WO2021110307A1 - Solenoid valve for a fluid-conveying device and method for operating a solenoid valve - Google Patents

Solenoid valve for a fluid-conveying device and method for operating a solenoid valve Download PDF

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WO2021110307A1
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WO
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solenoid valve
air gap
yoke core
spring
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Andreas Kellner
Peter Boehland
Romain CHASSAGNE
Ralf Gragen
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • Solenoid valve for a fluid delivery device and a method for operating a
  • the invention relates to a solenoid valve for a fluid delivery device with the features of the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a fluid delivery device with a solenoid valve according to the invention, the fluid delivery device in particular for delivering an operating or auxiliary material, for example an aqueous urea solution for the aftertreatment of exhaust gases from an internal combustion engine , can be used. The invention also relates to a method for operating a solenoid valve according to the invention.
  • Solenoid valves are known from the prior art which have a solenoid coil and a liftable armature for actuating the valve.
  • a magnetic field can be built up, the magnetic force of which acts on the armature in such a way that the armature moves towards or away from the magnetic coil - usually against the spring force of a spring pretensioning the armature.
  • the solenoid valve can be opened or closed in this way, depending on whether the solenoid valve is designed as a normally closed or normally open valve.
  • the stroke of the armature is usually limited by a stroke stop.
  • a yoke core which is part of the magnetic circuit and lies opposite the armature at a working air gap, can be inserted into the magnetic coil.
  • the working air gap thus defines the maximum stroke of the armature.
  • the present invention is therefore based on the object of specifying a solenoid valve of the type mentioned above which can be operated with particularly little noise.
  • the solenoid valve with the features of claim 1 is proposed.
  • Advantageous further developments of the invention can be found in the subclaims.
  • a fluid delivery device with such a solenoid valve and a method for operating such a solenoid valve are specified.
  • the proposed solenoid valve comprises a liftable armature, a spring for preloading the armature and an annular magnetic coil for generating a magnetic force which counteracts the spring force of the spring.
  • a yoke core is inserted into the ring-shaped magnet coil, which, together with the armature, delimits a working air gap.
  • the armature and the yoke core have oppositely stepped contours which interlock when the armature is lifted and lead to the formation of at least one radial gap between the armature and the yoke core.
  • the armature and the yoke core accordingly each have a stepped contour, with contours of the same opposite being formed.
  • a first contour creates a positive shape, for example, which essentially corresponds to a negative shape of the respective other contour.
  • the contours can interlock when the armature approaches the yoke core.
  • the interlocking of the contours during a stroke of the armature has the result that at least one radial gap is formed between the armature and the yoke core.
  • This forms a secondary air gap that is opposite the working air gap is significantly smaller and thus leads to a targeted loss of magnetic force in the working air gap.
  • the magnetic force causing the armature stroke does not increase as the armature approaches the stroke stop - as is usual - but decreases.
  • the spring force of the spring can be selected so that a force equilibrium is established between the magnetic force and the spring force in a certain position of the armature and the armature stops moving before it reaches the stroke stop. The movement of the armature thus ends completely silently.
  • the balance of forces keeps the armature in a state of suspension as long as the magnet coil is energized.
  • the spring force of the spring can be selected so that there is no equilibrium of forces and the armature strikes the stroke stop, but at a significantly reduced speed or with a significantly reduced force. In this way, the movement of the armature does not end noiselessly, but at least it ends with significantly less noise.
  • a preferred area of application of the solenoid valve according to the invention is a fluid delivery device.
  • the proposed solenoid valve can be used as an inlet and / or outlet valve.
  • the contours of the armature and the yoke core which are stepped in opposite directions, are stepped at least once. This means that at least one radial gap or secondary air gap is formed when the armature approaches the yoke core. In this way, the above-described effect can be further enhanced. Multiple grading, each comprising two or more stages, is also conceivable.
  • the oppositely stepped contours of the armature and the yoke core each lead to annular shoulders, which are preferably arranged concentrically to one another and coaxially with respect to a common longitudinal axis of the armature and the yoke core.
  • the exact angular position of the armature with respect to the yoke core is therefore irrelevant.
  • the armature preferably has a stepped contour which is formed on the outer circumference.
  • the yoke core has a stepped contour which is formed on the inner circumference or extends inward. At When the magnet coil is energized, the armature dips into the yoke core. In principle, however, it can also be the other way round.
  • a residual air gap disk is advantageously arranged in the working air gap.
  • the residual air gap disc is particularly advantageous when the armature does not remain in a floating state, but rather ends its stroke at a stop. The stop is then ended by the residual air gap disc.
  • the residual air gap disc counteracts magnetic and / or hydraulic sticking of the armature to the stop. If a residual air gap disc is provided in the working air gap, this can be made of an elastomer material at least in some areas. Since this is flexible, a “soft” stop can be created with the help of the residual air gap disc, which also has a noise-reducing effect.
  • the remaining air gap disc can be manufactured from a metal, at least in some areas.
  • the armature have an end-face annular surface, which is delimited by the stepped contour, as a stop surface.
  • the stop surface formed on the armature can replace a residual air gap disc.
  • the spring force of the spring returns the armature to its starting position.
  • This can be defined by a further stop or by a sealing seat with which the armature or a valve element coupled to the armature interacts.
  • the armature have a sealing element which interacts with a sealing seat and which is made of an elastomer material. Due to its material properties, the sealing element ensures that the anchor falls “softly” back into the sealing seat. The resulting noise is significantly lower compared to two metal bodies hitting one another.
  • the sealing seat be a sealing element made from an elastomer material.
  • a "Soft" stop for the armature can be formed when it is returned to its original position.
  • the armature be guided over a sleeve.
  • the sleeve can be made from a magnetically conductive material or from a magnetically non-conductive material.
  • the armature be guided over a non-magnetic film which is arranged between it and a guide, for example the aforementioned sleeve.
  • the non-magnetic film reduces the transverse forces acting on the armature and thus the friction in the area of the guide, so that this measure also has a noise-reducing effect.
  • the non-magnetic film can be made of polytetrafluoroethylene, for example.
  • the radial play in the area of the guide of the armature can be minimized, so that hydraulic damping of the armature movement is achieved.
  • the solenoid valve is preferably used in a fluid delivery device, the medium to be delivered can also be used to dampen the armature movement.
  • a flow channel is formed in the armature, which connects pressure spaces on both sides of the armature.
  • the flow channel serves to equalize pressure when the armature moves.
  • the flow channel preferably forms a throttle in at least one section. Hydraulic damping of the armature movement can also be achieved by this measure, so that it moves more slowly when opening and closing.
  • the fluid delivery device also proposed to achieve the object mentioned at the beginning has an inlet valve and an outlet valve, the inlet valve and / or the outlet valve being a solenoid valve according to the invention.
  • a valve circuit can be generated which is favorable for the predominant conveying direction of the fluid conveying device, for example opens into the fluid conveying device on the inlet side and opens out of the fluid conveying device on the outlet side.
  • a method for operating a solenoid valve according to the invention is proposed. In the method, a magnet coil is energized to act on a lifting armature which is pretensioned by means of the spring force of a spring, and an extinguishing voltage is not applied when the magnet coil is de-energized. By not applying an extinguishing voltage, the magnetic force is reduced less quickly, so that the speed of the armature when it is reset is lower. The reduced speed in turn reduces the noise generated when the armature strikes, so that the noise level is further reduced.
  • the method is particularly suitable at low speeds of the delivery device. Because in this case it is usually not a question of fast switching of the solenoid valve. At higher speeds, in turn, a quenching voltage can be applied to ensure rapid resetting of the armature. This is accompanied by loud switching noises, but since the ambient noise is usually also much louder at high speeds, the switching noises are drowned out.
  • FIG. 1 shows a schematic longitudinal section through a first solenoid valve according to the invention
  • FIG. 2 is a diagram showing the magnetic and spring characteristics of the solenoid valve of FIG. 1,
  • FIG. 3 shows a schematic longitudinal section through a yoke core and an armature for a solenoid valve according to the invention, showing the air gaps
  • FIG. 4 shows the diagram of FIG. 2 with explanations, 5 a) and b) each show a schematic longitudinal section through a second solenoid valve according to the invention in different switching positions,
  • FIG. 7 shows a schematic longitudinal section through a fourth solenoid valve according to the invention
  • FIG. 8 shows a schematic longitudinal section through a fifth according to the invention
  • FIG. 9 shows a schematic longitudinal section through a sixth solenoid valve according to the invention.
  • FIG. 10 shows a schematic longitudinal section through a fluid delivery device according to the invention
  • FIG. 12 is a diagram showing the magnetic and spring characteristics of the magnetic valve of FIG. 11.
  • the illustrated solenoid valve 1 comprises a liftable armature 3 and a yoke core 6, which lie opposite one another at a working air gap 7.
  • the armature 3 and the yoke core 6 are surrounded by an annular magnetic coil 5.
  • a spring 4 is arranged between the armature 3 and the yoke core 6. If the magnetic coil 5 is energized, a magnetic field builds up, the magnetic force of which moves the armature 3 against the spring force of the spring 4 in the direction of the yoke core 6.
  • the armature 3 dips into the yoke core 6 in sections, since the armature 3 and the yoke core 6 have contours 8, 9 stepped in opposite directions to limit the working air gap 7.
  • the contours 8, 9 are stepped twice, so that two radial gaps 10 are formed.
  • the contours 8, 9 are even stepped three times, so that three radial gaps 10 are formed here when the armature 3 dips into the yoke core 6 (not shown).
  • the effect of the radial gaps 10 can be seen in FIG. 2, the characteristic M representing the magnetic characteristic and the characteristic F representing the spring characteristic.
  • the spring force decreases continuously as the working air gap 7 increases, while the magnetic force also decreases at times and increases at times. This leads to a curve-shaped magnetic characteristic curve M, which intersects the spring characteristic.
  • the magnetic characteristic M ‘and the spring characteristic F‘ of a conventional solenoid valve are shown in FIG. 12 (see FIG. 11).
  • the armature 3 'and the yoke core 6' do not have contours that are stepped in opposite directions, so that a radial gap is not formed between the armature 3 'and the yoke core 6' when the armature 3 'is against the yoke core 6'. approaching.
  • the magnetic force and the spring force are in an equilibrium of forces when the magnetic characteristic M intersects the spring characteristic F.
  • the result of the equilibrium of forces is that the armature 3 remains in its position after a stroke h and does not reach the stroke stop on the yoke core 6.
  • a residual air gap (ah) remains between the armature 3 and the yoke core 6, which corresponds to the original air gap a minus the stroke h.
  • the armature 3 does not strike the yoke core 6, so that the armature 3 ends its working stroke completely silently.
  • a sealing element 14 made of an elastomer material can be arranged in the area of a sealing seat 13, which allows a “soft” fall back into the sealing seat 13.
  • the armature 3 can be connected to a valve element 25 or form a valve element 25 and have an annular sealing element 14 in a section of the valve element 25 that interacts with a sealing seat 13.
  • the annular sealing element 15 can also form the sealing seat 13 when it is attached to the yoke core 6.
  • the sealing element 14 is attached to the valve element 25, so that it lifts off the sealing seat 13 when the armature 3 lifts.
  • Fig. 5a) shows the armature 3 in its starting position
  • Fig. 5b shows the armature 3 in an open position.
  • FIG. 6 shows an alternative embodiment with a sealing element 14 in the area of a sealing seat 13.
  • the sealing element 14 is here attached directly to the armature 3 and lifts off the sealing seat 13 with the armature 3 when it is opened.
  • Fig. 6a) shows the armature 3 in its starting position.
  • Fig. 6b) shows the armature 3 when opening.
  • FIG. 1 Another preferred embodiment of a solenoid valve 1 according to the invention is shown in FIG.
  • the armature 3 is guided here by a sleeve 16 which surrounds the armature 3.
  • the sleeve 16 is preferably made of a magnetically conductive material, but can also consist of a magnetically non-conductive material.
  • FIG. 8 shows a further preferred embodiment of a solenoid valve 1 according to the invention.
  • the armature 3 is guided by a film 17 which surrounds the armature 3.
  • the film 17 is made of a material which reduces the friction between the guide and the armature 3, for example polytetrafluoroethylene. The reduced friction caused by the film 17 leads to a reduction in the noise based on friction.
  • a residual air gap disk 11 is also arranged in the working air gap 7, which is made of a material, for example an elastomer material, that is intended to prevent the armature 3 from hitting the yoke core 6 hard.
  • the radial play in the area of the guide 18 is designed so tight that a type of throttle 22 is formed, which effects hydraulic damping of the movement of the armature 3 so that it moves more slowly and strikes the remaining air gap disc 11 at a reduced speed.
  • a further throttle 12 is formed in the present case in the area of a flow channel 19 which connects an upper pressure chamber 20 with a lower pressure chamber 21. The flow channel 19 thus enables pressure equalization when the armature moves up or down. Hydraulic damping of the armature movement can also be achieved via the throttle 22 formed in the flow channel 19.
  • FIG. 9 a modification of the embodiment of FIG. 8 is shown.
  • the armature 3 has an annular surface 12, which is significantly reduced compared to the diameter of the armature 3, as a stop surface.
  • FIG. 10 shows a fluid delivery device 2 according to the invention with two magnetic valves 1 according to the invention, which are constructed differently and form an inlet valve 23 and an outlet valve 24.
  • the inlet valve 23 is used to fill a compression chamber 28 with a fluid which is compressed with the aid of a membrane 27 delimiting the compression chamber 28 and, after compression, is discharged from the compression chamber 28 via the outlet valve 24.
  • the inlet valve 23 is designed analogously to the solenoid valve 1 in FIG. 7 and also has a sealing element 14 according to FIG. 5. Reference is therefore made to the description of FIGS. 5 and 7 in order to avoid repetitions.
  • the outlet valve 24 is designed analogously to the solenoid valve 1 of FIG. 1 and additionally has a sealing element 14 according to FIG. 6, so that reference is made to the description of FIGS. 1 and 6.
  • the measures for noise reduction and / or avoidance described above in connection with the individual figures can each be implemented or implemented individually or in different combinations. The invention is therefore not limited to the exemplary embodiments shown in the figures. Other embodiments are possible.

Abstract

The invention relates to a solenoid valve (1) for a fluid-conveying device (2), comprising an armature (3) that can be moved in a stroke motion, a spring (4) for preloading the armature (3), and an annular magnet coil (5) for generating a magnetic force that counteracts the spring force of the spring (4), wherein a yoke core (6) is inserted in the annular magnet coil (5) and, together with the armature (3), delimits a working air gap (7). According to the invention, the armature (3) and the yoke core (6) comprise mirror-inverted stepped contours (8, 9) which engage in one another during a stroke of the armature (3) and result in the formation of at least one radial gap (10) between the armature (3) and the yoke core (6). The invention also relates to a fluid-conveying device (2) comprising such a solenoid valve (1) and to a method for operating such a solenoid valve (1).

Description

Beschreibung description
Titel: Title:
Magnetventil für eine Fluidfördereinrichtung sowie Verfahren zum Betreiben einesSolenoid valve for a fluid delivery device and a method for operating a
Magnetventils Solenoid valve
Die Erfindung betrifft ein Magnetventil für eine Fluidfördereinrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Fluidfördereinrichtung mit einem erfindungsgemäßen Magnetventil, wobei die Fluidfördereinrichtung insbesondere zum Fördern eines Betriebs- oder Hilfsstoffs, beispielsweise einer wässrigen Harnstofflösung zur Nachbehandlung von Abgasen einer Brennkraftmaschine, einsetzbar ist. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines erfindungsgemäßen Magnetventils. The invention relates to a solenoid valve for a fluid delivery device with the features of the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a fluid delivery device with a solenoid valve according to the invention, the fluid delivery device in particular for delivering an operating or auxiliary material, for example an aqueous urea solution for the aftertreatment of exhaust gases from an internal combustion engine , can be used. The invention also relates to a method for operating a solenoid valve according to the invention.
Stand der Technik State of the art
Aus dem Stand der Technik sind Magnetventile bekannt, die eine Magnetspule und einen hubbeweglichen Anker zum Betätigen des Ventils aufweisen. Durch Bestromen der Magnetspule kann ein Magnetfeld aufgebaut werden, dessen Magnetkraft in der Weise auf den Anker einwirkt, dass sich dieser - in der Regel entgegen der Federkraft einer den Anker vorspannenden Feder - zur Magnetspule hin oder von der Magnetspule weg bewegt. Ist der Anker mit einem Ventilelement gekoppelt oder bildet selbst das Ventilelement aus, kann auf diese Weise das Magnetventil geöffnet oder geschlossen werden, je nachdem, ob das Magnetventil als stromlos geschlossenes oder stromlos offenes Ventil ausgelegt ist. Solenoid valves are known from the prior art which have a solenoid coil and a liftable armature for actuating the valve. By energizing the magnetic coil, a magnetic field can be built up, the magnetic force of which acts on the armature in such a way that the armature moves towards or away from the magnetic coil - usually against the spring force of a spring pretensioning the armature. If the armature is coupled to a valve element or forms the valve element itself, the solenoid valve can be opened or closed in this way, depending on whether the solenoid valve is designed as a normally closed or normally open valve.
Der Hub des Ankers wird in der Regel durch einen Hubanschlag begrenzt. Beispielsweise kann in die Magnetspule ein Jochkern eingesetzt sein, der Teil des Magnetkreises ist und dem Anker an einem Arbeitsluftspalt gegenüberliegt. Der Arbeitsluftspalt definiert somit den maximalen Hub des Ankers. Beim Anschlägen am Hubanschlag entstehen Geräusche, die je nach Umgebungsbedingungen ein störendes oder nicht mehr akzeptables Niveau erreichen können. The stroke of the armature is usually limited by a stroke stop. For example, a yoke core, which is part of the magnetic circuit and lies opposite the armature at a working air gap, can be inserted into the magnetic coil. The working air gap thus defines the maximum stroke of the armature. When the attack on Stroke stop generates noises which, depending on the ambient conditions, can reach a disruptive or no longer acceptable level.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Magnetventil der vorstehend genannten Art anzugeben, das besonders geräuscharm betrieben werden kann. The present invention is therefore based on the object of specifying a solenoid valve of the type mentioned above which can be operated with particularly little noise.
Zur Lösung der Aufgabe wird das Magnetventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Ferner werden eine Fluidfördereinrichtung mit einem derartigen Magnetventil sowie ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Magnetventils angegeben. To solve the problem, the solenoid valve with the features of claim 1 is proposed. Advantageous further developments of the invention can be found in the subclaims. Furthermore, a fluid delivery device with such a solenoid valve and a method for operating such a solenoid valve are specified.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Das vorgeschlagene Magnetventil umfasst einen hubbeweglichen Anker, eine Feder zum Vorspannen des Ankers und eine ringförmige Magnetspule zum Erzeugen einer Magnetkraft, die der Federkraft der Feder entgegenwirkt. In die ringförmige Magnetspule ist dabei ein Jochkern eingesetzt, der gemeinsam mit dem Anker einen Arbeitsluftspalt begrenzt. Erfindungsgemäß weisen der Anker und der Jochkern gegengleich gestufte Konturen auf, die bei einem Hub des Ankers ineinandergreifen und zur Ausbildung mindestens eines Radialspalts zwischen dem Anker und dem Jochkern führen. The proposed solenoid valve comprises a liftable armature, a spring for preloading the armature and an annular magnetic coil for generating a magnetic force which counteracts the spring force of the spring. A yoke core is inserted into the ring-shaped magnet coil, which, together with the armature, delimits a working air gap. According to the invention, the armature and the yoke core have oppositely stepped contours which interlock when the armature is lifted and lead to the formation of at least one radial gap between the armature and the yoke core.
Der Anker und der Jochkern weisen demnach jeweils eine gestufte Kontur auf, wobei gegengleiche Konturen ausgebildet werden. Das heißt, dass sich die Konturen im Wesentlichen einander ergänzen. Eine erste Kontur schafft beispielsweise eine Positivform, die im Wesentlichen einer Negativform der jeweils anderen Kontur entspricht. Somit können die Konturen ineinandergreifen, wenn sich der Anker dem Jochkern nähert. The armature and the yoke core accordingly each have a stepped contour, with contours of the same opposite being formed. This means that the contours essentially complement one another. A first contour creates a positive shape, for example, which essentially corresponds to a negative shape of the respective other contour. Thus, the contours can interlock when the armature approaches the yoke core.
Das Ineinandergreifen der Konturen bei einem Hub des Ankers hat zur Folge, dass es zur Ausbildung mindestens eines Radialspalts zwischen dem Anker und dem Jochkern kommt. Dieser bildet einen Nebenluftspalt aus, der gegenüber dem Arbeitsluftspalt deutlich kleiner ist und somit zu einem gezielten Verlust an magnetischer Kraft im Arbeitsluftspalt führt. Das heißt, dass die den Hub des Ankers bewirkende Magnetkraft mit Annäherung des Ankers an den Hubanschlag nicht - wie sonst üblich - zunimmt, sondern abnimmt. Zugleich kann die Federkraft der Feder so gewählt werden, dass sich in einer bestimmten Position des Ankers ein Kräftegleichgewicht zwischen der Magnetkraft und der Federkraft einstellt und die Bewegung des Ankers zum Erliegen kommt bevor dieser den Hubanschlag erreicht. Die Bewegung des Ankers endet somit völlig geräuschlos. Das Kräftegleichgewicht hält den Anker in einem Schwebezustand solange die Magnetspule bestromt wird. The interlocking of the contours during a stroke of the armature has the result that at least one radial gap is formed between the armature and the yoke core. This forms a secondary air gap that is opposite the working air gap is significantly smaller and thus leads to a targeted loss of magnetic force in the working air gap. This means that the magnetic force causing the armature stroke does not increase as the armature approaches the stroke stop - as is usual - but decreases. At the same time, the spring force of the spring can be selected so that a force equilibrium is established between the magnetic force and the spring force in a certain position of the armature and the armature stops moving before it reaches the stroke stop. The movement of the armature thus ends completely silently. The balance of forces keeps the armature in a state of suspension as long as the magnet coil is energized.
Alternativ kann die Federkraft der Feder so gewählt werden, dass sich kein Kräftegleichgewicht einstellt und der Anker am Hubanschlag anschlägt, jedoch mit deutlich verminderter Geschwindigkeit bzw. mit einer deutlich verminderten Kraft. Auf diese Weise endet die Bewegung des Ankers zwar nicht geräuschlos, aber zumindest deutlich geräuschärmer. Alternatively, the spring force of the spring can be selected so that there is no equilibrium of forces and the armature strikes the stroke stop, but at a significantly reduced speed or with a significantly reduced force. In this way, the movement of the armature does not end noiselessly, but at least it ends with significantly less noise.
Bevorzugter Anwendungsbereich des erfindungsgemäßen Magnetventils ist eine Fluidfördereinrichtung. In dieser Anwendung kann das vorgeschlagene Magnetventil als Einlass- und/oder Auslassventil eingesetzt werden. A preferred area of application of the solenoid valve according to the invention is a fluid delivery device. In this application, the proposed solenoid valve can be used as an inlet and / or outlet valve.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die gegengleich gestuften Konturen des Ankers und des Jochkerns mindestens einfach gestuft. Das heißt, dass mindestens ein Radialspalt bzw. Nebenluftspalt gebildet wird, wenn sich der Anker dem Jochkern nähert. Auf diese Weise kann der vorstehend beschriebene Effekt noch verstärkt werden. Denkbar ist auch eine Mehrfach-Stufung, die jeweils zwei oder mehr Stufen umfasst. According to a preferred embodiment of the invention, the contours of the armature and the yoke core, which are stepped in opposite directions, are stepped at least once. This means that at least one radial gap or secondary air gap is formed when the armature approaches the yoke core. In this way, the above-described effect can be further enhanced. Multiple grading, each comprising two or more stages, is also conceivable.
Die gegengleich gestuften Konturen des Ankers und des Jochkerns führen jeweils zu ringförmigen Absätzen, die vorzugsweise konzentrisch zueinander sowie koaxial in Bezug auf eine gemeinsame Längsachse des Ankers und des Jochkerns angeordnet sind. Die genaue Winkellage des Ankers gegenüber dem Jochkern ist somit unerheblich. Vorzugsweise weist der Anker eine gestufte Kontur auf, die außenumfangseitig ausgebildet ist. Der Jochkern weist in diesem Fall eine gestufte Kontur auf, die innenumfangseitig ausgebildet ist bzw. sich nach innen erstreckt. Bei einer Bestromung der Magnetspule taucht somit der Anker in den Jochkern ein. Grundsätzlich kann es sich aber auch umkehrt verhalten. The oppositely stepped contours of the armature and the yoke core each lead to annular shoulders, which are preferably arranged concentrically to one another and coaxially with respect to a common longitudinal axis of the armature and the yoke core. The exact angular position of the armature with respect to the yoke core is therefore irrelevant. The armature preferably has a stepped contour which is formed on the outer circumference. In this case, the yoke core has a stepped contour which is formed on the inner circumference or extends inward. At When the magnet coil is energized, the armature dips into the yoke core. In principle, however, it can also be the other way round.
Vorteilhafterweise ist im Arbeitsluftspalt eine Restluftspaltscheibe angeordnet. Die Restluftspaltscheibe ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der Anker nicht in einem Schwebezustand verharrt, sondern seinen Hub an einem Anschlag beendet. Der Anschlag wird dann durch die Restluftspaltscheibe beendet. Die Restluftspaltscheibe wirkt einem magnetischen und/oder hydraulischen Kleben des Ankers am Anschlag entgegen. Sofern eine Restluftspaltscheibe im Arbeitsluftspalt vorgesehen ist, kann diese zumindest bereichsweise aus einem Elastomermaterial gefertigt sein. Da dieses nachgiebig ist, kann mit Hilfe der Restluftspaltscheibe ein „weicher“ Anschlag geschaffen werden, der zusätzlich geräuschreduzierend wirkt. Alternativ oder ergänzend kann die Restluftspaltscheibe zumindest bereichsweise aus einem Metall gefertigt sein. A residual air gap disk is advantageously arranged in the working air gap. The residual air gap disc is particularly advantageous when the armature does not remain in a floating state, but rather ends its stroke at a stop. The stop is then ended by the residual air gap disc. The residual air gap disc counteracts magnetic and / or hydraulic sticking of the armature to the stop. If a residual air gap disc is provided in the working air gap, this can be made of an elastomer material at least in some areas. Since this is flexible, a “soft” stop can be created with the help of the residual air gap disc, which also has a noise-reducing effect. As an alternative or in addition, the remaining air gap disc can be manufactured from a metal, at least in some areas.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass der Anker eine durch die gestufte Kontur begrenzte stirnseitige Ringfläche als Anschlagfläche aufweist. Die am Anker ausgebildete Anschlagfläche vermag eine Restluftspaltscheibe zu ersetzen. It is also proposed that the armature have an end-face annular surface, which is delimited by the stepped contour, as a stop surface. The stop surface formed on the armature can replace a residual air gap disc.
Wird die Bestromung der Magnetspule beendet, stellt die Federkraft der Feder den Anker in seine Ausgangsposition zurückgestellt. Diese kann durch einen weiteren Anschlag bzw. durch einen Dichtsitz definiert sein, mit dem der Anker oder ein mit dem Anker gekoppeltes Ventilelement zusammenwirkt. Beim Rückstellen des Ankers können somit ebenfalls als störend empfundene Geräusche entstehen. If the energization of the solenoid is terminated, the spring force of the spring returns the armature to its starting position. This can be defined by a further stop or by a sealing seat with which the armature or a valve element coupled to the armature interacts. When the armature is reset, noises which are perceived as annoying can thus also arise.
Um diese Geräusche zu unterbinden, wird vorgeschlagen, dass der Anker ein mit einem Dichtsitz zusammenwirkendes Dichtelement aufweist, das aus einem Elastomermaterial gefertigt ist. Durch seine Stoffeigenschaften sorgt das Dichtelement für ein „weiches“ Zurückfallen des Ankers in den Dichtsitz. Das entstehende Geräusch ist im Vergleich zu zwei aufeinanderschlagenden metallischen Körpern deutlich geringer. In order to suppress these noises, it is proposed that the armature have a sealing element which interacts with a sealing seat and which is made of an elastomer material. Due to its material properties, the sealing element ensures that the anchor falls “softly” back into the sealing seat. The resulting noise is significantly lower compared to two metal bodies hitting one another.
Alternativ oder ergänzend wird vorgeschlagen, dass der Dichtsitz ein Dichtelement ist, das aus einem Elastomermaterial gefertigt ist. Durch diese Maßnahme kann ein „weicher“ Anschlag für den Anker ausgebildet werden, wenn er in seine Ausgangsposition zurückgestellt wird. As an alternative or in addition, it is proposed that the sealing seat be a sealing element made from an elastomer material. Through this measure, a "Soft" stop for the armature can be formed when it is returned to its original position.
In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Anker über eine Hülse geführt ist. Die Hülse kann aus einem magnetisch leitenden Material oder aus einem magnetisch nichtleitenden Material gefertigt sein. In a further development of the invention, it is proposed that the armature be guided over a sleeve. The sleeve can be made from a magnetically conductive material or from a magnetically non-conductive material.
Alternativ oder ergänzend wird vorgeschlagen, dass der Anker über eine nicht magnetische Folie geführt ist, die zwischen ihm und einer Führung, beispielsweise der zuvor erwähnten Hülse, angeordnet ist. Die nicht-magnetische Folie verringert die auf den Anker wirkenden Querkräfte und damit die Reibung im Bereich der Führung, so dass sich auch diese Maßnahme geräuschreduzierend auswirkt. Die nichtmagnetische Folie kann beispielsweise aus Polytetrafluorethylen gefertigt sein. As an alternative or in addition, it is proposed that the armature be guided over a non-magnetic film which is arranged between it and a guide, for example the aforementioned sleeve. The non-magnetic film reduces the transverse forces acting on the armature and thus the friction in the area of the guide, so that this measure also has a noise-reducing effect. The non-magnetic film can be made of polytetrafluoroethylene, for example.
Ergänzend kann das radiale Spiel im Bereich der Führung des Ankers minimiert werden, so dass eine hydraulische Dämpfung der Ankerbewegung erzielt wird. Da das Magnetventil bevorzugt in einer Fluidfördereinrichtung zum Einsatz gelangt, kann da zu fördernde Medium zugleich zur Dämpfung der Ankerbewegung genutzt werden. In addition, the radial play in the area of the guide of the armature can be minimized, so that hydraulic damping of the armature movement is achieved. Since the solenoid valve is preferably used in a fluid delivery device, the medium to be delivered can also be used to dampen the armature movement.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist im Anker ein Strömungskanal ausgebildet, der beidseits des Ankers liegende Druckräume verbindet. Der Strömungskanal dient dem Druckausgleich bei einer Bewegung des Ankers. Vorzugsweise bildet der Strömungskanal in zumindest einem Abschnitt eine Drossel aus. Auch durch diese Maßnahme kann eine hydraulische Dämpfung der Ankerbewegung erzielt werden, so dass sich dieser beim Öffnen und Schließen langsamer bewegt. According to a further preferred embodiment of the invention, a flow channel is formed in the armature, which connects pressure spaces on both sides of the armature. The flow channel serves to equalize pressure when the armature moves. The flow channel preferably forms a throttle in at least one section. Hydraulic damping of the armature movement can also be achieved by this measure, so that it moves more slowly when opening and closing.
Die ferner zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe vorgeschlagene Fluidfördereinrichtung weist ein Einlassventil und ein Auslassventil auf, wobei das Einlassventil und/oder das Auslassventil ein erfindungsgemäßes Magnetventil ist. Auf diese Weise kann eine Ventilschaltung generiert werden, die für die überwiegende Förderrichtung der Fluidfördereinrichtung günstig ist, zum Beispiel einlassseitig in die Fluidfördereinrichtung öffnet und auslassseitig aus der Fluidfördereinrichtung heraus öffnet. Darüber hinaus wird ein Verfahren zum Betreiben eines erfindungsgemäßen Magnetventils vorgeschlagen. Bei dem Verfahren wird zum Einwirken auf einen hubbeweglichen Anker, der mittels der Federkraft einer Feder vorgespannt ist, eine Magnetspule bestromt und beim Stromlosschalten der Magnetspule wird auf Anlegen einer Löschspannung verzichtet. Durch den Verzicht auf das Anlegen einer Löschspannung, wird die Magnetkraft weniger zügig abgebaut, so dass die Geschwindigkeit des Ankers bei seiner Rückstellung geringer ist. Die verringerte Geschwindigkeit wiederum reduziert die Geräuschentwicklung beim Anschlägen des Ankers, so dass das Geräuschniveau weiter gesenkt wird. The fluid delivery device also proposed to achieve the object mentioned at the beginning has an inlet valve and an outlet valve, the inlet valve and / or the outlet valve being a solenoid valve according to the invention. In this way, a valve circuit can be generated which is favorable for the predominant conveying direction of the fluid conveying device, for example opens into the fluid conveying device on the inlet side and opens out of the fluid conveying device on the outlet side. In addition, a method for operating a solenoid valve according to the invention is proposed. In the method, a magnet coil is energized to act on a lifting armature which is pretensioned by means of the spring force of a spring, and an extinguishing voltage is not applied when the magnet coil is de-energized. By not applying an extinguishing voltage, the magnetic force is reduced less quickly, so that the speed of the armature when it is reset is lower. The reduced speed in turn reduces the noise generated when the armature strikes, so that the noise level is further reduced.
Gelangt das Magnetventil in einer Fluidfördereinrichtung zum Einsatz, bietet sich das Verfahren insbesondere bei kleinen Drehzahlen der Fördereinrichtung an. Denn in diesem Fall kommt es in der Regel nicht auf ein schnelles Schalten des Magnetventils an. Bei höheren Drehzahlen wiederum kann eine Löschspannung angelegt werden, um eine schnelle Rückstellung des Ankers zu gewährleisten. Dies geht zwar mit lauten Schaltgeräuschen einher, da jedoch bei hohen Drehzahlen die Umgebungsgeräusche in der Regel ebenfalls sehr viel lauter sind, gehen die Schaltgeräusche darin unter. If the solenoid valve is used in a fluid delivery device, the method is particularly suitable at low speeds of the delivery device. Because in this case it is usually not a question of fast switching of the solenoid valve. At higher speeds, in turn, a quenching voltage can be applied to ensure rapid resetting of the armature. This is accompanied by loud switching noises, but since the ambient noise is usually also much louder at high speeds, the switching noises are drowned out.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Diese zeigen: Preferred embodiments of the invention are described in more detail below with reference to the drawings. These show:
Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch ein erstes erfindungsgemäßes Magnetventil, 1 shows a schematic longitudinal section through a first solenoid valve according to the invention,
Fig. 2 ein Diagramm zur Darstellung der Magnet- und Federkennlinien des Magnetventils der Fig. 1, FIG. 2 is a diagram showing the magnetic and spring characteristics of the solenoid valve of FIG. 1,
Fig. 3 einen schematischen Längsschnitt durch einen Jochkern und einen Anker für ein erfindungsgemäßes Magnetventil mit Darstellung der Luftspalte, 3 shows a schematic longitudinal section through a yoke core and an armature for a solenoid valve according to the invention, showing the air gaps,
Fig. 4 das Diagramm der Fig. 2 mit Erläuterungen, Fig. 5 a) und b) jeweils einen schematischen Längsschnitt durch ein zweites erfindungsgemäßes Magnetventil in unterschiedlichen Schaltstellungen, FIG. 4 shows the diagram of FIG. 2 with explanations, 5 a) and b) each show a schematic longitudinal section through a second solenoid valve according to the invention in different switching positions,
Fig. 6 a) und b) jeweils einen schematischen Längsschnitt durch ein drittes erfindungsgemäßes Magnetventil in unterschiedlichen Schaltstellungen, 6 a) and b) each show a schematic longitudinal section through a third solenoid valve according to the invention in different switching positions,
Fig. 7 einen schematischen Längsschnitt durch ein viertes erfindungsgemäßes Magnetventil, Fig. 8 einen schematischen Längsschnitt durch ein fünftes erfindungsgemäßes7 shows a schematic longitudinal section through a fourth solenoid valve according to the invention; FIG. 8 shows a schematic longitudinal section through a fifth according to the invention
Magnetventil, Magnetic valve,
Fig. 9 einen schematischen Längsschnitt durch ein sechstes erfindungsgemäßes Magnetventil, 9 shows a schematic longitudinal section through a sixth solenoid valve according to the invention,
Fig. 10 einen schematischen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Fluidfördereinrichtung, 10 shows a schematic longitudinal section through a fluid delivery device according to the invention,
Fig. 11 einen schematischen Längsschnitt durch ein bekanntes Magnetventil und 11 shows a schematic longitudinal section through a known solenoid valve and
Fig. 12 ein Diagramm zur Darstellung der Magnet- und Federkennlinien des Magnetventils der Fig. 11. FIG. 12 is a diagram showing the magnetic and spring characteristics of the magnetic valve of FIG. 11.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen Detailed description of the drawings
Der Fig. 1 ist ein erstes erfindungsgemäßes Magnetventil 1 für eine Fluidfördereinrichtung 2 zu entnehmen. Das dargestellte Magnetventil 1 umfasst einen hubbeweglichen Anker 3 und einen Jochkern 6, die sich an einem Arbeitsluftspalt 7 gegenüberliegen. Der Anker 3 und der Jochkern 6 sind von einer ringförmigen Magnetspule 5 umgeben. Zwischen dem Anker 3 und dem Jochkern 6 ist eine Feder 4 angeordnet. Wird die Magnetspule 5 bestromt, baut sich ein Magnetfeld auf, dessen Magnetkraft den Anker 3 entgegen der Federkraft der Feder 4 in Richtung des Jochkerns 6 bewegt. Dabei taucht der Anker 3 abschnittsweise in den Jochkern 6 ein, da der Anker 3 und der Jochkern 6 gegengleich gestufte Konturen 8, 9 zur Begrenzung des Arbeitsluftspalts 7 aufweisen. 1 shows a first solenoid valve 1 according to the invention for a fluid delivery device 2. The illustrated solenoid valve 1 comprises a liftable armature 3 and a yoke core 6, which lie opposite one another at a working air gap 7. The armature 3 and the yoke core 6 are surrounded by an annular magnetic coil 5. A spring 4 is arranged between the armature 3 and the yoke core 6. If the magnetic coil 5 is energized, a magnetic field builds up, the magnetic force of which moves the armature 3 against the spring force of the spring 4 in the direction of the yoke core 6. The armature 3 dips into the yoke core 6 in sections, since the armature 3 and the yoke core 6 have contours 8, 9 stepped in opposite directions to limit the working air gap 7.
Wie beispielhaft in der Fig. 3 dargestellt, bildet sich beim Eintauchen zwischen dem Anker 3 und dem Jochkern 6 mindestens ein Radialspalt 10 aus, der kleiner als der Arbeitsluftspalt 7 ist und somit zu einer Verringerung der Magnetkraft im Arbeitsluftspalt 7 führt. In der Fig. 3 sind die Konturen 8, 9 zweifach gestuft, so dass es zur Ausbildung von zwei Radialspalten 10 kommt. In der Fig. 1 sind die Konturen 8, 9 sogar dreifach gestuft, so dass es hier zur Ausbildung von drei Radialspalten 10 kommt, wenn der Anker 3 in den Jochkern 6 eintaucht (nicht dargestellt). As shown by way of example in FIG. 3, when the armature 3 and the yoke core 6 are immersed, at least one radial gap 10 is formed which is smaller than the working air gap 7 and thus leads to a reduction in the magnetic force in the working air gap 7. In FIG. 3, the contours 8, 9 are stepped twice, so that two radial gaps 10 are formed. In FIG. 1, the contours 8, 9 are even stepped three times, so that three radial gaps 10 are formed here when the armature 3 dips into the yoke core 6 (not shown).
Die Wirkung der Radialspalte 10 ist aus der Fig. 2 ersichtlich, wobei die Kennlinie M die Magnetkennlinie und die Kennlinie F die Federkennlinie darstellen. Die Federkraft nimmt mit größer werdendem Arbeitsluftspalt 7 kontinuierlich ab, während die Magnetkraft zeitweise ebenfalls abnimmt und zeitweise zunimmt. Dies führt zu einer kurvenförmig verlaufenden Magnetkennlinie M, welche die Federkennlinie schneidet. The effect of the radial gaps 10 can be seen in FIG. 2, the characteristic M representing the magnetic characteristic and the characteristic F representing the spring characteristic. The spring force decreases continuously as the working air gap 7 increases, while the magnetic force also decreases at times and increases at times. This leads to a curve-shaped magnetic characteristic curve M, which intersects the spring characteristic.
Im Vergleich dazu sind in der Fig. 12 die Magnetkennlinie M‘ und die Federkennlinie F‘ eines herkömmlichen Magnetventils dargestellt (siehe Fig. 11). Bei dem herkömmlichen Magnetventil weisen der Anker 3‘ und der Jochkern 6‘ keine gegengleich gestuften Konturen auf, so dass es nicht zur Ausbildung eines Radialspalts zwischen dem Anker 3‘ und dem Jochkern 6‘ kommt, wenn der Anker 3‘ sich dem Jochkern 6‘ nähert. Die Magnetkraft der Magnetspule 5‘ nimmt demnach mit abnehmendem Arbeitsluftspalt 7‘ zu und nicht ab (siehe Kennlinie M‘ in der Fig. 12). In comparison, the magnetic characteristic M ‘and the spring characteristic F‘ of a conventional solenoid valve are shown in FIG. 12 (see FIG. 11). In the conventional solenoid valve, the armature 3 'and the yoke core 6' do not have contours that are stepped in opposite directions, so that a radial gap is not formed between the armature 3 'and the yoke core 6' when the armature 3 'is against the yoke core 6'. approaching. The magnetic force of the magnet coil 5 ‘accordingly increases and not decreases with a decreasing working air gap 7‘ (see characteristic line M ‘in FIG. 12).
Wie beispielhaft anhand der Fig. 4 dargestellt, welche wiederum den Kennlinienverlauf eines erfindungsgemäßen Magnetventils 1 zeigt, befinden sich die Magnetkraft und die Federkraft in einem Kräftegleichgewicht, wenn die Magnetkennlinie M die Federkennlinie F schneidet. Das Kräftegleichgewicht hat zur Folge, dass der Anker 3 nach einem Hub h in seiner Position verharrt und den Hubanschlag am Jochkern 6 nicht erreicht. Das heißt, dass ein Restluftspalt (a-h) zwischen dem Anker 3 und dem Jochkern 6 verbleibt, der dem ursprünglichen Luftspalt a abzüglich des Hubs h entspricht. Es kommt nicht zum Anschlägen des Ankers 3 am Jochkern 6, so dass der Anker 3 seinen Arbeitshub völlig geräuschlos beendet. Um die Rückstellung des Ankers 3 in seine Ausgangsposition ebenfalls möglichst geräuscharm zu realisieren, kann im Bereich eines Dichtsitzes 13 ein Dichtelement 14 (15) aus einem Elastomermaterial angeordnet sein, das ein „weiches“ Zurückfallen in den Dichtsitz 13 ermöglicht. As shown by way of example with reference to FIG. 4, which in turn shows the characteristic curve of a solenoid valve 1 according to the invention, the magnetic force and the spring force are in an equilibrium of forces when the magnetic characteristic M intersects the spring characteristic F. The result of the equilibrium of forces is that the armature 3 remains in its position after a stroke h and does not reach the stroke stop on the yoke core 6. This means that a residual air gap (ah) remains between the armature 3 and the yoke core 6, which corresponds to the original air gap a minus the stroke h. The armature 3 does not strike the yoke core 6, so that the armature 3 ends its working stroke completely silently. In order to reset the armature 3 to its starting position with as little noise as possible, a sealing element 14 (15) made of an elastomer material can be arranged in the area of a sealing seat 13, which allows a “soft” fall back into the sealing seat 13.
Wie beispielhaft in der Fig. 5 dargestellt, kann der Anker 3 mit einem Ventilelement 25 verbunden sein bzw. ein Ventilelement 25 ausbilden und in einem mit einem Dichtsitz 13 zusammenwirkenden Abschnitt des Ventilelements 25 ein ringförmiges Dichtelement 14 aufweisen. Alternativ kann das ringförmige Dichtelement 15 (siehe Bezugszeichen in Klammern) auch den Dichtsitz 13 ausbilden, wenn es am Jochkern 6 befestigt ist. Vorliegend ist jedoch das Dichtelement 14 am Ventilelement 25 befestigt, so dass es bei einem Hub des Ankers 3 vom Dichtsitz 13 abhebt. Der Hub des Ankers 3 wird durch die gegengleich gestuften Konturen 8, 9 des Ankers 3 und des Jochkerns 6 abgebremst, so dass zwischen dem Anker 3 und dem Jochkern 6 ein Restluftspalt verbleibt, ohne dass der Anker 3 einen Hubanschlag erreicht. Fig. 5a) zeigt den Anker 3 in seiner Ausgangslage und Fig. 5b) zeigt den Anker 3 in einer geöffneten Position. As shown by way of example in FIG. 5, the armature 3 can be connected to a valve element 25 or form a valve element 25 and have an annular sealing element 14 in a section of the valve element 25 that interacts with a sealing seat 13. Alternatively, the annular sealing element 15 (see reference symbols in brackets) can also form the sealing seat 13 when it is attached to the yoke core 6. In the present case, however, the sealing element 14 is attached to the valve element 25, so that it lifts off the sealing seat 13 when the armature 3 lifts. The stroke of the armature 3 is slowed down by the contours 8, 9 of the armature 3 and the yoke core 6, which are stepped in opposite directions, so that a residual air gap remains between the armature 3 and the yoke core 6 without the armature 3 reaching a stroke stop. Fig. 5a) shows the armature 3 in its starting position and Fig. 5b) shows the armature 3 in an open position.
Der Fig. 6 ist eine alternative Ausführungsform mit einem Dichtelement 14 im Bereich eines Dichtsitzes 13 zu entnehmen. Das Dichtelement 14 ist hier unmittelbar am Anker 3 befestigt und hebt beim Öffnen mit dem Anker 3 vom Dichtsitz 13 ab. Fig. 6a) zeigt den Anker 3 in seiner Ausgangsposition. Fig. 6b) zeigt den Anker 3 beim Öffnen. 6 shows an alternative embodiment with a sealing element 14 in the area of a sealing seat 13. The sealing element 14 is here attached directly to the armature 3 and lifts off the sealing seat 13 with the armature 3 when it is opened. Fig. 6a) shows the armature 3 in its starting position. Fig. 6b) shows the armature 3 when opening.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Magnetventils 1 ist in der Fig. 7 dargestellt. Die Führung des Ankers 3 wird hier durch eine Hülse 16 bewirkt, die den Anker 3 umgibt. Die Hülse 16 ist vorzugsweise aus einem magnetisch leitenden Material hergestellt, kann jedoch auch aus einem magnetisch nichtleitenden Material bestehen. Another preferred embodiment of a solenoid valve 1 according to the invention is shown in FIG. The armature 3 is guided here by a sleeve 16 which surrounds the armature 3. The sleeve 16 is preferably made of a magnetically conductive material, but can also consist of a magnetically non-conductive material.
Fig. 8 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Magnetventils 1. Hier wird die Führung des Ankers 3 durch eine Folie 17 bewirkt, die den Anker 3 umgibt. Die Folie 17 ist aus einem die Reibung zwischen der Führung und dem Anker 3 mindernden Material hergestellt, beispielsweise aus Polytetrafluorethylen. Die über die Folie 17 bewirkte verminderte Reibung führt zu einer Verringerung der auf Reibung basierenden Geräusche. 8 shows a further preferred embodiment of a solenoid valve 1 according to the invention. Here, the armature 3 is guided by a film 17 which surrounds the armature 3. The film 17 is made of a material which reduces the friction between the guide and the armature 3, for example polytetrafluoroethylene. The reduced friction caused by the film 17 leads to a reduction in the noise based on friction.
Bei der Ausführungsform der Fig. 8 ist darüber hinaus im Arbeitsluftspalt 7 eine Restluftspaltscheibe 11 angeordnet, welche aus einem Material, beispielsweise einem Elastomermaterial gefertigt ist, dass ein hartes Aufschlagen des Ankers 3 am Jochkern 6 verhindern soll. Ferner ist das radiale Spiel im Bereich der Führung 18 so eng ausgelegt, dass eine Art Drossel 22 ausgebildet wird, welche eine hydraulische Dämpfung der Bewegung des Ankers 3 bewirkt, so dass dieser sich langsamer bewegt und mit verringerter Geschwindigkeit an der Restluftspaltscheibe 11 anschlägt. Eine weitere Drossel 12 ist vorliegend im Bereich eines Strömungskanals 19 ausgebildet, der einen oberen Druckraum 20 mit einem unteren Druckraum 21 verbindet. Der Strömungskanal 19 ermöglicht somit einen Druckausgleich, wenn sich der Anker nach oben oder nach unten bewegt. Über die im Strömungskanal 19 ausgebildete Drossel 22 kann ebenfalls eine hydraulische Dämpfung der Ankerbewegung erzielt werden. In the embodiment of FIG. 8, a residual air gap disk 11 is also arranged in the working air gap 7, which is made of a material, for example an elastomer material, that is intended to prevent the armature 3 from hitting the yoke core 6 hard. Furthermore, the radial play in the area of the guide 18 is designed so tight that a type of throttle 22 is formed, which effects hydraulic damping of the movement of the armature 3 so that it moves more slowly and strikes the remaining air gap disc 11 at a reduced speed. A further throttle 12 is formed in the present case in the area of a flow channel 19 which connects an upper pressure chamber 20 with a lower pressure chamber 21. The flow channel 19 thus enables pressure equalization when the armature moves up or down. Hydraulic damping of the armature movement can also be achieved via the throttle 22 formed in the flow channel 19.
In der Fig. 9 ist eine Abwandlung der Ausführungsform der Fig. 8 dargestellt. Anstelle der Restluftspaltscheibe 11 weist der Anker 3 eine gegenüber dem Durchmesser des Ankers 3 deutlich reduzierte Ringfläche 12 als Anschlagfläche auf. In FIG. 9, a modification of the embodiment of FIG. 8 is shown. Instead of the residual air gap disk 11, the armature 3 has an annular surface 12, which is significantly reduced compared to the diameter of the armature 3, as a stop surface.
Fig. 10 zeigt eine erfindungsgemäße Fluidfördereinrichtung 2 mit zwei erfindungsgemäßen Magnetventilen 1, die unterschiedlich aufgebaut sind und ein Einlassventil 23 sowie ein Auslassventil 24 ausbilden. Das Einlassventil 23 dient der Befüllung eines Kompressionsraums 28 mit einem Fluid, das mit Hilfe einer den Kompressionsraum 28 begrenzenden Membran 27 verdichtet und nach dem Verdichten über das Auslassventil 24 aus dem Kompressionsraum 28 abgeführt wird. 10 shows a fluid delivery device 2 according to the invention with two magnetic valves 1 according to the invention, which are constructed differently and form an inlet valve 23 and an outlet valve 24. The inlet valve 23 is used to fill a compression chamber 28 with a fluid which is compressed with the aid of a membrane 27 delimiting the compression chamber 28 and, after compression, is discharged from the compression chamber 28 via the outlet valve 24.
Das Einlassventil 23 ist analog dem Magnetventil 1 der Fig. 7 ausgebildet und weist zudem ein Dichtelement 14 gemäß der Fig. 5 auf. Zwecks Vermeidung von Wiederholungen wird daher auf die Beschreibung der Figuren 5 und 7 verwiesen. Das Auslassventil 24 ist analog dem Magnetventil 1 der Fig. 1 ausgeführt und weist zusätzlich ein Dichtelement 14 gemäß der Fig. 6 auf, so dass auf die Beschreibung der Figuren 1 und 6 verwiesen wird. Die vorstehend in Verbindung mit den einzelnen Figuren beschriebenen Maßnahmen zur Geräuschminderung und/oder -Vermeidung können jeweils einzeln oder in unterschiedlichen Kombinationen ein- bzw. umgesetzt werden. Die Erfindung ist demnach nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Weitere Ausführungsformen sind möglich. The inlet valve 23 is designed analogously to the solenoid valve 1 in FIG. 7 and also has a sealing element 14 according to FIG. 5. Reference is therefore made to the description of FIGS. 5 and 7 in order to avoid repetitions. The outlet valve 24 is designed analogously to the solenoid valve 1 of FIG. 1 and additionally has a sealing element 14 according to FIG. 6, so that reference is made to the description of FIGS. 1 and 6. The measures for noise reduction and / or avoidance described above in connection with the individual figures can each be implemented or implemented individually or in different combinations. The invention is therefore not limited to the exemplary embodiments shown in the figures. Other embodiments are possible.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Magnetventil (1) für eine Fluidfördereinrichtung (2), umfassend einen hubbeweglichen Anker (3), eine Feder (4) zum Vorspannen des Ankers (3) und eine ringförmige Magnetspule (5) zum Erzeugen einer Magnetkraft, die der Federkraft der Feder (4) entgegenwirkt, wobei in die ringförmige Magnetspule (5) ein Jochkern (6) eingesetzt ist, der gemeinsam mit dem Anker (3) einen Arbeitsluftspalt (7) begrenzt, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (3) und der Jochkern (6) gegengleich gestufte Konturen (8, 9) aufweisen, die bei einem Hub des Ankers (3) ineinandergreifen und zur Ausbildung mindestens eines Radialspalts (10) zwischen dem Anker (3) und dem Jochkern (6) führen. 1. Solenoid valve (1) for a fluid delivery device (2), comprising a lifting armature (3), a spring (4) for preloading the armature (3) and an annular magnetic coil (5) for generating a magnetic force that corresponds to the spring force of the spring (4) counteracts, with a yoke core (6) being inserted into the ring-shaped magnet coil (5) which, together with the armature (3), delimits a working air gap (7), characterized in that the armature (3) and the yoke core (6 ) have contours (8, 9) which are stepped in opposite directions and which interlock when the armature (3) is lifted and lead to the formation of at least one radial gap (10) between the armature (3) and the yoke core (6).
2. Magnetventil (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gegengleich gestuften Konturen (8, 9) mindestens einfach gestuft sind. 2. Solenoid valve (1) according to claim 1, characterized in that the contours (8, 9) stepped in opposite directions are stepped at least once.
3. Magnetventil (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Arbeitsluftspalt (7) eine Restluftspaltscheibe (11) angeordnet ist, wobei vorzugsweise die Restluftspaltscheibe (11) zumindest bereichsweise aus einem Elastomermaterial und/oder aus einem Metall gefertigt ist. 3. Solenoid valve (1) according to claim 1 or 2, characterized in that a residual air gap disc (11) is arranged in the working air gap (7), preferably the residual air gap disc (11) is made at least in some areas from an elastomer material and / or from a metal.
4. Magnetventil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (3) eine durch die gestufte Kontur (8) begrenzte stirnseitige Ringfläche (12) als Anschlagfläche aufweist. 4. Solenoid valve (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the armature (3) has an end-face annular surface (12) delimited by the stepped contour (8) as a stop surface.
5. Magnetventil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (3) ein mit einem Dichtsitz (13) zusammenwirkendes Dichtelement (14) aufweist, das aus einem Elastomermaterial gefertigt ist, und/oder der Dichtsitz (13) ein Dichtelement (15) ist, das aus einem Elastomermaterial gefertigt ist. 5. Solenoid valve (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the armature (3) has a sealing element (14) which interacts with a sealing seat (13) and is made of an elastomer material, and / or the sealing seat (13) is a sealing element (15) made of an elastomer material.
6. Magnetventil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (3) über eine Hülse (16) geführt ist. 6. Solenoid valve (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the armature (3) is guided via a sleeve (16).
7. Magnetventil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (3) über eine nicht-magnetische Folie (17) geführt ist, die zwischen ihm und einer Führung (18), beispielsweise der Hülse (16), angeordnet ist. 7. Solenoid valve (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the armature (3) is guided over a non-magnetic film (17) which is between it and a guide (18), for example the sleeve (16), is arranged.
8. Magnetventil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Anker (3) ein Strömungskanal (19) ausgebildet ist, der beidseits des Ankers (3) liegende Druckräume (20, 21) verbindet, wobei vorzugsweise der Strömungskanal (19) in zumindest einem Abschnitt eine Drossel (22) ausbildet. 8. Solenoid valve (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a flow channel (19) is formed in the armature (3) which connects pressure spaces (20, 21) lying on both sides of the armature (3), wherein preferably the flow channel ( 19) forms a throttle (22) in at least one section.
9. Fluidfördereinrichtung (2) mit einem Einlassventil (23) und einem Auslassventil (24), wobei das Einlassventil (23) und/oder das Auslassventil (24) ein Magnetventil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ist. 9. Fluid delivery device (2) with an inlet valve (23) and an outlet valve (24), wherein the inlet valve (23) and / or the outlet valve (24) is a solenoid valve (1) according to one of the preceding claims.
10. Verfahren zum Betreiben eines Magnetventils (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem zum Einwirken auf einen hubbeweglichen Anker (3), der mittels der Federkraft einer Feder (4) vorgespannt ist, eine Magnetspule (5) bestromt wird und beim Stromlosschalten der Magnetspule (5) eine Löschspannung angelegt wird oder auf Anlegen einer Löschspannung verzichtet wird. 10. The method for operating a solenoid valve (1) according to any one of claims 1 to 8, in which a solenoid (5) is energized to act on a lifting armature (3) which is biased by means of the spring force of a spring (4) and when the magnet coil (5) is de-energized, an erasing voltage is applied or an erasing voltage is not applied.
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