DE2047158A1 - Magnetventil - Google Patents

Description

Patentanwälte Dr. Ing. H. Negendenk

Dipl. ing. H. Haudc Dipl. .Phys· ^w· Schmitz

lei. 53ÖC&86

Ross Operating Valve Co,

120 East Goldengate Ave. 24. September 1970

Detroit, Michigan, USA Anwaltsakte: M-1J529

Magnetventil
Die Erfindung betrifft Magnetventile.

Der bisherige Stand der Technik wird durch die US-Patentschrift No. 2 6l4 j84 vom 21. Oktober 1932 mit dem Titel "Magnetventil" (Solenoid Actuated Valve) dargestellt. Nach diesem Patent ist der das Einlaß ventil an einem Ende tragende,dnd federbelastete Ventilkolben zylinderförmig. Die elektromagnetische Kraft wirkt dieser Feder entgegen.

V/enn das Ventil als normal geschlossenes oder Ruheventil ausgelegt ist, muß die Feder stark genug sein, um dem Einlaß- oder Saugt.ruck entgegenzuwirken, und die elektromagnetische Kraft hinwiederum muß genügend groß sein, um der Feder entgegen zu wirken.

Somit wird der aufzubringende mögliche Saugdruck durch die elektromagnetische Kraft begrenzt, welche von der Spule abge-' leitet werden kann, da ein höherer Druck eine stärkere Feder

und damit eine stärkere elektromagnetische Kraft erfordert. j Bei einem gegebenen Saugdruck wird die Größe der öffnung des ' Säugventils ebenso durch die Stärke der elektromagnetischen Kraft begrenzt, da hier wiederum die Gesamtkraft, welche die Feder ■

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geschlossen zu halten,, überwinden muß, um das Ventil/proportional der Fläche der öffnung des Saugventils ist.

Wenn das Ventil als normal geöffnetes oder Arbeitsventil ausgelegt ist, so.muß die elektromagnetische Kraft nicht nur die Federkraft überwinden, sondern auch den am Einlaßventil herrschenden Druck, wenn sich der Kolben in Schließstellung befindet» Erfindungsgemäß wird ein Magnetventil geschaffen, das wesentlich höhere Saugdrücke, größere Einlaßöffnungen oder beides bei einer gegebenen Leistungsaufnahme gestattet. Dies wird durch den besonderen Aufbau der Vorrichtung erreicht, die einen geschichteten oder lameliierten T-förmlgen Anker besitzt. Dieser durch Federdruck in eine Stellung gebrachte Anker trägt an einem Ende das Saug- oder Einlaßventil und am anderen Ende das Auslaßventil. Wegen des hohen elektrischen Wirkungsgrades dieser Konstruktion läßt sich bei einem gegebenen Hub pro Watt Aufnahmeleistung eine viel stärkere Ausgangsτ oder Abtriebskraft erreichen als mit dem patentierten Ventil. Im Falle eines als Ruheventil arbeitenden Ventils können stärkere Federn vorgesehen werden, um die höheren zur öffnung des Ventils dienenden Saugkräfte zu überwinden.

Die Erfindung ist nachstehend näher erläutert. Alle in der Beschreibung enthaltenen Merkmale und Maßnahmen können von eF-findungswesent Hoher Bedeutung sein. In den Zeichnungen isti

Fig. 1 ein Querschnitt im Aufriß des erfindungsgemäßen als normal geschlossenes Dreiwegeventil ausgelegtes Magnetventil.

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Pig. 2 ein Teilquerschnitt längs der Linie 2-2 der Pig. I mit Darstellung der Aufhängungsart der unteren Federenden.

Fig. 5 ein Teilquerschnitt im Aufriß längs der Linie 3-3 der Fig. 1 mit der Ausformung des T-Ankers.

Fig. 4 der Grundriß des Ventils, xvobei Teilpartien weggebrochen sind, um die Handbetätigung zu zeigen.

Fio· 5 die Teilansicht einer anderen Ausführungsform der Erfindung, bei welcher die obere Dichtung im Anker befestigt ist.

Das Ventil 11 besitzt die Grundplatte 12, an deren entgegengesetzten Seiten die Einlaßöffnung IJ und die Arbeitsöffnung 14 (Fig. l') ausgeformt sind. An einem Ende der Grundplatte befindet sich die Auslaßöffnung 15, während am entgegengesetzten Ende die Öffnung 16 für die zu einer Dose l8 führenden elektrischen Leitung 17 vorgesehen ist. Diese Dose ist so in die Grundplatte 12 eingebaut, daß sie mit deren Oberfläche 19 bündig liegt.

pie Grundplatte 12 besitzt eine nach oben offene Ausnehmung oder !Vertiefung 20, unc die Leitung 21 verbindet das untere Ende

'dieser Ausnehmung mit der Einlaßöffnung IZ. Zur Aufnahme des etwas über den Boden der Vertiefung 20 hinausragenden Ventilsitzes 22 ist der Oberteil der Leitung 21 aufgeweitet.

Das Gehäuse 2y ist an der oberen Fläche 19 der Grundplatte 12 . ^;

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befestigt. Dieses Gehäuse kann aus Kunststoff gefertigt sein, \ und die Spule 24 ist darin eingebettet. Diese Spule liegt in ;' einem vom Gehäuse 23 getragenen C-förmigen Kern 25* der sich nach ί unten in den vergrößerten Teil 26 der Ausnehmung 20 der Grundplatte erstreckt. Das Gehäuse ist an der Grundplatte 12 durch die \

Bolzen 27 befestigt, und die Grundplatte selbst kann wiederum mit I

ι Hilfe der Bolzen 28 (Fig. 4) auf einem Träger montiert sein. ί

Zwischen dem Außenteil des Gehäuses 25 und der Grundplatte 12 ist eine Dichtung 29 angeordnet, während die von der Grundplatte !

getragene Dichtung 31 mit dem Unterteil 32 der Spule 24 in Wirk- i Verbindung steht. Das Gehäuse 23 enthält auch den zur Dose 18 | passenden Stecker 33· ■

Nach Fig. 1 besitzt der Kern 25 einen Schicht- oder Lamellenaufbau! in dessen Mittelteil der Sitz 3^ ^des Auslaßventils angebracht I ist, der durch das Rohr 35 im Gehäuse 23 und die Leitung 36 auf ! der Grundplatte 12 mit der Auslaßöffnung 13 verbunden ist. Der Mittelteil des T-förmigen Ankers 37 liegt in der Spule 24, und: die Ankerarme erstrecken sich unterhalb der Unterenden des Kerns 25. Diese wirken als Anschläge, und in ihre sich gegenüberstehende}! Flächen sind die Schirmspulen 38 eingebettet. Der Anker 37 besteht aus den Lamellen oder Blättchen 39· Im unteren Ende des Ankers ist die Vertiefung 4l ausgeformt, in welcher die mit dem Ventilsitz 22 im -Eingriff stehende elastische Dichtung k?: des Einlaßventils gehalten wird. Die im oberen Ende des Ankers 3^ ausgeformte Vertiefung 43 hält die elastische Ventildichtung 44, die durch eine Feder 45 an den Sitz 34 des Auslaßventils angedrückt wird, jedoch durch die Lippo 46 oder andere geeignete Mittel

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festgehalten wird. Die Außenlamellen 47 und 48 des Ankers 37 sind etwas dicker als die Hauptlamellen und an ihren Unterenden umgebogen, und bilden so die Träger 49 und pl für die Unterenden der Spiralfedern 52 und 33. Die Oberenden dieser Spiraldruckfedern | sind am Teil 32 aufgehängt, so daß sie den Anker 37 nach unten ziehen und damit bewirken, daß die Dichtung 42 des Einlaßventils mit dem Sitz 22 in Eingriff kommt. Die nach oben gerichtete Kraft des Strömungsmitteldrucks im Ventilsitz 22, die sowohl dem Einheit oder Normaldruck als auch dem an der Öffnungsfläche herrschenden Druck proportional ist, erfährt eine Gegenwirkung durch die Feder ι.,r· und 53· Das gesamte Ankeraggregat wird durch eine Anzahl von »nieten j4 (Fig. >) zusammengehalten.

IDan eis Drehteil ausgebildete Handstellglied 55 befindet sich in ;oof ürfriurifj „>6 der Grundplatte 17.' und kann durch den Mitnehmerp;hiit.ii .37 s.n seinem freien Ende gedreht v/erden. Das Innenende \/'I dieses Steilglieds ist abgeflacht (Pig. l) und ist unterhalb :'.os nc Gh außen gebogenen Teils 49 der Lamelle 47 angeordnet, ■'jomit hebt eine Drehung des Stellglieds 35 den Anker 37 von ■;,oiner Abschaltstellung in seine Anschalt- oder Erregerstellung.

!V/onri fiat; Ventil 11 in Ruhestellung ist, so ist die Arbeitsöffnung j ji^;i über die Vertiefung Γ.Ό und einen den Anker 37 umgebenden Raum

! >; mit dem Sits yh des Auslaßventils und damit mit der Auslaßöf fnuijg

I.. verbunden. Befindet sich der Anker in seiner oberen oder _2rCr;^ton Stellung, so kommt die Auslaßventildichtung .44 mit dem Vonu. i.^ ;A 1"- dingrifi', wodurch Strömungsmittel vorn Sitz 22 des ■'.r/i·· :....-■ Ir-;·: den Unterteil der Vertiefung 20 über· die diese

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Vertiefung 20 und die Öffnung l4 verbindende Leitung 6l zur Arbeitsöffnung 14 gelangt (Fig. 5). j

Das Ventil 11 arbeitet als Ruheventil, d.h. als normal ge- j schlossenes Ventil, wobei die Feder 52 und 53 das Einlaßventil i

42 gegen den Ventilsitz 22 drücken und die Arbeitsöffnung 14 '■

mit der Auslaßöffnung 15 verbunden ist. ';

Wenn die Spule 24 erregt wird, so wird der Anker 57 angehoben und wirkt der Federkraft entgegen. Wegen des Schichtaufbaus des Ankers 57 übt die Spule 24 eine viel größere Hubkraft je Watt \ Leistungsaufnahme aus, wodurch stärkere Federn als sonst verwendet werden können.

Fig. 5 zeigt ein anderes AusfUhrungsbeispiel der Erfindung, bei welchem die Feder für die obere Ventildichtung 101 entfällt, wobei die Dichtung im Anker 102 befestigt ist und so angeordnet ist, daß sie die obere Öffnung verschließt, venn das Ventil 11 : öffnet, wodurch die Arbeitsöffnung 14 unter Druck gesetzt wird.

Wenn das Ventil 11 als Arbeitsventil oder normal offenes Ventil

ausgelegt ist, so wird die Öffnung 15 zur Einlaßöffnung und die Öffnung I^ zur Auslaßöffnung. In diesem Falle wird der Anker durch die Federn in seine Arbeitsstellung gedrückt, und die zur··Verschiebung des Ankers in seine Ruhestellung erforderliche elektromagnetische Anfangskraft ist größer als die Kraft der Federn 52 und 55 plus der Kraft des auf die Fläche d©g Ventilsitzes 22 einwirkenden Strotnungsmitteldrucks. Nach Verschiebung'des

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Ankers ist die elektromagnetische Kraft, die erforderlich ist, den Anker in seiner Ruhestellung zu halten, größer als die Kraft .der Federn j2 und 53 plus die Kraft der Feder 45 bzw. der Kraft · des Luftdrucks am Ventilsitz p4, falls die Feder 45 nicht vorgesehen ist.

Wenn die Öffnung 15 gesperrt ist, so arbeitet das Ventil 11 als ein Zweiweg-Ruheventil, dessen Einlaß an der Öffnung I^ liegt. Wenn die Öffnung IJ gesperrt ist, und&ie Öffnung 15 als Einlaß dient, so arbeitet das Ventil 11 als Zweixveg-Arbeitsventil.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   1.) Magnetventil, gekennzeichnet durch eine C-förmigen Kern (25) in Schichtbauweise, einen T-förmig'en Anker (37) in Schachtbauweise, eine am Kern (25) liegende und den Mittelteil des Ankers (37) umgebende Spule (24), wobei die Arme des Ankers (37) außerhalb der Enden des Kerns (25) angeordnet sind, ferner durch zwischen einem Ende der Spule und dem Armende des Ankers angeordnete Federn (52, 53)* welche die Arme des Ankers (37) vom Kern (25) hinwegdrücken, sowie durch ein erstes Tellerventil (22) an einem Ende des Ankers (37) und ein zweites Tellerventil (34) am entgegengesetzten Ende des Ankers (37).

   2. Magnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das

   zweite Ventil* (34) eine mit einer Vertiefing (43) am entgegenversehene
   gesetzten Ende des Ankers (37)/Ventildichtung (44) besitzt,

   welche mit den durch den Kern (25) getragenen Ventilsitz (34) in Abhängigkeit von der Erregung der Spule (24) in Eingriff

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   kommt, wodurch die Federn (52, 53) zusammengedrückt werden und das erste Ventil (22) geöffnet wird.

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   . Magnetventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die' Ventildichtung (44) ein elastisches Teil ist, das durch eine Feder (45) an den Ventilsitz (5^) angedrückt und in der Vertiefung (43) gehalten wird, wodurch bei Erregung der Spule (24) die Arme des Ankers (57) mit dem Kern (25) in Berührung kommen.

   j4. Magnetventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Grundplatte (12), eine Einlaß- (15), eine Arbeits- (14), und eine Auslaßö'ffnung (15) in der Grundplatte (12) vorgesehen sind, daß die Grundplatte (12) eine Vertiefung (20) besitzt, in welcher der T-förmige Anker (57) angeordnet ist, die Arbeits~| öffnung (l4) mit der Vertiefung (20) verbunden ist, daß eine j der anderen Öffnungen (Ip, IJ) mit dem Sitz (22) des ersten Ventile verbunden ist, ferner daß sich der den Anker (37) umgebende Raum (39) bis zum zweiten Ventil (34) erstreckt, v.oiluroh Strömungsmittel durch die Vertiefung (20) der Grundplatte (12)zwischen dem ersten Ventilsitz(22) und der Arbeits-

   öffnung (14) fließt, wenn die Spule (24) erregt ist und zwischen dor Arbeitsöffnun-;; (14) und dem zweiten Ventilsitz (54) über '. die Vertiefung (20) und dem Raum (59) fließt, wenn die Spule ; (24) nicht erregt ist, und schließlich daß Leitungen zur Verbindung des zweiten Ventilsitzes (54) mit seiner öffnung vorgesehen sind.

   'Vla^iiOt rontil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß e.i - Gehäuse (23) die Spule (24) und den Kern (25) umschließt, und c X dir. aus einem Rohr (33) im Gehäuse (23) bestehende

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   Leitung mit einer Leitung in der Grundplatte (12) verbunden ist.

   6. Magnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (37) mit zwei Außenlamellen (47, 48) versehen ist, welche nach auswärts gebogene Schleifen (49) besitzen, und daß die Federn aus zwei mit diesen Schleifen (49) im Eingriff stehenden Federn (52, 53) bestehen.

   7. Magnetventil, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte ; (12) eine Einlaßöffnung (13), eine Arbeitsöffnung (14) | sowie eine Auslaßöffnung (15) besitzt, die sich an den i Seiten der Grundplatte befinden, die Grundplatte (12) eine elektrische Dose (18) trägt, die Grundplatte (12) e.ine flache mit einer Vertiefung (20) ausgeformten Oberfläche \ (19) versehen ist, daß die Dose (l8) an der Oberfläche (19) liegt, ein Gehäuse (23) auf der Grundplatte (12) angebracht ist, in welchem sich ein T-förmiger Kern (25) in Lamellenbauweise und eine Spule (24) sowie ein nach unten gerichteter mit der Dose (l8) steckbar zu verbindendet¹ Stecker (33) befinden, wobei-der Stecker (33) an die Spule (24) angeschlossen ist, ferner daß ein T-förmiger Anker ; (37) in Schichtbauweise mit einem Mittelteil innerhalb der Spule (24) liegt, dessen Arme sich unterhalb des ^; offenen Endes des Kerns· (25) erstreken, daß eine elastische:

   ...■■-. . ■ ■'''■■.' 1 Dichtung (42) für das Einlaßventil in- «iner. -Vertiefung ■ (4l) am unteren Ende des Ankers (27)· angebräeht ist, der | Sitz des Einlaßteilerventils (22) /lm^^aateri^ifrii-: äei*--

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   Vertiefung (20) der Grundplatte (12) angebracht und mit der Einlaßöffnung (13) verbunden ist, daß zwei sich nach außen erstreckende Leisten zur Aufhängung der Federn an den Außenlamellen (47, 48) des Ankers (37) vorgesehen sind, zwei Spiraldruckfedern (52, 53) zwischen den Leisten und der Unterseite der Spule (24) angeordnet sind und die Dichtung des Einlaßventils gegen den Sitz drücken, daß die Dichtung (44) des Auslaßventils in einer Vertiefung (43) am oberen Ende des Ankers (37) gehalten wird,der Sitz (34) des Auslaßventils durch den Mittelteil des C-förmigen Kerns (25) getragen wird, Leitungen (35, 36) im Gehäuse (23) und der Grundplatte (12) den Sitz (34) des Auslaßventils mit der Auslaßöffnung (15) verbinden, daß eine Leitung zwischen der Arbeitsöffnung (l4) und der Vertiefung (20) in der Grundplatte (12) vorgesehen ist und schließlich daß ein Raum (59) den Anker (37) umgibt und die Vertiefung (20) in der Grundplatte (12) mit dem Sitz des Auslaßventils verbindet, wodurch die Federn (52, 53) normalerweise das Ventil (11) bei geschlossenem Einlaßventil (22) und geöffnetem Auslaßventil (34) in Ruhestellung halten, und durch die Erregung der Spule (24) das Auslaßventil (34) geschlossen und das Einlaßventil (22) geöffnet wird.

   8. Magnetventil nach Anspruch 7* gekennzeichnet durch ein zylinderförmiges Handstellglied (55),das drehbar in einer öffnung (56) der Grundplatte (12) angebracht ist und einen mit einer der Leisten In Abhängigkeit von der Drehung des Stellglieds in Eingriff kommenden abgeflachten Teil (58) besitzt, wodurch der Anker (37) angehoben und das Ventil geöffnet wird.

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