DE2315425C2

DE2315425C2 - Elektromagnetisch betätigtes Wegeventil

Info

Publication number: DE2315425C2
Application number: DE2315425A
Authority: DE
Inventors: Alfred 7141 Oberstenfeld Grob; Waldemar Hans; Helmut 8600 Bamberg Staib
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1973-03-28
Filing date: 1973-03-28
Publication date: 1982-12-16
Also published as: GB1423968A; FR2223616A1; DE2315425A1; US3878859A; CH558490A; JPS501422A; IT1003894B; FR2223616B1; JPS5749790B2

Description

a) das Schließglied als Hubventilkörper (21; 74) mit einem fest verbundenen Ausgleichskolben (42; 89) ausgebildet ist. der in einer den Ventilsitz (35) tragenden Buchse (19; 75) geführt ist und auf seiner dem magnetischen Antrieb (51; 49) gegenüberliegenden Stirnseite durch die Feder (46; 83) beaufschlagt ist,

b) die Buchse (19; 75) einen ihre beiden Stirnseiten miteinander verbindenden Kanal (36) sowie eine Schrägbohrung (37) aufweist, die von der Mantelfläche der Buchse (19; 75) in die den Hubventilkörper (21; 74) führende Längsbohrung (33) im Bereich zwischen Ausgleichskörper (42; 89) und Ventilsitz (35) führt,

c) die Buchse (19, 75) eine dem Ventilsitz (35) zugeordnete, erste Anschlagfläche (29; 84) sowie eine auf der gegenüberliegenden Stirnseite angeordnete, zweite Anschlagfläche (31; 87) aufweist, während Hubventilkörper (21; 74) und Ausgleichskolben (42; 89) zugeordnete Anschlagflächen (44,85 bzw. 45,88) tragen,

d) die Abstände einerseiis zwischen der ersten Anschlagfläche (29; 84) der Buchse (19; 75) und der Anschlagfläche (44,85) am Hubventilkörper (21; 74) und andererseits zwischen der zweiten Anschlagfläche (31; 87) der Buchse und der Anschlagfläche (45; 88) am Ausgleichskolben (42; 89) sich um die Größe des Hubes des Hubventilkörpers (21; 74) voneinander unterscheiden und

e) der magnetische Antrieb (51; 49) und der Hubventilkörper (21; 74) voneinander getrennte, kraftschlüssig miteinander verbundene Bauteile sind.

2. Elektromagnetisch betätigtes Wegeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Buchse (19) zwischen den Anschlagflächen (29, 31) um den Hub des Hubventilkörpers (21) größer ist als die Länge des Hubventilkörpers zwischen seinen Anschlagflächen (44,45) (F i g. 1,2).

3. Elektromagnetisch betätigtes Wegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsbohrung (33) in der Buchse (19; 75) als Durchgangsbohrung ausgebildet ist und die Schrägbohriing am Außenumfang der Buchse etwa in der Mitte zwischen den Anschlagflächen beginnt und schräg zum Ventilsitz (35) hin geneigt in die Längsbohrung mündet.

4. Elektromagnetisch betätigtes Wegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Ausgleichskolbens (42; 89) nur geringfügig kleiner ist als der Durchmesser der wirksamen Schließfläche (43) am Schließkörper(41).

5. Elektromagnetisch betätigtes Wegeventil nach

einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Ausgleichskolbens (42; 89) mindestens das Doppelte seines Durchmessers beträgt

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisch betätigtes Wegeventil nach der im Oberbegriff des Anspruchs 1 näher angegebenen Gattung.

Aus der US-PS 36 53 396 ist ein magnetisch betätigtes Wegeventil der angegebenen Art bekannt das als Schließglied einen Längsschieber aufweist der unmittelbar in einem Gehäuse geführt ist Je nach Einbau des Längsschiebers im Gehäuse kann ein Schließventil oder ein Öffnungsventil erreicht werden. Obwohl sich der druckausgeglichene Längsschieber zum Steuern hoher Drücke eignet kann dieses Wegeventil mit Längsschieber nicht die an Sitzventile gestellten Anforderungen bezüglich Dichtheit erfüllen. Auch ist hier der Längsschieber besonders ausgebildet, auf der dem Magnetantrieb zugeordneten Stirnseite von einer Feder belastet und wird formschlüssig mit einer Stange des Magnetantriebs verbunden. Eine derartige, umstellbare Wegeventilbauart eignet sich nicht für ein Wegeventil in Sitzventilbauart, zumal wenn dessen Hubventilkörper in einer Buchse geführt ist.

Ferner ist aus der DE-OS 20 23 259 ein elektromagnetisch betätigtes Wegeventil mit drei Anschlüssen und in Sitzventilbauart bekannt. Um hier das Wegeventil von einer Schaltungsart in eine andere umzustellen, muß in einem Gehäusedeckel ein erster Einsatz durch einen zweiten Einsatz ersetzt werden, die untereinander nicht baugleich sind. Zudem muß der Anker mit einem anderen Betätigungsstößel ausgerüstet werden. Ferner weisen die Einsätze jeweils zwei Ventilsitze auf, deren zugeordnete, kugelige Schließglieder nicht druckausgeglichen sind und somit sich schlecht zur Steuerung hoher Drücke eignen. Eine Umstellung von Schließventil auf Öffnungsventil unter Verwendung gleicher Bauteile und eines weitgehend druckausgeglichenen Schließglieds ist somit hier nicht möglich.

Aus der DE-OS 21 10 596 ist fernerhin ein schnellschaltendes 3/2-Magnetventil bekannt, dessen Sitzventilkörper mit Hilfe eines Ausgleichskörpers druckausgeglichen ist. Dabei sind Sitzventilkörper und Ausgleichskolben in einer im Gehäuse liegenden, mehrteiligen Buchse angeordnet. Eine Umstellung von Schließventil auf Öffnungsventil ist bei diesem Magnetventil nicht möglich.

Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, ein je nach Einbau seiner Bauteile von einem Schließventil auf ein Öffnungsventil umstellbares, elektromagnetisch betätigtes Wegeventil so auszubilden, daß es sich bei möglichst einfacher Bauweise zur Steuerung hoher Drücke bei kurzen Schaltzeiten und hoher Dichtheit eignet.

Dies wird ausgehend von einem gattungsbildenden Wegeventil gemäß der Erfindung durch die im Anspruch 1 angegebenen, kennzeichnenden Merkmale erreicht. Auf diese Weise wird ein weitgehend druckausgeglichenes und damit schnell schaltendes Wegeventil in Sitzventilbauweise möglich, bei dem die mit hohem Fertigungsaufwand zusammengestellten Bauelemente wie Hubventilkörper und Buchse mit Ventilsitz als komplette Baugruppe im Ventilgehäuse in unterschiedlichen Lagen einbaubar sind, um ein

Schließventil in ein Öffnungsventil umzustellen. Dabei werden keine zusätzlichen Bauteile oder zweite Ventilsitze benötigt. Das Wegeventil kann selbst bei hohen Drücken mit seinen beiden Anschlüssen beliebig an zwei Zuleitungen angeschlossen we» den, ohne seine Betriebsfähigkeit zu verlieren. Ferner erlaubt diese Bauweise eine einfache und zweckmäßige Herstellung von Buchse, Hubventilkörper und Ventilgehäuse.

Weitere besondere vorteilhafte Ausge>taltungan des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus den Unteransprücher.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindur.gsgegenstandes ist in der Zeichnung wiedergegeben. Diese zeigt in

F i g. 1 einen teilweisen Längsschnitt durch ein elektromagnetisch betätigtes Wegeventil in vergrößertem Maßstab und als Öffnungsventil ausgebildet;

F i g. 2 einen Schnitt durch einen Teil des Wegeventils nach F i g. 1, ausgebildet als Schließventil;

F i g. 3 einen Schnitt durch einen Teil einer zweiten Ausführungsform des Wegeventils.

Die Fig.! zeigt ein elektromagnetisch betätigtes Wegeventil 10, das aus einem Ventilteil 11 und einem Magnetteil 12 besteht Das Ventilteil 11 weist ein Ventilgehäuse 13 auf, das an einer ersten Flanschfläche 14 einen ersten und zweiten Anschluß 15 beziehungsweise 16 aufweist Im Ventilgehäuse 13 ist von einer der ersten Flanschfläche 14 gegenüberliegenden Seite 17 aus eine abgesetzte Sacklochbohrung 18 angeordnet, die eine aus einer Buchse 19 und einem Hubventilkörper 21 bestehende Ventilgruppe 22 aufnimmt Die Sacklochbohrung 18 ist im Bereich der Ventilgruppe 22 zu einem Ringkanal 23 erweitert der über eine Gehäusebohrung

24 mit dem ersten Anschluß 15 verbunden ist. Ein zwischen Ventilgruppe 22 und Ventilgehäuse 13 ausgebildeter Raum 25 hat über eine Gehäusebohrung 26 mit dem zweiten Anschluß 16 Verbindung. In einer Erweiterung 27 der Sacklochbohrung 18 ist der Magnetteil 12 dicht eingesetzt, der mit einer Zwischenplatte 28 an einer ersten Anschlagfläche 29 der Buchse 19 anliegt. Die Buchse 19 stützt sich mit einer zweiten Anschlagfläche 31 über einen Distanzring 32 im Raum

25 am Ventilgehäuse 13 ab.

Die Buchse 19 weist zur Aufnahme des Hubventilkörpers 21 eine mittig angeordnete, durchgehende Längsbohrung 33 auf, die an beiden Enden in Ausnehmungen 34 der Buchse 19 endet. Dabei ist auf der der ersten Anschlagfläche 29 zugewandten Seite ein Ventilsitz 35 in der Buchse 19 ausgebildet Ein in de^r Buchse 19 angeordneter Kanal 36 verbindet die Ausnehmungen 34 miteinander. Eine Schrägbohrung 37 verbindet den Ringkanal 23 mit der Längsbohrung 33 in einem Bereich, der mehr dem Ventilsitz 35 zugewandt ist. Ferner dichten zwei in der Buchse 19 angeordnete O-Ringe 38 den Ringkanal 23 gegenüber d:m Raum 25 und einem zwischen Ventilgruppe 22 und Magnetteil 12 ausgebildeten Raum 39 ab.

Der Hubventilkörper 21 besteht aus einem Schließkörper 41 und einem mit letzterem fest verbundenen Ausgleichskolben 42. Die Führungslänge des Ausgleichskolbens 42 beträgt ein Vielfaches seines Durchmessers, um neben guter Führung eine ausreichende Dichtung zu erreichen. Der wirksame Durchmesser der Schließfläche 43 am Schließkörper 41 ist geringfügig größer als der Durchmesser des Ausgleichskolbens 42, so daß ein weitestgehender statischer sowie zusätzlich ein dynamischer Druckausgleich erreicht wird. Der Schließkörper 41 hat eine Anschlagfläche 44 von solcher Größe, daß er sowohl an der Zwischenülatte 28 und an dem Distanzring 32 anliegen kann. An der Anschlagfläche 45 des Ausgleichskolbens 42 liegt eine Feder 46 an, die sich ferner im Ventilgehäuse 13 abstützt und die in einer Bohrung 47 des Distanzringes 32 geführt ist

Die Länge des Hubventilkörpers 21 zwischen seinen Anschlagflächen 44, 45 ist um den Hub des Hubventilkörpers 21 kleiner als die Länge der Buchse 19 zwischen ihren Anschlagflächen 29, 31. Die Zwischenplatte 28 bildet mit ihrer vom Magnet abgewandten Seite eine ebene, zweite Flanschfläche 48, in der einerseits die Anschlagflächen 29 und 44 der Buchse 19 beziehungsweise des Hubventilkörpers 21 liegen und andererseits das Ende eines Stößels 49. Der Stößel 49 steht mit einem stoßend arbeitenden Anker 51 des Magnetteils 12 in Wirkverbindung. Die Trennung von Ventilteil 11 und Magnetteil 12 in der zweiten Flanschfläche 48 erübrigt ein Abstimmen der beweglichen Bauelemente aufeinander und erlaubt es, schadhafte Ventil- oder Magnetteile als Ganzes auszutauschen.

Das Wegeventil 10 arbeitet in der gezeichneten Lage der Ventilgruppe 22 als Öffnungsventil, das heißt bei nicht erregtem Elektromagnet ist die Verbindung zwischen beiden Anschlüssen 15,16 offen. Bei erregtem Magnet wird der Hubventilkörper 21 gegen die Kraft der Feder 46 gedrückt wobei der Schließkörper 41 sich auf den Ventilsitz 35 legt und die Verbindung zwischen beiden Anschlüssen unterbricht. Dabei arbeitet das Wegeventil mit Ansprechzeiten von wenigen Millisekünden und mit einem Hub von Bruchteilen eines Millimeters. Üblicherweise wird am ersten Anschluß 15 die Druck- oder Zulaufseite angeschlossen, am zweiten Anschluß 16 die Verbraucherseite. Bei dieser Verwendungsart ist der Hubventilkörper 21 nicht nur weitgehend statisch sondern auch dynamisch druckausgeglichen, was bei derartigen Wegeventilen besonders wichtig ist. Wird Zulauf- oder Verbraucherseite in umgekehrter Weise angeschlossen, so bleibt das Wegeventil immer noch einwandfrei betriebsfähig.

⁴" Fig.2 zeigt einen Teil eines elektromagnetisch betätigten Wegeventils 60, bei dem im Unterschied zum Wegeventil 10 nach F i g. 1 die Ventilgruppe 22 in umgekehrter Weise eingebaut ist, um ein Schließventil zu erhalten. Im übrigen sind gleiche Teile wie beim Wegeventil 10 nach Fig. 1 mit gleichen Bezugszeichen versehen. Wie F i g. 2 näher zeigt, liegt bei nicht erregtem Magnet der Schiießkörper 41 am Ventilsitz 35 an; dabei unterbricht er die Verbindung zwischen den Anschlüssen 15, 16. Bei erregtem Magnet wird der Schließkörper 41 aufgestoßen und legt sich mit seiner Anschlagfläche 44 an den Distanzring 32.

Fig.3 zeigt einen Teil einer zweiten Ausführungsform eines elektromagnetisch betätigten Wegeventils 70. Ein Ventilteil 71 nimmt eine Ventilgruppe 72 in einer Sacklochbohrung 73 auf, dessen Hubventilkörper 74 langer ist als eine Buchse 75. Die Buchse 75 liegt einerseits unmittelbar am Ventilgehäuse 76 und andererseits über einen Distanzring 77 an einer Zwischenplatte 78 eines Magnetteils 79 an. Ein Stopfen 81 mit einem Anschlagbolzen 82, der zugleich eine Feder 83 führt, ragt von der die Anschlüsse aufweisenden Flanschfläche in die Sacklochbohrung 73. Im übrigen ist auch hier der Abstand zwischen einer ersten Atischlagfläche 84 an der Buchse 75 und einer Anschlagfläche 85 an einem Schließkörper 86 um den Hub des Hubventilkörpers 74 kleiner als der Abstand zwischen einer zweiten Anschlagfläche 87 an der Buchse 75 und einer Anschlaefläche 88 an einem

Ausgleichskolben 89.

Auch hier kann durch vertauschten Einbau der Ventilgruppe 72 ausgehend von dem gezeigten Schließventil ein Offnungsventil erreicht werden, wobei jedoch der Distanzring 77 in seiner Lage bleibt.

Selbstverständlich ist es möglich, den Hubventilkörper statisch auch vollkommen druckausgeglichen auszubilden, wenn auf einen dynamischen Druckausgleich weniger Wert gelegt wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektromagnetisch betätigtes Wegeventil mit einem von einer Feder belasteten Schließglied, das die Verbindung zwischen zwei Anschlüssen steuert und von einem Anker eines Magneten entgegen der Kraft der Feder betätigbar und mindestens nahezu druckausgeglichen ist und das je nach Einbau seiner Bauteile von einem Schließventil in ein Öffnungsventil umstellbar ist, dadurch gekenn- zeichnet, daß