WO2008151904A1 - Magnetventil - Google Patents

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WO2008151904A1
WO2008151904A1 PCT/EP2008/056066 EP2008056066W WO2008151904A1 WO 2008151904 A1 WO2008151904 A1 WO 2008151904A1 EP 2008056066 W EP2008056066 W EP 2008056066W WO 2008151904 A1 WO2008151904 A1 WO 2008151904A1
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valve
main
valve body
sealing element
sealing
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PCT/EP2008/056066
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Klaus Heyer
Reinhard Fink
Florian Rispler
Philipp Scharf
Joerg Fricke-Schmidt
Elmar Vier
Dietmar Kratzer
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Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/16—Rectilinearly-movable armatures

Definitions

  • the invention relates to a solenoid valve according to the preamble of independent claim 1.
  • a conventional solenoid valve, in particular for a hydraulic unit, which is used for example in an anti-lock braking system (ABS) or a traction control system (ASR system) or an electronic stability program system (ESP system) is shown in Figure 1.
  • the conventional solenoid valve 1 which is designed, for example, as a normally open control valve, comprises a magnet assembly 2 for generating a magnetic flux comprising a housing shell 2.1, a winding support 2.2, a coil winding 2.3 and a cover disk 2.4, and a valve cartridge 5 'which comprises a capsule 5.1, a valve insert 22 connected to the capsule via a sealing weld 4, an armature 6 with a first closing element 7' designed as a plunger and a return spring 8.
  • the magnet assembly 2 generates a magnetic force which moves the longitudinally movable armature 6 against the valve insert 22 against the force of the restoring spring 8 with the first closing element 7 'designed as a ram.
  • the wound on the winding support 2.2 coil winding 2.3 forms an electrical coil, which is controlled via electrical connections 2.5.
  • the valve insert 22 conducts the magnetic flux introduced from the magnet assembly 2 via the cover disk 2.4 axially via an air gap 3 in the direction of the armature
  • valve core 22 accommodates the so-called valve body 10 ', which comprises a main valve seat 12', in which the first closing element 7 'designed as a plunger sealingly dips over a main sealing element 7.1' designed as a sealing cap in order to implement the sealing function of the solenoid valve 1.
  • a caulking flange 9 is formed on the valve insert 22.
  • the conventional solenoid valve 1 comprises an eccentrically arranged non-return valve 30 which performs a direction-oriented flow function.
  • the check valve 30 of the conventional solenoid valve 1 comprises a movable sealing element 32, a valve disposed in a check valve seat 31 sealing seat 34 and a stroke limiter or
  • the non-return valve 30 positioned eccentrically to the valve main axis 1.1 typically has a ball-and-conical shape, i. the sealing element 32 is designed as a ball and arranged in the check valve seat support 31 sealing seat 34 has a hollow cone shape.
  • the designed as a plastic insert check valve seat carrier 31 of the hollow cone 34 additionally serves to seal the surrounding fluid block 18, for sealing the valve body 10 'and for receiving a ring filter 35 and the flat filter 33rd
  • European Patent Application EP 1 101 678 A1 describes a solenoid valve with a check valve.
  • the described solenoid valve comprises a main valve arranged between a fluid inlet and a fluid outlet, which has a main sealing element and a main valve seat arranged in a valve body, and a non-return valve arranged in bypass to the main valve concentric with the main valve axis, which has a sealing element and a valve seat.
  • the valve seat is arranged in a valve component designed as a plastic insert, in which the sealing element is received in a circular cylindrical recess.
  • the valve member additionally serves to seal the surrounding fluid aggregate, to seal in the valve body and to receive a ring filter and a flat filter.
  • the solenoid valve according to the invention with the features of independent claim 1 has the advantage that a valve body is designed as a sleeve in which a sealing element of a check valve is guided axially movable.
  • the main valve seat is arranged with a passage opening at a hood-shaped end of the valve body sleeve, and the sealing element of the check valve cooperates sealingly with a valve seat, which is formed by an edge of the valve body sleeve open at this end.
  • valve body in conjunction with the movable sealing element additionally takes the check valve function.
  • Sealing partner of the sealing element is the sealing function of the check valve little dependent on other parts or assembly tolerances and reduced by the lower mutual tuning and accuracy requirements advantageously the manufacturing costs or increases the robustness of the check valve function.
  • the symmetry of the valve cartridge is increased by the inventive design of the solenoid valve, resulting in advantages during assembly and further processing.
  • manufacturing and assembly operations can be simplified compared to designs that only allow the check valve function in conjunction with the surrounding fluid block.
  • the centric arrangement of the non-return valve function simplifies the solenoid valve and also allows the radial dimensions to be reduced, which results in advantages in the assembly and in the loading of the surrounding fluid block as a result of the reduced effective pressure surfaces.
  • a surrounding valve component which closes off the solenoid valve in the lower region, can be greatly simplified, since it advantageously comprises only immobile sealing points and performs two filter functions. This results in advantages in terms of robustness and thus opportunities for increasing the quality and cost savings in the production of the solenoid valve according to the invention.
  • valve body sleeve and the sealing element can be designed, for example, as metal components, which increases the wear resistance over elastomer sealing components over the service life.
  • a sealing region of the sealing element is designed as a cone or ball, and the edge of the valve body sleeve is designed as a circular edge or hollow cone or hollow sphere.
  • the sealing element is designed as a rotationally symmetrical die, which comprises a guide shaft arranged essentially inside the valve body sleeve and a sealing region connected to the guide shaft.
  • the plunger has an internal bore through which the main flow of the fluid flows to the main valve seat in the closed state of the check valve.
  • the valve body sleeve has at least one radial bore, which allows a bypass flow of the fluid in the open state of the check valve.
  • the guide shaft of the sealing element is radially guided by a seal.
  • the sealing area of the sealing element is pressed sealingly against the edge of the valve body sleeve by the main flow of the fluid and is released from the edge of the valve body sleeve by the bypass flow of the fluid, which has a flow direction opposite to the main flow, whereby the check valve is opened.
  • the seal is designed, for example, as an O-ring, which is arranged in the upper region of the guide shaft, or as a grooved ring.
  • a valve component carries a ring filter and / or a flat filter and seals the bypass flow via a first sealing lip to the valve body and via a second sealing lip to the fluid block.
  • the valve component can be mounted positively or positively on the valve insert and seals the valve cartridge to the environment at the mounting location.
  • the guide shaft at the upper end of a groove ring cross-bead which rests in the open state of the check valve on the U-ring and limits the stroke of the sealing element.
  • the stroke of the sealing element may be limited by corresponding geometric shape pairings of the guide shaft and the valve body sleeve, such as by corresponding steps, shoulders, etc., or by the flat filter.
  • the inventive design of the solenoid valve advantageously allows smaller external dimensions and thus a smaller radial and axial space requirements, a nearly symmetrical structure and a part integration of functions, i. Components take over several functions.
  • Fig. 1 shows a schematic sectional view of a conventional solenoid valve with a check valve function.
  • FIG. 2 shows a schematic sectional illustration of the components of a first exemplary embodiment of a first embodiment of a solenoid valve according to the invention with a non-return valve function.
  • FIG. 3 shows a schematic sectional illustration of the components of a second exemplary embodiment of a solenoid valve according to the invention with a non-return valve function.
  • a solenoid valve As can be seen from FIGS. 2 and 3, a solenoid valve according to the invention has a valve cartridge 5 which encloses a valve insert 22, a closing element 7 movably guided inside the valve insert 22 and a valve body 10 designed as a sleeve. Between a fluid inlet 27 and a fluid outlet 26 there is arranged a main valve which has a main sealing element 7.1 formed on the closing element 7 and a main valve seat 12 with a passage opening arranged on a hood-shaped upper end of the valve body sleeve 10.
  • the closing element 7 is moved in the direction of the valve body 10 by a magnetic force generated by a magnetic assembly, not shown, whereby the main sealing element 7.1 sealingly dips into the main valve seat 12, so that a main fluid flow, which presses from below against the example executed as a sealing cap main seal element 7.1 , can be regulated.
  • a main fluid flow which presses from below against the example executed as a sealing cap main seal element 7.1
  • the main valve seat 12 is opened in the de-energized state.
  • a check valve 25 arranged concentrically with the main valve axis 1.1 in a bypass to the main valve has a sealing element 11 axially movably guided inside the valve body sleeve 10 and a valve seat which is formed by a lower edge 20 of the valve body sleeve 10 which is open at this end.
  • the magnetic assembly which generates the magnetic force and the magnetic flux to move the closing element 7 when energized against the valve body 10 may be analogous to the illustrated in Fig. 1 magnet assembly 2, and a housing shell 2.1, a winding support 2.2, a Coil winding 2.3 and a cover 2.4 include, wherein the wound on the winding support 2.2 coil winding 2.3 forms an electrical coil, which can be controlled via electrical connections 2.5 bar.
  • the sealing element is configured as a rotationally symmetrical punch 11, which comprises a guide shaft 11.1 disposed essentially within the valve body sleeve 10 and a sealing region 11.2 connected to the guide shaft 11.1, the punch 11 having an internal bore 13, through which in the closed state of the check valve 25, the main flow of the fluid flows to the main valve seat 12.
  • the punch 11 is made in one piece, so that the designed as a cone sealing area 11.2 is integrally formed on the guide shaft 11.1.
  • the lower edge 20 of the valve body sleeve 10 is exemplified as a circular edge.
  • the sealing region 11.2 of the sealing element 11 can be designed as a ball and the lower edge 20 as a hollow cone or hollow sphere.
  • the valve body sleeve 10 has a plurality of radial bores 15 which allow a bypass flow 28 of the fluid in the open state of the check valve 25.
  • the guide shaft 11.1 of the sealing element 11 is guided radially by a seal.
  • the sealing region 11.2 of the sealing element 11 is pressed sealingly against the lower edge 20 of the valve body sleeve 10, and of the bypass flow 28 of the fluid, which has a flow direction opposite to the main flow, the sealing region 11.2 of the sealing element 11 from the bottom Edge 20 of the valve body sleeve 10 is released.
  • the seal is designed as a grooved ring 14, and in the second embodiment shown in FIG. 3, the seal is designed as an O-ring 14 a, which is arranged in the upper region of the guide shaft 11.1.
  • valve member 24 which carries a ring filter 16 and a flat filter 21.
  • valve member 24 seals the bypass flow via a first sealing lip 17 to the valve body
  • valve member 24 is positively or positively mounted on the valve core 22 and seals at the mounting point 23, the valve cartridge 5 from the environment.
  • Fig. 2 shows on the left half of the first embodiment of the solenoid valve according to the invention with the check valve 25 in an open position, and shows on the right half of the erfmdungswashe solenoid valve with the check valve 25 in a closed position.
  • the newly designed valve body 10 in a sleeve shape is used to receive the axially movable sealing element 11.
  • the executed with an inner bore 13 sealing element 11 leaves the usual main fluid flow to the main valve seat
  • the running as a grooved ring 14 Seal is pressure-assisted by form or material and additionally forms the stroke stop for the executed with a bead 19 for stroke limitation guide shaft 11.1 of the sealing element 11, wherein the bead 19 engages over the grooved ring 14 and rests in the open position of the check valve 25 on the grooved ring 14, as can be seen from the left half of Fig. 2. Is the check valve 25 and thus the sealing element
  • Fig. 3 shows on the left half of the second embodiment of the solenoid valve according to the invention with the check valve 25 in the open position, and shows on the right half of the solenoid valve according to the invention with the check valve 25 in the closed position.
  • the seal for radial guidance of the sealing element 11 is designed as an O-ring 14a, which allows the axial movement of the sealing element 11 without loss of tightness.
  • the stroke of the sealing element 11 can be limited in this embodiment by corresponding geometric shape pairings of the guide shaft 11.1 and the valve body sleeve 10 or by the flat filter 21.
  • the geometric shape pairings can be performed, for example, as steps, shoulders, etc.
  • the operating fluid in the open position of the check valve 25 can flow away through the radial bores 15 of the valve body 10 in accordance with the bypass flow arrows 28.
  • the reverse flow direction of the main fluid flow pushes the sealing element 11 in the closed position shown on the right half of the picture.
  • the solenoid valve according to the invention advantageously has smaller outer dimensions and thus a smaller radial and axial space requirements, a nearly symmetrical structure and a partial integration of functions.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Magnetventil mit einer Magnetbaugruppe und einer Ventilpatrone (5), die einen Ventileinsatz (22), ein innerhalb des Ventileinsatzes (22) beweglich geführtes Schließelement (7) und einen Ventilkörper (10) umfasst, wobei zwischen einem Fluideinlass (27) und einem Fluidauslass (26) ein Hauptventil angeordnet ist, das ein mit dem Schließelement (7) verbundenes Hauptdichtelement (7.1) und einen im Ventilkörper (10) angeordneten Hauptventilsitz (12) aufweist, wobei eine von der Magnetbaugruppe erzeugte Magnetkraft das Schließelement (7) in Richtung Ventilkörper (10) bewegt, wodurch das Hauptdichtelement (7.1) dichtend in den Hauptventilsitz (12) eintaucht, und wobei in einem Bypass zum Hauptventil konzentrisch zur Hauptventilachse (1.1) ein Rückschlagventil (25) angeordnet ist, das ein Dichtelement (11) und einen Ventilsitz aufweist. Erfindungsgemäß ist der Ventilkörper (10) als Hülse ausgeführt, in welcher das Dichtelement (11) des Rückschlagventils (25) axial beweglich geführt ist, wobei der Hauptventilsitz (12) mit einer Durchgangsöffnung an einem haubenförmigen Ende der Ventilkörperhülse (10) angeordnet ist, und wobei das Dichtelement (11) des Rückschlagventils dichtend mit dem Ventilsitz zusammenwirkt, der durch einen Rand (20) der an diesem Ende offenen Ventilkörperhülse (10) gebildet ist.

Description

Beschreibung
Titel Magnetventil
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Magnetventil nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 1.
Ein herkömmliches Magnetventil, insbesondere für ein Hydraulikaggregat, welches beispielsweise in einem Antiblockiersystem (ABS) oder einem Antriebsschlupfregelsystem (ASR-System) oder einem elektronischen Stabilitätsprogrammsystem (ESP-System) eingesetzt wird, ist in Figur 1 dargestellt. Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, umfasst das herkömmliches Magnetventil 1 , das beispielsweise als stromlos offenes Regelventil ausge- führt ist, eine Magnetbaugruppe 2 zur Erzeugung eines Magnetflusses, die einen Gehäusemantel 2.1, einen Wicklungsträger 2.2, eine Spulenwicklung 2.3 und eine Abdeckscheibe 2.4 umfasst, und eine Ventilpatrone 5', die eine Kapsel 5.1, einen mit der Kapsel über eine Dichtschweißung 4 verbundenen Ventileinsatz 22, einen Anker 6 mit einem als Stößel ausgeführten ersten Schließelement 7' und eine Rückstellfeder 8 umfasst. Die Magnetbaugruppe 2 erzeugt eine Magnetkraft, die den längsbeweglichen Anker 6 mit dem als Stößel ausgeführten ersten Schließelement 7' entgegen der Kraft der Rückstellfeder 8 gegen den Ventileinsatz 22 bewegt. Die auf den Wicklungsträger 2.2 gewickelte Spulenwicklung 2.3 bildet eine elektrische Spule, die über elektrische Anschlüsse 2.5 ansteuerbar ist. Der Ventileinsatz 22 leitet den von der Magnetbaugruppe 2 über die Ab- deckscheibe 2.4 eingeleiteten Magnetfluss axial über einen Luftspalt 3 in Richtung Anker
6. Durch Bestromung der Spulenwicklung 2.3 über die elektrischen Anschlüsse 2.5 und den dadurch erzeugten Magnetfluss wird der Anker 6 entgegen der Kraft der Rückstellfeder 8 gegen den Ventileinsatz 22 bewegt. Zudem nimmt der Ventileinsatz 22 den so genannten Ventilkörper 10' auf, der einen Hauptventilsitz 12' umfasst, in welchen das als Stößel ausgeführte erste Schließelement 7' über ein als Dichtkalotte ausgeführtes Hauptdichtelement 7.1 ' dichtend eintaucht, um die Dichtfunktion des Magnetventils 1 umzusetzen. Zur Verstemmung mit einem FIu- idblock 18 an einem Verstemmbereich 18.1, ist an den Ventileinsatz 22 ein Verstemm- flansch 9 angeformt. Wie weiter aus Figur 1 ersichtlich ist, umfasst das herkömmliche Magnetventil 1 ein exzentrisch angeordnetes Rückschlagventil 30, das eine richtungsori- entierte Durchflussfunktion ausführt. Als wesentliche Teile umfasst das Rückschlagventil 30 des herkömmlichen Magnetventils 1 ein bewegliches Dichtelement 32, einen in einem Rückschlagventilsitzträger 31 angeordneten Dichtsitz 34 und eine Hubbegrenzung bzw.
Anlage, die hier von einem Flachfilter 33 gebildet wird, um den maximalen Hub des beweglichen Dichtelements 32 zu begrenzen. Das exzentrisch zu der Ventilhauptachse 1.1 positionierte Rückschlagventil 30 weist in der Regel eine Kugel-Hohlkegel-Form auf, d.h. das Dichtelement 32 ist als Kugel ausgeführt und der im Rückschlagventilsitzträger 31 angeordnete Dichtsitz 34 weist eine Hohlkegelform auf. Der als Kunststoffeinsatz ausgeführte Rückschlagventilsitzträger 31 des Hohlkegels 34 dient zusätzlich zur Abdichtung zum umgebenden Fluidblock 18, zur Abdichtung zum Ventilkörper 10' und zur Aufnahme eines Ringfilters 35 und des Flachfilters 33.
Zudem wird in der europäischen Patentanmeldung EP 1 101 678 Al ein Magnetventil mit einem Rückschlagventil beschrieben. Das beschriebene Magnetventil umfasst ein zwischen einem Fluideinlass und einem Fluidauslass angeordnetes Hauptventil, das ein Hauptdichtelement und einen in einem Ventilkörper angeordneten Hauptventilsitz aufweist, und ein im Bypass zum Hauptventil konzentrisch zur Hauptventilachse angeordne- tes Rückschlagventil, das ein Dichtelement und einen Ventilsitz aufweist. Der Ventilsitz ist in einem als Kunststoffeinsatz ausgeführten Ventilbauteil angeordnet, in dem das Dichtelement in einer kreiszylindrischen Ausnehmung aufgenommen ist. Das Ventilbauteil dient zusätzlich zur Abdichtung zum umgebenden Fluidaggregat, zur Abdichtung im Ventilkörper und zur Aufnahme eines Ringfilters und eines Flachfilters.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Magnetventil mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass ein Ventilkörper als Hülse ausgeführt ist, in welcher ein Dichtelement eines Rückschlagventils axial beweglich geführt ist. Der Hauptventilsitz ist mit einer Durchgangsöffhung an einem haubenfÖrmigen Ende der Ventilkörperhülse angeordnet, und das Dichtelement des Rückschlagventils wirkt dichtend mit einem Ventilsitz zusammen, der durch einen Rand der an diesem Ende offenen Ventilkörperhülse gebildet wird.
Durch die Ausnutzung der Innenbohrung des Ventilkörpers und die bewegliche Führung des Dichtelement innerhalb des Ventilkörpers können die axialen Abmessungen der Ventilpatrone bzw. des Magnetventils in vorteilhafter Weise verkleinert werden, wobei der Ventilkörper in Verbindung mit dem beweglichen Dichtelement zusätzlich die Rück- schlagventilfunktion übernimmt. Durch die Nutzung des überstehenden Ventilkörpers als
Dichtpartner des Dichtelements ist die Dichtfunktion des Rückschlagventils wenig abhängig von sonstigen Teile- oder Montagetoleranzen und reduziert durch den geringeren gegenseitigen Abstimmungs- und Genauigkeitsbedarf in vorteilhafter Weise die Herstellkosten bzw. erhöht die Robustheit der Rückschlagventilfunktion.
Außerdem wird durch die erfindungsgemäße Ausführung des Magnetventils die Symmetrie der Ventilpatrone erhöht, wodurch sich Vorteile bei der Montage und Weiterverarbeitung ergeben. Durch die vollständige Integration der Rückschlagventilfunktion in die Ventilpatrone können die Fertigungs- bzw. Montagevorgänge im Vergleich mit Kon- struktionen vereinfacht werden, die erst in Verbindung mit dem umgebenden Fluidblock die Rückschlagventilfunktion ermöglichen. Des Weiteren kann durch die zentrische Anordnung der Rückschlagventilfunktion das Magnetventil vereinfacht und die radialen Abmessungen können ebenfalls verkleinert werden, wodurch sich durch die verkleinerten wirksamen Druckflächen Vorteile bei der Montage und bei der Beanspruchung des um- gebenden Fluidblocks ergeben. Zudem kann ein umgebendes Ventilbauelement, welches das Magnetventil im unteren Bereich abschließt stark vereinfacht werden, da es in vorteilhafter Weise nur noch unbewegliche Dichtstellen umfasst und zwei Filterfunktionen ausführt. Dadurch ergeben sich Vorteile bei der Robustheit und damit Möglichkeiten zur Qualitätssteigerung bzw. zur Kostenersparnis bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Magnetventils.
Die Ventilkörperhülse und das Dichtelement können beispielsweise als Metallkomponenten ausgeführt werden, wodurch sich über die Lebensdauer die Verschleißfestigkeit gegenüber Elastomer-Dichtungskomponenten erhöht. Gleichzeitig wird durch die metalli- - A -
schen Dichtungskomponenten eine Hysterese verringert, die bei einer Ausführung mit E- lastomer-Dichtungskomponenten üblicherweise auftritt.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgerührten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen des im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen
Magnetventils möglich.
Besonders vorteilhaft ist, dass ein Dichtbereich des Dichtelements als Kegel oder Kugel ausgeführt ist, und der Rand der Ventilkörperhülse als Kreiskante oder Hohlkegel oder Hohlkugel ausgeführt ist. Durch die Abdichtung des als Kegel ausgeführten Dichtbereichs auf einem als Kreiskante ausgeführten Rand der Ventilkörperhülse kann die Dichtheit, insbesondere bei kleinen Differenzdrücken, gegenüber rein axial abdichtenden Rückschlagventil- Konstruktionen erhöht werden. Bei Bedarf können alternative Formen des Dichtbereichs bzw. der Ventilkörperhülse verwendet werden, wenn diese für die ge- wünschten Anwendungen zweckmäßiger sind.
In Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Magnetventils ist das Dichtelement als rotationssymmetrischer Stempel ausgeführt, der einen im Wesentlichen innerhalb der Ventilkörperhülse angeordneten Führungsschaft und einen mit dem Führungsschaft verbunde- nen Dichtbereich umfasst. Der Stempel weist eine Innenbohrung auf, durch die im geschlossenen Zustand des Rückschlagventils die Hauptströmung des Fluids zum Hauptventilsitz strömt. Zudem weist die Ventilkörperhülse mindestens eine Radialbohrung auf, die im geöffneten Zustand des Rückschlagventils eine Bypassströmung des Fluids ermöglicht. Innerhalb der Ventilkörperhülse ist der Führungsschaft des Dichtelements durch ei- ne Dichtung radial geführt. Der Dichtbereich des Dichtelements wird von der Hauptströmung des Fluids dichtend gegen den Rand der Ventilkörperhülse gedrückt und wird von der Bypassströmung des Fluids, die eine zur Hauptströmung entgegengesetzte Strömungsrichtung aufweist, vom Rand der Ventilkörperhülse gelöst, wodurch das Rückschlagventil geöffnet wird. Die Dichtung ist beispielsweise als O-Ring, der im oberen Be- reich des Führungsschaftes angeordnet ist, oder als Nutring ausgeführt.
In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Magnetventils trägt ein Ventilbauelement einen Ringfilter und/oder einen Flachfilter und dichtet die Bypassströmung über eine erste Dichtlippe zum Ventilkörper und über eine zweite Dichtlippe zum Fluidblock ab. Das Ventilbauelement kann kraftschlüssig oder formschlüssig auf den Ventileinsatz montiert werden und dichtet an der Montagestelle die Ventilpatrone zur Umgebung ab.
In weiterer Ausgestaltung des Magnetventils weist der Führungsschaft am oberen Ende eine den Nutring übergreifende Wulst auf, die im geöffneten Zustand des Rückschlagventils auf dem Nutring aufliegt und den Hub des Dichtelements begrenzt. Alternativ kann der Hub des Dichtelements durch entsprechende geometrische Formpaarungen des Führungsschaftes und der Ventilkörperhülse, wie beispielsweise durch entsprechende Stufen, Schultern usw., oder durch den Flachfilter begrenzt werden.
Die erfindungsgemäße Ausführung des Magnetventils ermöglicht in vorteilhafter Weise geringere Außendimensionen und damit einen geringeren radialem und axialen Platzbedarf, einen nahezu symmetrischen Aufbau und eine Teileintegration von Funktionen, d.h. Bauteile übernehmen mehrere Funktionen.
Vorteilhafte, nachfolgend beschriebene Ausführungsformen der Erfindung sowie die zu deren besserem Verständnis oben erläuterten, herkömmlichen Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen dargestellt. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines herkömmlichen Magnetventils mit einer Rückschlagventilfunktion.
Fig. 2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung der erfindungswesentlichen Komponenten eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Magnetventils mit einer Rückschlagventilfunktion.
Fig. 3 zeigt eine schematische Schnittdarstellung der erfindungswesentlichen Komponenten eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Magnetventils mit einer Rückschlagventilfunktion.
Ausführungsformen der Erfindung Wie aus Fig. 2 und 3 ersichtlich ist, weist ein erfindungsgemäßes Magnetventil eine Ventilpatrone 5 auf, die einen Ventileinsatz 22, ein innerhalb des Ventileinsatzes 22 beweglich geführtes Schließelement 7 und einen als Hülse ausgeführten Ventilkörper 10 um- fasst. Zwischen einem Fluideinlass 27 und einem Fluidauslass 26 ist ein Hauptventil an- geordnet, das ein an das Schließelement 7 angeformtes Hauptdichtelement 7.1 und einen an einem haubeförmigen oberen Ende der Ventilkörperhülse 10 angeordneten Hauptventilsitz 12 mit einer Durchgangsöffnung aufweist. Das Schließelement 7 wird durch eine von einer nicht dargestellten Magnetbaugruppe erzeugten Magnetkraft in Richtung des Ventilkörpers 10 bewegt, wodurch das Hauptdichtelement 7.1 dichtend in den Hauptven- tilsitz 12 eintaucht, so dass ein Hauptfluidstrom, der von unten gegen das beispielsweise als Dichtkalotte ausgeführte Hauptdichtelement 7.1 drückt, geregelt werden kann. Bei einer Ausführung als stromlos offenes Magnetventil hält eine Rückstellfeder den Hauptventilsitz 12 im stromlosen Zustand geöffnet. Ein in einem Bypass zum Hauptventil konzentrisch zur Hauptventilachse 1.1 angeordnetes Rückschlagventil 25 weist ein innerhalb der Ventilkörperhülse 10 axial beweglich geführtes Dichtelement 11 und einen Ventilsitz auf, der durch einen unteren Rand 20 der an diesem Ende offenen Ventilkörperhülse 10 gebildet wird.
Die nicht dargestellte Magnetbaugruppe, welche die Magnetkraft und den Magnetfluss erzeugt, um das Schließelement 7 bei Bestromung gegen den Ventilkörper 10 zu bewegen, kann analog zu der in Fig. 1 dargestellten Magnetbaugruppe 2 ausgeführt sein, und einen Gehäusemantel 2.1, einen Wicklungsträger 2.2, eine Spulenwicklung 2.3 und eine Abdeckscheibe 2.4 umfassen, wobei die auf den Wicklungsträger 2.2 gewickelte Spulenwicklung 2.3 eine elektrische Spule bildet, die über elektrische Anschlüsse 2.5 ansteuer- bar ist.
Wie aus Fig. 2 und 3 weiter ersichtlich ist, ist das Dichtelement als rotationssymmetrischer Stempel 11 ausgeführt, der einen im Wesentlichen innerhalb der Ventilkörperhülse 10 angeordneten Führungsschaft 11.1 und einen mit dem Führungsschaft 11.1 verbunde- nen Dichtbereich 11.2 umfasst, wobei der Stempel 11 eine Innenbohrung 13 aufweist, durch welche im geschlossenen Zustand des Rückschlagventils 25 die Hauptströmung des Fluids zum Hauptventilsitz 12 strömt. Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen ist der Stempel 11 einstückig ausgeführt, so dass der als Kegel ausgeführte Dichtbereich 11.2 an den Führungsschaft 11.1 angeformt ist. Der untere Rand 20 der Ventilkörperhülse 10 ist beispielhaft als Kreiskante ausgeführt. Durch die Abdichtung des als Kegel ausgeführten Dichtbereichs 11.2 auf dem als Kreiskante ausgeführten unteren Rand 20 der Ventilköperhülse 10 kann die Dichtheit des Rückschlagventils 25 vor allem bei kleinen Differenzdrücken gegenüber rein axial abdichtenden Rückschlagventil-Konstruktionen verbessert werden. Alternativ kann der Dichtbereich 11.2 des Dichtelements 11 als Kugel und der untere Rand 20 als Hohlkegel oder Hohlkugel ausgeführt werden. Zudem weist die Ventilkörperhülse 10 mehrere Radialbohrungen 15 auf, die im geöffneten Zustand des Rückschlagventils 25 eine Bypassströmung 28 des Fluids ermöglichen. Innerhalb der Ventilkörperhülse 10 wird der Führungsschaft 11.1 des Dichtelements 11 durch eine Dichtung radial geführt. Von der Hauptströmung des Fluids wird der Dichtbereich 11.2 des Dicht- elements 11 dichtend gegen den unteren Rand 20 der Ventilkörperhülse 10 gedrückt, und von der Bypassströmung 28 des Fluids, die eine zur Hauptströmung entgegengesetzte Strömungsrichtung aufweist, wird der Dichtbereich 11.2 des Dichtelements 11 vom unteren Rand 20 der Ventilkörperhülse 10 gelöst. Im ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist die Dichtung als Nutring 14 ausgeführt, und im zweiten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist die Dichtung als O-Ring 14a ausgeführt, der im oberen Bereich des Führungsschaftes 11.1 angeordnet ist.
Im unteren Bereich wird das erfindungsgemäße Magnetventil durch ein Ventilbauelement 24 begrenzt, das einen Ringfilter 16 und einen Flachfilter 21 trägt. Zudem dichtet das Ventilbauelement 24 die Bypassströmung über eine erste Dichtlippe 17 zum Ventilkörper
10 und über eine zweite Dichtlippe 24.2 zum Fluidblock 18 ab. Das Ventilbauelement 24 ist kraftschlüssig oder formschlüssig auf den Ventileinsatz 22 montiert und dichtet an der Montagestelle 23 die Ventilpatrone 5 zur Umgebung ab.
Fig. 2 zeigt auf der linken Bildhälfte das erste Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Magnetventils mit dem Rückschlagventil 25 in einer Offen-Stellung, und zeigt auf der rechten Bildhälfte das erfmdungsgemäße Magnetventil mit dem Rückschlagventil 25 in einer Geschlossen-Stellung. Der neu gestaltete Ventilkörper 10 in Hülsenform wird genutzt, um das axial bewegliche Dichtelement 11 aufzunehmen. Das mit Innenbohrung 13 ausgeführte Dichtelement 11 lässt den üblichen Hauptfluidstrom zum Hauptventilsitz
12 zu und dichtet mit seinem als Kegel ausgeführten Dichtbereich 11.2, der alternativ eine bombierte Form, eine Kugelform, eine Freiform usw. aufweisen kann, auf dem unteren Rand 20 bzw. der Innenkante des Ventilkörpers 10 ab. Radial wird dieses Dichtelement
11 durch eine als Nutring 14 ausgeführte Dichtung geführt, welche die axiale Bewegung des Dichtelements 11 ohne Verlust der Dichtheit zulässt. Die als Nutring 14 ausgeführte Dichtung ist durch Form oder Material druckunterstützt und bildet zusätzlich den Hubanschlag für den mit einem Wulst 19 zur Hubbegrenzung ausgeführten Führungsschaft 11.1 des Dichtelements 11, wobei die Wulst 19 den Nutring 14 übergreift und in der Offen- Stellung des Rückschlagventils 25 auf dem Nutring 14 aufliegt, wie aus der linken BiId- hälfte von Fig. 2 ersichtlich ist. Ist das Rückschlagventil 25 und damit das Dichtelement
11 in der Offen-Stellung, dann kann das Betriebsfluid durch die Radialbohrungen 15 des Ventilkörpers 10, die runde oder andere strömungsgünstige Formen aufweisen können, gemäß den Bypassströmungspfeilen 28 abfließen. Die umgekehrte Flussrichtung des Hauptfluidstroms drückt das Dichtelement 11 in die auf der rechten Bildhälfte dargestell- te Geschlossen-Stellung.
Fig. 3 zeigt auf der linken Bildhälfte das zweite Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Magnetventils mit dem Rückschlagventil 25 in der Offen-Stellung, und zeigt auf der rechten Bildhälfte das erfindungsgemäße Magnetventil mit dem Rückschlagventil 25 in der Geschlossen-Stellung. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Magnetventils ist die Dichtung zur radialen Führung des Dichtelements 11 als O-Ring 14a ausgeführt, der die axiale Bewegung des Dichtelements 11 ohne Verlust der Dichtheit zulässt. Der Hub des Dichtelements 11 kann bei diesem Ausführungsbeispiel durch entsprechende geometrische Formpaarungen des Führungsschaftes 11.1 und der Ventilkörperhülse 10 oder durch den Flachfilter 21 begrenzt werden. Die geometrischen Formpaarungen können beispielsweise als Stufen, Schultern usw. ausgeführt werden. Analog zum ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 kann das Betriebsfluid in der Offen-Stellung des Rückschlagventils 25 durch die Radialbohrungen 15 des Ventilkörpers 10 gemäß den Bypassströmungspfeilen 28 abfließen. Die umgekehrte Flussrichtung des Hauptfluidstroms drückt das Dichtelement 11 in die auf der rechten Bildhälfte dargestellte Geschlossen-Stellung.
Das erfindungsgemäße Magnetventil weist in vorteilhafter Weise geringere Außendimensionen und damit einen geringeren radialem und axialen Platzbedarf, einen nahezu sym- metrischen Aufbau und eine Teileintegration von Funktionen auf.
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Claims

Ansprüche
1. Magnetventil mit einer Magnetbaugruppe und einer Ventilpatrone (5), die einen Ventilein- satz (22), ein innerhalb des Ventileinsatzes (22) beweglich geführtes Schließelement (7) und einen Ventilkörper (10) umfasst, wobei zwischen einem Fluideinlass (27) und einem
Fluidauslass (26) ein Hauptventil angeordnet ist, das ein mit dem Schließelement (7) verbundenes Hauptdichtelement (7.1) und einen im Ventilkörper (10) angeordneten Hauptventilsitz (12) aufweist, wobei eine von der Magnetbaugruppe erzeugte Magnetkraft das Schließelement (7) in Richtung Ventilkörper (10) bewegt, wodurch das Hauptdichtelement (7.1) dichtend in den Hauptventilsitz (12) eintaucht, und wobei in einem Bypass zum
Hauptventil konzentrisch zur Hauptventilachse (1.1) ein Rückschlagventil (25) angeordnet ist, das ein Dichtelement (11) und einen Ventilsitz aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (10) als Hülse ausgeführt ist, in welcher das Dichtelement (11) des Rückschlagventils (25) axial beweglich geführt ist, wobei der Hauptventilsitz (12) mit einer Durchgangsöffhung an einem haubenförmigen Ende der Ventilkörperhülse (10) angeordnet ist, und wobei das Dichtelement (11) des Rückschlagventils dichtend mit dem Ventilsitz zusammenwirkt, der durch einen Rand (20) der an diesem Ende offenen Ventilkörperhülse (10) gebildet ist.
2. Magnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Dichtbereich (11.2) des
Dichtelements (11) als Kegel oder Kugel und der Rand (20) der Ventilkörperhülse (10) als Kreiskante oder Hohlkegel oder Hohlkugel ausgeführt ist.
3. Magnetventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement als rotationssymmetrischer Stempel (11) ausgeführt ist, der einen im Wesentlichen innerhalb der Ventilkörperhülse (10) angeordneten Führungsschaft (11.1) und den mit dem Führungsschaft (11.1) verbundenen Dichtbereich (11.2) umfasst, wobei der Stempel (11) eine Innenbohrung (13) aufweist, durch welche im geschlossenen Zustand des Rückschlagventils (25) die Hauptströmung des Fluids zum Hauptventilsitz (12) strömt.
4. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilkörperhülse (10) mindestens eine Radialbohrung (15) aufweist, die im geöffneten Zustand des Rückschlagventils (25) eine Bypassströmung (28) des Fluids ermöglicht.
5. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsschaft (11.1) des Dichtelements (11) innerhalb der Ventilkörperhülse (10) radial durch eine Dichtung (14, 14a) gerührt ist, wobei der Dichtbereich (11.2) des Dichtelements (11) von der Hauptströmung des Fluids dichtend gegen den Rand (20) der Ventilkörperhül- se (10) gedrückt wird und von der Bypassströmung (28) des Fluids, die eine zur Hauptströmung entgegengesetzte Strömungsrichtung aufweist, vom Rand (20) der Ventilkörperhülse (10) gelöst wird.
6. Magnetventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung als O-Ring (14a), der im oberen Bereich des Führungsschaftes (11.1) angeordnet ist, oder als Nutring
(14) ausgeführt ist.
7. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch ein Ventilbauelement (24), das einen Ringfilter (16) und/oder einen Flachfüter (21) trägt, wobei das Ventil- bauelement (24) die Bypassströmung über eine erste Dichtlippe (24.1) zum Ventilkörper
(10) und über eine zweite Dichtlippe (24.2) zu einem Fluidblock (18) abdichtet.
8. Magnetventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilbauelement (24) kraftschlüssig oder formschlüssig auf den Ventileinsatz (22) montiert ist.
9. Magnetventil nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsschaft (11.1) am oberen Ende eine den Nutring (14) übergreifende Wulst (19) aufweist, die im geöffneten Zustand des Rückschlagventils (25) auf dem Nutring (14) aufliegt und den Hub des Dichtelements (11) begrenzt.
10. Magnetventil nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Hub des Dichtelements (11) durch entsprechende geometrische Formpaarungen des Führungsschaftes (11.1) und der Ventilkörperhülse (10) oder durch den Flachfilter (21) begrenzt ist.
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