WO2010124754A1

WO2010124754A1 - Ventil zur fluidleitung sowie dosiervorrichtung

Info

Publication number: WO2010124754A1
Application number: PCT/EP2010/000936
Authority: WO
Inventors: Rudolf Lonski
Original assignee: Rudolf Lonski
Priority date: 2009-04-28
Filing date: 2010-02-16
Publication date: 2010-11-04

Abstract

Vorgeschlagen wird ein Ventil (2) zur Fluidleitung, insbesondere zur Dosierung von Fluiden, durch eine Leitungsöffnung (12) hindurch, wobei das Ventil bistabil mit zwei Öffnungszuständen der Leitungsöffnung ausgebildet ist, umfassend: einen bewegbaren Anker (10) zum Öffnen und Verschließen der Leitungsöffnung, welcher wenigstens einen Permanentmagneten (13, 14) umfasst, sowie wenigstens eine Spule (17) zur Erzeugung eines Magnetfeldes und zum Bewegen des Ankers. Um eine verbesserte Betätigung zu ermöglichen, befindet sich wenigstens einer der Permanentmagnete im Innern der Spule. Außerdem wird eine Dosiervorrichtung (1) vorgeschlagen.

Description

"Ventil zur Fluidleitung sowie Dosiervorrichtung"

Die Erfindung betrifft ein Ventil zur Fluidleitung, insbesondere zur Dosierung eines Fluids, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Dosiervorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 12.

Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise durch die DE 199 30 914 Al ein Ventil zur Abgabe eines flüssigen Spülmittels bekannt, bei dem der Anker einen Permanentmagneten aufweist, und der Anker somit durch äußere Magnetfelder verschiebbar ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Ventil zur Fluidleitung bzw. eine Dosiervorrichtung vorzuschlagen, welche eine verbesserte Betätigung ermöglichen.

Diese Aufgabe wird, ausgehend von einem Ventil bzw. einer Dosiervorrichtung der einleitend genannten Art, durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 12 gelöst .

Durch die in den abhängigen Ansprüchen genannten Maßnahmen sind vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung möglich.

Dementsprechend zeichnet sich ein erfindungsgemäßes Ventil dadurch aus, dass wenigstens einer der Permanentmagnete sich im Innern der Spule befindet. Ein einfacher Vorteil, der durch diese Maßnahme erreicht werden kann, besteht darin, ein möglichst kompaktes Ventil bauen zu können. Wird der Anker mit seinen Permanentmagneten durch den Einfluss des Magnetfeldes, das durch die Spule erzeugt wird, bewegt, so besitzt diese Anordnung des Weiteren den Vorteil, dass die Feldlinien des Magnetfeldes der Spule in ihrem Inneren weitgehend parallel verlaufen und zudem im Innern der Spule eine hohe Kraftflussdichte vorliegt, d.h. eine vergleichsweise hohe Anzahl an Feldlinien eine Flächeneinheit durchstoßen. Dadurch ist es möglich, die Kraftwirkung auf den Anker zu verbessern bzw. eine möglichst hohe Kraft auf den Anker wirken zu lassen. Insbesondere kann die Anordnung ggf. auch so ausgestaltet sein, dass beide Permanentmagnete sich im Innern der Spule befinden. Es kann auch wenigstens einer der Permanentmagnete sich in jeder Stellung des Ankers zwischen dem Öffnen und dem Verschließen der Leitungsöffnung im Innern der Spule befinden. Die Spule kann ferner den Anker wenigstens teilweise umgeben.

Das erfindungsgemäße Ventil kann zur Fluidleitung, insbesondere zur Dosierung eines Fluids durch eine Leitungsöffnung hindurch verwendet werden. Fluide sind Flüssigkeiten oder auch Gase. Das Ventil ermöglicht beispielsweise, die Leitung eines derartigen Fluids zu unterbrechen oder fortsetzen zu lassen. Mittels des Ventils kann auch gezielt eine bestimmte Fluidmenge durch die entsprechende Leitungsöffnung, die das Ventil öffnen oder verschließen kann, hindurchgeleitet werden. Dies kann auch dadurch erzielt werden, dass das Ventil für eine bestimmte Zeit geöffnet oder geschlossen wird. Dabei ist das erfindungsgemäße Ventil bistabil ausgebildet. Das Ventil besitzt folglich zwei stabile Zustände, welche jeweils einem Öffnungszustand der Leitungsöffnung entsprechen, nämlich geöffnet oder geschlossen. Das Öffnen und Verschließen der Leitungsöffnung erfolgt beim erfindungsgemäßen Ventil über einen bewegbaren Anker. "Bistabil" im Sinne der Erfindung bedeutet, dass sich das Ventil in einem der beiden Zustände befinden kann, ohne dass es beschaltet ist, oder dass von außen ein entsprechendes Steuersignal an das Ventil gegeben wird.

Ferner ist bei dem Ventil eine Spule vorhanden, welche ein Magnetfeld erzeugen kann. Die Erzeugung des Magnetfeldes durch die Spule dient dazu, den Anker zu bewegen. Damit dies ermöglicht wird, umfasst der Anker wenigstens einen Permanentmagneten. Urundsatziich kann zur Erzeugung eines Magnetfeldes bei einem Ventil statt einer Spule auch ein bewegbarer Permanentmagnet verwendet werden. Die Verwendung eines Permanentmagneten, der beispielsweise bewegt wird und dessen Magnetfeld durch Annäherung an die Permanentmagnete des Ankers eine von diesem Abstand abhängende Kraft bewirkt, ist grundsätzlich möglich. Es kann aber insbesondere vorteilhaft sein, zur Erzeugung eines solchen äußeren Magnetfeldes eine Spule zu verwenden, welche also elektrisch beschaltbar ist. Insbesondere kann die an der Spule angelegte Spannung umgepolt und somit die Richtung der Feldlinien des Magnetfeldes umgedreht werden. Mittels einer Spule ist es auch einfacher, die Feldstärke durch Einstellung des Spulenstromes zu variieren, während z.B. ein Permanentmagnet zur Erzeugung des Magnetfeldes mit einem Motor angenähert und entfernt werden muss, um die Stärke des Magnetfeldes zu variieren.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist wenigstens einer der beiden Permanentmagnete fest am Anker befestigt. Hierdurch wird beispielsweise ermöglicht, dass eine Kraft, welche infolge des Magnetfeldes auf die Permanentmagnete wirkt, gleichzeitig auch dabei auf den Anker selbst übertragen wird.

Insbesondere kann bei einer Weiterbildung der Erfindung der bewegliche Anker so ausgebildet sein, dass seine Bewegung auf der Achse der Spule verläuft. Beispielsweise ist dies besonders vorteilhaft, wenn der Anker wenigstens teilweise von der Spule umgeben wird. Auch hier sind insbesondere Vorteile in Bezug auf die kompakte Bauweise sowie in Bezug auf die erhöhte Kraftwirkung auf den Anker möglich.

Außerdem können bei einer Ausführungsvariante der Erfindung die beiden Permanentmagnete auf der und/oder um die Achse der Spule angeordnet sein. Es ist insbesondere denkbar, dass die Achse der Spule, die Achse des Ankers, die Linie, auf der die Permanentmagnete angeordnet sind, sowie die Bewegungsachse des Ankers alle zusammenfallen.

Bei einer Ausführangsform der Erfindung umfasst der Anker zwei Permanentmagnete, welche mit gleichnamigen Polen zueinander weisend angeordnet sind. Diese Permanentmagnete sind dabei so angebracht, dass sie sich stets zueinander in einem festen Abstand befinden. Die beiden Permanentmagnete erzeugen so ein magnetisches Quadrupolfeld. Sind beispielsweise beide Permanentmagnete gleich ausgebildet, so weisen die Feldlinien in ihrem Verlauf folgende Symmetrien auf:

- Zum einen kann eine Spiegelsymmetrie bezüglich einer gedachten Linie bestehen, auf der die beiden Permanentmagnete angeordnet sind und die durch die Pole der Permanentmagnete verläuft .

- Zum andern kann eine Spiegelsymmetrie bezüglich einer gedachten Linie besten, welche zwischen den beiden Permanentmagneten verläuft und bezüglich der die beiden Permanentmagnete spiegelsymmetrisch angeordnet sind.

- Ferner kann eine Punktsymmetrie bezüglich des Schnittpunkts der beiden oben genannten gedachten Linien bestehen.

Gerade im Hinblick auf die Ausbildung eines bistabilen Ventils kann die Verwendung eines Quadrupolfeldes, insbesondere eines Quadrupolfeldes mit entsprechenden Symmetrien, vorteilhaft sein, da z.B. hinsichtlich der Symmetrie auf vergleichsweise einfache Art ähnliche Kraftwirkungen zu beiden Seiten der Symmetrieachse hin erzeugt werden können. Insbesondere ermöglicht das Quadrupolfeld, dass in Bereichen zwischen den beiden Permanentmagneten an manchen Stelen praktisch kein Feld vorliegt. Bei einem bistabilen Ventil können diese Eigenschaften dahingehend ausgenutzt werden, zwei stabile Zustände zu erreichen, während zwischen beiden Zuständen ein z.B. instabiles Kräftegleichgewicht herrschen kann. Ein bistabiles Ventil besitzt weiterhin den Vorteil, dass hierdurch Energie eingespart werden kann, da zur Aufrechterhaltung eines der stabilen Zustände das Ventil nicht mit einem dauerhaften Steuersignal versorgt werden muss, wodurch die Energieeinsparung ermöglicht wird.

Grundsätzlich kann die Verwendung von Permanentmagneten auch in vorteilhafter Weise die mechanische Zuverlässigkeit des Ventils verbessern. Beispielsweise kann die Verwendung von Federn zur Ausübung einer Federkraft auf Bauteile des Ventils, wie beispielsweise den Anker, reduziert bzw. ganz vermieden werden. Somit kann das Ventil insbesondere korrosionsbeständiger ausgebildet werden. In der Regel können die Permanentmagnete auch einfach gekapselt werden. Ferner ist die Verwendung von korrosionsbeständigen Hartferriten für die Permanentmagnete möglich.

Allgemein bestehen bei einem bistabilen Ventil verschiedene Möglichkeiten, einen der entsprechenden Zustände stabil zu gestalten, insbesondere dann, wenn das Ventil nicht beschaltet wird, also aktiv von außen versucht wird, einen Zustand herbeizuführen. Eine Möglichkeit besteht beispielsweise darin, an den Anker eine Feder anzubringen, welche den Anker in eine bestimmte Richtung drückt. Ferner könnte auch prinzipiell das Gewicht des Ankers so gewählt werden, dass dieser - ohne Vorliegen einer magnetischen Anziehungskraft nach oben - durch die Schwerkraft nach unten gezogen wird. Um beispielsweise jedoch die magnetische Kraft der Permanentmagnete auch im unbeschalteten Zustand des Ventils ausnutzen zu können, ist bei einer Weiterbildung der Erfindung wenigstens ein Bauelement aus magnetisierbarem Material oder aus magnetischem Material vorgesehen. Magnetisches Material, etwa ein Permanentmagnet, erzeugt selbst ein Magnetfeld und ist dazu in der Lage, dementsprechend einen anderen Permanentmagneten, z.B. einen mit dem Anker verbundenen Permanentmagneten, anzuziehen oder abzustoßen.

Ferner kann jedoch auch ein Bauelement aus magnetisierbarem Material ausgebildet sein, so dass sich die Elementarmagnete des Materials im Feld, beispielsweise eines Permanentmagneten, ausrichten und somit auch eine Kraftwirkung zwischen dem Bauelement aus magnetisierbarem Material und dem Permanentmagneten erzeugt wird. Auf diese Weise kann der Anker in einer oder zwei stabilen Lagen gehalten werden; das Ventil

werden, wobei jeweils einer der Permanentmagnete gerade von dem magnetischen oder magnetisierbaren Bauelement stärker angezogen wird, das dem entsprechenden einzunehmenden Zustand der beiden bistabilen Zustände entspricht.

Zudem kann der Anker bei einer Ausführungsvariante so ausgebildet sein, dass er zu einem Großteil als Kunststoffspritzteil hergestellt worden ist. Der Anker kann aber auch beispielsweise aus einem Edelstahl, aus einem Leichtmetall, aus einem Verbundwerkstoff usw. hergestellt sein. Daher kann es vorteilhaft sein, wenn der Anker ein Verschließelement zum Verschließen der Leitungsöffnung aufweist. Insbesondere ermöglicht dies ein besonders dichtes Verschließen der Leitungsöffnung. Das Dichtungsmaterial kann je nach Anwendung auch entsprechend korrosionsbeständig, säure- bzw. basenbeständig oder temperaturunempfindlich sein. Gegebenenfalls kann das Verschließelement auch einen Teil des Ankers, oder aber den ganzen Anker außen verkleiden, um beispielsweise eine Wechselwirkung des Ankermaterials mit dem entsprechenden Fluid zu vermeiden

Je nach Anwendungsbereich des Ventils kann der Anker aus verschiedenen Materialien gefertigt sein. Beispielsweise kann ein relativ leichter Anker gefertigt werden,

Beispielsweise dann, wenn die Spule wenigstens teilweise den Anker umgibt, kann die Aufnahme der Spule, also der Teil, um welchen die Spule gewickelt ist, auch gleichzeitig als Führungshülse zur Führung des bewegbaren Ankers vorgesehen sein. Auch dies ist insbesondere vorteilhaft im Hinblick auf eine möglichst kompakte Bauweise.

Ferner zeichnet sich eine Dosiervorrichtung zur Dosierung eines Fluids dadurch aus, dass eine erfindungsgemäßes Ventil bzw. eine Ausführungsform oder Weiterbildung dieses Ventils vorgesehen ist. Das Ventil sorgt dann für die entsprechende Dosierung. Insbesondere können dann für die Dosiervorrichtung auch die bereits genannten Vorteile des entsprechenden Ventils genutzt werden.

Grundsätzlich ist es möglich, das Ventil in einer entsprechenden Leitung vorzusehen. Außerdem ist es möglich, dass die Dosiervorrichtung bereits eine Vorratskammer zur Bevorratung des Fluids umfasst.

Zudem kann die Dosiervorrichtung auch eine Vordosierkammer zum Portionieren des zu dosierenden Fluidvolumens aufweisen. Eine derartige Vordosierkammer kann eine Reihe von Vorteilen aufweisen: Beispielsweise ermöglicht sie ein genaueres Dosieren des entsprechenden Fluidvolumens. Ferner ermöglicht sie eine Trennung des Fluids von dem Raum, der sich hinter der Leitungsöffnung befindet. Gerade bei einfachen bzw. kostengünstigen Ausführungsformen kann es möglich sein, dass ein Rückfluss durch die Leitungsöffnung nicht gänzlich ausgeschlossen werden kann. Ist jedoch eine Vordosierkammer zwischengeschaltet, so kann dies dazu führen, dass die Verunreinigungen des Fluids durch Rückfluss geringer gehalten werden. Insbesondere kann also bei einer Ausführungsvariante der Erfindung die Vorratskammer eine Verbindung zur Vordosierkammer aufweisen.

Ausführungsbeispiel

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend anhand der Figur unter Angabe weiterer Vorteile und Einzelheiten näher beschrieben.

Im Einzelnen zeigt

Figur 1 einen schematischen Schnitt durch eine Dosiervorrichtung gemäß der Erfindung.

Figur 1 zeigt eine Dosiervorrichtung 1 mit einem Ventil 2 und einer Vordosierkammer 3. Das Ventil 2 ist dabei als bistabiles Ventil ausgebildet. Die Vordosierkamrner 3 umfasst dabei ein Vordosierbehältnis 4, welches zylinderförmig ausgebildet ist. Das Vordosierbehältnis 4 ist über einen Zugang 5 mit einem Vorratsbehälter V verbunden. Der Vorratbehälter V ist in Figur 1 am oberen Rand abgeschnitten dargestellt. Ist dieser Vorratsbehälter V beispielsweise als Austauschkartusche ausgebildet, so kann z.B. die Dosiervorrichtung 1 an einer dafür vorgesehenen Stelle mit Hilfe des Zugangs 5 dort eingesteckt werden. Deshalb ist in Figur 1 der Zugang 5 angeschrägt, um beim Verbinden mit dem Vorratsbehälter V z.B. eine dafür vorgesehene Folie an einer Öffnung des Vorratsbehälters V durchstoßen zu können. Der Zugang 5 führt über eine Öffnung 6 ins Vordosierbehältnis 4.

Am anderen Ende des zylindrischen Vordosierbehältnisses 4 ist eine weitere Öffnung 7 vorgesehen. In Figur 1 wird diese Öffnung 7 gerade von einem als Kugel ausgebildeten Trennelement 8 verschlossen, welche z.B. aus Kunststoff hergestellt ist. Das Material, aus dem die Kugel 8 hergestellt ist, ist so gewählt, dass es in dem entsprechenden, zu dosierenden Fluid schwimmfähig ist. Es besteht allerdings grundsätzlich auch die Möglichkeit, das Trennelement durch den Auftrieb eines separat ausgebildeten Schwimmkörpers schwimmfähig zu gestalten.

Eine Anwendungsmöglichkeit einer derartigen Dosiervorrichtung 1, eines derartigen Ventils 2 bzw. einer derartigen Vordosierkammer 3 ist beispielsweise eine Ausbildung als Dosiervorrichtung für Reinigungssubstanzen in Haushaltsmaschinen, wie z.B. Waschmaschinen, Geschirrspülmaschinen oder Ähnlichem.

Dementsprechend ist die Kugel 8 in dieser Ausführungsvariante der Erfindung so ausgebildet, dass das Material, aus dem sie besteht, eine ausreichend geringe Dichte und das schwimmfähige Trennelement genug Auftrieb aufweist, um in der entsprechend zu dosierenden Flüssigkeit, etwa einem flüssigen Reinigungsmittel, einer wässrigen Lösung der zu dosierenden Substanz oder gegebenenfalls in Wasser schwimmfähig zu sein.

Ferner ist der Durchmesser des Trennelementes 8 so gewählt, dass der Querschnitt durch die Mitte der Kugel 8 dem Querschnitt des zylindrischen Vordosierbehältnisses 4 fast eiiLspricht. Dabei wird der Durchmesser der Kugel 8 jedoch so gewählt, dass dieser etwas kleiner ist als der Durchmesser des zylindrischen Behältnisses 4, so dass sich die Kugel 8 entlang der Achse des zylindrischen Behälters 4 bewegen kann, ohne dabei stecken zu bleiben. Im Anschluss an die Öffnung 7 befindet sich ein Uberleitungsbereich bzw. eine Ventilkammer 9, die zum Ventil 2 hinführt. Das Ventil 2 selbst umfasst einen Anker 10, der wiederum einen Dichtkörper 11 umfasst, mit dem eine Auslassöffnung 12 verschlossen werden kann.

Folglich ist die Fluidleitung insgesamt so geführt, dass das zu dosierende Fluid aus dem Vorratsbehälter V über den Zugang 5 in die Vordosierkammer 3, insbesondere in das Vordosierbehältnis 4 gelangt, und dabei die Kunststoffkugel 8 innerhalb des zylindrischen Bereichs 4 durch den Auftrieb im Fluidmedium aufsteigen kann, so dass diese Kugel 8 schließlich bis zur Öffnung 6 gelangt und diese auch je nach Ausführungsvariante verschließen kann. Demnach kann das Fluid über die Öffnung 7 auch in die Ventilkammer 9 gelangen. Schließlich wird über das Ventil 2 die zu dosierende Fluidmenge durch die Ventilkammer 9 hindurch über die Auslassöffnung 12 abgegeben und gelangt so nach außen, beispielsweise in den Innenraum einer Haushaltsmaschine. Wird dann die zu dosierende Flüssigkeit über den Auslass 12 nach außen geleitet, sinkt mit dem Fluidstrom auch die Kugel 8 nach unten und gelangt wieder bis zur Öffnung 7, die sie je nach Ausführungsform auch verschließen kann. Das Trennelement 8 wird im Fluidstrom deshalb nach unten mit gesogen, da zwischen dem Trennelement 8 und den Wänden des Vordosierbehältnisses 4 nicht genug Platz ist, dass eine Menge an Fluid vorbeiströmen kann, die ausreichend wäre, dass die Kugel 8 nicht nach unten gezogen würde.

Der Anker 10 des bistabilen Ventils 2 umfasst des Weiteren zwei Permanentmagnete 13 und 14, welche gegenpolig zueinander angeordnet sind. Beide Permanentmagnete 13, 14 sind fest am Anker befestigt, können also insbesondere auch ihren Relativabstand zueinander nicht ändern. Der Anker 10 ist in einer Führungshülse 15 beweglich gelagert. Die Führungshülse 15 ist aus einem unmagnetischen Kunststoff gefertigt. Der Ankerstößel 16 ist, abgesehen von den Permanentmagneten 13, 14 bzw. dem Dichtungsmaterial 11, aus dem gleichen Kunststoff, wie die Führungshülse 15 gefertigt. Die Führungshülse 15 ist teilweise von einer Spule 17 umwickelt. Dabei fällt die Achse der Spule 17 mit der Bewegungsachse des Ankers 10, die im Übrigen durch einen Doppelpfeil A gekennzeichnet ist, zusammen.

Das Ventil 2 ist, wie bereits erläutert, als bistabiles Ventil ausgebildet: Es besitzt demnach zwei stabile Zustände, bei denen der Auslass 12 geöffnet oder geschlossen ist. In Figur 1 befindet sich der Anker 10 gerade in seiner oberen Stellung, d.h. der Auslass 12 ist geöffnet und der Anker 10 befindet sich am oberen Anschlag 18 der Führungshülse 15. Ferner ist in die Führungshülse 15 ein Ring 19 aus magnetisierbarem Material (z.B. Eisen oder magnetisierbarer, rostfreier Stahl) eingebracht. Die Mittenachse dieses magnetisierbaren Rings 19 fällt ebenso mit der Bewegungsachse A des Ankers 10 zusammen.

Über dem Anschlagbereich 18 befindet sich eine Metallkugel 20 aus magnetisierbarem Eisen/Stahl in einem Aufenthaltsvolumen 21. Dieses Aufenthaltsvolumen 21 ist ebenfalls annähernd zylinderförmig ausgebildet. Die Metallkugel 20 kann sich darin im Wesentlichen frei bewegen (abgesehen von magnetischen Anziehungskräften) . Das Aufenthaltsvolumen 21 wird durch eine angeformte Kunststoffwanne gebildet. Wird die gesamte Dosiervorrichtung 1 beispielsweise geschüttelt oder auf sonstige Weise erschüttert, so bewegt sich die Metallkugel 20 dementsprechend frei innerhalb des Aufenthaltsvolumens 21. Insbesondere sind die Zwangsbedingungen durch das Aufenthaltsvolumen 21 so gewählt, dass die Metallkugel 20 sich vertikal, d.h. auf und ab in Richtung A bewegen kann.

Die Funktionsweise des Ventils kann dabei folgendermaßen veranschaulicht werden:

Zunächst einmal geht man davon aus, dass die Spule 17 nicht von einem Strom durchflössen wird, selbst also kein Magnetfeld erzeugt. Durch die beiden entlang der Achse A gegenpolig zueinander gerichteten Permanentmagnete 13, 14 wird ein Quadrupolfeld erzeugt, welches ebenfalls hinsichtlich der Achse A vertikal durch die Mitte der Permanentmagnete (im Wesentlichen) symmetrisch verläuft. Geht man davon aus, dass der Anker 10 zunächst einmal sich in der unteren Stellung befindet, d.h. den Ausläse 12 verschließt, so ist dies ein stabiler Zustand, da hierbei der Permanentmagnet 14 und das durch ihn erzeugte Feld das Eisen des Ringes 19 magnetisiert und die hieraus entstehende Kraftwirkung den Anker 10 in dieser Position festhält, wobei die Spule 17 für diese Betrachtung noch nicht von einem Strom durchflössen werden soll. Das Ventil 2 ist dabei hinsichtlich der Eisenmassen des Ringes 19, der Kugel 20, der Stärke der Permanentmagnete 13, 14 sowie hinsichtlich der Größen- und Abstandsverhältnisse des gesamten Ventils 2 so ausgebildet, dass dieser Zustand zunächst stabil bleibt, sofern die Spule nicht von einem Strom durchflössen wird und ein Magnetfeld erzeugt und ferner auch unabhängig von der aktuellen Position der Eisenkugel 20.

Nun ist es möglich, die Spule 17 so von einem Strom durchfließen zu lassen, dass dadurch ein derart starkes und so gerichtetes Magnetfeld erzeugt wird, welches im Inneren der Spule praktisch parallel zur Bewegungsachse A verläuft, dass der Anker 10 aus seiner vorherigen Position gerissen und nach oben in Richtung des Anschlags 18 bewegt werden kann. Liegt die Metallkugel 20, wie in Figur 1 dargestellt, unten, d.h. in Richtung des Anschlags 18, so wird ihr Material ebenfalls durch das Feld der Ankermagnete magnetisiert.

Wird nun keine Spannung mehr an die Spule 17 angelegt und diese demnach auch nicht mehr von einem Strom durchflössen, so hört diese auf, ein Magnetfeld zu erzeugen. Das Ventil 2 ist jedoch hinsichtlich der Eisenmassen 19, 20 sowie seiner Abstände und der Stärke der Permanentmagnete 13, 14 so ausgebildet, dass die Anziehungskraft zwischen dem Anker und der magnetisierten Eisenkugel 20 ausreicht, um den Anker 10 in seiner zweiten stabilen, geöffneten Position am Anschlag 18 oben zu halten. Dieser Zustand (Position des Ankers im geöffneten Zustand) ist jedoch nur so lange stabil, wie die Kugel 20 am unteren Anschlag 22 des Aufenthaltsraums liegt.

Wird die Dosiervorrichtung 1 beispielsweise durch einen heftigen Schlag, durch eine entsprechende Beschleunigung oder Ähnliches erschüttert (z.B. während des Transports der Dosiervorrichtung) , so dass die Kugel 20 ihren Kontakt zur Aufliegefläche 22 verliert und sich somit vom

Permanentmagneten 13 des Ankers weiter entfernt, so reicht die Kraft zwischen der Kugel 20 und dem Feld des Permanentmagneten

13 des Ankers nicht mehr aus, um den Anker am oberen Anschlag

18 zu halten, so dass dieser, angezogen von der Schwerkraft bzw. durch die Anziehungskraft zwischen dem Permanentmagneten

14 und dem magnetisierbaren Ring 19 entlang der Bewegungsrichtung nach unten gezogen wird und somit den Auslass 12 wieder verschließt.

Befindet sich die Kugel 20 in ihrer Position an der Auflagefläche 22 und befindet sich weiterhin der Anker 10 in oberer, geöffneter Position, also am Anschlag 18, so kann das Ventil aber auch dadurch wieder geschlossen werden, indem eine Spannung in umgekehrter Richtung bezüglich der oben genannten Spannung an die Spule 17 angelegt wird und die somit ein Magnetfeld erzeugt, das den Anker aus seiner bisherigen Position wieder herauslöst und nach unten befördert, so dass dieser den Auslass 12 wieder verschließt. Im Betrieb der Dosiervorrichtung bzw. des Ventils ist dies die betriebsgemäße Schließung der Leitungsöffnung 12, da hier im Allgemeinen von derartigen Erschütterungen nicht oder nur in speziellen Anwendungen ausgegangen werden kann. Wird die Spannung, die an der Spule 17 anliegt, daraufhin gleich wieder abgeschaltet, so reicht die Anziehung zwischen dem Permanentmagneten 14 und dem Ring 19 wieder aus, um den Anker weiterhin in einer geschlossenen Position des Auslasses 12 in einer stabilen Lage zu halten.

Würde man beispielsweise von einem den Dosierausgang 12 verschließenden Zustand des Ankers ausgehen (also in unterer Position) , so würde dieser zunächst stabil durch die Wechselwirkung zwischen dem Permanentmagneten 14 und dem Ring

19 gehalten. Weiter gehe man davon aus, dass in dieser Situation sich die Metallkugel 20 auf der Auflagefläche 22 liegend befindet. Würde man nun rein mechanisch, ohne an die Spule 17 eine Spannung anzulegen, den Anker 10 entgegen der Kraft, die zwischen dem Permanentmagneten 14 und dem Ring 19 wirkt, den Anker 10 nach oben gegen den Anschlag 18 drücken, so würde die Anziehungskraft zwischen der Metallkugel 20 und dem Permanentmagneten 13 ausreichen, um diesen in einer stabilen Position zu halten. Vorteilhaft ist an dieser Ausführung, dass die Dosiervorrichtung insbesondere beim Transport in der Regel immer geschlossen ist. Wird die Dosiervorrichtung erschüttert, so hat dies zur Folge, dass sich die Metallkugel 20 innerhalb des Aufenthaltsraums 21 bewegt. Erzeugt die Spule 17 in diesem Moment kein Magnetfeld, so ist der einzig stabile Zustand derjenige, in dem der Anker 10 den Auslass 12 verschließt, zumindest dann, wenn die Erschütterungen nicht so groß sind, dass gegebenenfalls die ganze Dosiervorrichtung zerstört werden kann.

Würde man also beispielsweise in einem Zustand, bei dem die Spule 17 nicht von einem Strom durchflössen wird und ein Magnetfeld erzeugt, und bei dem das Ventil 2 geöffnet wäre, so würde eine ausreichende Erschütterung, beispielsweise durch Herausnehmen der Dosiervorrichtung 1 aus ihrem Betriebsbereich, die Kugel 20 innerhalb des Aufenthaltsraums 21 bewegt und somit das Ventil geschlossen werden. Dies führt zu einer deutlichen Erhöhung der Sicherheit, die mit der Dosiervorrichtung 1 verbunden ist, da bei geschlossenem Ventil kein Fluid über den Auslass 12 nach außen gelangen kann.

Da zum Schalten des Ventils 2 zwischen geöffnetem und geschlossenem Zustand es nur zwei stabile Zustände gibt (bistabil), die auch in stromlosem Zustand der Spule 17 gehalten werden können, sind zum Schalten des Ventils 2 also lediglich Strompulse nötig, welche die Spule 17 durchfließen und somit kurzzeitig ein Magnetfeld, das zum Schalten des Ventils ausreichend ist, benötigt werden.

Die Dosiervorrichtung 1 ist dabei in Betriebsstellung so orientiert, dass der Auslass in Schwerkraftrichtung unten bzw. der Zugang 5 zum Vorratsbehälter in Schwerkraftrichtung oben liegt .

Im Übrigen bildet nicht nur die Gesamtheit der Merkmale des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels eine Erfindung, sondern auch einzelne Merkmale bzw. Kombinationen einzelner Merkmale können für sich eigene Erfindungen ausbilden . - -

Bezugszeichenliste :

1 Dosiervorrichtung

2 Ventil

3 Vordosierkämmer

4 Vordosierbehältnis

5 Zugang

6 Öffnung

7 Öffnung

8 Trennelement

9 Ventilkammer

10 Anker

11 Dichtkörper

12 Dosierausguss

13 Permanentmagnet

14 Permanentmagnet

15 Führungshülse

16 Ankerstößel

17 Spule

18 oberer Anschlag

19 magnetisierbarer Ring

20 magnetisierbare Metallkugel

21 Aufenthaltsraum

22 unterer Anschlag / Auflagefläche A Bewegungsachse

V Vorratsbehälter

Claims

Ansprüche:

1. Ventil (2) zur Fluidleitung, insbesondere zur Dosierung von Fluiden, durch eine Leitungsöffnung (12) hindurch, wobei das Ventil bistabil mit zwei öffnungszuständen der Leitungsöffnung ausgebildet ist, umfassend:

• einen bewegbaren Anker (10) zum Öffnen und Verschließen der Leitungsöffnung,

• welcher wenigstens einen Permanentmagneten (13, 14) umfasst, sowie

• wenigstens eine Spule (17) zur Erzeugung eines Magnetfeldes und zum Bewegen des Ankers, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Permanentmagnete sich im Innern der Spule befindet.

2. Ventil (2) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Permanentmagnete (13, 14) sich in jeder Stellung des Ankers (10) zwischen dem Öffnen und Verschließen der Leitungsöffnung sich im Inneren der Spule (17) befindet.

3. Ventil (2) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Permanentmagnete (13, 14) fest mit dem Anker (10) verbunden ist.

4. Ventil (2) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der bewegliche Anker (10) so ausgebildet ist, dass seine Bewegung (A) auf der Achse der Spule verläuft.

5. Ventil (2) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagnete (13, 14) auf der und/oder um die Achse der Spule (17) angeordnet sind.

6. Ventil (2) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagnete (13, 14) mit gleichnamigen Polen zueinander angeordnet sind.

7. Ventil (2) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Bauelement (19, 20) aus magnetisierbarem Material oder aus magnetischem Material vorgesehen ist.

8. Ventil (2) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Bauelemente (19, 20) aus magnetisierbarem oder aus magnetischem Material in Richtung der Achse der Spule vor und/oder hinter dem Bereich, in dem die Permanentmagnete des Ankers angeordnet sind, angebracht ist.

9. Ventil (2) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Bauelemente (19, 20) aus magnetisierbarem oder magnetischem Material in Richtung der Achse der Spule (17) in Höhe eines der Permanentmagnete (13, 14) angebracht ist, wenn der Anker sich in einer seiner beiden Positionen befindet, welche jeweils einem der beiden Öffnungszustande des Ventils entsprechen.

10. Ventil (2) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker ein Verschließelement (11) zum Verschließen der Leitungsöffnung (12) aufweist.

11. Ventil (2) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Führungshülse (15) zur Führung des bewegbaren Ankers (10) vorgesehen ist, um welche die Spule

(17) gewickelt ist.

12. Dosiervorrichtung (1) zur Dosierung eines Fluids, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Ventil (2) nach einem der vorgenannten Ansprüche zur Dosierung vorgesehen ist.

13. Dosiervorrichtung (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vordosierkämmer

(3) zum Portionieren eines zu dosierenden Fluidvolumens vorgesehen ist.

14. Dosiervorrichtung (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorratskammer zur Bevorratung des Fluids vorhanden ist, welche eine Verbindung (5) zur Vordosierkämmer (3) aufweist.