DE3939537A1 - Magnetventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Magnetventil mit den Merk­ malen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Ein aus der DE-OS 29 21 832 bekanntes Magnetventil die­ ser Art weist einen auf einem Ventilkörper angeordne­ ten Magnetkopf auf, der eine elektrische Spule besitzt, die von einer äußeren und einer inneren magnetischen Abschirmung umfaßt ist. In einer oberen Öffnung der Spule ist ein Kern vorgesehen, gegen den ein axial verlagerbarer Anker durch Einschalten des Elektroma­ gneten heranziehbar ist. Am unteren Ende des Ankers ist ein Dichtkörper vorgesehen, der durch das Eigen­ gewicht des Ankers gegen einen Ventilsitz andrückbar ist. Der verlagerbare Anker ist als Permanentmagnet ausgebildet. Bei einem kurzzeitigen Einschalten des Elektromagneten wird der stoßempfindliche Permanent­ magnetanker nach oben verlagert und stößt dabei mit seiner Stirnfläche gegen den Eisenkern. Nach dem Ab­ schalten des Elektromagneten haftet der Anker aufgrund seiner Dauermagnetkraft so lange an dem Eisenkern an, bis durch eine Gegenkraft des umgepolten Elektroma­ gneten der Dauermagnetanker von dem Eisenkern weg nach unten zum Ventilsitz hin verlagert wird. Aufgrund des als Permanentmagnet ausgebildeten Ankers ist das be­ kannte Ventil verhältnismäßig aufwendig und teuer, wo­ bei zudem die Gefahr einer Funktionsbeeinträchtigung durch die Schlagbeanspruchung des Dauermagnetankers besteht. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist der Permanentmagnet als auf dem Anker längsverschiebbar gelagertes Rohrstück ausgebildet, das ebenfalls erheb­ lichen Schlagbeanspruchungen ausgesetzt und herstell­ intensiv ist, so daß das Magnetventil insgesamt eben­ falls sehr aufwendig ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Magnet­ ventil der eingangs beschriebenen Art mit den Merkma­ len des Oberbegriffs des Anspruchs 1 dahingehend wei­ terzubilden, daß mit einfachen Mitteln eine hohe Funk­ tionstüchtigkeit und günstige Herstellung erzielt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kenn­ zeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen sowie weitere Vorteile und wesentliche Einzelheiten der Er­ findung sind den Merkmalen der Unteransprüche, der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung zu ent­ nehmen, die in einer einzigen Figur in schematischer teilweise geschnittener Darstellung bevorzugte Ausfüh­ rungsformen als Beispiel zeigt.

Das in der Zeichnung dargestellte erfindungsgemäße Ma­ gnetventil 1 weist einen Ventilkörper 2 auf, der einen Einlaß 3 und einen Auslaß 4 für ein gasförmiges oder flüssiges Medium besitzt. Etwa in der Mitte des Ventil­ körpers 2, also zwischen dem Einlaß 3 und dem Auslaß 4 ist ein Ventilsitz 5 ausgebildet.

Auf dem Ventilkörper 2 befindet sich eine Befestigungs­ platte 6, die einen Bördel 7 eines einem Magnetkopf 8 zugehörigen Ankerführungsrohres 9 übergreift. Die Befestigungsplatte 6 kann mittels Schrauben oder der­ gleichen am Ventilkörper 2 befestigt werden, und zwar so, daß der Bördel 7 gegen einen Dichtring 10 gedrückt wird, der in einer im Querschnitt U-förmigen Ringnut des Ventilkörpers 2 gelagert sein kann.

Das dem Bördel 7 gegenüberliegende obere Ende des An­ kerführungsrohres 9 ist bevorzugt mittels einer Schweiß­ verbindung 11 an einem Eisenkern 12 befestigt, der in das Ankerführungsrohr 9 hineinragt. Am oberen Ende des Kerns 12 kann ein Gewindeansatz 13 ausgebildet sein, auf den eine Befestigungsmutter aufschraubbar ist. Die Befestigungsmutter 14 übergreift ein Magnetkopfgehäuse 15, das elektrische Anschlüsse 16, 17 aufweist und eine Elektromagnetspule 18 übergreift, die den Kern 12 und das Ankerführungsrohr 9 umschließt.

Im unteren Teil des Ankerführungsrohres 9 befindet sich ein Anker 19, der in dem Ankerführungsrohr 9 axialver­ schiebbar gelagert ist. Am unteren Ende des Ankers 19 ist eine Dichtung 20 angeordnet, die in der darge­ stellten Verschlußstellung des Magnetventils 1 auf dem Ventilsitz 5 aufliegt. Der Durchmesser des im wesent­ lichen kreiszylindrischen Ankers 19 kann zweckmäßig nur geringfügig kleiner sein als der Innnendurchmesser des Ankerführungsrohres 9, so daß der Anker 19 weit­ gehend spielfrei in dem Ankerführungsrohr 9 geführt ist. Etwa in der Mitte des Ankerführungsrohres 9 weist der Anker 19 an seinem oberen Ende einen im Durchmesser reduzierten Ansatz 21 auf, wodurch die Gefahr einer erhöhten Reibung an der Wand des Ankerführungsrohres 9 im Falle einer etwaigen Materialverformung am oberen Ende des Ankers 9 unterbunden ist.

An der dem Anker 19 zugewandten Stirnfläche des Kerns 12 ist eine Permanentmagnetscheibe 22 vorgesehen, die aufgrund ihrer Magnetkraft selbsttätig an der Stirn­ seite des Kerns 12 fest anhaftet. Die kreiszylindri­ sche Permanentmagnetscheibe 22 weist einen Durchmesser auf, der im wesentlichen gleich dem Durchmesser des Kerns 12 ist. Die Dicke der Permanentmagnetscheibe 22 ist wesentlich kleiner als der Scheibendurchmesser und beträgt beim vorliegenden Ausführungsbeispiel etwa nur ein Drittel des Durchmessers.

An der dem Anker 19 zugewandten Stirnseite der Perma­ nentmagnetscheibe 22 kann eine bevorzugt als Kernschei­ be ausgebildete Anschlagdämpfung 23 für den Anker 19 vorgesehen sein, die durch die Magnetkraft der Perma­ nentmagnetscheibe 22 selbsthaltend an deren Stirnflä­ che festgelegt ist. Die Anschlagdämpfung 23 ist maß­ lich etwa gleich der Permanentmagnetscheibe 22 ausge­ bildet und weist einen Durchmesser auf, der etwa gleich dem Durchmesser des Kerns 12, der Permanentmagnetschei­ be 22 und des Ankers 19 ist. Die Dicke der scheibenför­ migen Anschlagdämpfung 23 kann ebenfalls nur ein Drit­ tel des Scheibendurchmessers betragen.

Wie der Zeichnung zu entnehmen ist, kann es günstig sein, sowohl den Kern 12 als auch die Permanentmagnet­ scheibe 22, die Anschlagdämpfung 23 und den Anker 19 koaxial zur Längsachse 24 in der Elektromagnetspule 18 vorzusehen. Außerdem ist zu erkennen, daß die Perma­ nentmagnetscheibe 22 und die Anschlagdämpfung 23 zweck­ mäßig etwa in der Mitte der Elektromagnetspule 18 vor­ gesehen sein können, so daß die Länge des Ankers 19 vorteilhaft so bemessen werden kann, daß der Anker 19 zum einen eine Führung in dem Ankerführungsrohr 9 er­ hält und zum anderen ein verhältnismäßig geringes Ge­ wicht aufweist, so daß über den Magnetkopf 8 nur ver­ hältnismäßig geringe Betätigungskräfte aufzubringen sind. Dazu kann es günstig sein, den in der dargestell­ ten Verschlußstellung des Magnetventils 1 ersicht­ lichen Abstand 25 zwischen dem Anker 19 und der An­ schlagdämpfung 23 verhältnismäßig klein zu halten und zweckmäßig kleiner auszubilden als die Dicke der An­ schlagdämpfung 23 oder der Permanentmagnetscheibe 22.

Damit die Dichtung 20 in der dargestellten Verschluß­ stellung am Ventilsitz 5 dicht anliegt, kann es gün­ stig sein, eine Feder 26 vorzusehen, die bevorzugt als schraubenförmige Druckfeder ausgebildet und in einer Axialbohrung des Ankers 19 gelagert sein kann. Dabei kann das eine untere Ende der Feder 26 an der Dichtung 20 anliegen, während sich das andere obere Ende der Feder 26 an der Anschlagdämpfung 23 abstützen kann. Die Kraft der Feder 26 ist so bemessen, daß sie in der dargestellten Ventilverschlußstellung größer ist als die Anzugskraft der Permanentmagnetscheibe 22, so daß gewährleistet ist, daß die Dichtung 20 fest gegen den Ventilsitz 5 gedrückt bleibt, solange der Magnetkopf 8 nicht aktiviert ist.

Zum Öffnen des Magnetventils 1 wird der Magnetkopf 8 impulsartig aktiviert, indem durch die Elektromagnet­ spule 18 kurzzeitig ein elektrischer Strom fließt. Durch das so aufgebrachte Elektromagnetfeld wird der Anker 19 nach oben verlagert, so daß der Ansatz 21 an der Anschlagdämpfung 23 zur Anlage gelangt und die Dichtung 20 von dem Ventilsitz abgehoben ist, so daß das Medium vom Einlaß 3 zum Auslaß 4 strömen kann. Wenn der Anker 19 an der Anschlagdämpfung 23 anliegt, ist das Elektromagnetfeld für das Halten des Ankers 19 nicht mehr erforderlich und kann somit abgeschal­ tet werden. Der Anker 19 wird in seiner angehobenen Öffnungsstellung allein durch die Magnetkraft der Per­ manentmagnetscheibe 22 gehalten, deren Haltekraft so bemessen ist, daß sie in der Ventilöffnungsstellung, wenn also der Ankeransatz 21 an der Anschlagdämpfung 23 anliegt, größer ist als die Gegenkraft der Feder 26.

Wenn das geöffnete Magnetventil 1 geschlossen werden soll, erhält die Elektromagnetspule 18 einen beispiels­ weise durch eine Elektroniksteuerung umgepolten Strom­ impuls, so daß kurzzeitig ein in entgegengesetzter Richtung wirksames Elektromagnetfeld aufgebaut wird, das etwa mindestens so groß ist wie die Kraft der Per­ manentmagnetscheibe 22 und somit deren Haltekraft kurz­ zeitig aufhebt. Dabei wird der Anker 19 durch die Kraft der Feder 26 in Richtung nach unten verlagert, so daß sich der Ansatz 21 von der Anschlagdämpfung 23 ent­ fernt und die Dichtung 20 am Ventilsitz 5 zur Anlage kommt.

Ein wesentlicher Vorteil besteht darin, daß das vor­ teilhaft kleinbauend kompakte Magnetventil 1 einfach und kostengünstig hergestellt werden kann, da ledig­ lich die dünne Permanentmagnetscheibe 22 in den Be­ reich zwischen dem Kern 12 und dem Anker 19 vorzusehen ist, wobei durch die ebenfalls einfach herzustellende scheibenförmige Anschlagdämpfung 23 eine mechanische Abschirmung der ansonsten stoßempfindlichen Permanent­ magnetscheibe 22 gegeben und somit eine dauerhaft zu­ verlässige Funktionstüchtigkeit gewährleistet ist.

Claims (15)

1. Magnetventil mit einem an einem Ventilkörper (2) festlegbaren Magnetkopf (8), der eine Elektromagnet­ spule (18), einen Kern (12) und einen eine gegen ei­ nen Ventilsitz (5) andrückbare Dichtung (20) aufwei­ senden Anker (19) besitzt, der axial verlagerbar und mittels einer Permanentmagnetkraft am Kern (12) an­ haltbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Perma­ nentmagnet (22) als eine am Kern (12) angeordnete dün­ ne Scheibe ausgebildet ist.

2. Magnetventil nach vorstehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagnetscheibe (22) am Kern (12) durch die Magnetkraft selbsthaltend fest­ gelegt ist.

3. Magnetventil nach einem oder mehreren der vorste­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der dem Kern (12) gegenüberliegenden, dem Anker (19) zu­ gewandten Seite der Permanentmagnetscheibe (22) eine bevorzugt als Kernscheibe ausgebildete Anschlagdämp­ fung (23) angeordnet ist.

4. Magnetventil nach einem oder mehreren der vorste­ henden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die An­ schlagdämpfung (23) an der Permanentmagnetscheibe (22) durch deren Magnetkraft selbsthaltend festgelegt ist.

5. Magnetventil nach einem oder mehreren der vorste­ henden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Per­ manentmagnetscheibe (22) und/oder die Anschlagdämpfung (23) in Längsrichtung des Kerns (12) gesehen etwa in der Mitte der Elektromagnetspule (18) vorgesehen ist.

6. Magnetventil nach einem oder mehreren der vorste­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Per­ manentmagnetscheibe (22) und/oder die Anschlagdämpfung (23) mit dem Kern (12) und dem Anker (19) koaxial in der Elektromagnetspule (18) angeordnet ist.

7. Magnetventil nach einem oder mehreren der vorste­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Per­ manentmagnetscheibe (22) und/oder die Anschlagdämpfung (23) in einem Führungsrohr (9) des Ankers (19) vorge­ sehen ist.

8. Magnetventil nach einem oder mehreren der vorste­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das die Permanentmagnetscheibe (22) umfassende Führungsrohr (9) am Kern (12) befestigt ist und bevorzugt einen der Befestigung entferntliegenden Bördel (7) zur Anpres­ sung gegen einen Dichtring (10) aufweist.

9. Magnetventil nach einem oder mehreren der vorste­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Per­ manentmagnetscheibe (22) und/oder die Anschlagdämpfung (23) einen mit dem Kern (12) und/oder dem Anker (19) etwa gleich großen Durchmesser aufweist.

10. Magnetventil nach einem oder mehreren der vorste­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der An­ ker (19) einen im Durchmesser reduzierten Ansatz (21) aufweist, der gegen die Permanentmagnetscheibe (22) gerichtet und bevorzugt gegen die Anschlagdämpfung (23) anlegbar ist.

11. Magnetventil nach einem oder mehreren der vorste­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der An­ ker (19) eine gegen den Ventilsitz (5) gerichtete Fe­ der (26) aufweist, deren eines Ende der Permanentma­ gnetscheibe (22) zugewandt und bevorzugt an der An­ schlagdämpfung (23) abgestützt ist.

12. Magnetventil nach einem oder mehreren der vorste­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Per­ manentmagnetscheibe (22) und die Anschlagdämpfung (23) etwa gleich dick sind.

13. Magnetventil nach einem oder mehreren der vorste­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ab­ stand (25) zwischen dem Anker (19) und der Permanent­ magnetscheibe (22) oder der Anschlagdämpfung (23) etwa gleich oder kleiner ist als die Dicke der Permanent­ magnetscheibe (22).

14. Magnetventil nach einem oder mehreren der vorste­ henden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die zum beabstandeten Anker (19) weisende Anzugskraft der Per­ manentmagnetscheibe (22) kleiner ist als die Gegen­ kraft der Feder (26).

15. Magnetventil nach einem oder mehreren der vorste­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die den herangezogenen Anker (19) haltende Haltekraft der Per­ manentmagnetscheibe (22) größer ist als die Gegenkraft der Feder.