DE7907547U1 - Magnetventil - Google Patents

Description

Bruno Staiger, Eosenfeld 1071 7121 Erligheim Dipl.-Ing. Kurt Stoll, Lenzhalde 72, 7300 Esslingen

Magnetventil

Die Neuerung betrifft ein Magnetventil mit einem Magnetkopf, einem Ventilkörper und einer Kammer, die oben an der dem Ventilkörper entfernt liegenden Seite des Magnetkopfes von einem Magnetkern begrenzt ist und in der ein gegen die Kraft einer Feder bewegbarer Magnetanker mit einem Dichtbolzen angeordnet ist, der zum Schließen eines Kanals eine Dichtfläche aufweist.

Bei einem bekannten Magnetventil dieser Art (DE-OS 2010904) wird der Magnetanker, an dessen unterem Ende ein Dichtbolzen Angeordnet ist, durch die Kraft einer 3?eder nach unten gegen den Ventilkörper gedrückt, wodurch der Dichtbolzen mit seiner Dichtfläche fest gegen die Mündung eines Kanals gepreßt wird und letzteren somit dicht verschließt. Zum öffnen des Ventils wird der Magnetkopf mit Spannung beaufschlagt,

so daß ein Magnetfeld entsteht, durch das der Magnetanker entgegen der Federkraft in Richtung zum Magnetkern nach oben gezogen wird. Dabei hebt die Dichtfläche des Dichtbolzens von der Mündung des Kanals ab und gibt den Durchfluss für das Medium frei. Der Nachteil dieses Magnetventils besteht darin, daß der Magnetanker über das Magnetfeld nur in einer Richtung steuerbar ist, so daß in Anwendungsfällen, bei denen in umgekehrter Weise der Dichtbolzen Im spannungslosen Zustand durch die Kraft der Feder von der Mündung abgehoben und bei Einschaltung des Magnetfeldes zum Verschließen gegen die Mündung gepreßt sein soll, ein anderes Magnetventil verwendet werden muß. Dies bedingt eine aufwendige Lagerhaltung, da für die beiden entgegengesetzten Steuerfunktionen verschiedene Magnetventile bereitgehalten werden müssen,und insbesondere bei einer späteren, durch Verfahrensänderung im Betrieb bedingten Steuerumkehrung ist ein erheblicher Nachteil dadurch gegeben, daß ein

Demgemäß besteht die Aufgabe der Neuerung darin, die vorbeschriebenen Nachteile zu vermeiden und ein Magnetventil der eingangsbeschriebenen Ausgestaltung zu schaffen, das ohne zusätzliche Steuerteile auf entgegengerichtete Schließ-/ Öffnungsfunktionen umstellbar sein soll.

JDiese Aufgabe wird neuerungsgemäß dadurch, gelöst» daß die Kammer ausschließlich im Bereich des Magnetkopfes angeordnet und unten an der dem Ventilkörper zugewandten Seite von einem _; zweiten Magnetkern begrenzt ist, daß beide Stirnseiten des Dichtbolzens als Dichtflächen ausgebildet sind und daß der Abstand des Magnetankers zwischen den Magnetkernen in Sichtung entgegen der Federkraft kleiner ist als in Federkraftriehtung. |

Dadurch wird der Vorteil erreicht, daß das Magnetventil I

wahlweise mit der Steuerfunktion "stromlos geschlossen¹¹ oder I

mit der Steuerfunktion "stromlos offen" verwendet werden {

kann. Bei einer Verwendung mit der Steuerfunktion "strom- '

los geschlossen" wird durch die Kraft der Feder der Dicht- '* bolzen mit der einen Dichtflache fest gegen die Mündung des im unteren Magnetkern angeordneten Kanals gepreßt. Da der

Abstand des Magnetankers dabei zu dem der Mündung entfernt i

liegenden oberen Magnetkern geringer ist als der Abstand !

i zu dem zweiten unteren Magnetkern, wird bei Stromfluß durch I₁' das Magnetfeld der Magnetanker gegen die Kraft der Feder f nach oben gezogen, so daß der Dichtbolzen von der Mündung κ abhebt und den Kanal freigibt. Für eine Verwendung mit der Steuerfunktion "stromlos offen" ist lediglich der aus Magnetanker, Dichtbolzen und Feder gebildete Steuerteil in der Kairjner um 180° zu wenden, so daß die andere Dichtfläche des

Dichtbo.lzens der Mündung des Kanals zugewandt ist, wobei der Dichtbolzen durch die Kraft der Feder von der Mündung abgehoben ist. In diesem Falle ist der Abstand des Magnetankers zum unteren zweiten Magnetkern kleiner als zum gegenüberliegenden oberen Magnetkern. Bei Stromfluß wird durch das Magnetfeld der Magnetanker entgegen der Federkraft in Richtung gegen den unteren Magnetkern gezogen, wobei der Dichtbolzen zur Absperrung des Mediumdurchflusses fest gegen die Mündung des Kanals gepreßt wird. Es ist somit ohne irgendwelche Zusatzteile eine einfache Umstellung der Steuerfunktion möglich, so daß die Lagerhaltung erheblich günstiger ist und eine vielseitigere Verwendbarkeit des Magnetventils auch bei späterer Verfahrensumstellung im Betrieb gegeben ist.

Nacn einer bevorzugten Ausführung ist in Bewegungsrichtung des Magnetankers die Kammer in der Mitte des Magnetfeldes | angeordnet. Dadurch ist gewährleistet, daß aufgrund der | beiden im wesentlichen gleich groß ausgebildeten Magnetkerne unabhängig von der Einbaulage des Steuerteils in der Kammer die bei Stromfluß am Magnetanker angreifenden Kräfte gleich stark sind, so daß im Anwendungsfalle "stromlos geschlossen" der Magnetanker mit der gleichen Magnetkraftstärke gegen den oberen Magnetkern gezogen wird, wie er im umgekehrten Anwendungsfall "stromlos offen" gegen

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den unteren venti!körperseitigen Magnetkern gezogen wird.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Höhe der Kammer in Bewegungsrichtung des Magnetankers kleiner ist als in Querrichtung und daß der Magnetanker als flache Scheibe ausgebildet ist. Durch diese Ausgestaltung wird eine kompakte Ausführungsform erreicht, wobei der Magnetanker, der Dichtbolzen und die Feder platzsparend untergebracht sind und dementsprechend klein ausgebildet sind.

Es ist zweckmäßig, daß die Feder topfförmig ausgebildet ist und eine Grundplatte mit einem Handwulst aufweist, der höher ist als die Scheibenstärke des Magnetankers, so daß letzterer in der Feder schalenförmig gelagert und vom Randwulst, der eich gegen den jeweiligen Magnetkern abstützt, überragt wird.

Dabei ist es günstig, daß der Bandwulst aus Stützstegen gebildet ist, die von der Grundplatte der Feder abgebogen sind, so daß hier einmal die Gefahr von Materialriasen bzw. -Verformungen vermieden ist, wie sie bei Stanz-/Biegehersteilung der Feder mit durchgehendem Eandwulst zu befürchten sind, und außerdem ein elastischeres Federungsverhalten erzielt wird.

Hierbei ist es besonders günstig, ausschließlich drei Stütz-

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stege in gleichmäßiger Aufteilung am Umfang der Grundplatte anzuordnen, da durch die Dreipunktabstutzung eine gleichmäßige, wackelfreie Anlage der Feder gewährleistet ist.

Außerdem ist vorgesehen, daß die Grundplatte der Feder Federstege aufweist, zwischen denen Durchbrüche angeordnet sind. Dadurch ergibt sich der Vorteil einer Erhöhung der Federungselastizität, wobei die Durchbrüche die Steifigkeit der Grundplatte unterbrechen und die Pederstege einen größeren Verformungsgrad auffangen können.

Dabei ist es besonders zweckmäßig, daß die Pederstege und die Durchbrüche kreissegmentförmig ausgebildet sind, denn durch die Kreissegmentform wird in Sichtung senkrecht zur Grundplattenebene ein großer Federweg erzielt.

Es ist vorteilhaft, die Peder mit dem Magnetanker zu verbinden, so daß die 'feile eine Einheit bilden, indem der in der topfförmigen Peder gelagerte Magnetanker im stromlosen Steuerzustand durch die Kraft der Peder über die Verbindung vom korrespondierenden Magnetkern fortgezogen wird, während er bei eingeschaltetem Magnetfeld die Feder über die Verbindung in Richtung gegen den korrespondierenden Magnetkern biegt und damit die Federkraft für das Zurückschnellen beim Ausschalten des Magnetfeldes aufbaut.

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Hierzu ist es von Vorteil, die Verbindung als Laserstrahlschweißung zwischen Federsteg und Magnetanker auszubilden,
da dadurch eine hohe Festigkeit bei sehr kleiner Punktschweißung erzielt werden kann.

Nach einer bevorzugtem Ausführung ist der Dichtbolzen in
einem Mittenloch der Grundplatte der Feder formschlüssig
eingespritzt, so daß für den Dichtbolzen ein hartes Elastikmaterial in Anwendung gebracht werden kann, da die über die | Dichtfläche in den Dichtbolzen eingeleitete Gegenkraft di- |

rekt von der Feder aufgenommen wird. |

Nach einer anderen bevorzugten Ausführung ist es auch möglich, den Dichtbolzen formschlüssig in einer Mittenbohrung )

des Magnetankers einzuspritzen, wobei der Dichtbolzen be- i vorzugt aus einem weichen Material mit hoher Elastizität | gebildet ist. f

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Neuerung sind der ; nachfolgenden Beschreibung und Zeichnung zu entnehmen, die

in schematischer Darstellung bevorzugte Ausführungsformen

t als Beispiel zeigt. Es stellen dar:

Fig. 1 einen Teil eines Magnetventils in geschnittener
Ansicht,

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Fig. 2 den Steuerteil des Magnetventils gem. Fig. 1 in vergrößerter Darstellung, wobei zwei verschiedene Einbaulagen gezeigt sind,

Fig. 3 die Feder des Steuerteils gem. Fig. 2 in einer Draufsicht,

Fig. 4 einen anderen Steuerteil des Magnetventils nach Fig.1 in vergrößerter Darstellung in zwei verschiedenen Einbaulagen und

Fig. 5 die Feder des Steuerteils gem. Fig. 4 in einer Draufsicht.

Auf dem "ventil-körper 1 des in der Jig. 1 dar ge stellten Magnetventils ist ein Magnetkopf 2 mittels einer Schraube 3 befestigt, wobei zwischen dem Ventilkörper· 1 und dem Magnetkopf 2 eine Flachdichtung angeordnet ist. Der Magnetkopf 2 weist ein Gehäuse 4 auf, in dem eine Magnetspule 5 angeordnet ist, die einen Spulenkörper 6, eine Spulenwicklung 7 und einen Isoliermantel 8 besitzt und an deren beiden Stirnseiten je eine Flußscheibe 9,9' gelagert ist. Im Spulenkörper 6 befindet sich ein erster

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t · ■ »

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Magnetkern 10, der oben an der dem Ventilkörper 1 entfernt liegenden Seite des Magnetkopfes 2 angeordnet ist und eine Entlüftungsbohrung 11 besitzt, und ein zweiter Magnetkern 12, der unten an der dem Ventilkörper 1 zugewandten Seite des Magnetkopfes 2 angeordnet ist und einen Plansch 13 sowie einen Kanal 14 und eine Bohrung 15 für den Durchgang des Mediums aufweist. Die beiden Magnetkerne 10 und 12 sind am Umfang mittels Dichtringen 16 gegen den Spulenkörper 6 abgedichtet.

Zwischen den beiden Magnetkernen 10,12 ist in der Mitte der Magnetspule 5 eine Kammer 17 angeordnet, die an ihrem Umfang von einem die Magnetkerne 10,12 auf Abstand haltenden Distanzring 18_;nach oben vom Magnetkern 10 und nach unten vom Magnetkern 12 begrenzt ist. Die Höhe der Kammer 17 ist etwa ein Drittel kleiner als der Durchmesser der Kammer 17. In der Kammer 17 befindet sich ein Steuerteil, der einen als flache Scheibe ausgebildeten Magnetanker 19, einen Dichtbolzen 20 mit an beiden Stirnseiten ausgebildeten Dichtflächen 21,21' und eine Peder 22 umfaßt, die eine Grundplatte 23 sowie einen Randwulst 24 aufweist und topfförmig gestaltet ist. Dabei ist der Magnetanker 19 in der topfenförmxgen Peder 22 gelagert und mit letzterer verbunden, und der Randwulst 24, der am oberen Magnetkern 10

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anliegt, überragt den Magnetanker 19 derart, daß ein kleiner Abstand 25 zwischen dem Magnetanker 19 und dem oberen Magnetkern 10 gebildet ist. Weiterhin ist zu erkennen, daß der Dichtbolzen 20 in einem Mittenloch der Grundplatte 23

einzige Baueinheit ist. Das Maß zwischen dem Magnetanker und dem unteren Magnetkern 12 ist bedeutend größer als der Abstand 25 zwischen dem Magnetanker 19 und dem oberen Magnetkern 10.

In Fig. 1 ist die Steuerfunktion "stromlos geschlossen" dargestellt, wobei der Dichtbolzen 20 durch die Kraft der Feder 22 mit seiner Dichtfläche 21 die Mündung des Kanals 14 verschließt. Beim Einschalten der elektrischen Spannung wird über die Magnetspule 5 im Bereich der Magnetkerne 10,12 ein Magnetfeld aufgebaut, durch das der Magnetanker 19 wegen seines geringen Abstandes 25 entgegen der Kraft der Feder 22 zum oberen Magnetkern 10 gezogen wird. Dabei hebt die Dichtfläche 21 von der Mündung des Kanals 14 ab und das Medium kann über die Kammer 17 in die Bohrung 15 strömen.

In Fig. 2 sind der obere Magnetkern 10 und der untere Magnetkern 12 in einem Führungsrohr 26 gelagert, das gleichzeitig die Kammer 17 im Umfang begrenzt. Der Steuerteil in

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der Kammer 17 ist jeweils nur zur Hälfte in zwei verschie- : denen Steuerfunktionen dargestellt* Die in der Pig.2 linke
Hälfte des Steuerteils ist in der Position "stromlos geschlossen" und identisch mit der S teuer funktion in Fig.i.

Bei der in der Fig.2 rechten Hälfte des Steuerteils ist da- _:

gegen die Steuerfunktion "stromlos offen" gegeben. Die Um- *

kehrung der Steuerfunktion läßt sich in dem Magnetventil Ϊ

auf einfache Weise dadurch erreichen, daß durch Öffnen des [

Magnetkopf es 2 der Steuerteil um 180° gewendet in die Kammer \-

17 eingesetzt wird, so daß der Bandwulst 24 der Feder 22 I

am unteren Magnetkern 12 anliegt und nunmehr zwischen dem \

läagnetanker 19 und dem unteren Magnetkern 12 der kleine ; Abstand 25 besteht, sowie über der Mündung des Kanals 14

in abgehobener Stellung die Dichtfläche 21' sich befindet. '

Dabei wird beim Einschalten der Spannung aufgrund des (

kleinen Abstands 25 der Magnetanker 19 entgegen der Kraft f

der Feder 22 nach unten gegen den Magnetkern 12 gezogen, |

so daß die Dichtfläche 21· des Dichtbolzens 20 gegen die ¥

Mündung des Kanals 14 gepreßt wird und den Durchgang des ·"

Mediums sperrt. ]

Der Pig.3 ist zu entnehmen, daß die Grundplatte 23 der
Feder 22 kreissegmentförmige Federstege 27 mit dazwischen
angeordneten schmalen Durchbrüchen 28, die ebenfalls kreis-

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segmentförmig verlaufen, aufweist. Dabei sind mehrere Federstege 27 parallel nebeneinander angeordnet, wodurch, ein großer Federweg mit hoher Elastizität gegeben ist. Der Eaiidwulst 24 ist aus Stützstegen 29 gebildet, die durch Umbiegen der freien Enden der Federstege 2? geformt sind, wobei insgesamt drei Stützstege 29 in gleichmäßiger Aufteilung am Umfang der Grundplatte 23 angeordnet sind. Die Feder 22 ist an drei Stellen durch eine äußerst kleinpunktförmig ausgeführte Laserstrahlsehweißung 30 mit dem Magnet anker 19 verbunden.

Die Fig.4 zeigt wie beim Ausführungsbeispiel gem. Fig.2 die linke Hälfte des Steuerteils in der Steuerfunktion "stromlos geschlossen" und die rechte Hälfte des Steuerteils in der umgekehrten Steuerfunktion "stromlos offen". Hierbei ist jedoch der Dichtbolzen 31 formschlüssig in einer Mittenbohrung des Magnetankers 32 eingespritzt, während die tppfförmige Feder 33 mit Handwulst 34 und Grundplatte 35 in letzterer ein größeres Mittenloch besitzt und ausschließ-Jieh mit dem Magnetanker 32 über die Laserstrahlschweißung 36 verbunden ist.

Aus der Fig.5 wird deutlich, daß auch bei der Feder 33 die Grundplatte 35 kreissegmentförmige Federstege 37 mit da-

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zwischen angeordneten seiimaleE Durchbrüenen 38 aufweist. Die Pederstege 37 besitzen einen kürzeren Pederweg, weshalb für den Elastizitätsausgleich der Dichtbolzen 31 vorteilhaft aus einem weicheren Material gefertigt ist. Auch bei dieser Ausführung der Feder 33 ist der Eandwulst 34-ays drei Stützstegen 39 gebildet, die gleichmäßig am Umfang der Grundplatte 35 aufgeteilt und durch Umbiegen der freien Enden der Federstege 37 geformt sind.

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Be zugs zei chenli s te

1 = Ventilkörper

2 = Magnetkopf

3 = Schraube

4 = Gehäuse

5 = Magnetspule

6 = Spulenkörper

7 = Spulenwicklung

8 = Isoliermantel 9,9' = Plußschei"be

10 = oberer Magnetkern

11 = Entlüftungsbohrung

12 = unterer Magnetkern 15 = flansch U = Kanal

15 = Bohrung

16 = Dichtring

17 = hammer

18 = Distanzring

19 = Magnetanker

20 = Dichtbolzen

21,21« = Diehtflache

22 = Jeder

23 = Grundplatte

24 = Eandwulst

25 = Abstand

26 = Führungsrohr

27 = Pedersteg

28 = Durchbruch

29 = Stützsteg

30 = laserstrahlschweißung

31 = Dichtbolzen

32 = Magnetanker

33 = Feder

34 = Eandwulst

35 = Grundplatte

36 = Laserstrahlschweißung

37 = Federsteg

38 = Durchbruch

39 = Stützsteg

Claims (12)

Bruno Staiger, Eosenfeld 107, 7121 Srligheim Bi pi.-Ing. JEurt Stoll, Lenzhslde 72, 7300 Esslingen Magnetventil S chut zansprüche

1. Magnetventil mit einem Magnetkopf, einem Ventilkörper und einer Kammer, die oben an der dem Ventilkörper entfernt liegenden Seite des Magnetkopfes von einem Magnetkern begrenzt ist und in der ein gegen die Kraft einer Feder bewegbarer Magnetanker mit einem Dichtbolzen angeordnet ist, der zum Schließen eines Kanals eine Dichtfläche aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (17) ausschließlich im Bereich des Magnetkopfes (2) angeordnet und unten an der dem Ventilkörper (1) zugewandten Seite von einem zweiten Magnetkern (12) begrenzt ist, daß beide Stirnseiten des Dichtbolzens (20, 31) als Dichtflächen (21, 21·) ausgebildet sind und daß der Abstand (25) des Magnetankers (19,32) zwischen den Magnetkernen (10,12) in Richtung entgegen der federkraft kleiner ist als in Federkraftrichtung.

S — 2 -

2. Magnetventil aaeh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Bewegungsrichtung des Magnetankers (19,32) die Kammer (17) in der Mitte des Magnetfeldes angeordnet ist.

3« Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Kammer (17) in Bewegungsrichtung des Magnetankers (19,32) kleiner ist als in Querrichtung und daß der läagnetanker (19,32) als flache Scheibe ausgebildet ist.

4. Magnetventil nach einen der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ?eder (22,33) topfförmig ausgebildet ist und eine Grundplatte (23,35) mit einem β Kandwulst (24,34) aufweist, der höher ist als die Schei·

benstärke des Magnetankers (19,32).

5. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ΐ gekennzeichnet, daß der Eandwulst (24,34) aus von der

\ Grundplatte (23,35) der Feder (22,33) abgebogenen Stütz

stegen (29,39) gebildet ist.

6. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in gleichmäßiger Aufteilung am Um-

lit· ·»

fang der Grundplatte (23,35) drei Stützstege (29,39)
angeordnet sind.

7. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1Ms 6, dadurch

^ ^* A. V*ΑΙΑ* £*\*Λ. Κ^ΛΑΛΛ^ V , «JlCAJtf ULJL 15 V^ IAXlVX. Jj/ .1. C4 UVC \ *- ■/ , «/^ / f^UCiO UCKC

(27,37) mit dazwischen angeordneten Durchbrüchen (28,38)

aufweist.

8. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch 1 gekennzeichnet, daß die Federstege (27,37) und die | Durchbrüche (28,38) kreissegmentförmig ausgebildet sind. j>

9. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch | gekennzeichnet, daß die Feder (22,33) mit dem Magnet- | anker (19,32) verbunden ist. f

10. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch |

gekennzeichnet, daß die Verbindung als Laserstrahl- 1 schweißung (30,36) zwischen Federsteg (27,37) und Magnetanker (19,32) ausgebildet ist.

11. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch,
gekennzeichnet, daß der Dichtbolzen (20) in einem Mittenloch der Grundplatte (23) der Feder (22) formschlüssig
eingespritzt ist.

12. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 10. dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtbolzen (31) formschlüssig in einer Mittenbohrung des Magnetankers (32) eingespritzt ist.