungsgemäßen Ventils wird mit den zusätzlichen Merkmalen der Patentansprüche 2 und gegebenenfalls 3 erhalten. Die Anwendung einer extrem klein dimensionierten Rollmembran mit einem sehr dünnen Magnetventilschaft gemäß Patentan spruch 4 und der besonderen Anbindung des Magnetventil tellers an den Magnetventilschaft hat zur Folge, daß zur Steuerung des Magnetventils nur sehr geringe Kräfte notwendig sind, da die druckaktive Fläche der Rollmem bran genau der Querschnittsfläche des Magnetventilsitzes entspricht. Das Magnetsystem muß zum Öffnen nur den Abrollwiderstand der sehr kleinen Rollmembran überwin den. Diese Rollmembran wird, wenn überhaupt, im geöffne ten Zustand nur vom Staudruck eines eventuellen Fließwi derstandes hinter dem Ventil beaufschlagt. Diese an sich sehr geringe Rückwirkung auf die Rollmembran kann, vor allem wenn in der nachgeschalteten Verrohrung Drossel stellen auftreten, noch weiter herabgesetzt werden, wenn dem erfindungsgemäßen Ventil gemäß Anspruch 11 ein druckunabhängiger Mengenregler vorgeschaltet wird, um einen Staudruck hinter dem Ventil zu begrenzen.A particularly advantageous embodiment of the inventions The valve according to the invention has the additional features of claims 2 and 3 if applicable. The Application of an extremely small-sized roll membrane with a very thin solenoid valve stem according to Patentan saying 4 and the special connection of the solenoid valve plates on the solenoid valve stem has the consequence that the Control of the solenoid valve only very low forces are necessary because the pressure-active surface of the Rollmem bran exactly the cross-sectional area of the solenoid valve seat corresponds. The magnet system only needs to open Rolling resistance of the very small rolling membrane overcomes the. This roll membrane is opened, if at all state only from the dynamic pressure of a possible flow wiper acted upon behind the valve. This in itself can have very little effect on the rolling membrane all if in the downstream piping choke bodies occur, are further reduced if the valve of the invention according to claim 11 pressure-independent flow regulator is connected upstream, to limit a back pressure behind the valve.

Da in der Schließphase des Ventils durch das abströmende Medium hinter dem Ventilsitz eine Vakuole erzeugt werden kann, die unter bestimmten Umständen das abströmende Medium wieder zurücksaugt, so daß in besonders ungünsti gen Fällen den Ventilsitz abwechselnd schließende und öffnende Schwingungen auftreten können, hat es sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn der Ventilaus laß über ein Rückschlagventil mit dem Außenraum verbun den ist, so daß bei anstehendem Unterdruck Außenluft einströmen kann.Because in the closing phase of the valve by the outflow Medium a vacuum is created behind the valve seat can, under certain circumstances, the outflow Sucks back medium again, so that in particularly unfavorable alternately closing and closing the valve seat opening vibrations can occur, it has further proven advantageous when the valve is off connect to the outside via a check valve that is, so that when there is negative pressure outside air can flow in.

Da die Steuerbohrung aus den oben erwähnten Gründen einen außerordentlich geringen Querschnitt aufweisen soll, ist es weiterhin vorteilhaft, wenn dafür gesorgt wird, daß eine Verstopfung der Steuerbohrung infolge kleiner Verunreinigungen nicht auftreten kann. Dies wird durch die zusätzlichen Merkmale des Anspruches 7 er reicht.Because the control hole for the reasons mentioned above have an extremely small cross-section it is still advantageous if it is taken care of will result in blockage of the control bore small impurities cannot occur. this will by the additional features of claim 7 he enough.

Da der Luftspalt des Magnetventils außerordentlich schmal bemessen ist, hat es sich weiterhin als vorteil haft erwiesen, wenn eine besonders gute, reibungsarme Führung des Magnetankers im Führungsrohr des Magnet systems sichergestellt ist, was mit den Merkmalen der Ansprüche 8 und 9 möglich ist. Hierdurch wird gleichzei tig eine außerordentlich hohe Verschleißfestigkeit und eine gute Geräuschdämpfung des Ventils erreicht.Because the air gap of the solenoid valve is extraordinary is narrow, it has continued to be an advantage Proven if a particularly good, low-friction Guide of the magnet armature in the guide tube of the magnet systems is ensured, what with the characteristics of the Claims 8 and 9 is possible. This will at the same time extremely high wear resistance and good noise dampening of the valve is achieved.

Im folgenden wird an Hand der beigefügten Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel für ein Ventil nach der Erfindung näher erläutert.The following is based on the attached drawings Embodiment for a valve according to the invention explained in more detail.

In den Zeichnungen zeigtIn the drawings shows

Fig. 1 im Querschnitt ein eigenmediumbetätigtes, durch ein bistabiles Magnetventil servorgesteuertes Ventil für flüssige Medien; FIG. 1 shows in cross section a self-medium-actuated servorgesteuertes by a bistable solenoid valve for liquid media;

Die Fig. 2 bis 4 in vergrößerter Darstellung Einzel heiten des Ventils nach Fig. 1; Figs. 2 to 4 in an enlarged view particulars of the valve of FIG. 1;

Das in Fig. 1 dargestellte Ventil besitzt ein Ventilge häuse 1 mit einem Zulaufanschluß Z und einem Ablaufan schluß A. Im Ventilgehäuse 1 ist ein Differentialkolben 2 in axialer Richtung verschiebbar angeordnet, der an seinen Rändern über eine Rollmembran 2.2 mit dem Ventil gehäuse 1 verbunden ist. Der Differentialkolben 2 trägt an einer Seite einen Ventilteller 2.1, der einem Ventil sitz 3 gegenüberliegt. Der Ventilzufluß Z, also der Druckanschluß, mündet in eine ringförmige Druckkammer 4, die über den Ventilsitz 3 mit einer zum Ventilauslaß A führenden Abflußkammer 18 verbunden ist.The valve shown in Fig. 1 has a Ventilge housing 1 with an inlet connection Z and an outflow circuit A. In the valve housing 1 , a differential piston 2 is arranged displaceably in the axial direction, which is connected at its edges via a rolling membrane 2.2 with the valve housing 1 . The differential piston 2 carries on one side a valve plate 2.1 , which is opposite a valve seat 3 . The valve inflow Z, so the pressure port, opens out into an annular pressure chamber 4 which is connected via the valve seat to the valve outlet 3 with a leading A discharge chamber eighteenth

An der vom Ventilsitz 3 abgewandten Seite des Differen tialkolbens 2 ist ein Steuerraum 5 angeordnet, der von der Druckkammer 4 durch den Differentialkolben 2 und die Rollmembran 2.2 abgegrenzt ist. Der Steuerraum 5 ist über eine im Differentialkolben 2 außermittig angeordne te Steuerbohrung 10 mit der Druckkammer 4 verbunden. Weiterhin sind im Steuerraum 5 angeordnet eine Rück stellfeder 19 für die Bewegung des Differentialkolbens 2 und ein Federelement 20 (siehe Fig. 3), das dazu dient, die Steuerbohrung 10 von Verunreinigungen freizuhalten. Das Federelement 20 ist aus einem Federdraht mit rundem Querschnitt geformt und besitzt einen ersten Abschnitt 20.1, der auf der Oberfläche des Differentialkolbens 2 aufliegt und sich an seinem freien Ende im Randbereich des Differentialkolbens 2 abstützt. Sein anderes Ende steht über eine Umbiegung mit einem zweiten geradlinigen Abschnitt 20.2 in Verbindung, der schräg an die dem Differentialkolben 2 gegenüberliegende Innenwand des Gehäuses geführt ist und sich dort abstützt. An dieser Stelle befindet sich eine weitere Umbiegung in Richtung auf den Differentialkolben 2 zu, und es schließt sich ein dritter, geradliniger Abschnitt 20.3 an, der durch die Steuerbohrung 10 hindurch in den Druckraum 4 hinein geführt ist.On the side facing away from the valve seat 3 of the differential piston 2 , a control chamber 5 is arranged, which is delimited from the pressure chamber 4 by the differential piston 2 and the rolling diaphragm 2.2 . The control chamber 5 is connected via a te in the differential piston 2 eccentrically arranged control bore 10 with the pressure chamber 4 . Furthermore, a return spring 19 for the movement of the differential piston 2 and a spring element 20 (see FIG. 3), which serves to keep the control bore 10 free of impurities, are arranged in the control chamber 5 . The spring element 20 is formed from a spring wire with a round cross section and has a first section 20.1 , which rests on the surface of the differential piston 2 and is supported at its free end in the edge region of the differential piston 2 . Its other end is connected via a bend to a second rectilinear section 20.2 , which is guided obliquely to the inner wall of the housing opposite the differential piston 2 and is supported there. At this point there is a further bend in the direction of the differential piston 2 , and a third, rectilinear section 20.3 follows, which is guided through the control bore 10 into the pressure chamber 4 .

Die Wirkung dieses Federelementes 20 ist sofort ersicht lich. Bewegt sich der Differentialkolben 2 hin und her, so ergibt sich wegen der Abstützung des Federelementes am Gehäuse bzw. dem Differentialkolben eine Relativbewe gung zwischen dem dritten Längenabschnitt 20.3 und der Innenwand der Steuerbohrung 10. Diese Relativbewegung hat radiale und axiale Bewegungsanteile, so daß der Ringspalt ständig zuverlässig von Fremdkörpern und anhaftenden Belägen gesäubert wird. Es wird darauf hingewiesen, daß das Federelement 20 im Prinzip auch mit der Rückstellfeder 19 einstückig ausgeführt sein kann.The effect of this spring element 20 is immediately ersicht Lich. If the differential piston 2 moves back and forth, there is a relative movement between the third length section 20.3 and the inner wall of the control bore 10 because of the support of the spring element on the housing or the differential piston. This relative movement has radial and axial parts of movement, so that the annular gap is constantly reliably cleaned of foreign bodies and adhering deposits. It is pointed out that the spring element 20 can in principle also be made in one piece with the return spring 19 .

Der Steuerraum 5 ist über einen Entlastungskanal 6 mit der Abflußkammer 18 verbunden. Dieser Entlastungskanal 6 ist durch die Magnetventilkammer 7 und den Magnetventil sitz 9 eines auf dem Gehäuse 1 angeordneten Magnetven tils M hindurchgeführt, das als bistabiles Magnetventil ausgebildet ist.The control chamber 5 is connected via a discharge channel 6 with the discharge chamber eighteenth This relief channel 6 is passed through the solenoid valve chamber 7 and the solenoid valve seat 9 of a arranged on the housing 1 Magnetven valve M , which is designed as a bistable solenoid valve.

Das Magnetventil M besitzt eine Magnetspule 16, durch die ein Führungsrohr 15 geführt ist, in dem ein Magnet anker 14 verschiebbar geführt ist, der an seinem dem Ventilgehäuse 1 zugewandten Ende über einen Magnet ventilschaft 13, der in die Magnetventilkammer 7 hinein geführt ist, mit einem Magnetventilteller 8 verbunden ist. Der Magnetankerraum 11 ist von der Magnetventilkam mer 7 durch eine Rollmembran 12 getrennt, deren äußere Ränder dichtend am Ventilgehäuse 1 angeordnet sind, während, wie in Fig. 1 dargestellt, die inneren Ränder dichtend mit dem Magnetventilteller 8 verbunden sind. Die Abrollflächen 13.1 und 13.2 für die Rollmembran 12 sind einerseits als innere Abrollfläche die zylin drische Außenfläche des Magnetventilschaftes 13 und andererseits eine konzentrisch zum Magnetventilschaft 13 angeordnete, ebenfalls zylindrische, äußere Abrollfläche 13.2 am Gehäuse.The solenoid valve M has a solenoid 16 through which a guide tube 15 is guided, in which a magnet armature 14 is slidably guided, the valve housing 1 facing the end via a solenoid valve stem 13 which is guided into the solenoid valve chamber 7 with a solenoid valve plate 8 is connected. The magnet armature chamber 11 is separated from the Magnetventilkam mer 7 by a rolling membrane 12 , the outer edges of which are arranged sealingly on the valve housing 1 , while, as shown in FIG. 1, the inner edges are sealingly connected to the solenoid valve plate 8 . The rolling surfaces 13.1 and 13.2 of the rolling diaphragm 12 are on the one hand as an internal rolling surface of the zylin-cylindrical outer surface of the solenoid valve stem 13 and the other concentrically to the solenoid valve stem 13 is arranged, likewise cylindrical outer rolling surface 13.2 on the housing.

Die genauere Verbindung zwischen dem Magnetventilschaft 13, der Rollmembran 12 und dem Magnetventilteller 8 ist in Fig. 2 dargestellt. Man erkennt, daß der Magnetven tilschaft 13 an seinem dem Ventilteller 8 zugewandten Ende mit einer kugelartigen Verdickung versehen ist, die bei der Montage in die als geschlossene Membran ausge bildete Rollmembran 12 eingeführt wird. Die kugelartige Verdickung 13.3 verursacht in der Rollmembran 12 eine entsprechende größere kugelartige Verdickung, auf die der als elastisches Dichtungselement ausgebildete Mag netventilteller 8 aufgeknöpft wird, wobei das Dichtungs element 8 infolge seiner elastischen Eigenschaften sich an die Verdickung 13.3 anpaßt und eine feste, die Roll membran 12 einschließende Verbindung zwischen Magnetven tilschaft 13 und Magnetventilteller 8 entsteht.The more precise connection between the solenoid valve stem 13 , the rolling diaphragm 12 and the solenoid valve plate 8 is shown in FIG. 2. It is seen that the Magnetven is provided tilschaft 13 at its valve disc 8 facing the end with a spherical thickening, which is introduced during assembly in the deployed as a closed membrane formed rolling diaphragm 12th The spherical thickening 13.3 causes in the rolling membrane 12 a correspondingly larger spherical thickening on which the formed as an elastic sealing element Mag netventilteller 8 is unbuttoned, the sealing element 8 due to its elastic properties adapts to the thickening 13.3 and a firm, the rolling membrane 12 including connection between Magnetven valve stem 13 and solenoid valve plate 8 is formed.

Die entstandene Verbindung ist druckdicht und in allen Richtungen funktionsstabil, um dem Mediumsdruck zu widerstehen. Das Dichtungselement 8 kann sich infolge seiner elastischen Eigenschaften und der pendelnden Aufhängung am Magnetventilschaft über die kugelartige Verdickung 13.3 der Kontur des Ventilsitzes 9 in idealer Weise anpassen, auch wenn diese nicht planparallel ist.The resulting connection is pressure-tight and functionally stable in all directions to withstand the medium pressure. Due to its elastic properties and the oscillating suspension on the solenoid valve stem, the sealing element 8 can ideally adapt to the contour of the valve seat 9 via the spherical thickening 13.3 , even if it is not plane-parallel.

Grundsätzlich sind natürlich auch andere Verbindungskon struktionen möglich.Basically, other connection accounts are of course also structures possible.

Rollmembran 12 und Magnetventilschaft 13 sind außeror dentlich klein dimensioniert. So beträgt der Durchmesser des Magnetventilschaftes nur 1 mm und die Dicke der Rollmembran 0,4 mm. Wie aus Fig. 2 abzulesen, ist die Dimensionierung der beiden Abrollflächen 13.1 und 13.2 der Rollmembran 12 so bemessen, daß die druckaktive Fläche q der Rollmembran 12 genau der Querschnittfläche des Ventilsitzes 9 entspricht. Bei den oben angegebenen Maßen entsteht eine druckaktive Fläche von ca. 0.04 qcm. Im geschlossenen Zustand des Magnetventils wird hiermit eine Druckneutralität erreicht, so daß das Steuersystem zum Öffnen des Magnetventils nur den Abrollwiderstand der sehr klein ausgebildeten Rollmembran 12 überwinden muß.Rolling diaphragm 12 and solenoid valve stem 13 are extremely small. The diameter of the solenoid valve stem is only 1 mm and the thickness of the rolling membrane is 0.4 mm. As can be seen from FIG. 2, the dimensions of the two rolling surfaces 13.1 and 13.2 of the rolling membrane 12 are dimensioned such that the pressure-active surface q of the rolling membrane 12 corresponds exactly to the cross-sectional area of the valve seat 9 . With the dimensions given above, a pressure-active area of approx. 0.04 qcm is created. In the closed state of the solenoid valve, pressure neutrality is hereby achieved, so that the control system for opening the solenoid valve only has to overcome the rolling resistance of the very small rolling diaphragm 12 .

Die Betätigungsleistung des im übrigen in bekannter Weise ausgebildeten bistabilen Magnetventils liegt unterhalb von 1 W, und die Länge des Umsteuerimpulses beträgt höchstens 10 ms.The actuation performance of the rest in known Formed bistable solenoid valve lies below 1 W, and the length of the reversal pulse is at most 10 ms.

Da das Magnetventil einen sehr kleinen Luftspalt zwi schen Führungsrohr 15 und Anker 14 aufweist einem außerordentlich kleinen Hub arbeitet, ist es zweckmäßig, wenn für einen besonders reibungsarmen und verschleißfreien Lauf des Ankers 14 im Führungsrohr i 5 gesorgt wird. Since the solenoid valve has a very small air gap between the guide tube 15 and armature 14 has an extremely small stroke, it is useful if a particularly low-friction and wear-free running of the armature 14 in the guide tube i 5 is ensured.

Dies ist in Fig. 4 genauer dargestellt. Um eine rei bungsfreie Führung des Magnetankers 14 zu erreichen und einer Abriebkorrosion entgegenzuwirken, ist in den an den Permanentmagneten 17 angrenzenden Abschnitt des Führungsrohres 15 auf einer vorgegebenen Länge eine den Magnetanker 14 an seiner Mantelfläche umfassende Folie 21 eingelegt. Die Folie 21 besteht aus einem fluorhalti gen Polymer, das mit Graphit oder Kohlenstoff gefüllt sein kann und ist im Führungsrohr 15 in radialer und axialer Richtung fixiert. Diese Ausbildung hat den Vorteil, daß kein ferritischer Abrieb an der Oberfläche des Magnetankers 14 entsteht und das Zeitstandsverhalten des Ventils erheblich erhöht wird.This is shown in more detail in Fig. 4. In order to achieve a friction-free guidance of the magnet armature 14 and to counteract abrasion corrosion, a film 21 encompassing the magnet armature 14 on its outer surface is inserted in the section of the guide tube 15 adjacent to the permanent magnets 17 . The film 21 consists of a fluorine-containing polymer that can be filled with graphite or carbon and is fixed in the guide tube 15 in the radial and axial directions. This design has the advantage that no ferritic abrasion occurs on the surface of the magnet armature 14 and the creep behavior of the valve is considerably increased.

In einer Längsbohrung 14.1 des Magnetankers 14 ist als Rückholfeder eine Schraubendruckfeder 22 angeordnet, die sich über eine Antiremanenzscheibe 24 am Permanentmagne ten 17 abstützt. Um einen metallischen Abrieb der Schraubendruckfeder 22 zu vermeiden, ist in die Längs bohrung 14.1 ebenfalls eine Folie 23 aus einem fluorhal tigen Polymer, das mit Graphit oder Kohlenstoff gefüllt sein kann, die Schraubendruckfeder 22 umfassend einge legt.In a longitudinal bore 14.1 of the magnet armature 14 , a helical compression spring 22 is arranged as a return spring, which is supported via an anti-retraction disk 24 on the permanent magnet 17 . In order to avoid metallic abrasion of the helical compression spring 22 , a film 23 made of a fluorine-containing polymer, which can be filled with graphite or carbon, is also inserted into the longitudinal bore 14.1 and the helical compression spring 22 is extensively inserted.

Über nicht dargestellte elektrische Anschlüsse werden der Magnetspule 16 die Steuerimpulse zugeführt.The control pulses are supplied to the magnetic coil 16 via electrical connections (not shown).

In der Abflußkammer 18 ist zusätzlich ein Rückschlagven til 18.1 angeordnet, das die Abflußkammer 18 mit dem Außenraum dergestalt verbindet, daß bei Entstehen eines Unterdruckes Außenluft einströmt.In the drain chamber 18 a Rückschlagven valve 18.1 is additionally arranged, which connects the drain chamber 18 to the outside such that outside air flows in when a negative pressure occurs.

Die an sich bekannte Funktionsweise des dargestellten Ventils ist folgende: The known mode of operation of the shown Valve is as follows:

Das durch den Ventilzufluß Z unter Druck zuströmende Medium gelangt über die Druckkammer 4 und die Steuerboh rung 10 in den Steuerraum 5. Die Flächenverhältnisse am Differentialkolben 2 sind so gewählt, daß bei durch das Magnetventil verschlossenem Entlastungskanal 6 der Differentialkolben 2 unter dem Druck des Mediums sich auf den Ventilsitz 3 zu bewegt und sich das Ventil durch Aufsetzen des Ventiltellers 2.1 auf den Ventilsitz 3 schließt.The flowing through the valve inflow Z under pressure medium passes through the pressure chamber 4 and the Steuerboh tion 10 in the control chamber 5th The area ratios on the differential piston 2 are selected so that when the relief channel 6 is closed by the solenoid valve, the differential piston 2 moves toward the valve seat 3 under the pressure of the medium and the valve closes by fitting the valve plate 2.1 onto the valve seat 3 .

Wird durch Ansteuern des Magnetventils M und Abheben des Magnetventiltellers 8 vom Magnetventilsitz 9 der Ent lastungskanal 6 geöffnet, so tritt ein Druckausgleich zwischen dem Steuerraum 5 und der Abflußkammer 18 auf, und der Differentialkolben 2 hebt aufgrund des in der Druckkammer 6 anstehenden Druckes vom Ventilsitz 3 ab, so daß sich das Ventil öffnet.Is opened by driving the solenoid valve M and lifting the solenoid valve plate 8 from the solenoid valve seat 9 of the discharge channel 6 , then pressure equalization occurs between the control chamber 5 and the drain chamber 18 , and the differential piston 2 lifts due to the pressure in the pressure chamber 6 from the valve seat 3 off so that the valve opens.

Da ein hinter dem Ventil auftretender Staudruck auf das Magnetventil zurückwirkt und die aufzuwendende elek trische Energie in der Schließphase unnötig erhöhen würde, ist es zweckmäßig, bei in der nachgeschalteten Verrohrung vorhandenen Drosselstellen vor dem Zulauf Z des Ventils einen druckunabhängigen Mengenbegrenzer anzuordnen.Since a back pressure occurring behind the valve acts back on the solenoid valve and the elec trical energy to be used would unnecessarily increase in the closing phase, it is advisable to arrange a pressure-independent flow limiter in the downstream piping before the inlet Z of the valve.

Claims

1. Own medium-actuated, servo-controlled valve for liquid media by a bistable solenoid valve with a movable in a valve housing arranged, the valve plate carrying differential piston, on one side of which is connected to the valve inflow pressure chamber is arranged, which is connected to the valve plate via a valve seat with the Valve outlet is connected and on the other side of which a control chamber is arranged, which is connected to the valve outlet and to the pressure chamber via a relief channel, which is guided through the solenoid valve chamber and the solenoid valve seat and can be closed by the solenoid valve plate, and via a control bore arranged eccentrically in the differential piston. characterized in that the solenoid valve chamber ( 7 ) is closed off from the armature space ( 11 ) of the solenoid valve by a rolling membrane ( 12 ), the outer edge ( 12.1 ) of which seals against the valve housing ( 1 ) and the inner edge ( 12.2 ) of which is also sealed the solenoid valve plate ( 8 ) is connected, and which rolls on its side facing away from the solenoid valve seat ( 9 ) on concentric to the solenoid valve stem ( 13 ) cylindrical rolling surfaces ( 13.1 , 13.2 ), the thickness of the rolling membrane ( 12 ) and the diameter of the rolling surfaces ( 13.1 , 13.2 ) are selected so that the effective area of the rolling diaphragm ( 12 ) is substantially equal to the sealing area of the solenoid valve seat ( 9 ), and that the solenoid valve can be controlled with a power of at most 1 W and switching pulses of at most 10 ms in length .

2. Valve according to claim 1, characterized in that the inner rolling surface ( 13.1 ) for the rolling membrane ( 12 ) on the cylindrical, the magnet armature ( 14 ) with the solenoid valve plate ( 8 ) connecting the solenoid valve stem ( 13 ) is arranged on his the end of the solenoid valve plate ( 8 ) has a thickening ( 13.3 ), which comprises the solenoid valve plate ( 8 ) designed as an elastic sealing element, the rolling diaphragm ( 12 ) around the end ( 13.3 ) of the solenoid valve stem ( 13 ) between the sealing element ( 8 ) and thickening ( 13.3 ) is passed.

3. Valve according to claim 2, characterized in that the thickening ( 13.3 ) is substantially spherical.

4. Valve according to claim 2 or 3, characterized in that the solenoid valve stem ( 13 ) has a thickness of at most 2 mm and the rolling membrane ( 12 ) have a thickness of at most 0.7 mm.

5. Valve according to claim 4, characterized in that the thickness of the solenoid valve stem ( 13 ) is at most 1 mm and the thickness of the rolling membrane ( 12 ) is at most 0.4 mm.

6. Valve according to one of claims 1 to 5, characterized in that the valve outlet ( A ) via a Rückschlagven valve ( 18 ) is connected to the outside.

7. Valve according to one of claims 1 to 6, characterized in that in the control bore ( 10 ) protrudes a pin ( 20.3 ) which is part of a spring element ( 20 ) used in the control chamber ( 5 ), the design and arrangement of which is so that it has a first length section ( 20.1 ) on the side of the differential piston ( 2 ) facing the control chamber ( 5 ) and a second length section ( 20.2 ) on the inner wall of the control chamber opposite the differential piston ( 2 ) ( 5 ) supports, while a third is guided to the second subsequent length section ( 20.3 ) through the control bore ( 10 ) into the pressure chamber ( 4 ).

8. Valve according to one of claims 1 to 7 with a solenoid valve which has a guide tube surrounded by the magnet coil, in which the magnet armature is guided, which is opposite a permanent magnet arranged in the upper part of the magnet coil, characterized in that a film ( 21 ) Made of a fluorine-containing polymer, which can be filled with graphite or carbon, in the section of the guide tube ( 15 ) adjoining the permanent magnet ( 17 ), the magnet armature ( 14 ) is inserted extensively on its outer surface over a predetermined length and at least at that the end facing the permanent magnet ( 17 ) is fixed axially and radially.

9. Valve according to claim 8, characterized in that the magnet armature ( 14 ) on the side facing the permanent magnet ( 17 ) has a longitudinal bore ( 14.1 ) of a predetermined depth in which a helical compression spring ( 22 ) which is supported on the head piece is arranged, and in the longitudinal bore ( 14.1 ) a film ( 23 ) made of a fluorine-containing polymer, which can be filled with graphite or carbon, the coil spring ( 22 ) is fully inserted.

10. Valve according to one of claims 1 to 9, characterized in that the cross section of the control bore ( 10 ) to the cross section of the relief channel ( 6 ) is in such a ratio that the solenoid valve plate ( 8 ) is only statically loaded with the pressure of the medium and is only acted upon by the back pressure behind the valve in the open position.

11. Hydraulic circuit with a valve according to one of claims 1 to 10, characterized in that a pressure-independent quantity regulator is arranged in front of the inlet side ( Z ) of the valve.