DE4419446C2 - Ventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Ventil mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Aus DE 91 14 953 U1 ist ein Ventil dieser Art bekannt, das einen Ventilkörper aufweist, an dessen Grundwand ein Ventilsitz ausgebildet ist. Der Ventilkörper und der Ventilsitz sind einstückig aus einem Blech geformt. Die Umfangswand des Ventilkörpers besitzt ein Innengewinde, in das ein Umfangsgewinde eines Magnetjochs direkt eingeschraubt ist.

Das DE-GM 18 20 612 offenbart ein elektromagnetisches Ventil, bei dem durch einen in Verlängerung einer Ventilstangenachse längsverschiebbaren zylindrischen Körper eine Veränderung des Durchflusses erreicht werden soll. Das Ventil besitzt einen topfförmigen Magnetkopf mit einem Gewindeflansch, der auf ein Außengewinde eines Ventilkörperflansches aufschraubbar ist.

Die DE 23 39 627 A1 zeigt ein elektromagnetisch steuerbares Überdruckventil, das einen Ventilsitz mit einem Gewinde und einen ringförmigen Magnetanker aufweist, der um eine außerhalb eines Magnetspalts verlaufende Achse schwenkbar gelagert ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Ventil mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 dahin­ gehend weiterzubilden, daß mit einfachen Mitteln eine kleine Bauform und genaue Justierung von unterschied­ liche Herstellungstoleranzen aufweisenden Einzelteilen zur Erzielung optimaler Wirkfunktionen erreicht wird.

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

Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche gekennzeichnet.

Weitere Vorteile und wesentliche Einzelheiten der Er­ findung sind der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmen, die in schematischer Darstellung bevorzugte Ausführungsformen als Beispiel zeigt. Es stellen dar:

Die DE-OS 22 46 574 offenbart ein Membranmagnetventil, bei dem der Anker des Elektromagneten auf der dem Magnetjoch abgewandten Seite der Membran angeordnet ist. Das Magnet­ joch ist mit einem Gewinde direkt in den Ventilkörper eingeschraubt.

Der DE-AS 12 73 945 ist ein hydraulischer Druckregler mit einem elektromagnetischen Stellglied zu entnehmen, der eine möglichst lineare Charakteristik und geringe mechanische Hysteresis aufweisen soll. Die für die Stromversorgung einer elektrischen Spule vorgesehenen Elektroleiter sind durch einen in einem Magnetjoch ausgebildeten Kanal hindurchgeführt.

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Ventil in einer stark vergrößerten Schnittdarstellung,

Fig. 2 das Ventil gemäß Fig. 1, jedoch mit einem zwei­ teiligen Magnetjoch,

Fig. 3 das Ventil gemäß Fig. 1 oder 2 in einer Seiten­ ansicht mit einer oberen Leiterplatte und her­ ausragenden Anschlußstutzen und

Fig. 4 das Ventil gemäß Fig. 3 in einer Draufsicht.

Das in der Zeichnung dargestellte erfindungsgemäße Ventil ist als in seinen äußeren Abmessungen ausgesprochen kleines Mikroventil 1 ausgebildet, dessen Gesamthöhe nicht mehr als etwa 10 Millimeter und dessen äußerer Durchmesser nicht mehr als etwa 7 Millimeter beträgt.

Das Mikroventil 1 weist einen Ventilkörper 2 auf, der im wesentlichen aus einem eine Grundwand 3 besitzenden topf­ förmigen Gehäuseunterteil 4 und einem hülsenförmigen Gehäuseoberteil 5 gebildet ist. Der Außendurchmesser des Gehäuseoberteils 5 entspricht in etwa dem Außendurchmesser des Gehäuseunterteils 4, so daß im wesentlichen ein im Durchmesser gleichbleibender Zylinderkörper gegeben ist. An dem Gehäuseoberteil 5 kann ein im Durchmesser redu­ zierter Vorsprung 6 angeformt sein, der in den Gehäuse­ unterteil 4 eingesetzt und mit diesem mittels eines Klebstoffs dicht und fest verbunden sein kann. Die Länge des Vorsprungs 6 kann etwa gleich der aus dem Gehäuse­ unterteil 4 herausragenden Länge des Gehäuseoberteils 5 sein, so daß die im Bereich der Abstufung des Gehäuse­ oberteils 5 gebildete Teilung 7 des Ventilkörpers 2 über dem oberen Rand des Gehäuseunterteils 4 ungefähr in der Ventilkörpermitte liegt.

Der Gehäuseunterteil 4, der an einer Aufnahmeplatte 8 befestigt sein kann, weist einen in der Seitenwand 9 als Bohrung ausgebildeten Anschluß 10 auf, an dem eine rohr­ förmige Leitung für ein Medium, beispielsweise Luft, an­ gebracht werden kann. In der Mitte der Grundwand 3 kann eine Gewindebohrung 11 ausgebildet sein, in die ein Ventilsitz 12 mit einem Außengewinde 13 eingeschraubt ist. In der axialen Mitte des Ventilsitzes 12 kann ein weiterer bohrungsförmiger Anschluß 14 ausgebildet sein, an dem ebenfalls eine medienführende Leitung angebracht werden kann.

Im unteren Bereich des Gehäuseunterteils 4 kann eine Ventilkammer 15 ausgebildet sein, in die die Anschlüsse 10, 14 einmünden und die im wesentlichen von der Grund­ wand 3, dem Ventilsitz 12, der Gehäuseseitenwand 9, einem axial verlagerbaren Anker 16 und einer Feder 17 be­ grenzt ist. Die Feder 17 kann zweckmäßig als scheiben­ förmige Flachformfeder ausgebildet sein, die mit ihrem Außenrand 18 am Ventilkörper 2 festgelegt ist, indem der Außenrand 18 auf einem Absatz 19 des Gehäuseunterteils 4 aufliegt und das untere Stirnende 20 des Gehäuseoberteils 5 auf dem Außenrand 18 aufliegt.

Der Anker 16 kann zweiteilig und aus einer scheibenring­ förmigen Platte 21 und einem in der axialen Mitte befind­ lichen Einsatz 22 gebildet sein. Der Einsatz 22 kann einen Bund 23 besitzen, der einen Innenrand 24 der an der Unterseite der Platte 21 anliegenden Flachformfeder 17 untergreift. An der dem Ventilsitz 12 zugewandten unteren Seite des Einsatzes 22 kann ein vorzugsweise aus einem gummielastischen Werkstoff bestehender scheibenförmiger Dichtkörper 25 vorgesehen sein, der mittels der Kraft der Feder 17 gegen den oberen Rand des Ventilsitzes 12 andrückbar ist.

Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, den Anker 16 ein­ stückig auszubilden, so daß die ringförmige Platte 21 und der Einsatz 22 nicht als Einzelteile hergestellt und zusammengesetzt werden müssen. Bei einer einstückigen Ankerausführung kann die Feder 17 mit ihrem Innenrand 24 in einer Ringnut oder durch einen Bördel des Ankers 16 oder durch Schweißen, Löten und dergleichen befestigt sein.

Über dem Anker 17 kann ein Magnetjoch 26 vorgesehen sein, das bei dem in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbei­ spiel einstückig ausgebildet ist und eine ringförmige Ausnehmung 27 aufweist, so daß im wesentlichen ein zen­ traler axialer Kern 28 und eine die Ausnehmung 27 mitbegrenzende Hülse 29 gebildet sind, die über eine Oberwand 30 des Magnetjochs 26 verbunden sind. Der Durchmesser des Kerns 28 ist ungefähr gleich oder etwas kleiner als der Durchmesser des gegenüberliegenden Ankereinsatzes 22 und der Außendurchmesser der Kernhülse 29 entspricht etwa dem Außendurchmesser der Ankerplatte 21.

In der Ausnehmung 27 kann eine Elektrospule 31 gelagert sein, die vorzugsweise als sogenannte körperlose Spule ausgebildet ist und somit keinen die Spulenwicklung tra­ genden Spulenkörper besitzt. Die für die Stromversorgung der Elektrospule 31 notwendigen elektrischen Leiter 32 können durch eine in der Oberwand 30 befindliche Öffnung 33 aus dem Magnetjoch 26 herausgeführt sein. An der Oberwand 30 kann zudem ein die Jochoberseite überragender axialer Zapfen 34 ausgebildet sein, in dem ein Sackloch 35 ausgebildet ist, das einen Innensechskant für den Eingriff eines Sechskantschlüssels aufweisen kann. Außer­ dem kann das Magnetjoch 26 bevorzugt im oberen Bereich ein Umfangsgewinde 36 aufweisen, das in ein Innengewinde 37 des den Ventilkörper 2 mitbildenden Gehäuseoberteils 5 einschraubbar ist.

Bei dem in der Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind der Kern 28 und die Hülse 29 als Einzelteile ausge­ bildet, die zusammengesteckt sind, so daß das Magnetjoch 26 zweiteilig ist. Dabei kann die Öffnung im Kern 28 als Schlitz 38 ausgeführt sein, der am Außenumfang des Kerns 28 in Richtung zur Hülse 29 hin offen ist, deren Innen­ durchmesser etwa gleich dem Außendurchmesser des oberen Teils des Kerns 28 und gleich dem Außendurchmesser der Elektrospule 31 sein kann. Dadurch wird eine einfache Montage der kleinen Einzelteile erzielt. Die Elektrospule 31 wird auf den Kern 28 aufgeschoben und die Leiter 32 werden von der seitlichen Öffnung her in den Schlitz 38 eingelegt. Dann wird die Magnetjochhülse 29 aufgeschoben und mit dem oberen Teil des Magnetjochkerns 28 verbunden, so daß die Elektrospule 31 und der Schlitz 38 umfaßt und abgedeckt sind.

Wie den Fig. 3 und 4 zu entnehmen ist, kann auf die Oberseite des Magnetjochs 26 eine Leiterplatte 39 auf­ gesetzt und zweckmäßig durch Preßsitz oder dergleichen an dem Zapfen 34 gehalten werden. Die Leiterplatte 39 kann zwei Anschlußsteckerfahnen 40, 41 aufweisen, an denen die Leiter 32 der Elektrospule 31 über entspre­ chende Leiterbahnen kontaktiert sind und auf die die Stromversorgungsleitungen aufgesteckt oder angelötet werden können. Außerdem kann für eine Betriebsfunk­ tionsanzeige vorzugsweise in der Mitte zwischen den beiden Anschlußsteckerfahnen 40, 41 eine bevorzugt in SMD-Bauform ausgeführte Leuchtdiode 42 auf der Leiter­ platte 39 angeordnet sein, die die Öffnung 33 bzw. den Schlitz 38 des Magnetjochs 26 überdeckt. Darüber hinaus können vorstehende Anschlußstutzen 43, 44 für die das Medium zu- und abführenden Leitungen vorgesehen sein.

Bei der kleinen Ausführung des erfindungsgemäßen Mikro­ ventils 1 kann der Anker 16 extrem kleine Hubbewegungen ausführen, die kleiner als 1 Millimeter sind, vorzugweise etwa 0,1 bis 0,3 Millimeter betragen. Durch die Kraft der Feder 17 wird der Anker 16 gegen den Ventilsitz 12 gedrückt. Sollte die Schließkraft nicht den gegebenen Anforderungen entsprechen, kann der Ventilsitz 12 durch Ansetzen eines Schlüssels so in der Gewindebohrung 11 verdreht werden, daß er beispielsweise gegen die Kraft der Ankerfeder 17 stufenlos verstellt wird. Außerdem kann durch Ansetzen eines Schlüssels in dem Sackloch 35 das Magnetjoch 26 in dem Innengewinde 37 des Ventilkörpers 2 verdreht und damit stufenlos verstellt werden, so daß die Schließkraft, der Ankerhub und die Öffnungskraft durch eine kombinierte Aufeinanderabstimmung der verschiedenen Justiermöglichkeiten optimal eingestellt werden können, wodurch selbst bei größeren Toleranzstreuwerten stets eine einwandfreie und hochleistungsfähige Betriebfunktion des Mikroventils 1 gewährleistet ist. Um sicherzustellen, daß die einmal justierten optimalen Einstellungen auch bei extremen Anforderungen im Langzeitbetrieb sicher aufrechterhalten werden, kann es günstig sein, die Ge­ winde 11, 13 und 36, 37 vorzugsweise durch Aufbringen eines Klebstoffs oder dergleichen gegen ein unbeabsich­ tigtes Verdrehen zu sichern.

Claims (22)

1. Ventil mit einem topfförmigen Ventilkörper (2), einer Elektrospule (31) und einem Magnetjoch (26), das mit einem Umfangsgewinde (36) in einem Innengewinde (37) des Ventilkörpers (2) gelagert und in Richtung gegen einen axial verlagerbaren Anker (16) stufenlos einstellbar ist, der mittels der Kraft einer scheibenförmigen Flachform­ feder (17) gegen einen Ventilsitz (12) anpreßbar und mittels elektromagnetischer Kraft von dem Ventilsitz (12) abhebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (12) mit einem Außengewinde (13) in eine Gewindebohrung (11) einer Grundwand (3) eingeschraubt und gegen die Kraft der Flachformfeder (17) des Ankers (16) stufenlos verstellbar ist und daß mit der Einstellmöglichkeit des Magnetjochs (26) zum Ventilkörper (2) eine kombinierte Aufeinanderabstimmung der verschiedenen Justiermöglich­ keiten vorgesehen ist.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (2) ein in einem Gehäuseunterteil (4) einsetzbares hülsenförmiges Gehäuseoberteil (5) aufweist und das Innengewinde (37) für das Umfangsgewinde (36) des Magnetjochs (26) am Gehäuseoberteil (5) ausgebildet ist.

3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuseoberteil (5) einen Außendurchmesser aufweist, der dem Außendurchmesser des Gehäuseunterteils (4) entspricht, und einen im Durchmesser reduzierten Vorsprung (6) besitzt, der in dem Gehäuseunterteil (4) einsetzbar ist.

4. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flachformfeder (17) mit einem Innenrand (24) am Anker (16) und einem Außenrand (18) am Ventilkörper (2) befestigt ist.

5. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenrand (18) der Flachform­ feder (17) auf einem Absatz (19) des Gehäuseunterteils (4) aufliegt und das untere Stirnende (20) des Gehäuse­ oberteils (5) auf dem Außenrand (18) aufliegt.

6. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der reduzierte Vorsprung (6) des Gehäuseoberteils (5) in dem Gehäuseunterteil (4) mittels Klebstoff dicht und fest verbunden ist.

7. Ventil nach Anspruch 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des reduzierten Vorsprungs (6) gleich der aus dem Gehäuseunterteil (4) herausragenden Länge des Gehäuseoberteils (5) ist.

8. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine im Bereich der Abstufung des Gehäuseoberteils (5) gebildete Teilung (7) des Ventil­ körpers (2) über dem oberen Rand des Gehäuseunterteils (4) im mittleren Bereich des Ventilkörpers (2) liegt.

9. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (12) und/oder das Magnetjoch (26) mittels einer Gewindesicherung gegen ein unbeabsichtigtes Verdrehen festlegbar ist.

10. Ventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindesicherung ein flüssig aufbringbarer Klebstoff ist.

11. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (16) eine ringförmige Platte (21) mit einem Einsatz (22) aufweist, der einen Dichtkörper (25) zum Verschließen des Ventilsitzes (12) besitzt.

12. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (12) einen Anschluß (14) für eine ein Medium führende Leitung aufweist.

13. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein anderer Anschluß (10) für eine medienführende Leitung an einer Seitenwand (9) des Ventilkörpers (2) vorgesehen ist.

14. Ventil nach einem der Ansprüche 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit den Anschlüssen (10, 14) verbundene Ventilkammer (15) von dem Ventilsitz (12), der Grundwand (3) und der Seitenwand (9) des Ventilkör­ pers (2) sowie dem Anker (16) und der Flachformfeder (17) mitbegrenzt ist.

15. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Magnetjoch (26) eine ringförmige Ausnehmung (27) ausgebildet ist, in der die Elektrospule (31) gelagert ist.

16. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetjoch (26) eine in der Ausnehmung (27) zur Jochoberseite führende Öffnung (33) für Leiter (32) der Elektrospule (31) aufweist.

17. Ventil nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetjoch (26) einen die Elektrospule (31) tragenden Kern (28) und eine den Kern (28) und die Elektrospule (31) umschließende Hülse (29) aufweist und daß die Öffnung für den Leiter (32) im Kern (28) als in Richtung zur Hülse (29) offener Schlitz (38) ausgebildet ist.

18. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Oberseite des Magnetjochs (26) eine Leiterplatte (39) aufsetzbar ist, die zwei Anschlußsteckerfahnen (40, 41) zur Stromversorgung der Elektrospule (31) aufweist.

19. Ventil nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte (39) an einem Zapfen (34) des Magnet­ jochs (26) festgelegt ist.

20. Ventil nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter (32) der Elektrospule (31) durch ein Loch der Leiterplatte (39) hindurchgeführt sind, das mittels einer in SMD-Bauform hergestellten Leuchtdiode (42) abgedeckt ist.

21. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß es als Mikroventil (1) ausgebildet ist, derart, daß die axiale Länge gleich oder kleiner als zehn Millimeter, der Durchmesser gleich oder kleiner als sieben Millimeter und der axiale Hub des Ankers (16) kleiner als ein Millimeter ist.

22. Ventil nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der axiale Hub des Ankers (16) ein zehntel bis drei zehntel Millimeter beträgt.