EP4619667A1 - Ventil, verwendung des ventils und sauggerät mit einem solchen ventil - Google Patents

Ventil, verwendung des ventils und sauggerät mit einem solchen ventil

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Publication number
EP4619667A1
EP4619667A1 EP23801419.5A EP23801419A EP4619667A1 EP 4619667 A1 EP4619667 A1 EP 4619667A1 EP 23801419 A EP23801419 A EP 23801419A EP 4619667 A1 EP4619667 A1 EP 4619667A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
valve
armature
region
anchor
regions
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23801419.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Xaver HANSLMEIER
Roman Podhorny
Kate HEIDARI
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hilti AG
Original Assignee
Hilti AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hilti AG filed Critical Hilti AG
Publication of EP4619667A1 publication Critical patent/EP4619667A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/06—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
    • F16K31/0675—Electromagnet aspects, e.g. electric supply therefor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L9/00—Details or accessories of suction cleaners, e.g. mechanical means for controlling the suction or for effecting pulsating action; Storing devices specially adapted to suction cleaners or parts thereof; Carrying-vehicles specially adapted for suction cleaners
    • A47L9/20—Means for cleaning filters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/42—Auxiliary equipment or operation thereof
    • B01D46/4272—Special valve constructions adapted to filters or filter elements

Definitions

  • the present invention relates to a valve for releasing or closing at least one opening, wherein the valve has a valve element which closes the at least one opening in a closed position and releases the at least one opening in an open position, wherein the valve element can be moved from the closed position to the open position by a magnet.
  • the valve has a first anchor region and a second anchor region, wherein the anchor regions can be raised at different times relative to one another and the valve element can be moved from the closed to the open position by lifting the anchor regions at different times.
  • the invention relates to a use of the proposed valve for carrying out filter cleaning in a vacuum cleaner, as well as a vacuum cleaner with a proposed valve.
  • the invention can enable a particularly energy-saving opening and closing of a valve, so that, for example, when using the valve in a battery-operated vacuum cleaner, a longer battery life can be achieved despite regular filter cleaning.
  • valve technology An important component of the cleaning technology is the valve technology, which depends on high and powerful dynamics. To ensure this dynamics, holding magnets are used as cost-effective and robust actuators that operate with so-called disk-shaped armatures. The disadvantage of these holding magnets is the path-dependent force curve. This means that the magnetic force decreases almost exponentially with increasing distance.
  • a larger magnet with a longer range is costly and does not always achieve the necessary dynamics.
  • a large valve stroke is an important parameter for the amount of backwash air per time and thus for the quality of filter cleaning in a vacuum cleaner, such as a construction vacuum cleaner.
  • DE 10 2017 201 470 A1 discloses an electromagnetic valve that can be used in slip-controlled motor vehicle braking systems.
  • EP 4 039 352 A1 describes a cleaning unit for a filter in a vacuum cleaner, wherein a valve of the cleaning unit comprises two valve components that can be opened at different times from one another.
  • the object underlying the present invention is to overcome the deficiencies, disadvantages and conflicting objectives of the prior art described above and to provide a valve which, on the one hand, can be opened and closed in an energy-saving manner and, on the other hand, can be opened with such dynamics that an effective and powerful cleaning of a filter in a vacuum cleaner can be made possible.
  • the energy-saving operation of the valve to be provided is particularly desirable in order to preserve the battery and its running time in a battery-operated vacuum cleaner, for example.
  • an energy-efficient valve would also offer an ecological and economic advantage for mains vacuum cleaners in that such a valve would not have to be operated continuously and that, in particular, smaller and inexpensive magnets can be used.
  • a valve for releasing or closing at least one opening, wherein the valve has a valve element which closes the at least one opening in a closed position and releases the at least one opening in an open position, wherein the valve element can be moved from the closed position to the open position by a magnet.
  • the valve has a first anchor region and a second anchor region, wherein the anchor regions can be raised at different times relative to one another and the valve element can be raised from the closed into the open position.
  • the movements of the anchor areas are coupled by a structural design of the anchor areas. It has been shown that by lifting the anchor areas at an offset, the valve can be opened or the valve element can be lifted in a particularly energy-saving manner.
  • valve is used in a suction device, such as a vacuum cleaner, for example, the invention can be particularly effective in assisting with cleaning the filters and energy-efficient operation of the suction device.
  • This essential advantage of the invention can be achieved in particular by advantageously lifting the anchor areas offset from one another.
  • the anchor regions of the proposed valve can be moved at different times to one another in order to move the valve element from the closed to the open position can be achieved in particular by the anchor regions being able to move independently of one another - at least to a certain extent.
  • the anchor regions are designed by their structural configuration so that the second anchor region is raised when the first anchor region has moved upwards by a distance delta s1.
  • the anchor regions can have protruding elements or lugs as a structural configuration which engage with one another or interact with one another in such a way that the second anchor region follows a lifting movement of the first anchor region when the first anchor region has moved upwards by a distance delta s1.
  • the fact that the coupling of the movements of the anchor areas is brought about by a structural design of the anchor areas preferably means, in the sense of the invention, that the coupling of the movements of the anchor areas is brought about solely by the structural design of the anchor areas.
  • no additional components are required within the proposed valve for the coordinated movement of the anchor areas.
  • the coupling of the movements of the anchor areas based solely on the structural design of the anchor areas represents a significant advantage of the invention over conventional valves as known from the prior art. This is because valves can be very complex in structure and have a large number of sometimes very small components.
  • an additional driving or transmission device that transmits the movement of one anchor area to the other anchor area can be deliberately dispensed with.
  • the magnet within the proposed valve can preferably be designed as an electromagnet.
  • a permanent magnet is used which is designed to be pushed translationally over the armature in order to achieve a similar effect to the electromagnet. The invention is explained below in particular using an electromagnet.
  • valve element is designed as a valve plate or is referred to as a "sealing element".
  • the valve element which is preferably designed as a valve plate, is preferably a movable component of the proposed valve, which is lifted and separated from a valve seat in an open position or in an open position and is arranged on the valve seat in a closed position or in a closed position.
  • the valve plate seals the valve seat in the closed position so that fluid passage through the valve is prevented in the closed position.
  • the open position of the valve fluid can pass through the valve.
  • the open position is also referred to as the open position, while the closed position is referred to as the closed position of the valve.
  • the invention is explained in particular using a valve element preferably designed as a valve plate.
  • the armature disk of the proposed valve is preferably designed in two parts in the sense that the armature disk has at least a first and a second armature region. In the sense of the invention, it is preferred that the first armature region and the second armature region form the armature disk.
  • the invention can in particular provide a so-called step armature for electromagnet applications to optimize a magnetic force range in a valve.
  • a two- or multi-stage magnetic armature can be used to increase the attraction range of an electromagnet.
  • the armature disk can have at least two armature regions.
  • the armature disk can be composed of two, three, four or more armature regions, with the outer armature regions preferably being ring-shaped.
  • the valve comprises an electromagnet which is arranged in an upper region of the valve, ie above the valve plate.
  • the valve plate rests on a valve seat, wherein the valve seat comprises openings which are closed by the valve plate in the closed position of the valve.
  • a distance between the armature disk and the electromagnet has the value "s1".
  • the armature disk and the electromagnet are spaced apart by a distance s1. from each other.
  • the at least one opening that can be closed with the valve plate is formed by the valve seat. In the open position of the valve, the openings are open and passable for an air flow.
  • a backwash air flow or a flow of compressed air can flow through this opening if the proposed valve is used in a suction device to enable the filters in the suction device to be cleaned.
  • the invention can enable a very effective cleaning of the filters of a suction device.
  • the electromagnet is designed to exert an electromagnetic force on the valve plate and in particular to attract the valve plate in order to bring it from a closed position to an open position.
  • an armature disk is present on the valve plate - preferably on its upper side, which faces the electromagnet.
  • the armature disk preferably comprises a magnetic material, preferably a magnetic or ferromagnetic metal, or the armature disk is formed from such a magnetic or ferromagnetic material or metal.
  • the first armature region of the armature disk is ferromagnetic or comprises a ferromagnetic material. This advantageously ensures that the first armature region is attracted and lifted by the electromagnet.
  • the second armature region does not have to be ferromagnetic or comprise a ferromagnetic material. It has been shown that the inertia or acceleration forces in the proposed valve can be used to move the valve disk particularly dynamically.
  • the armature disk is designed in two parts in the sense that the armature disk has an outer armature disk ring, which in the sense of the invention is preferably referred to as the "first armature region".
  • the first armature region or the outer armature disk ring is preferably designed to be movable in relation to the valve plate, i.e. the first armature region can preferably move independently or separately from the valve plate.
  • the second armature region can be formed by an inner region of the armature disk, wherein the second armature region is preferably firmly or rigidly connected to the valve plate.
  • the armature disk can also comprise more than two armature regions and thus be designed in several parts.
  • the anchor areas of the anchor disk can move separately from one another. In the sense of the invention, this means that a movement or lifting of the first anchor area does not automatically lead to a movement of the second anchor area. Rather, it is preferred in the sense of the invention that the Anchor areas can move independently of each other, at least within a certain framework. This framework, in which the anchor areas can move independently of each other, is determined in particular by the structural design of the anchor areas.
  • the anchor areas preferably have protruding elements or lugs that can interlock or interact with each other in such a way that the second anchor area is raised when the first anchor area moves upwards by a distance delta s1
  • the entire valve plate is also lifted and lifted off the valve seat by this movement of the second armature region or by its lifting if the distance covered by the first armature region exceeds the distance delta s1.
  • This distance, which exceeds the distance delta s1, is referred to as the distance delta s2 in the sense of the invention.
  • the distance delta s1 can preferably be referred to as the first distance in the sense of the invention, while the distance delta s2 can preferably be referred to as the second distance.
  • a characteristic of the proposed valve is therefore that the armature regions of the valve can move independently of one another over a distance delta s1, and then, i.e. after the first distance delta s1 has been exceeded, a coupling between the armature regions begins to take effect, wherein this coupling of the movements of the armature regions is preferably brought about by the structural design of the armature regions.
  • the second armature region is also raised by a progressive lifting of the first armature region beyond the distance delta s1.
  • the valve plate is also raised by this lifting of the second armature region and the valve is opened in this way.
  • the first armature area initially moves alone and independently of the second armature area in the area of a distance delta s1, whereby the first armature area takes the second armature area with it during a (lifting) movement that exceeds the distance delta s due to the structural design of the armature area and lifts it, ie the second armature area. Due to the rigid connection between the second armature area and the valve plate, the valve plate is also lifted and the valve is opened.
  • the electromagnet acts as an actuator for the first armature region.
  • the first armature region can be attracted and lifted by the electromagnet. In the context of the present invention, this is made possible in particular by the fact that the first armature region is ferromagnetic or comprises a ferromagnetic material.
  • the (lifting) movement of the first anchor region exceeding the travel distance delta s is referred to in the sense of the invention as the travel distance delta s2 or as the second travel distance.
  • a considerable amount of energy must be applied for the first raising of the first armature area by the distance delta s1, since the distance between the armature disk or first armature area and the electromagnet is still very large, or more precisely, maximum, in the closed position of the valve.
  • This considerable amount of energy for raising the first armature area by a distance delta s1 preferably corresponds to a first force F1, whereby the first force F1 and the amount of energy E are determined via the relations
  • the force F1 is advantageously sufficiently large to lift the first armature area.
  • the distance between the first armature disk, in particular the first armature area, and the electromagnet is "only" s2, whereby the original distance s1 between the armature disk and the electromagnet is greater than the reduced distance s2 between the first armature area and the electromagnet after the first lifting of the first armature area: s1 > s2.
  • the distance between the electromagnet and the armature disk is advantageously reduced, so that the armature disk is increasingly attracted to the electromagnet, so that any further movement of the armature disk in the direction of the electromagnet is easier and therefore less energy is required.
  • the armature disk is attracted more and more strongly to the electromagnet as the armature disk comes ever closer to the electromagnet.
  • the force F2 which is now formed and acts in the region of the distance delta s2 is sufficiently large to lift the second armature region and thus also the entire valve plate.
  • the force F2 preferably represents the electromagnetic force which emanates from the electromagnet and acts on the armature disk.
  • the force F2 is greater than the force F1.
  • the force F2 is so large that both the second armature region and the entire valve plate can be lifted.
  • the distance delta s2 preferably corresponds to the distance s2 between the first armature region and the electromagnet.
  • the lifting of the second anchor region is particularly achieved by the anchor regions having protruding elements that mediate the coupling between the anchor regions.
  • Possible embodiments of the protruding elements are shown in the figures.
  • the at least one protruding element of the first anchor region is arranged in the region of a bottom side of the first anchor region and/or the at least one protruding element of the second anchor region is arranged in the region of a top side of the second anchor region.
  • the protruding element of the first anchor region can press against the protruding element of the second anchor region from below and thus lift the second anchor region.
  • the arrangement of the anchor regions and/or the protruding elements can also be reversed.
  • the protruding elements of the first anchor region can be arranged in the region of a top side of the first anchor region and/or the protruding elements of the second anchor region can be arranged in the region of a bottom side of the second anchor region.
  • the contact surfaces are then correspondingly reversed to the above description.
  • the movable anchor region is arranged in the interior of the anchor disk and the stationary anchor region represents an outer ring of the anchor disk.
  • the protruding elements of the armature regions form overlapping armature zones that enable a drag effect of the armature regions.
  • the term "drag effect” preferably means that the second armature region and the valve plate connected to the second armature region are also lifted by the first armature region when, in particular, the first armature region is attracted to the electromagnet due to its small distance s2.
  • the first armature area can come into contact with the electromagnet.
  • the valve plate By lifting the valve plate, the valve opens slightly. This first opening of the valve is brought about in particular by lifting the valve plate by a first stroke h1.
  • the valve plate By slightly lifting the valve plate and freeing the openings in the valve seat, a fluid exchange or pressure equalization occurs between the previously separate valve areas, so that a force FV that previously kept the valve closed and that coincides with gravity S is minimized.
  • the attractive force of the electromagnet which in this phase is referred to as the third force F3, is so great that the second armature area and the valve plate connected to it can be further attracted or lifted until the second armature area is also in contact with the electromagnet.
  • the valve By further lifting the second armature area and the valve plate, the valve can be opened further, by a second stroke h2.
  • the valve plate When the valve plate is raised by the total stroke h1 + h2, the transfer of the valve from the closed position to the open position is complete.
  • the further raising of the valve plate by the second stroke h2 is advantageously favored by the force and pressure conditions in the suction device.
  • valve is used in a battery-operated vacuum cleaner, for example a cordless vacuum cleaner, to carry out or support filter cleaning, the battery life can be increased so that changing the battery or accumulator (“accumulator”) can be delayed.
  • a battery-operated vacuum cleaner for example a cordless vacuum cleaner
  • the armature regions are at least partially movable separately or independently of one another. In the context of the present invention, this makes it possible for the armature regions to move at different times in a spatial direction "upwards", i.e. in the direction of the electromagnet.
  • the essentially separate or independent mobility of the armature regions exists in particular in the region of the first path delta s1.
  • the anchor regions can be moved separately and/or independently of one another in the region of a path delta s1 and that a movement of the first anchor region in the region of a path delta s2 is coupled with a movement of the second anchor region.
  • the coupling of the movements of the anchor regions in the region of the path delta s2 can be achieved by a structural design of the anchor regions. rich.
  • the anchor regions have protruding elements which mediate the coupling between the anchor regions.
  • the protruding elements of the anchor regions can be designed to mediate the coupling between the anchor regions.
  • the protruding elements characterize the structural design of the anchor regions.
  • the protruding elements for establishing a coupling between the anchor regions can preferably be lateral protruding elements.
  • the first armature region is designed to be movable in relation to the valve plate and that the second armature region is connected to the valve plate.
  • the armature disk is preferably arranged on an upper side of the valve plate, with the upper side of the valve plate facing the electromagnet.
  • the electromagnet is preferably arranged above the valve plate, so that the valve plate is raised against gravity, while the valve plate returns to the valve seat preferably in the direction of gravity if the valve is aligned accordingly or is integrated in an electrical device such as a vacuum cleaner in a corresponding manner.
  • the valve is opened by lifting the valve plate, so that the valve is transferred from a closed to an open position against gravity, while the valve is (re-)closed preferably in the direction of gravity.
  • the attractive effect of the electromagnet on the valve plate is mediated by an armature disk, which is preferably arranged on an upper side of the valve plate.
  • the upper side of the valve plate preferably represents the side of the valve plate facing the electromagnet.
  • the attractive magnetic force of the electromagnet acts in particular on the multi-part armature disk or its components. In the sense of the invention, this preferably means that the armature disk or its components can be attracted or repelled by the electromagnet.
  • At least one of the anchor regions has at least one upwardly projecting element. It is preferred in the sense of the invention that the projecting elements for establishing a coupling between the anchor regions are lateral projecting elements.
  • the first and/or the second anchor region can have projecting elements that protrude upwards over an upper side of the anchor disk, which make the anchor regions look like a crown. In the sense of the invention, it is preferable to speak of a crown-like design of the anchor regions if the anchor regions have upwardly projecting elements. Possible designs of the upwardly projecting elements are shown in the figures.
  • each armature region can comprise an upwardly projecting element, whereby the armature regions can of course also comprise more than one or a different number of upwardly projecting elements.
  • the distance between the electromagnet and the armature disk can be reduced, which must be overcome by the electromagnetic force in order to attract or lift the first, i.e. movable, armature region. This also advantageously reduces the force that must be applied to lift the movable armature region and open the valve.
  • the at least one opening that can be closed with the valve plate is formed by the valve seat, wherein the valve seat preferably represents a counter-contour to the valve plate.
  • the valve seat and valve plate When the valve is closed, the valve seat and valve plate are connected to one another so that no fluid can pass between the valve seat and valve plate, while when the valve is open, the valve seat and valve plate are separated from one another so that fluid can pass between the valve seat and valve plate and, for example, an air flow can flow between the previously separated areas.
  • the fluid passage or the air flow can enable pressure equalization between the area below the valve and the area above the valve.
  • the area below the valve can, for example, comprise the dust collection container if the valve is arranged in a vacuum cleaner, while the area above the valve can, for example, comprise the turbine if the valve is arranged in a vacuum cleaner.
  • a filter to be cleaned can, for example, be arranged in the area below the valve within the vacuum cleaner.
  • the invention in a second aspect, relates to a use of the proposed valve for carrying out a filter cleaning in a suction device.
  • the invention in a further aspect, relates to a suction device with a proposed valve.
  • the suction device is a battery-operated suction device.
  • the suction device can also be a mains vacuum cleaner with a power cable. While the invention can save the battery in battery-operated suction devices and extend their running time, the invention enables the use of smaller and therefore less expensive magnets in mains vacuum cleaners, which can also be operated more energy efficiently. The invention can therefore bring considerable advantages in the area of both mains and battery-operated suction devices.
  • Fig. 1 to 4 Views of a preferred embodiment of the proposed valve at different times of an opening process of the valve
  • Fig. 5 and 6 Views of a preferred embodiment of the proposed valve, wherein each anchor region is crown-shaped and has at least one upwardly projecting element
  • FIGS 1 to 4 show views of a preferred embodiment of the proposed valve 10 at different times of an opening process of the valve 10.
  • the valve 10 comprises an electromagnet 14 and a valve element 12, wherein the valve element 12 is preferably designed as a valve plate 12 and closes openings 38 of a valve seat 36 in a closed position.
  • the valve seat 36 preferably represents a counter contour of the valve plate 12. So that the valve plate 12 is magnetically attracted to the electromagnet 14, the valve plate 12 has an armature disk 20 on its upper side 34, which is made of a ferromagnetic material or comprises a ferromagnetic material.
  • the armature disk 20 can in particular be made of a magnetic metal or a magnetic alloy or comprise a magnetic metal or a magnetic alloy.
  • the second armature region 24 is not or not completely made of a ferromagnetic material, because it has been shown that inertial forces can also be advantageously used to move, i.e. lift, the second armature region 24 and the valve plate 12.
  • the armature disk 20 is formed in two parts and comprises a first armature region 22 and a second armature region 24. If the armature disk 20 is disk-shaped, i.e. has a substantially circular basic shape, the first armature region 22 can be formed by an outer ring of the armature disk 20, while the second armature region 24 is formed by an inner component of the armature disk 20.
  • FIGs 1 to 6 show in particular a section through a proposed valve 10, so that a preferred circular design of the armature disk 20 is only indicated in the figures.
  • the valve 10 is shown in the closed position, wherein in the closed position the valve plate 12 is sealingly arranged on the valve seat 36 and closes the openings 38 of the valve 10.
  • the electromagnet 14 is arranged above the valve plate 12 so that an upper side 34 of the valve plate 12 is arranged facing the electromagnet 14.
  • the first armature region 22 which is preferably designed to be movable in relation to the valve plate 12, can be attracted by the electromagnet 14 and thereby raised by a distance delta s1.
  • This lifting movement of the first armature region 22 preferably counteracts the force of gravity S.
  • an amount of energy E must be applied which corresponds to a force F1.
  • the amount of energy E is required in particular to energize the electromagnet 14 so that a magnetic field is generated with which the first armature region 22 of the armature disk 20 can be attracted and raised.
  • the reference symbol FV designates the valve force, which preferably represents a product of the negative pressure below the valve plate 12 and the opening area 38.
  • the distance between the first armature region 22 and the electromagnet 14 is shortened, whereby the original distance between the first armature region 22 and the electromagnet 14, as it exists for example in the closed position of the valve 10, is designated by the reference symbol «s1».
  • the raising of the first armature region 22 is already indicated in Figure 1 by dashed lines.
  • Figure 2 shows a stage of the opening process of the valve 10 in which the first armature region 22 has already been raised by a distance delta s1.
  • the new distance between the first armature region 22 and the electromagnet 14 is designated by the reference symbol “s2”, where the distance s2 corresponds to the second distance delta s2 by which the first armature region 22 still has to be moved after the first lifting in order to get close to the electromagnet 14. It has been shown that it is sufficient if the first armature region 22 gets close to the electromagnet 14.
  • an air gap or a separating layer remains between the first armature region 22 and the electromagnet 14. It has been shown that this can significantly improve the dynamics of the valve 10.
  • the protruding elements 26, 28 of the armature regions 22, 24 of the armature disk 20 come into contact with one another or into spatial proximity to one another.
  • the at least one protruding element 26 of the first armature region 22 is preferably located in the region of a lower side 30 of the first armature region 22, while the at least one protruding element 28 of the second armature region 24 is arranged in the region of a top side 32 of the second armature region 24.
  • the preferably movable first armature region 22 is moved upwards in a spatial direction, i.e.
  • Figure 3 shows the progression of the further movement process within the valve 10.
  • Figure 3 shows that a movement of the second armature region 24 is decoupled from a movement of the first armature region 22, so that the second armature region 24 can be moved into its end position by a force F3.
  • a fluid exchange can be brought about between the previously separate areas of the valve (above and below the valve plate 12).
  • a pressure exchange can occur between the different areas of the valve 10.
  • the pressure conditions during suction operation or during filter cleaning can favor the opening and closing of the valve 10. In this way, a surprising synergistic effect is achieved, which results in particularly energy-saving filter cleaning and can also significantly extend the battery life of the suction device if the suction device is a battery-operated suction device.
  • the inventors have recognized this favorable and clever interaction of the pressure conditions in the vicinity of the valve 10 and, with the structural design of the valve 10, propose a particularly clever design of the anchor areas 22, 24 and the valve plate 12, so that the anchor areas 22, 24 of the anchor disk 20 can be raised at different times and the valve plate 12 can be moved from the closed to the open position by raising the anchor areas 22, 24 at different times.
  • the staggered lifting of the armature regions 22, 24 is caused by the magnetic attraction of the electromagnet 14 and is particularly advantageously supported by the force conditions in the region of the valve 10.
  • Figures 5 and 6 show crown-like armature regions 22, 24 of the proposed valve 10.
  • the armature regions 22, 24 can have upwardly projecting elements 16, which advantageously ensure that a distance between the armature disk 20 and the electromagnet 14 is reduced, so that a force for lifting the armature disk 20 and/or the valve element 12 is advantageously also reduced.
  • Figure 5 shows a valve 10 in which the first armature region 22 has an upwardly projecting element 16, while in the valve 10 shown in Figure 6 the second armature region 24 has an upwardly projecting element 16.
  • the upwardly projecting elements 16 are preferably designed to reduce a distance between the armature disk 20 or the first armature region 22 on one side and the electromagnet 14 on the other side. This makes it possible to reduce the force that must be applied by the electromagnet 14 in order to lift the armature disk 20 or the first armature region 22.
  • valve element in particular valve disc

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ventil (10) zur Freigabe oder zum Verschließen von mindestens einer Öffnung (38), wobei das Ventil ein Ventilelement (12) aufweist, das in einer geschlossenen Stellung die mindestens eine Öffnung verschließt und in einer geöffneten Stellung die mindestens eine Öffnung freigibt, wobei das Ventilelement von einem Magneten (14) von der geschlossenen Stellung in die geöffnete Stellung bringbar ist. Das Ventil weist einen ersten Ankerbereich (22) und einen zweiten Ankerbereich (24) auf, wobei die Ankerbereiche zeitlich versetzt zueinander anhebbar sind und das Ventilelement durch das zeitlich versetzte Anheben der Ankerbereiche von der geschlossenen in die geöffnete Stellung bringbar ist. In weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Verwendung des vorgeschlagenen Ventils zur Durchführung einer Filterabreinigung in einem Sauggerät, sowie ein Sauggerät mit einem Ventil. Mit der Erfindung kann ein besonders energiesparendes Öffnen und Schließen eines Ventils ermöglicht werden, so dass beispielsweise bei Verwendung des Ventils in einem batteriebetriebenen Sauggerät trotz regelmäßig durchgeführter Filterabreinigung eine längere Batterielaufzeit erreicht werden kann.

Description

VENTIL, VERWENDUNG DES VENTILS UND SAUGGERÄT MIT EINEM SOLCHEN VENTIL
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ventil zur Freigabe oder zum Verschließen von mindestens einer Öffnung, wobei das Ventil ein Ventilelement aufweist, das in einer geschlossenen Stellung die mindestens eine Öffnung verschließt und in einer geöffneten Stellung die mindestens eine Öffnung freigibt, wobei das Ventilelement von einem Magneten von der geschlossenen Stellung in die geöffnete Stellung bringbar ist. Das Ventil weist einen ersten Ankerbereich und einen zweiten Ankerbereich auf, wobei die Ankerbereiche zeitlich versetzt zueinander anhebbar sind und das Ventilelement durch das zeitlich versetzte Anheben der Ankerbereiche von der geschlossenen in die geöffnete Stellung bringbar ist. In weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Verwendung des vorgeschlagenen Ventils zur Durchführung einer Filterabreinigung in einem Sauggerät, sowie ein Sauggerät mit einem vorgeschlagenen Ventil. Mit der Erfindung kann ein besonders energiesparendes Öffnen und Schließen eines Ventils ermöglicht werden, so dass beispielsweise bei Verwendung des Ventils in einem batteriebetriebenen Sauggerät trotz regelmäßig durchgeführter Filterabreinigung eine längere Batterielaufzeit erreicht werden kann.
Hintergrund der Erfindung:
Auf dem Markt gibt es Bausauger mit verschiedenen Methoden, um den Filter zu reinigen, wobei ein Rückspülen oder ein mechanisches Rütteln des Filters am weitesten verbreitet ist.
Ein wichtiger Bestandteil der Abreinigungstechnologie ist die Ventiltechnik, die von einer hohen und kraftvollen Dynamik abhängt. Um diese Dynamik zu gewährleisten, werden Haft- bzw. Haltemagnete als kostengünstige und robuste Aktuatorik eingesetzt, die mit so genannten Ankern in Scheibenform agieren. Der Nachteil dieser Haltemagneten liegt in der wegabhängigen Kraftkurve. Das bedeutet, dass mit zunehmendem Abstand sich die Magnetkraft nahezu exponentiell verringert.
Ein größerer Magnet mit größerer Reichweite ist kostenintensiv und erreicht nicht immer die notwendige Dynamik. Ein großer Hub des Ventils ist dagegen ein wichtiger Parameter für die Menge an Rückspülluft pro Zeit und somit für die Güte der Filterabreinigung in einem Sauggerät, wie einem Bausauger.
Beispielsweise offenbart die DE 10 2017 201 470 A1 ein Elektromagnetventil, das in schlupfgeregelten Kraftfahrzeugbremsanlagen eingesetzt werden kann.
In der DE 10 2008 011 573 A1 wird ein beschrieben werden ein elektromagnetischer Aktuator und ein Ventil beschrieben. Dazu wird ein zweiteiliger Anker beschrieben, wobei auf die Anker unterschiedlich große Antriebskräfte wirken sollen.
Die EP 4 039 352 A1 beschreibt eine Abreinigungseinheit für einen Filter in einem Staubsaugvorrichtung, wobei ein Ventil der Abreinigungseinheit zwei Ventilkomponenten umfasst, die zeitversetzt zueinander geöffnet werden können.
Die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt, besteht darin, die vorstehend beschriebenen Mängel, Nachteile und Zielkonflikte des Standes der Technik zu überwinden und ein Ventil bereitzustellen, das einerseits energiesparend geöffnet und geschlossen werden kann und dass andererseits mit einer solchen Dynamik geöffnet werden kann, dass eine wirksame und starke Abreinigung eines Filters in einem Sauggerät ermöglicht werden kann. Der energiesparende Betrieb des bereitzustellenden Ventils ist vor allem deswegen wünschenswert, um beispielsweise in einem batteriebetriebenen Sauggerät die Batterie und ihre Laufzeit zu schonen. Aber auch für Netzsauger würde ein energieeffizient arbeitendes Ventil einen ökologischen und ökonomischen Vorteil insofern bieten, dass ein solches Ventil nicht dauerhaft betrieben werden müsste und dass insbesondere kleinere und kostengünstige Magnete eingesetzt werden können.
Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen zu dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
Beschreibung der Erfindung:
Erfindungsgemäß ist ein Ventil zur Freigabe oder zum Verschließen von mindestens einer Öffnung vorgesehen, wobei das Ventil ein Ventilelement aufweist, der in einer geschlossenen Stellung die mindestens eine Öffnung verschließt und in einer geöffneten Stellung die mindestens eine Öffnung freigibt, wobei das Ventilelement von einem Magneten von der geschlossenen Stellung in die geöffnete Stellung bringbar ist. Das Ventil weist einen ersten Ankerbereich und einen zweiten Ankerbereich auf, wobei die Ankerbereiche zeitlich versetzt zueinander anhebbar sind und das Ventilelement durch das zeitlich versetzte Anheben der Ankerbereiche von der geschlossenen in die geöffnete Stellung bringbar ist. Eine Kopplung der Bewegungen der Ankerbereiche wird durch eine strukturelle Ausgestaltung der Ankerbereiche bewirkt. Es hat sich gezeigt, dass durch ein versetztes Anheben der Ankerbereiche ein besonders energiesparendes Öffnen des Ventils bzw. Anheben des Ventilelements erfolgen kann. Wenn das Ventil beispielsweise in einem Sauggerät, wie einem Staubsauger eingesetzt wird, kann eine Abreinigung der Filter und ein energieeffizienter Betrieb des Sauggeräts mit der Erfindung besonders gut unterstützt werden. Dieser wesentliche Vorteil der Erfindung kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass die Ankerbereiche vorteilhafterweise versetzt zueinander angehoben werden.
Dass die Ankerbereiche des vorgeschlagenen Ventils zeitlich versetzt zueinander bewegt werden können, um das Ventilelement von der geschlossenen in die geöffnete Stellung zu bringen, kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass sich die Ankerbereiche - zumindest in einem gewissen Rahmen - unabhängig voneinander bewegen können. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass die Ankerbereiche durch ihre strukturelle Ausgestaltung dazu eingerichtet sind, dass der zweite Ankerbereich angehoben wird, wenn sich der erste Ankerbereich um eine Wegstrecke delta s1 nach oben bewegt hat. Die Ankerbereiche können als strukturelle Ausgestaltung vorstehenden Elemente oder Nasen aufweisen, die so ineinander greifen oder so miteinander zusammen wirken, dass der zweite Ankerbereich einer Hubbewegung des ersten Ankerbereichs nachfolgt, wenn sich der erste Ankerbereich um eine Wegstrecke delta s1 nach oben bewegt hat.
Dass die Kopplung der Bewegungen der Ankerbereiche durch eine strukturelle Ausgestaltung der Ankerbereiche bewirkt wird, bedeutet im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass die Kopplung der Bewegungen der Ankerbereiche allein durch die strukturelle Ausgestaltung der Ankerbereiche hervorgerufen wird. Vorteilhafterweise sind für die aufeinander abgestimmte Bewegung der Ankerbereiche keine zusätzlichen Komponenten innerhalb des vorgeschlagenen Ventils erforderlich. Die Kopplung der Bewegungen der Ankerbereiche allein basierend auf der strukturellen Ausgestaltung der Ankerbereiche stellt einen wesentlichen Vorteil der Erfindung gegenüber konventionellen Ventilen dar, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind. Denn Ventile können sehr komplex aufgebaut sein und eine Vielzahl von mitunter sehr kleinen Komponenten aufweisen. Mit der Erfindung kann auf eine zusätzliche Mitnahme- oder Übertragungsvorrichtung, die die Bewegung des einen Ankerbereichs auf den anderen Ankerbereich überträgt, bewusst verzichtet werden. Dadurch kann die Anzahl von Bauteilen oder Komponenten des vorgeschlagenen Ventils vergleichsweise klein gehalten werden und es kann ein Ventil mit einem vergleichsweise einfachen Aufbau bereitgestellt werden. Dies kann vorteilhafterweise dazu führen, dass das Ventil besonders robust und wenig fehleranfällig ist. Der Magnet innerhalb des vorgeschlagenen Ventils kann vorzugsweise als Elektromagnet ausgebildet sein. Es kann aber im Sinne der Erfindung auch bevorzugt sein, dass ein Permanentmagnet verwendet wird, der dazu eingerichtet ist, translatorisch über den Ankergeschoben zu werden, um einen ähnlichen Effekt erzielen wie der Elektromagnet. Im Folgenden wird die Erfindung insbesondere anhand eines Elektromagneten erläutert.
Es ist im Sine der Erfindung bevorzugt, dass das Ventilelement als Ventilteller ausgebildet ist oder als „Dichtelement“ bezeichnet wird. Es handelt sich bei dem bevorzugt als Ventilteller ausgebildeten Ventilelement vorzugsweise um eine beweglich ausgebildete Komponente des vorgeschlagenen Ventils, das in einer Offen-Stellung bzw. in einer Offen-Position von einem Ventilsitz abgehoben und getrennt vorliegt und in einer Geschlossen-Stellung oder in einer Geschlos- sen-Position auf dem Ventilsitz angeordnet vorliegt. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass der Ventilteller den Ventilsitz im der Geschlossen-Stellung abdichtet, so dass ein Fluiddurchgang durch das Ventil in der Geschlossen-Stellung verhindert wird. In der Offen-Stellung des Ventils ist ein Durchgang von Fluid durch das Ventil möglich. Die Offen-Stellung wird im Sinne der Erfindung auch als geöffnete Stellung bezeichnet, während die Geschlossen-Stellung als geschlossene Stellung des Ventils bezeichnet wird. Im Folgenden wird die Erfindung insbesondere anhand eines bevorzugt als Ventilteller ausgebildeten Ventilelements erläutert.
Die Ankerscheibe des vorgeschlagenen Ventils ist vorzugsweise in dem Sinne zweiteilig ausgebildet, dass die Ankerscheibe mindestens einen ersten und einen zweiten Ankerbereich aufweist. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass der erste Ankerbereich und der zweite Ankerbereich die Ankerscheibe bilden. Mit der Erfindung kann insbesondere ein sog. Stufenanker für Elektromagnetanwendungen zur Optimierung einer Magnetkraftreichweite in einem Ventil bereitgestellt werden. Dabei kann ein zwei- oder mehrstufiger Magnetanker zur Erhöhung der Anzugsreichweite eines Elektromagneten verwendet werden. Die Ankerscheibe kann mindestens zwei Ankerbereiche aufweisen. Beispielsweise kann die Ankerscheibe aus zwei, drei, vier oder mehr Ankerbereichen zusammengesetzt sein, wobei die äußeren Ankerbereiche vorzugsweise ringförmig ausgebildet sind.
Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass das Ventil einen Elektromagneten umfasst, der in einem oberen Bereich des Ventils, d.h. oberhalb des Ventiltellers, angeordnet vorliegt. Der Ventilteller liegt auf einem Ventilsitz auf, wobei der Ventilsitz Öffnungen umfasst, die in der geschlossenen Stellung des Ventils von dem Ventilteller verschlossen werden. In der geschlossenen Stellung trägt ein Abstand zwischen der Ankerscheibe und dem Elektromagneten den Wert „s1“. Mit anderen Worten sind die Ankerscheibe und der Elektromagnet um eine Strecke s1 voneinander entfernt. Vorzugsweise wird die mindestens eine Öffnung, die mit dem Ventilteller verschließbar ist, von dem Ventilsitz gebildet. In der geöffneten Stellung des Ventils sind die Öffnungen offen und für einen Luftstrom durchgängig. Durch diese Öffnung kann beispielsweise ein Rückspülluftstrom oder ein Strom komprimierter Luft fließen, wenn das vorgeschlagenen Ventil in einem Sauggerät verwendet wird, um die Abreinigung der Filter in dem Sauggerät zu ermöglichen. Mit anderen Worten kann mit der Erfindung eine sehr wirkungsvolle Abreinigung der Filter eines Sauggeräts ermöglicht werden. Der Elektromagnet ist dazu eingerichtet, eine elektromagnetische Kraft auf den Ventilteller auszuüben und den Ventilteller insbesondere anzuziehen, um ihn aus einer geschlossenen Stellung in eine geöffnete Stellung zu bringen. Um von dem Elektromagneten angezogen zu werden, liegt an dem Ventilteller - vorzugsweise an seiner Oberseite, die dem Elektromagneten zugewandt ist - eine Ankerscheibe vor. Die Ankerscheibe umfasst vorzugsweise ein magnetisches Material, vorzugsweise ein magnetisches bzw. ferromagnetisches Metall, oder die Ankerscheibe ist aus einem solchen magnetischen oder ferromagnetischen Material bzw. Metall gebildet. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass insbesondere der erste Ankerbereich der Ankerscheibe ferromagnetisch ausgebildet ist oder ein ferromagnetisches Material umfasst. Dadurch kann vorteilhafterweise erreicht werden, dass insbesondere der erste Ankerbereich von dem Elektromagneten angezogen und angehoben wird. Der zweite Ankerbereich muss überraschenderweise nicht ferromagnetisch ausgebildet sein oder ein ferromagnetisches Material umfassen. Es hat sich gezeigt, dass die Trägheits- bzw. Beschleunigungskräfte in dem vorgeschlagenen Ventil ausgenutzt werden können, um den Ventilteller besonders dynamisch bewegen zu können.
Die Ankerscheibe ist in dem Sinne zweiteilig ausgebildet, dass die Ankerscheibe einen äußeren Ankerscheibenring aufweist, der im Sinne der Erfindung bevorzugt als „erster Ankerbereich“ bezeichnet wird. Der erste Ankerbereich bzw. der äußere Ankerscheibenring ist vorzugsweise in Bezug auf den Ventilteller beweglich ausgebildet, d.h. der erste Ankerbereich kann sich vorzugsweise unabhängig bzw. getrennt von dem Ventilteller bewegen. Der zweite Ankerbereich kann von einem inneren Bereich der Ankerscheibe gebildet werden, wobei der zweite Ankerbereich vorzugsweise fest bzw. starr mit dem Ventilteller verbunden vorliegt. Selbstverständlich kann die Ankerscheibe auch mehr als zwei Ankerbereiche umfassen und dadurch mehrteilig ausgebildet sein.
Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass sich die Ankerbereiche der Ankerscheibe separat voneinander bewegen können. Das bedeutet im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass eine Bewegung oder ein Anheben des ersten Ankerbereichs nicht automatisch zu einer Bewegung des zweiten Ankerbereichs führt. Vielmehr ist es im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass sich die Ankerbereiche unabhängig voneinander bewegen können, zumindest in einem gewissen Rahmen. Dieser Rahmen, in dem sich die Ankerbereiche unabhängig voneinander bewegen können, wird insbesondere von der strukturellen Ausgestaltung der Ankerbereiche festgelegt. Die Ankerbereiche weisen vorzugsweise vorstehenden Elemente oder Nasen auf, die so ineinander greifen oder so miteinander zusammen wirken können, dass der zweite Ankerbereich angehoben wird, wenn sich der erste Ankerbereich um eine Wegstrecke delta s1 nach oben bewegt
Da der zweite Ankerbereich vorzugsweise fest mit dem Ventilteller verbunden vorliegt, wird der gesamte Ventilteller durch diese Bewegung des zweiten Ankerbereichs bzw. durch dessen Anheben, ebenfalls angehoben und von dem Ventilsitz abgehoben, wenn die Wegstrecke, die der erste Ankerbereich zurücklegt, die Wegstrecke delta s1 überschreitet. Diese Wegstrecke, die die Wegstrecke delta s1 überschreitet, wird im Sinne der Erfindung als Wegstrecke delta s2 bezeichnet. Die Wegstrecke delta s1 kann im Sinne der Erfindung bevorzugt als erste Wegstrecke bezeichnet werden, während die Wegstrecke delta s2 vorzugsweise als zweite Wegstrecke bezeichnet werden kann. Durch das Abheben des Ventiltellers von dem Ventilsitz kann das Ventil bzw. der Ventilteller von der geschlossenen Stellung in die geöffnete Stellung überführt werden. Der Ablauf einer solchen Öffnung des Ventils kann in den Figuren 1 bis 4 nachvollzogen werden.
Charakteristisch für das vorgeschlagene Ventil ist es demnach, dass sich die Ankerbereiche des Ventils im Bereich einer Wegstrecke delta s1 unabhängig voneinander bewegen können, wobei anschließend, d.h. nach Überschreiten der ersten Wegstrecke delta s1 , eine Kopplung zwischen den Ankerbereichen zu wirken beginnt, wobei diese Kopplung der Bewegungen der Ankerbereiche vorzugsweise von der strukturellen Ausgestaltung der Ankerbereiche bewirkt wird. Durch das Ineinandergreifen der vorstehenden Elemente der Ankerbereiche wird der zweite Ankerbereich durch ein fortschreitendes Anheben des ersten Ankerbereichs über die Wegstrecke delta s1 hinaus mit angehoben. Dadurch, dass der zweite Ankerbereich - anders als der erste Ankerbereich - fest mit dem Ventilteller verbunden vorliegt, wird der Ventilteller durch dieses Anheben des zweiten Ankerbereichs mit angehoben und das Ventil auf diese Weise geöffnet.
Mit anderen Worten bewegt sich der erste Ankerbereich im Bereich einer Wegstrecke delta s1 zunächst alleine und unabhängig von dem zweiten Ankerbereich, wobei der erste Ankerbereich den zweiten Ankerbereich aufgrund der strukturellen Ausgestaltung der Ankerbereich bei einer über die Wegstrecke delta s hinausgehenden (Hub-)Bewegung mitnimmt und ihn, d.h. den zweiten Ankerbereich, mit anhebt. Aufgrund der starren Verbindung zwischen dem zweiten Ankerbereich und dem Ventilteller wird dadurch auch der Ventilteller angehoben und das Ventil geöffnet. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass der Elektromagnet als Aktuator für den ersten Ankerbereich fungiert. Mit anderen Worten kann der erste Ankerbereich von dem Elektromagneten angezogen und angehoben werden. Dies wird im Kontext der vorliegenden Erfindung insbesondere dadurch ermöglicht, dass der erste Ankerbereich ferromagnetisch ausgebildet ist bzw. ein ferromagnetisches Material umfasst.
Die über die Wegstrecke delta s hinausgehenden (Hub-)Bewegung des ersten Ankerbereichs wird im Sinne der Erfindung als Wegstrecke delta s2 oder als zweite Wegstrecke bezeichnet.
Mit Hilfe der Erfindung, insbesondere durch das versetzt oder nacheinander stattfindende Anheben der Ankerbereiche der zweiteiligen Ankerscheibe, kann vorteilhafterweise eine stufenartige Reduzierung des Luftspaltes bzw. des Abstands zwischen Elektromagneten und Ankerscheibe erreicht werden. Es stellt einen wesentlichen Vorteil der Erfindung dar, dass die einzelnen Bewegungsstufen der Ankerbereiche äußerst geschickt und passend mit den Kraft- bzw. Druckverhältnissen im Sauggerät zusammenfallen, so dass sich synergistische Effekte ergeben, die über das zu erwartende Maß bei Verwendung eines Ventils zur Unterstützung einer Filterabreinigung deutlich hinausgehen. Zwar muss für das erste Anheben des ersten Ankerbereichs um die Wegstrecke delta s1 eine nicht geringe Energiemenge aufgebracht werden, da ein Abstand zwischen Ankerscheibe bzw. erstem Ankerbereich und Elektromagnet in der geschlossenen Stellung des Ventils noch sehr groß, genauer gesagt maximal, ist. Diese nicht geringe Energiemenge zum Anheben des ersten Ankerbereichs um eine Wegstrecke delta s1 entspricht vorzugsweise einer ersten Kraft F1 , wobei die erste Kraft F1 und die Energiemenge E über die Relationen
Energie E = Kraft F1 mal Wegstrecke delta s1
E = F1 • As1 miteinander verknüpft sind. Die Kraft F1 ist vorteilhafterweise ausreichend groß, um den ersten Ankerbereich anzuheben. Nach dem ersten Anheben des ersten Ankerbereichs beträgt der Abstand zwischen der ersten Ankerscheibe, insbesondere dem ersten Ankerbereich, und dem Elektromagneten „nur noch“ s2, wobei der ursprüngliche Abstand s1 zwischen Ankerscheibe und Elektromagnet größer ist als der reduzierte Abstand s2 zwischen erstem Ankerbereich und Elektromagneten nach dem ersten Anheben des ersten Ankerbereichs: s1 > s2.
Durch das Anheben des ersten Ankerbereichs reduziert sich vorteilhafterweise der Abstand zwischen Elektromagneten und Ankerscheibe, so dass die Ankerscheibe immer stärker von dem Elektromagneten angezogen wird, so dass jede weitere Bewegung der Ankerscheibe in Richtung des Elektromagneten leichter fällt und dadurch weniger Energie benötigt wird. Mit anderen Worten wird die Ankerscheibe immer stärker von dem Elektromagneten angezogen, da die Ankerscheibe dem Elektromagneten immer näher kommt. Es war vollkommen überraschend, dass die sich nun ausbildende Kraft F2, die im Bereich der Wegstrecke delta s2 wirkt, ausreichend groß ist, um den zweiten Ankerbereich und damit auch den gesamten Ventilteller anzuheben. Die Kraft F2 stellt vorzugsweise die elektromagnetische Kraft dar, die von dem Elektromagneten ausgeht und auf die Ankerscheibe wirkt. Aufgrund des geringeren Abstands, der durch das Anheben des ersten Ankerbereichs bewirkt wird, ist die Kraft F2 größer als die Kraft F1 . Die Kraft F2 ist insbesondere so groß, dass sowohl der zweite Ankerbereich, als auch der gesamte Ventilteller angehoben werden können. Die Wegstrecke delta s2 entspricht vorzugsweise dem Abstand s2 zwischen dem ersten Ankerbereich und dem Elektromagneten.
Das Anheben des zweiten Ankerbereichs wird insbesondere dadurch bewirkt, dass die Ankerbereiche vorstehende Elemente aufweisen, die die Kopplung zwischen den Ankerbereichen vermitteln. Mögliche Ausgestaltungen der vorstehenden Elemente sind in den Figuren abgebildet. Es ist im Sinne der Erfindung ganz besonders bevorzugt, dass das mindestens eine vorstehende Element des ersten Ankerbereichs im Bereich einer Unterseite des ersten Ankerbereichs angeordnet ist und/oder das mindestens eine vorstehende Element des zweiten Ankerbereichs im Bereich einer Oberseite des zweiten Ankerbereichs angeordnet ist. Dadurch kann das vorstehende Element des ersten Ankerbereichs von unten gegen das vorstehende Element des zweiten Ankerbereichs drücken und den zweiten Ankerbereich so mit anheben. Selbstverständlich kann die Anordnung der Ankerbereiche und/oder der vorstehenden Elemente auch umgekehrt erfolgen. Beispielsweise können die vorstehenden Elemente des ersten Ankerbereichs im Bereich einer Oberseite des ersten Ankerbereichs angeordnet sein und/oder die vorstehenden Elemente des zweiten Ankerbereichs im Bereich einer Unterseite des zweiten Ankerbereichs angeordnet sein. Die Anlageflächen sind dann entsprechend umgekehrt zu obiger Beschreibung. Es kann im Sinne der Erfindung auch bevorzugt sein, dass der bewegliche Ankerbereich im Inneren der Ankerscheibe angeordnet vorliegt und der ortsfeste Ankerbereich einen äußeren Ring der Ankerscheibe darstellt.
Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass die vorstehenden Elemente der Ankerbereiche überlappende Ankerzonen bilden, die einen Mitnahmeeffekt der Ankerbereiche ermöglichen. Der Begriff „Mitnahmeeffekt“ bedeutet im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass der zweite Ankerbereich und der mit dem zweiten Ankerbereich verbundene Ventilteller von dem ersten Ankerbereich mit angehoben werden, wenn insbesondere der erste Ankerbereich aufgrund seines geringen Abstands s2 von dem Elektromagneten angezogen wird. Durch das weitere Anheben der Ankerscheibe kann der erste Ankerbereich in Kontakt mit dem Elektromagneten kommen. Durch das Anheben des Ventiltellers öffnet sich das Ventil leicht. Dieses erste Öffnen des Ventils wird insbesondere durch ein Anheben des Ventiltellers um einen ersten Hub h1 bewirkt. Durch das leichte Anheben des Ventiltellers und das Freigeben der Öffnungen in dem Ventilsitz, kommt es zu einem Fluidaustausch bzw. Druckausgleich zwischen den vormals voneinander getrennten Ventilbereichen, so dass eine Kraft FV, die das Ventil bisher geschlossen hielt und die mit der Schwerkraft S zusammenfällt, minimal wird. Dadurch ist die Anziehungskraft des Elektromagneten, die in dieser Phase als dritte Kraft F3 bezeichnet wird, so groß, dass der zweite Ankerbereich und der mit ihm verbundene Ventilteller weiter angezogen bzw. angehoben werden können, bis auch der zweite Ankerbereich mit dem Elektromagneten in Kontakt vorliegt. Durch das weitere Anheben des zweiten Ankerbereichs und des Ventiltellers kann das Ventil weiter geöffnet werden, und zwar um einen zweiten Hub h2. Wenn der Ventilteller um den Gesamthub h1 + h2 angehoben ist, ist die Überführung des Ventils von der geschlossenen Stellung in die geöffnete Stellung abgeschlossen. Das weitere Anheben des Ventiltellers um den zweiten Hub h2 wird vorteilhafterweise von den Kraft- bzw. Druckverhältnissen im Sauggerät begünstigt.
Auf diese Weise ergibt sich ein ausgesprochen geschicktes und förderliches Ineinandergreifen von mechanischen und pneumatischen Vorgängen, die zu einer äußerst energieeffizienten Möglichkeit, ein Ventil zu öffnen, führen. Wenn das vorgeschlagene Ventil in einem batteriebetriebenen Sauggerät, beispielsweise einem Akkusauger, eingesetzt wird, um die Filterabreinigung durchzuführen oder zu unterstützen, kann die Laufzeit der Batterie vergrößert werden, so dass ein Wechsel der Batterie bzw. des Akkumulators („Akkus“) hinausgezögert werden kann.
Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass die Ankerbereiche zumindest teilweise getrennt bzw. unabhängig voneinander bewegbar sind. Dadurch kann im Kontext der vorliegenden Erfindung ermöglicht werden, dass sich die Ankerbereiche zeitlich versetzt zueinander in eine Raumrichtung «nach oben», d.h. in Richtung des Elektromagneten, bewegen. Die im Wesentlichen getrennte bzw. unabhängige Beweglichkeit der Ankerbereich besteht insbesondere im Bereich der ersten Wegstrecke delta s1 .
Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass die Ankerbereiche im Bereich einer Wegstrecke delta s1 getrennt und/oder unabhängig voneinander bewegt werden können und eine Bewegung des ersten Ankerbereichs im Bereich einer Wegstrecke delta s2 mit einer Bewegung des zweiten Ankerbereichs gekoppelt ist. Vorzugsweise kann die Kopplung der Bewegungen der Ankerbereiche im Bereich der Wegstrecke delta s2 durch eine strukturelle Ausgestaltung der Ankerbe- reich bewirkt werden. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass die Ankerbereiche vorstehende Elemente aufweisen, die die Kopplung zwischen den Ankerbereichen vermitteln. Mit anderen Worten können die vorstehenden Elemente der Ankerbereiche dazu ausgebildet sein, die Kopplung zwischen den Ankerbereichen zu vermitteln. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass die vorstehenden Elemente die strukturelle Ausgestaltung der Ankerbereiche prägen. Vorzugsweise kann es sich bei den vorstehenden Elementen zum Aufbau einer Kopplung zwischen den Ankerbereichen um seitliche vorstehende Elemente handeln.
Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass der erste Ankerbereich in Bezug auf den Ventilteller beweglich ausgebildet ist und der zweite Ankerbereich mit dem Ventilteller verbunden vorliegt. Vorzugsweise ist die Ankerscheibe auf einer Oberseite des Ventiltellers angeordnet, wobei die Oberseite des Ventiltellers dem Elektromagneten zugewandt ist. Vorzugsweise ist der Elektromagnet oberhalb des Ventiltellers angeordnet, so dass ein Anheben des Ventiltellers entgegen der Schwerkraft erfolgt, während eine Rückkehr des Ventiltellers auf den Ventilsitz vorzugsweise in Richtung der Schwerkraft erfolgt, wenn das Ventil entsprechend ausgerichtet ist oder in entsprechender Weise in einem Elektrogerät, wie einem Staubsauger integriert vorliegt. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass das Öffnen des Ventils durch ein Anheben des Ventiltellers erfolgt, dass so die Überführung des Ventils von einer geschlossenen in eine geöffnete Stellung entgegen der Schwerkraft erfolgt, während ein (Wieder-)Verschließen des Ventils vorzugsweise in Richtung der Schwerkraft erfolgt.
Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass die anziehende Wirkung des Elektromagneten auf den Ventilteller von einer Ankerscheibe vermittelt wird, die vorzugsweise auf einer Oberseite des Ventiltellers angeordnet vorliegt. Dabei stellt die Oberseite des Ventiltellers vorzugsweise die dem Elektromagneten zugewandte Seite des Ventiltellers dar. Mit anderen Worten wirkt die anziehende Magnetkraft des Elektromagneten insbesondere auf die mehrteilig ausgebildete Ankerscheibe bzw. ihre Bestandteile. Das bedeutet im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass die Ankerscheibe bzw. ihre Bestandteile von dem Elektromagneten angezogen oder abgestoßen werden können.
Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass mindestens einer der Ankerbereiche mindestens ein nach oben ragendes Element aufweist. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass es sich bei den vorstehenden Elementen zum Aufbau einer Kopplung zwischen den Ankerbereichen um seitliche vorstehende Elemente handelt. Darüber hinaus können der erste und/oder der zweite Ankerbereich nach oben über eine Oberseite der Ankerscheibe hinausragende vorstehende Elemente aufweisen, die die Ankerbereiche wie eine Krone aussehen lassen. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, von einer kronenartigen Ausbildung der Ankerbereiche zu sprechen, wenn die Ankerbereiche nach oben ragende vorstehende Elemente aufweisen. Mögliche Ausgestaltungen der nach oben ragenden vorstehenden Elemente sind in den Figuren abgebildet.
Es hat sich gezeigt, dass die kronenartige Ausbildung der Ankerscheibe den Luftspalt zwischen Elektromagnet und Ankerscheibe im geschlossenen Zustand des Ventils verringert. Die kronenartige Ausbildung der Ankerscheibe ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Ankerscheibe mehr als zwei Ankerbereiche umfasst. Vorzugsweise kann jeder Ankerbereich ein nach oben ragendes Element umfassen, wobei die Ankerbereiche selbstverständlich auch mehr als ein oder unterschiedlich viele nach oben ragende Elemente umfassen können. Vorteilhafterweise kann mit Hilfe des mindestens einen nach oben ragenden Elements der Abstand zwischen Elektromagnet und Ankerscheibe verringert werden, der von der elektromagnetischen Kraft überwunden werden muss, um den ersten, d.h. beweglich ausgebildeten Ankerbereich anzuziehen bzw. anzuheben. Dadurch verringert sich vorteilhafterweise auch die Kraft, die aufgebracht werden muss, um den beweglich ausgebildeten Ankerbereich anzuheben und das Ventil zu öffnen.
Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass die mindestens eine Öffnung, die mit dem Ventilteller verschließbar ist, von dem Ventilsitz gebildet wird, wobei der Ventilsitz vorzugsweise eine Gegenkontur zum Ventilteller darstellt. Im geschlossenen Zustand des Ventils liegen Ventilsitz und Ventilteller verbunden miteinander vor, so dass kein Fluid zwischen Ventilsitz und Ventilteller hindurchgelangen kann, während im geöffneten Zustand des Ventils Ventilsitz und Ventilteller getrennt voneinander vorliegen, so dass Fluid zwischen Ventilsitz und Ventilteller hindurchgelangen kann und beispielsweise ein Luftstrom zwischen den vormals voneinander getrennten Bereich fließen kann. Durch den Fluiddurchgang bzw. den Luftstrom kann ein Druckausgleich zwischen dem Bereich unterhalb des Ventils und dem Bereich oberhalb des Ventils ermöglicht werden. Der Bereich unterhalb des Ventils kann beispielsweise den Staubsammelbehälter umfassen, wenn das Ventil in einem Sauggerät angeordnet vorliegt, während der Bereich oberhalb des Ventils beispielsweise die Turbine umfassen kann, wenn das Ventil in einem Sauggerät angeordnet vorliegt. Ein abzureinigender Filter kann beispielsweise in dem Bereich unterhalb des Ventils innerhalb des Sauggeräts angeordnet vorliegen.
In einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung eine Verwendung des vorgeschlagenen Ventils zur Durchführung einer Filterabreinigung in einem Sauggerät. In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Sauggerät mit einem vorgeschlagenen Ventil. Die für das Ventil eingeführten Begriffe, Definitionen und technischen Vorteile gelten vorzugsweise für die Verwendung des Ventils und das Sauggerät analog. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass das Sauggerät ein batteriebetriebenes Sauggeräts ist. Selbstverständlich kann es sich bei dem Sauggerät auch um einen Netzsauger mit einem Stromkabel handeln. Während mit der Erfindung bei den batte- riebetriebenen Sauggeräten die Batterie geschont und ihre Laufzeit verlängert werden kann, ermöglicht die Erfindung bei Netzsaugern die Verwendung von kleineren und dadurch kostengünstigeren Magneten, die darüber hinaus energieeffizienter betrieben werden können. Somit kann die Erfindung erhebliche Vorteile sowohl im Bereich der Netz-, als auch im Bereich der batteriebetriebenen Sauggeräte bringen.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. Die Figuren, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. In den Figuren sind gleiche und gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert.
Es zeigen:
Fig. 1 bis 4: Ansichten einer bevorzugten Ausgestaltung des vorgeschlagenen Ventils zu unterschiedlichen Zeiten eines Öffnungsvorgangs des Ventils
Fig. 5 und 6: Ansichten einer bevorzugten Ausgestaltung des vorgeschlagenen Ventils, wobei je ein Ankerbereich kronenartig ausgebildet ist und mindestens ein nach oben ragendes Element aufweist
Ausführunqsbeispiele und Fiqurenbeschreibunq:
Die Figuren 1 bis 4 zeigen Ansichten einer bevorzugten Ausgestaltung des vorgeschlagenen Ventils 10 zu unterschiedlichen Zeiten eines Öffnungsvorgangs des Ventils 10. Das Ventil 10 umfasst einen Elektromagneten 14 und ein Ventilelement 12, wobei das Ventilelement 12 bevorzugt als Ventilteller 12 ausgebildet ist und in einer geschlossenen Stellung Öffnungen 38 eines Ventilsitzes 36 verschließt. Der Ventilsitz 36 stellt vorzugsweise eine Gegenkontur des Ventiltellers 12 dar. Damit der Ventilteller 12 von dem Elektromagneten 14 magnetisch angezogen wird, weist der Ventilteller 12 auf seiner Oberseite 34 eine Ankerscheibe 20 auf, die aus einem ferromagnetischen Material gefertigt ist oder ein ferromagnetisches Material umfasst. Die Ankerscheibe 20 kann insbesondere aus einem magnetischen Metall oder einer magnetischen Legierung gefertigt sein oder ein magnetisches Metall oder eine magnetische Legierung umfassen. Vorzugsweise ist der zweite Ankerbereich 24 nicht oder nicht vollständig aus einem ferromagnetischen Material gebildet, denn es hat sich gezeigt, dass vorteilhafterweise auch Trägheitskräfte ausgenutzt werden können, um den zweiten Ankerbereich 24 und den Ventilteller 12 zu bewegen, d.h. anzuheben. Die Ankerscheibe 20 ist zweiteilig ausgebildet und umfasst einen ersten Ankerbereich 22 und einen zweiten Ankerbereich 24. Wenn die Ankerscheibe 20 scheibenförmig ausgebildet ist, d.h. eine im Wesentlichen kreisförmige Grundform aufweist, kann der erste Ankerbereich 22 von einem äußeren Ring der Ankerscheibe 20 gebildet werden, während der zweite Ankerbereich 24 von einem inneren Bestandteil der Ankerscheibe 20 gebildet wird. In den Figuren 1 bis 6 ist insbesondere ein Schnitt durch ein vorgeschlagenes Ventil 10 dargestellt, so dass eine bevorzugte kreisförmige Ausgestaltung der Ankerscheibe 20 in den Figuren nur angedeutet ist. In Figur 1 ist das Ventil 10 in der geschlossenen Stellung abgebildet, wobei in der geschlossenen Stellung der Ventilteller 12 abdichtend auf dem Ventilsitz 36 angeordnet vorliegt und die Öffnungen 38 des Ventils 10 verschließt.
Der Elektromagnet 14 ist oberhalb des Ventiltellers 12 angeordnet, so dass eine Oberseite 34 des Ventiltellers 12 dem Elektromagneten 14 zugewandt angeordnet ist. In einem ersten Schritt zum Öffnen des Ventils 10 kann der erste Ankerbereich 22, der vorzugsweise in Bezug auf den Ventilteller 12 beweglich ausgebildet ist, von dem Elektromagneten 14 angezogen und dadurch um eine Wegstrecke delta s1 angehoben werden. Diese Hubbewegung des ersten Ankerbereichs 22 wirkt vorzugsweise der Schwerkraft S entgegen. Um die Hubbewegung auszuführen, muss eine Energiemenge E aufgebracht werden, die einer Kraft F1 entspricht. Die Energiemenge E wird insbesondere dafür benötigt, den Elektromagneten 14 zu bestromen, so dass ein magnetisches Feld erzeugt wird, mit dem der erste Ankerbereich 22 der Ankerscheibe 20 angezogen und angehoben werden kann. Mit dem Bezugszeichen FV wird die Ventilkraft bezeichne, die vorzugsweise ein Produkt aus Unterdrück unterhalb des Ventiltellers 12 und der Öffnungsfläche 38 darstellt.
Durch das Anheben des ersten Ankerbereichs 22 verkürzt sich der Abstand zwischen dem ersten Ankerbereich 22 und dem Elektromagneten 14, wobei der ursprüngliche Abstand zwischen dem ersten Ankerbereich 22 und dem Elektromagneten 14, wie er beispielsweise in der geschlossenen Stellung des Ventils 10 vorliegt, mit dem Bezugszeichen «s1» bezeichnet wird. Das Anheben des ersten Ankerbereichs 22 ist in Figur 1 bereits durch gestrichelte Linien angedeutet.
Figur 2 zeigt ein Stadium des Öffnungsvorgangs des Ventils 10, bei dem der erste Ankerbereich 22 bereits um eine Wegstrecke delta s1 angehoben ist. Der neue Abstand zwischen dem ersten Ankerbereich 22 und dem Elektromagneten 14 wird mit dem Bezugszeichen «s2» bezeichnet, wobei der Abstand s2 der zweiten Wegstrecke delta s2 entspricht, um die der erste Ankerbereich 22 nach dem ersten Anheben noch bewegt werden muss, um in die Nähe des Elektromagneten 14 zu gelangen. Es hat sich gezeigt, dass es ausreicht, wenn der erste Ankerbereich 22 in die räumliche Nähe des Elektromagneten 14 gelangt. Vorzugsweise bleibt zwischen dem ersten Ankerbereich 22 und dem Elektromagneten 14 ein Luftspalt oder eine Trennschicht bestehen. Es hat sich gezeigt, dass dadurch die Dynamik des Ventils 10 erheblich verbessert werden kann.
In dem in Figur 2 dargestellten Stadium des Öffnungsvorgangs des Ventils 10 gelangen die vorstehenden Elemente 26, 28 der Ankerbereiche 22, 24 der Ankerscheibe 20 in Kontakt miteinander oder in räumliche Nähe zueinander. Das mindestens eine vorstehende Element 26 des ersten Ankerbereichs 22 liegt vorzugsweise im Bereich einer Unterseite 30 des ersten Ankerbereichs 22 vor, während das mindestens eine vorstehende Element 28 des zweiten Ankerbereichs 24 im Bereich einer Oberseite 32 des zweiten Ankerbereichs 24 angeordnet vorliegt. Der vorzugsweise beweglich ausgebildete erste Ankerbereich 22 wird durch die Anziehung des Elektromagneten 14 in eine Raumrichtung nach oben, d.h. in Richtung des Elektromagneten 14, bewegt, wobei das vorstehende Element 26 des ersten Ankerbereichs 22 dabei von unten gegen das vorstehende Element 28 des zweiten Ankerbereichs 24 drückt und den zweiten Ankerbereich 24 dadurch mit anhebt bzw. nach oben mitbewegt. Da der zweite Ankerbereich 24 fest mit dem Ventilteller 12 verbunden vorliegt, wird durch die Bewegung des zweiten Ankerbereichs 24 auch der Ventilteller 12 in eine Raumrichtung nach oben bewegt, so dass sich der Ventilteller 12 von dem Ventilsitz 36 trennt. Dadurch wird das Ventil 10 geöffnet, d.h. von der geschlossenen Stellung in eine geöffnete Stellung überführt. Das Schließen des Ventils 10 geschieht ana- log vorzugsweise ebenfalls in Stufen, d.h. durch zeitlich versetzte Abwärtsbewegungen der Ankerbereiche 22, 24 des vorgeschlagenen Ventils 10.
Figur 3 zeigt den Fortgang des weiteren Bewegungsvorgangs innerhalb des Ventils 10. Dargestellt ist in Figur 3, dass sich eine Bewegung des zweiten Ankerbereichs 24 von einer Bewegung des ersten Ankerbereichs 22 entkoppelt, so dass der zweite Ankerbereich 24 von einer Kraft F3 in seine Endposition bewegt werden kann.
Durch die sich immer weiter verkürzenden Abstände zwischen den Ankerbereichen 22, 24 und dem Elektromagneten 14 wird die magnetische Kraft auf die Ankerbereiche 22, 24 der bevorzugt magnetisch ausgebildeten Ankerscheibe 20 immer größer, bis sie schließlich ausreicht, den gesamten Komplex aus zweitem Ankerbereich 24 und Ventilteller 12 anzuheben und in Richtung des Elektromagneten 14 zu bewegen. Dadurch kann auch der zweite Ankerbereich 24 in Kontakt mit oder in räumliche Nähe zu der Unterseite des Elektromagneten 14 gelangen und das Ventil 10 ist maximal geöffnet. Diese Situation wird in Figur 4 dargestellt. Damit ist der öff- nungsvorgang des Ventils 10, bei dem der Ventilteller 12 von einer geschlossenen Stellung in eine geöffnete Stellung überführt wird, abgeschlossen. Durch das Öffnen des Ventils 10 kann insbesondere ein Fluidaustausch zwischen den vormals voneinander getrennten Bereichen des Ventils (oberhalb und unterhalb des Ventiltellers 12) bewirkt werden. Außerdem kann es zu einem Druckaustausch zwischen den unterschiedlichen Bereichen des Ventils 10 kommen. Insbesondere wenn das vorgeschlagene Ventil 10 in einem Sauggerät, wie einem Staubsauger (nicht dargestellt) eingesetzt wird, um eine Filterabreinigung zu unterstützen, können die Druckverhältnisse während des Saugbetriebs bzw. während der Filterabreinigung das Öffnen und Schließen des Ventils 10 begünstigen. Auf diese Weise wird ein überraschender synergetischer Effekt erzielt, der eine besonders energiesparende Filterabreinigung zur Folge hat und darüber hinaus die Laufzeit einer Batterie des Sauggeräts erheblich verlängern kann, wenn es sich bei dem Sauggerät um ein batteriebetriebenes Sauggerät handelt. Die Erfinder haben dieses günstige und geschickte Zusammenspiel der Druckverhältnisse in der Umgebung des Ventils 10 erkannt und schlagen mit der strukturellen Ausgestaltung des Ventils 10 eine besonders geschickte Ausgestaltung der Ankerbereiche 22, 24 und des Ventiltellers 12 vor, so dass die Ankerbereiche 22, 24 der Ankerscheibe 20 zeitlich versetzt zueinander angehoben werden können und der Ventilteller 12 durch das zeitlich versetzte Anheben der Ankerbereiche 22, 24 von der geschlossenen in die geöffnete Stellung gebracht werden kann. Das zeitlich versetzte Anheben der Ankerbereiche 22, 24 wird von der magnetischen Anziehung des Elektromagneten 14 bewirkt und durch die Kraftverhältnisse im Bereich des Ventils 10 besonders vorteilhaft unterstützt. Die Figuren 5 und 6 zeigen kronenartig ausgebildete Ankerbereiche 22, 24 des vorgeschlagenen Ventils 10. Um kronenartig ausgebildet zu sein, können die Ankerbereiche 22, 24 nach oben ragende Elemente 16 aufweisen, die vorteilhafterweise dafür sorgen, dass sich ein Abstand zwischen der Ankerscheibe 20 und dem Elektromagneten 14 verringert, so dass vorteil- hafterweise auch eine Kraft zum Anheben der Ankerscheibe 20 und/oder des Ventilelements 12 verringert wird.
In Figur 5 ist ein Ventil 10 dargestellt, bei dem der erste Ankerbereich 22 ein nach oben ragendes Element 16 aufweist, während bei dem in Figur 6 abgebildeten Ventil 10 der zweite Ankerbereich 24 ein nach oben ragendes Element 16 aufweist. Die nach oben ragenden Elemente 16 sind vorzugsweise dazu eingerichtet, einen Abstand zwischen der Ankerscheibe 20 bzw. dem ersten Ankerbereich 22 auf der einen Seite und dem Elektromagneten 14 auf der anderen Seite zu verringern. Dadurch kann die Kraft verringert werden, die vom Elektromagneten 14 aufgebracht werden muss, um die Ankerscheibe 20 bzw. den ersten Ankerbereich 22 anzuheben.
Bezuqszeichenliste
10 Ventil
12 Ventilelement, insbesondere Ventilteller
14 Magnet, insbesondere Elektromagnet
16 ein nach oben ragendes Element
20 Ankerscheibe
22 erster Ankerbereich
24 zweiter Ankerbereich
26 vorstehendes Element des ersten Ankerbereichs
28 vorstehendes Element des zweiten Ankerbereichs
30 Unterseite des ersten Ankerbereichs
32 Oberseite des zweiten Ankerbereichs
34 Oberseite des Ventiltellers
36 Ventilsitz
38 Öffnung
S Schwerkraft
F1 erste Kraft
F2 zweite Kraft
F3 dritte Kraft
FV Ventil-Kraft

Claims

Patentansprüche
1 . Ventil (10) zur Freigabe oder zum Verschließen von mindestens einer Öffnung (38), wobei das Ventil (10) ein Ventilelement (12) aufweist, das in einer geschlossenen Stellung die mindestens eine Öffnung (38) verschließt und in einer geöffneten Stellung die mindestens eine Öffnung (38) freigibt, wobei das Ventilelement (12) von einem Magneten (14) von der geschlossenen Stellung in die geöffnete Stellung bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (10) einen ersten Ankerbereich (22) und einen zweiten Ankerbereich (24) umfasst, wobei die Ankerbereiche (22, 24) zeitlich versetzt zueinander anhebbar sind und das Ventilelement (12) durch das zeitlich versetzte Anheben der Ankerbereiche (22, 24) von der geschlossenen in die geöffnete Stellung bringbar ist, wobei eine Kopplung der Bewegungen der Ankerbereiche (22, 24) durch eine strukturelle Ausgestaltung der Ankerbereiche (22, 24) bewirkt wird.
2. Ventil (10) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Ankerbereiche (22, 24) zumindest teilweise unabhängig voneinander bewegbar sind.
3. Ventil (10) nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Ankerbereiche (22, 24) durch ihre strukturelle Ausgestaltung dazu eingerichtet sind, dass der zweite Ankerbereich (24) angehoben wird, wenn sich der erste Ankerbereich (22) um eine Wegstrecke delta s1 nach oben bewegt hat.
4. Ventil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Ankerbereiche (22, 24) im Bereich einer Wegstrecke delta s1 unabhängig voneinander bewegbar sind und eine Bewegung des ersten Ankerbereichs (22) im Bereich einer Wegstrecke delta s2 mit einer Bewegung des zweiten Ankerbereichs (24) gekoppelt ist.
5. Ventil (10) nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplung der Bewegungen der Ankerbereiche (22, 24) im Bereich der Wegstrecke delta s2 durch eine strukturelle Ausgestaltung der Ankerbereiche (22, 24) bewirkt wird.
6. Ventil (10) nach Anspruch 4 oder 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Ankerbereiche (22, 24) vorstehende Elemente (26, 28) aufweisen, die die Kopplung zwischen den Ankerbereichen (22, 24) vermitteln.
7. Ventil (10) nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine vorstehende Element (26) des ersten Ankerbereichs (22) im Bereich einer Unterseite (30) des ersten Ankerbereichs (22) angeordnet ist und/oder das mindestens eine vorstehende Element (28) des zweiten Ankerbereichs (24) im Bereich einer Oberseite (32) des zweiten Ankerbereichs (24) angeordnet ist
8. Ventil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ankerbereich (22) in Bezug auf das Ventilelement (12) beweglich ausgebildet ist und der zweite Ankerbereich (24) mit dem Ventilelement (12) verbunden vorliegt.
9. Ventil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ankerbereich (22) und der zweite Ankerbereich (24) eine Ankerscheibe (20) bilden, wobei die Ankerscheibe (20) auf einer Oberseite (34) des Ventilelements (12) angeordnet vorliegt und wobei die Oberseite (34) des Ventilelements (12) dem Magneten (14) zugewandt ist.
10. Ventil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Ankerbereiche (22, 24) mindestens ein nach oben ragendes Element (16) aufweist. Ventil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Öffnung (38), die mit dem Ventilelement (12) verschließbar ist, von einem Ventilsitz (36) gebildet wird. Ventil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ankerbereiche (22) ferromagnetisch ausgebildet ist oder ein ferromagnetisches Material umfasst, wobei der zweite Ankerbereiche (24) nicht ferromagnetisch ausgebildet ist und kein ferromagnetisches Material umfasst. Verwendung des Ventils (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Durchführung einer Filterabreinigung in einem Sauggerät. Sauggerät zum Einsaugen von Staub und/oder Partikeln, dadurch gekennzeichnet, dass das Sauggerät ein Ventil (10) nach einem der vorgehenden Ansprüche aufweist. Sauggerät nach Anspruch 14 dadurch gekennzeichnet, dass das Sauggerät ein batteriebetriebenes Sauggeräts ist.
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