DK164137B - Magnetventil - Google Patents

Description

DK 164137 B

Opfindelsen angår en magnetventil med en magnetspole, et et ventilskaft dannende, af magnetspolens magnetfelt forskydeligt magnetanker, en fra ventilskaftet adskilt udformet ventiltallerken, mindst et ventilsæde og en tilbagestillings-5 fjeder, som holder ventiltallerkenen på ventilsædet ved udkoblet magnetspole, hvorved der mellem ventiltallerken og ventilskaft er en kraftoverførende forbindelse.

Ved en kendt magnetventil af denne art (DE-GM 81 26 107) er ventiltallerkenen udformet som massiv skive og anbragt kip-10 bar med sideværts spillerum i en underskåret boring af ventilskaftet. På en ventilsædeplade er fremspring anbragt, af hvilke et danner et ventilsæde. For at åbne ventilen skal ventiltallerkenen kippes. Dette kræver en betydelig bevægelse af ventilskaftet. Det samme gælder for lukningen af ven-15 tilen. En repeterende ventilbevægelse ved hjælp af en række elektriske impulser kan derfor kun ske med ringe impulsfrekvens. Også den store masse af ventilskaft og ventiltallerken, betinget ved at det ventiltallerkenen omgivende ventilskaft har en væsentlig større diameter end ventiltallerke-20 nen, og ventiltallerkenen er massiv, bidrager til forringelse af ventilens aktiveringshastighed. Ventilskaftet skal på omkostningskrævende måde være udformet i flere dele for at muliggøre en indbygning og i givet fald udskiftning af ventiltallerkenen. Ventiltallerken og ventilsæde består af 25 hårdt materiale, som på grund af uundgåelige overfladeruhe-der ikke sikrer en tilstrækkelig tætning i lukkestillingen, bortset fra at forureninger af den gennem ventilen strømmende væske kan afsættes på mindst en af fremspringenes anlægs-flader og selv ved den mest nøjagtige overfladebearbejdning 50 af ventiltallerken og ventilsæde kan føre til en lækage af ventilen.

Ved en anden kendt magnetventil af denne art (DE-PS

34 41 251) er henholdsvis ventiltallerkenen, ventilskaftet og magnetankeret fremstillet i ét stykke af magnetisk leden-

DK 164137 B

2 de materiale. Ved åbning og lukning af ventilen skal der derfor ligeledes bevæges en forholdsvis stor masse, som sætter en øvre grænse for magnetventilens reaktionshastighed, især ved styring af magnetventilen ved hjælp af elektriske 5 impulser. Således er der også her fare for, at tætningen af ventilsædet ved hjælp af ventiltallerkenen ikke er tilstrækkelig i lukkestillingen på grund af deres hårde materialer, da hårde materialer ikke kan udligne overfladeruheder ved berøringen.

10 Man kender også ventiler (DE-AS 12 18 242 og DE-AS

12 18 243), ved hvilke ventilskaftet er forbundet formfast med ventiltallerkenen, og denne er dannet af en forholdsvis stiv støtteskive og et støtteskiven omgivende gummiagtigt materiale. Herved optræder dog for så vidt vanskeligheder, 15 som at damp let kan trænge ind mellem det gummiagtige materiale og støtteskiven og kan deformere ventiltallerkenen.

Følgen er en mangelfuld tætning i lukkestillingen på grund af ventiltallerkenens ujævnheder. Således støder udskiftningen af ventiltallerkenen i tilfælde af en slitage af det 20 gummiagtige materiale på grund af den formfaste forbindelse mellem ventilskaft og ventiltallerken på vanskeligheder. I givet fald skal ventilskaftet ligeledes udskiftes. Dette er materialekrævende og især ved magnetisk ledende materiale kostbart.

25 Formålet med opfindelsen er at angive en magnetventil af den i indledningen beskrevne art, ved hvilken en bedre tætning i lukkestillingen er sikret, og en hurtigere aktivering, især under impulsdrift, er mulig.

Denne opgave løses ifølge opfindelsen ved, at ventiltaller-30 kenen omgiver ventilskaftet og har en ringskive af fjedrende metal med mindst på ringskivens indre rand radialt fremstående tænder og et på ringskiven under frigivelse af mindst et afsnit af tænderne påsprøjtet overtræk af elastisk kunststof.

DK 164137 B

3

Ved denne løsning er en tilstrækkelig tætning i lukkestillingen sikret, fordi det elastiske kunststof i forbindelse med den elastiske bøjelighed af den tynde ringskive, især dens tænder, der har et mindre tværsnit, bedre tilpasses 5 ventilsædets eventuelle ujævnheder og/eller en skråstilling af ventiltallerkenen på grund af en kantstilling af ventilskaftet bedre udlignes end en stiv ventiltallerken. Ujævnheder af ventiltallerkenen på grund af dampindeslutninger mellem den støttende ringskive og det elastiske kunststof og 10 derved betingede utætheder undgås ligeledes, fordi tændernes fritliggende flader tillader en udstrømning fra dampindeslutningerne til atmosfæren. Tænderne sikrer endvidere, at et gummielastisk kunststof mindre let henholdsvis under eller mod sugetrykket - når ventilen lukker i strømningsret-15 ning - i den sidste fase af ventiltallerkenens henholdsvis lukke- eller åbningsbevægelse henholdsvis pludselig suges mod ventilsædet eller først bliver suget til dette og så pludselig løftes af. Herved ville overtrækket blive løftet af ringskiven på den mod ventilsædet vendte side og samti-20 dig, uden tænderne, også blive udvidet på den anden side af ringskiven og blive trukket omkring begge ringskiverande, hvad der på skivens radiale indre rand forhindres af tænderne. Således er overtrækket radialt smallere end uden tænderne ved ensblivende indvendig og udvendig diameter af ring-25 skiven. Der er derfor mindre overtræksmateriale til stede til afløftning. Ved den pludselige henholdsvis lukning eller åbning ville meget hørbare ’'væskeslag" blive forårsaget i det tilsluttede rørledningssystem. De friholdte flader af ringskivens tænder kan endvidere under ventiltallerkenens 30 montage og under magnetventilens drift tjene til overførsel af åbnings- og lukkekræfterne. Påsprøjtningen af det elastiske kunststof, ved hvilket det fortrinsvis drejer sig om en termoplastisk polymer med forholdsvis stor hårdhed i området fra ca. 40 - 63 Shore-D, fortrinsvis om et termoplastisk po-35 lyester eller en cloropren-kautsjuk, hver især med høj køle-middelbestandighed, kan meget hurtigt og enkelt gennemføres.

DK 164137 B

4

Ventilskaftet kan fremstilles i en del. Derudover har ventiltallerken og ventilskaft til sammen en ringere masse, fordi ventilskaftet har en mindre diameter end ventiltallerkenen, og også en ringere masse end ved deres udformning i 5 en del af magnetisk ledende materiale. Magnetventilen kan derfor åbnes og lukkes med høj aktiverings-impulsfrekvens.

Fortrinsvis har ringskiven på den ydre rand ligeledes radialt fremstående tænder, som i omkredsretning er forskudt i forhold til de på ringskivens indre rand radialt fremstående 10 tænder, og hvis overflade i det mindste delvist ligger fri.

Dette giver et endnu bedre sammenhold mellem ringskiven og det elastiske kunststof. Således lader det elastiske overtræk sig - også i tilfælde af en opsvulmning af kunststoffet forårsaget af en gennem ventilen strømmende væske og en der-15 ved betinget strækning af overtræksmaterialet i radial retning af ringskiven - fra den bort fra ventilsædet vendte side ved hjælp af et sugetryk mellem ventiltallerken og ventilsæde mindre let trække omkring ringskiverandene på den mod ventilsædet vendte side og blive løftet af denne. Dette 20 sker også, fordi overtrækkets radiale bredde ville formindskes endnu yderligere ved ringskivens ensblivende indvendig og udvendig diameter. Slaglyde ved henholdsvis pludselig sugning af overtræksmaterialet mod ventilsædet eller pludselig afløftning af det overtræksmateriale, der ved åbning af 25 ventilen først bliver suget til ventilsædet, forhindres derved i endnu større grad. Ligeledes kan eventuelle dampindeslutninger mellem ringskiven og kunststoffet endnu bedre sive ud (langs tænderne), uden at der i det elastiske kunststof optræder opsvulmninger.

30 Magnetventilen er især egnet som ventil med flere dyser, ved hvilken der er anbragt flere ventilsæder omkring den på ringskivens plan vinkelrette midterakse af ventiltallerke-nen. Da ingen særlige holdeanordninger er nødvendige for det elastiske kunststof, står hele, mod ventilsæderne vendte

DK 164137 B

5 ringflade til rådighed som anlægsflade for ventilsæderne, og en kantstilling af ventiltallerkenen i forhold til ventilsæderne undgås - i modsætning til kun et ventilsæde - i stor udstrækning.

5 Således kan der være sørget for, at der på ventilskaftet er fastgjort en ventilskaftet omgivende bøsning, som har et ringformet afsnit med en bort fra ventilsædet eller ventil-sæderne vendte anlægsflade for ringskivens randafsnit, der indeholder de radialt indvendige tænder. Dette muliggør for 10 det første en simpel udskiftning af ventiltallerkenen ved aftrækning fra ventilskaftet. For det andet sikres det samtidigt, at ventiltallerkenen kan svinges omkring en vilkårlig tværakse af ventilskaftet, og derved kan dens position bedre tilpasses positionen af ventilsædet eller ventilsæder-15 ne. Samtidig overføres den på ventilskaftet virkende aktiveringskraft i det væsentlige over de radialt indvendige tænder til ventiltallerkenen, og omvendt.

Bøsningen kan sidde på det ene endeafsnit af ventilskaftet, hvis andet endeafsnit kan danne et dæmpningsstempel, som ra-20 ger ind i en dæmpningscylinder i et udgangsrum af et ventilhus. På denne måde dæmpes ikke kun eventuelle anslagslyde mellem ventiltallerken og ventilsæde ved pludselig aktivering af magnetventilen, men også kantstillinger af ventilskaftet undgås i stor udstrækning på grund af føringen i 25 dæmpningscylinderen, hvad der bidrager til en endnu bedre tætning.

Dæmpningscylinderen kan have en radialt fra sin åbningskant udstående, udgangsrummet begrænsende ringflange, som dyser, der hver er omgivet af et ventilsæde, forløber igennem. Her-30 ved bortfalder - i modsætning til en separat udformning af en ventilsæderne bærende plade og af dæmpningscylinderen -en snæver tolerance ved fremstilling af plade og dæmpningscylinder for at opnå nøjagtig aksial montage af begge dele

DK 164137 B

6 til undgåelse af kantstillinger af ventiltallerken og ventilsæder. Samtidig kan ventiltallerkenen anbringes i en kort afstand fra dysehullerne, hvorved en afbøjning af ventiltallerkenen og således ligeledes pludselige trykbølger ("væske-5 slag"), der gøres bemærkbare som knaldende lyde i det tilsluttende ledningssystem, undgås ved åbning og.lukning af ventilen.

Således kan der mellem en endeflade af en magnetkerne, som er omgivet af magnetspolen og i denne kan justeres i sin ak-10 siale position, og en mod denne endeflade vendte endeflade af ventilskaftet, som danner magnetankeret, findes en luftspalte i ventilskaftets lukkestilling. Ved hjælp af magnet-kernens aksiale justerbarhed kan en nøjagtig dimensioneret luftspalte indstilles, således at der frembringes en optimal 15 magnetkraft. Samtidig defineres derved nøjagtigt ankerslaglængden, hvorved denne kan indstilles så lille, at ventil-tallerkenen i afløftet stilling ikke påvirker dysernes gennemstrømning. Fortrinsvis udgør slaglængden mindst en fjerdedel af dysehul-diameteren.

20 På den mod luftspalten vendte endeflade af magnetkernen er fastgjort en skive af et materiale, der fortrinsvis ikke kan magnetiseres. På denne måde sikres, at magnetankeret ikke fastholdes på denne af en restmagnetisme (remanens) af magnetkernen, når tilbagestillingsfjederen igen bringer ventil-25 tallerkenen og magnetankeret i lukkestillingen ved udkoblet magnetspole.

Ventiltallerkenen kan på den bort fra henholdsvis ventilsædet eller ventilsæderne vendte side have et ventilskaftet omgivende fremspring, som rager ind i tilbagestillingsfjede-30 ren. På denne måde føres tilbagestillingsfjederen ved hjælp af fremspringet, som fortrinsvis er udformet konisk. Tilbagestillingsfjederen trykker derpå ventiltallerkenen mod bøsningens aftrapning og bevæger derved ventilskaftet, således

DK 164137 B

7 at ventiltallerkenen ved udkoblet magnetspole ligger an mod ventilsædet eller ventilsæderne.

Opfindelsen og dens videre udformninger beskrives nærmere nedenstående ved hjælp af et foretrukket udførelseseksempel, 5 der viser i fig. 1 et snitbillede af en magnetventil ifølge opfindelsen , fig. 2 en plantegning af magnetventilens ventiltallerken ifølge fig. 1, 10 fig. 3 snittet III-III i fig. 2, fig. 4 snittet IV-IV i fig. 2 og fig. 5 en plantegning af en ringskive af fjedrende metal, som er indstøbt i ventiltallerkenens elastiske kunststof ifølge fig. 2-4. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Magnetventilen i fig. 1 har et hus, som har med hinanden tæt 2

forbundne, magnetisk ledende, koaksiale husdele 1 og 2. I

3 husdelen 1 er der en elektromagnet med en magnetspole 4, en 4 magnetspolen 4 optagende spolebærer 5, en spolen omgivende 5 kappe 6, et i spolebærerens 5 aksiale midterboring 7 anbragt 6 rør 8, en i røret 8 indsat stavformet magnetkerne 9, en rø 7 ret 8 omgivende og husdelen 1 afsluttende ringskive 10 og to 8 spalten mellem spolebærer 5 og kappe 6 tætnende tætningsski 9 ver 11. Over et på siden ud af kappen 6 og husdelen 1 ført 10 kabel 12 sker henholdsvis strømforsyningen og styringen af 11 elektromagneten. Elektromagneten har endvidere et stavformet ventilskaft 13, som samtidig danner et magnetanker og et dæmpningsstempel. Ventilskaftet 13 er anbragt koaksialt med magnetkernen 9 og adskilt fra denne ved hjælp af en luftspalte. Ventilskaftets 13 mod magnetkernen 9 vendte endeaf-

DK 164137 B

8 snit er omgivet af en fast påsat bøsning 14, som på sin side er omgivet af en ventiltallerken 15. Ventiltallerkenen 15 trykkes af en kegleformet tilbagestillingsfjeder 16, som på den ene side over ringskiven 10 understøttes på huset og på 5 den anden side på ventiltallerkenen 15, mod ventilsæder 17. Ventilskaftets 13 andet endeafsnit danner dæmpningsstemplet og rager med dette ind i en dæmpningscylinder 18, som har en radialt fra sin abningskant udstående ringflange 19. Ringflangen 19 adskiller et med en indgangsstuds 20 forbundet 10 indgangsrum 21 fra et udgangsrum 22, som er forbundet med en udgangsstuds 23, hvorved dæmpningscylinderen 18 rager ind i udgangsrummet 22.

Ventilsæderne 17 er i indgangsrummet 21 anbragt i ensartede vinkelafstande omkring ventilskaftet 13, som en dyse 24 for-15 løber igennem, hvorved ind- og udgangsrum 21 og 22 ved ventilsæderne 17 af elektromagnetens kraft afløftet ventiltallerken 15 er forbundet med hinanden over dyserne 24.

Ventiltallerkenen 15 er udformet adskilt fra ventilskaftet 13 og indeholder en meget tynd ca. 0,25 mm tyk ringskive 25 20 (se især fig. 5) af fjedrende metal, især fjederstål, med seks på ringskivens indre rand radialt fremstående tænder 26 og seks på ringskivens 25 ydre rand radialt fremstående tænder 27. Tænderne 26 og 27 er anbragt fordelt i ens vinkelafstande og afveksler hinanden i omkredsretning med en afstand 25 mellem indvendig og udvendig efter hinanden følgende tænder. Ringskiven 25 har et under frigivelse af mindst et afsnit af tænderne 26, 27 påsprøjtet overtræk 28 af elastisk kunststof med en basistykkelse på ca. 1 mm og et aksialt ringformet fremspring 29. Fremspringet 29 rager ind i tilbagestillings-30 fjederen 16 for at føre denne og er til indførelse i tilba-gestillingsfjederen 16 udvendigt konisk gjort skrå på sin frie ende. Tænderne 26 og 27 rager kun med et afsnit radialt ud af overtrækket 28.

9

DK lb4IJ/ B

Det elastiske kunststof har en Shore-D-hårdhed på ca. 40 -63. Egnet er en termoplastisk polymer, fortrinsvis en termoplastisk elastomer. Ligeledes er et termoplastisk polyester egnet. Fortrinsvis anvendes en cloropren-kautsjuk.

5 Ventiltallerkenen understøttes over de radialt, indvendige tænder 26 mod en bort fra ventilsæderne vendt anlægsflade af bøsningens 14 aftrapning 30 under tilbagestillingsfjederens 16 tryk. På denne måde overføres de ved åbning og lukning af ventilen udøvede kræfter i det væsentlige over de radialt 10 indvendige tænder 26. Samtidig kan ventiltallerkenen 15 drejes omkring vilkårlige tværakser af ventilskaftet 13 og på denne måde med stor flade lægge an mod ventilsæderne 17.

På den mod luftspalten vendte endeflade af magnetkernen 9 er en skive 31, der ikke kan magnetiseres, fastgjort ved hjælp 15 af indbertling. I midten har skiven 31 et hul 32, gennem hvilket eventuelle mellem skive 31 og magnetkerne 9 indesluttede dampe kan sive ud. Skiven 31 sikrer, at en efter frakobling af magnetspolen 4 i magnetkernen 9 endnu eksisterende restmagnetisme (remanens) ikke mærkbart forhindrer den 20 af tilbagestillingsfjederen 16 bevirkede lukkebevægelse af ventilskaftet 13 og ventiltallerkenen 15.

Magnetkernens 9 aksiale position og dermed luftspaltebredden kan indstilles nøjagtigt. Til dette formål trykkes ventiltallerkenen 15 ved udkoblet magnetspole 4 således ved hjælp 25 af tilbagestillingsfjederen 16 mod ventilsæderne 17 i den viste position. Magnetkernen 9 er derefter forskydelig i det sikrede rør 8 i aksial retning i forhold til husdelen 1 og til spolebæreren 5 ved hjælp af sikringsringe 33 og 34. Magnetkernen 9 forskydes mod ventilskaftet 13, indtil den bøs-30 ning 14, som er påkrympet ventilskaftet 13, ligger an mod dæmpningscylinderens 18 åbningskant. Derefter trækkes magnetkernen 9 til den ønskede spaltebredde i modsat retning ud af røret 8 og sammenloddes med det af metal bestående rør 8,

DK 164137 B

10 som det er antydet med en loddefuge 35. De fremstående ender af rør 8 og magnetkerne 9 dækkes så af en skærmkappe 36.

Som følge af denne nøjagtige indstilling af luftspalten opnås ens åbnings- og lukketider, og magnetspolen 4 udnyttes 5 maksimalt.

Den viste magnetventil anvendes som ekspansionsventil for let fordampelige væsker, især i køleanlæg. Herved strømmer den væske, der skal fordampes, - ved indkoblet magnetspole 4 og som følge deraf ved hjælp af magnetkernen 9 trykkes bøs-10 ningen 14 mod tilbagestillingsfjederens 16 kraft fra ventilsæderne 17, og ventiltallerkenen 15 løftes af - ud af indgangsrummet 21 gennem dyserne 24 til udgangsrummet 22 og derfra over udgangsstudsen 23 til køleanlægget. Ved ekspansionen i udgangsrummet 22 fordamper kølevæsken og bevirker 15 også en afkøling af dæmpningscylinderen 18 og den væske, der er nået til dæmpningscylinderens 18 dæmpningsrum gennem en ringspalte mellem ventilskaft 13 og dæmpningscylinder 18, således at væsken i dæmpningscylinderens 18 dæmpningsrum trods forøgelsen af dæmpningsrummets volumen ikke fordamper 20 ved tiltrækning af magnetankeret 13 til magnetkernen 9, og dæmpningsvirkningen af dæmpningsstempel og dæmpningscylinder 18 påvirkes ikke.

Claims (9)

1. Magnetventil med en magnetspole (4), et et ventilskaft (13) dannende, af magnetspolens (4) magnetfelt forskydeligt magnetanker, en fra ventilskaftet .(13) adskilt udformet ventiltallerken (15), mindst et ventilsæde 5 (17) og en tilbagestillingsfjeder (16), som holder ven tiltallerkenen (15) på ventilsædet (17) ved udkoblet magnetspole (4), hvorved der mellem ventiltallerken (15) og ventilskaft (13) er en kraftoverførende forbindelse, kendetegnet ved, at ventiltallerke-10 nen (15) omgiver ventilskaftet.(13) og har en ringskive (25) af fjedrende metal med mindst på ringskivens (25) indre rand radialt fremstående tænder (26) og et på ringskiven (25) under frigivelse af mindst et afsnit af tænderne (26) påsprøjtet overtræk (28) af elastisk 15 kunststof.

2. Magnetventil ifølge krav 1, kendetegnet v e d, at ringskiven (25) på den ydre rand har radialt fremstående tænder (27), som i omkredsretning er forskudt i forhold til de på ringskivens (25) indre rand 20 radialt fremstående tænder (26), og hvis overflade i det mindste delvist ligger fri.

3. Magnetventil ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet v e d, at der er anbragt flere ventilsæder (17) omkring den på ringskivens plan vinkelrette midterakse 25 af ventiltallerkenen (15).

4. Magnetventil ifølge et af kravene 1-3, kende tegnet ved, at der på ventilskaftet (13) er fastgjort en ventilskaftet omgivende bøsning (14), som har et ringformet afsnit (30) med en bort fra ventilsæ- 30 det (17) eller ventilsæderne (17) vendte anlægsflade DK 164137 B 12 for ringskivens (25) randafsnit, der indeholder de radialt indvendige tænder (26).

5. Magnetventil ifølge krav 4, kendetegnet v e d, at bøsningen (14) sidder på det ene endeafsnit 5 af ventilskaftet (13), hvis andet endeafsnit danner et dæmpningsstempel, som rager ind i en dæmpningscylinder (18) i et udgangsrum (22) af et ventilhus.

6. Magnetventil ifølge krav 5, kendetegnet v e d, at dæmpningscylinderen (18) har en radialt fra 10 sin åbningskant udstående, udgangsrummet (22) begræn sende ringflange (19), som dyser (24), der hver er omgivet af et ventilsæde (17), forløber igennem.

7. Magnetventil ifølge et af kravene 1-6, kendetegnet ved, at der mellem en endeflade af en 15 magnetkerne (9), som er omgivet af magnetspolen (4) og i denne kan justeres i sin aksiale position, og en mod denne endeflade vendte endeflade af ventilskaftet (13), som danner magnetankeret, findes en luftspalte i ventilskaftets (13) lukkestilling.

8. Magnetventil ifølge krav 7, kendetegnet v e d, at der på den mod luftspalten vendte endeflade af magnetkernen (9) er fastgjort en skive (31) af et materiale, der ikke kan magnetiseres.

9. Magnetventil ifølge et af kravene 1-8, kende-25 t e g n e t v e d, at ventiltallerkenen (15) på den bort fra henholdsvis ventilsædet (17) eller ventilsæderne (17) vendte side har et ventilskaftet (13) omgivende fremspring (29), som rager ind i tilbagestillingsfjederen (16).