DE10042650C1 - Schalt-Ventil - Google Patents
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
- F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
- F16K31/06—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
- F16K31/0644—One-way valve
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- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
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- H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
- H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract
Eine Vorrichtung zum gesteuerten bzw. geregelten Durchfluß eines Fluids, die einen im Dicht- oder Durchlaßsinn beweglichen Ventilkörper enthält, der mit einem antreibbaren Halterteil verbunden und von diesem bewegbar ist, soll so verbessert werden, daß sie eine große Lebensdauer trotz Schaltfrequenzen von über 100 Hz gewährleistet ist. Dazu wird vorgeschlagen, daß das Halteelement den Ventilkörper im wesentlichen umlaufend umgreift und zwischen dem Halteteil und dem Ventilkörper ein Führungsteil angeordnet ist, daß innenseitig den Ventilkörper und außenseitig den Halteteil führt.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum gesteuerten bzw. geregelten Durchfluß
eines Fluids nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 13.
Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist z. B. durch DE 86 26 681 U1 be
kannt geworden. Sie wird häufig auch insgesamt als Schalt-Ventile bezeichnet und
findet beispielsweise Verwendung, um stationäre Heizkessel, etwa einer Ölhei
zung, mit Brennstoff zu versorgen. Dabei ist es bekannt, in Heizphasen das Ventil,
etwa ein Nadelventil, zu öffnen und so den Durchfluß von Brennstoff zu ermögli
chen. In Ruhephasen ist das Ventil hingegen geschlossen, die Brennstoffzufuhr
somit gestoppt. Ein derartiges Ventil kann für den vorderseitig in einem Dichtsitz
aufgenommenen Ventilkörper einen Haltekörper aufweisen, der an das rückwärti
ge Ende des Ventilkörpers anschließt und beispielsweise über eine äußere Erre
gerspule angetrieben wird. Ein derartiges Ventil hat eine lange Bauform und kann
aufgrund des langen bewegten Teils nur eine Axialbewegung des Ventilkörpers
bewirken, die von einer radialen Bewegungskomponente mit seitlichem Spiel
überlagert ist. Dadurch ist die Präzision und die Schaltfrequenz des Ventils einge
schränkt. Auch die Lebensdauer ist aufgrund der Materialbeanspruchung bei ei
nem leichten Verkanten gering.
Es sind auch Proportional-Ventile bekannt, mittels derer sich ein Fluiddurchfluß
jedoch nur schwer und aufwendig regeln läßt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Einsatzbereich von gattungsgemä
ßen Ventilen zu erweitern.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des
Anspruchs 1, sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 13.
Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ist eine erheblich verbesserte Ventilfüh
rung gewährleistet. Das Bauteil hat insgesamt kürzere Abmessungen als bisher,
durch die Führung sowohl des Halteteils als auch des Ventilkörpers ist eine deut
lich gesteigerte Präzision erreicht. Gleichzeitig ist jedoch nur ein Führungsteil not
wendig, das innen- und außenseitig eine Führung darstellt, wodurch der bauliche
Aufwand gering bleibt.
Wenn das Führungsteil hülsenartig ausgebildet ist und sich über einen wesentli
chen Teil der Länge des Ventilkörpers und des Halteteils erstreckt, kann eine be
sonders exakte Führung erfolgen, was eine hohe Präzision der Ventilöffnungs-
und -schließbewegung ermöglicht.
Wenn besonders günstig das Halteteil und der Ventilkörper mit Spiel senkrecht zur
Bewegungsrichtung aneinander festgelegt sind, etwa durch kraftschlüssige Ver
bindung, können beide Teile einzeln während der Bewegung ausgerichtet werden,
beispielsweise an einem zwischen den genannten Teilen befindlichen Führungs
teil.
Damit läßt sich eine Bewegungspräzision erreichen, die die Zahl der möglichen
Bewegungszyklen während der Lebensdauer des Ventils um ein Vielfaches ver
größert.
So ist ein Verfahren möglich, bei dem der Ventilkörper anstelle der bisherigen lan
gen Ein- bzw. Ausschaltphasen eine intermittierende Arbeitsweise ausführt, etwa
mit Frequenzen von einigen 10 Hz, was eine erheblich bessere Steuerung bzw.
Regelung des Fluiddurchflusses erlaubt.
Weitere Vorteile und Einzelheiten dar Erfindung ergeben sich aus einem nachfol
gend beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel des
Gegenstandes der Erfindung.
In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Die Vorrichtung 1 weist ein aus einem magnetisierbaren Werkstoff bestehendes
Gehäuse 2 auf, beispielsweise aus einem gedrehten Stahlteil. In diesem ist eine
kunststoffumspritzte Erregerspule 3, die mit elektrischen Kontakten 4 zur Strom
beaufschlagung versehen ist, eingebettet.
Innerhalb des von der zylindrischen Erregerspule 3 umgebenen Raumes befindet
sich ein Becherkörper 5, der in seinem Boden 6 eine Ausnehmung 7 zum Durch
tritt eines Führungsteils 11 beläßt, wobei der Becherkörper 5 über Runddichtringe
9 und 10 gegenüber dem Außenraum abgedichtet ist.
Im Innern des Becherkörpers 5 befinden sich, radial einander umschließend, von
innen nach außen ein axial beweglicher Ventilkörper 8, das Führungsteil 11 und
ein Halteteil 12.
Der Ventilkörper 8 ist als längliches Nadelventil ausgebildet und umfaßt einen
axialen inneren Leitungskanal 13 für das Fluid. Über radiale Bohrungen 14 ist der
Leitungskanal 13 mit einer axial an den Ventilkörper 8 anschließenden Austritts
bohrung 15 verbindbar. Die Verbindung 16 ist schließbar, wenn der konisch zu
laufende Kopfbereich 17 des Ventilkörpers 8 in einen Dichtsitz 18 gedrückt wird.
Dieser Dichtsitz 18 besteht aus einem verschleißfesten Werkstoff, etwa gehärte
tem Werkzeugstahl. Der Ventilkörper 8 selbst besteht aus einem verschleißfesten,
unmagnetischen Werkstoff, beispielsweise aus einer Aluminiumlegierung mit einer
eloxierten Oberfläche.
Der axial bewegliche Nadel-Ventilkörper 8 ist umgeben von einem parallel zur
axialen Erstreckung des Ventilkörpers 8 verlaufenden Führungsteil 11. Dieses ist
aus einer Lagerbronze hergestellt und dient als Gleitlager für den in dem Füh
rungsteil 11 aufgenommenen Ventilkörper 8. Dieser ist mit geringem Spiel in dem
als Gleitlager dienenden Führungsteils 11 axial verschieblich gehalten.
Um den Führungsteil 11 herum erstreckt sich das magnetisierbare, hülsenförmige
Halteteil 12, das an einem sich verengenden Halsbereich 19 des Ventilkörpers 8
mittels einwärts weisender Flansche 20 angreift. Hierüber ist der Ventilkörper 8
axial beweglich. Das Halteteil 12 ist außenseitig auf dem als Gleitlager auch für
dieses dienenden Führungsteil 11 in dichtem Abstand gehalten. Etwa 90% der
Länge des Halteteils 12 sind im Ausführungsbeispiel an dem Führungsteil axial
beweglich geführt.
Durch die genannte doppelte Lagerungsfunktion des Führungsteils 11 innen- wie
außenseitig ergibt sich eine hohe Präzision der Führung. Die Verbindung zwi
schen dem Ventilkörper 8 und dem Halteteil 12 ist nicht starr, sondern kann senk
recht zur axialen Erstreckung dieser Teile derart Spiel aufweisen, daß sowohl der
Ventilkörper 8 als auch das Halteteil 12 sich einzeln und unabhängig voneinander
an dem Führungsteil 11 zentrieren können. Dadurch ist eine streng axiale Aus
richtung beider Teile ohne die Gefahr eines Verkantens ermöglicht. Um ein Anein
anderhaften der Teile 8 und 12 zu verhindern, ist eine Antiklebscheibe 24 vorge
sehen.
Am hinteren Ende des Ventilkörpers 8 befindet sich ein Ansatz zur Aufnahme ei
ner Druckfeder 21, die den Ventilkörper 8 gegenüber dem Gehäuse 2 in Schließ
richtung vorspannt und den Kopfbereich 17 des Ventilkörpers 8 in den Dichtsitz 18
drückt.
Die Druckfeder 21 stützt sich in einem umlaufenden Kernflansch 25 ab. Dieser
schließt sich rückseitig an die Erregerspule 3 an und ist aus magnetisch leitfähi
gem Material gebildet. Er ist in das Gehäuse 2 verdrehgesichert bis zum Anschlag
eingepreßt und über eine Stemmverbindung 26 mit diesem verbunden. Der Kern
flansch 25 nimmt zudem einen Siebfilter 27 auf.
Um die Erregerspule 3 mit einem geschlossenen magnetischen Joch zu versehen
und den magnetischen Fluß zu gewährleisten, schließt sich axial an diese eine
Polscheibe 22 an, die ihrerseits mit einem als Hubbegrenzung dienenden vorde
ren und umlaufenden Anschlag 23 aus magnetisch nicht leitfähigem Material ver
bunden ist. In den Anschlag 23 ist der Dichtsitz 18 eingepreßt.
Bei Strombeaufschlagung der Erregerspule 3 wird auf das Halteteil 12 eine axial
entgegen der Kraft der Druckfeder 21 gerichtete Kraft ausgeübt, so daß das Hal
teteil 12 und mit ihm der Ventilkörper 8 gegen die Federkraft bewegt werden, wo
durch der Kopfbereich 17 des Ventilkörpers 8 den Dichtsitz 18 freigibt und die
Verbindung 16 zwischen den radialen Bohrungen 14 und der axialen Austrittsboh
rung 15 hergestellt wird.
Aufgrund der hohen Exaktheit der rein axialen Bewegung des Ventilkörpers 8 und
der geringen Masse der bewegten Teile kann eine solche Vorrichtung in einem
intermittierenden Verfahren über mehrere Jahre mit einer Frequenz von einigen 10 Hz
betrieben werden. Als günstig erweisen sich 30 bis 120 Hz. Bei einer derarti
gen Beanspruchung hat ein solches Ventil mehrere Milliarden Bewegungszyklen
zu überstehen, was mit der erfindungsgemäßen Ausbildung möglich ist.
1
Vorrichtung
2
Gehäuse
3
Erregerspule
4
Kontakte
5
Becherkörper
6
Boden
7
Ausnehmung
8
Ventilkörper
9
Runddichtring
10
Runddichtring
11
Führungsteil
12
Halteteil
13
Leitungskanal
14
radiale Bohrungen
15
axiale Austrittsbohrung
16
Verbindung
17
Kopfbereich des Ventilkörpers
18
Dichtsitz
19
Halsbereich
20
Flansch
21
Druckfeder
22
Polscheibe
23
vorderer Anschlag
24
Antiklebscheibe
25
Kernflansch
26
Stemmverbindung
27
Siebfilter
Claims (14)
1. Vorrichtung (1) zum gesteuerten bzw. geregelten Durchfluß eines Fluids,
welche einen im Dicht- oder Durchlaßsinn beweglichen Ventilkörper (8)
enthält, der mit einem antreibbaren Halteteil (12) verbunden und von die
sem bewegbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Halteteil (12) den Ventilkörper (8) im wesentlichen umlaufend um
greift und zwischen dem Halteteil (12) und dem Ventilkörper (8) ein Füh
rungsteil (11) angeordnet ist, das innenseitig den Ventilkörper (8) und au
ßenseitig den Halteteil (12) führt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Ventilkörper (8) ein längliches Nadelventil ausbildet und mit seinem
Kopfbereich (17) in einem Dichtsitz (18) aufgenommen ist.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Führungsteil (11) hülsenartig entlang der Längserstreckung des
Ventilkörpers (8) verläuft.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Führungsteil (11) aus einem unmagnetischen Material besteht und
das Halteteil (12) von zumindest einer Erregerspule (3) antreibbar ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Ventilkörper (8) einen im wesentlichen axialen Leitungskanal (13)
mit zumindest einer Öffnung (14) im Bereich des dem Dichtsitz (18) zuge
wandten Kopfbereiches (17) zur Leitung des Fluids umfaßt.
6. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Halteteil (12) mit dem Ventilkörper (8) über eine zumindest senk
recht zur Bewegungsrichtung des Ventilkörpers spieleinräumende Verbin
dung verbunden ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Ventilkörper (8) in einem Halsbereich (19) von einem radial ein
wärts weisenden Flansch (20) des Halteteils (12) umgriffen ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Halteteil (12) aus einem magnetisierbaren Material besteht.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der bewegliche Ventilkörper (8) aus einem nicht magnetischem Werk
stoff besteht.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Ventilkörper (8) mittels Federkraft gegenüber dem Gehäuse (2) der
Vorrichtung (1) im Schließsinn des Ventils vorgespannt ist.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Dichtsitz (18) in einen den Ventilhub begrenzenden vorderen An
schlag (23) eingepreßt ist.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Führungsteil (11) aus einer Lagerbronze besteht und in den den
Ventilhub begrenzenden vorderen Anschlag (23) eingepreßt ist.
13. Verfahren zur Steuerung des Durchflusses eines Fluids, wobei hierzu ein im
Dicht- oder Durchlaßsinn beweglicher Ventilkörper verlagert wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Ventilkörper (8) intermittierend mit einer Frequenz von zumindest
10 Hz bewegt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß für die Bewegung des Ventilkörpers (8) eine äußere Erregerspule (3)
ein mit dem Ventilkörper (8) verbundenes und diesen umgreifendes und
antreibendes Halteteil (12) aus magnetischem Material unmittelbar antreibt
und damit mittelbar den Ventilkörper (8) antreibt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2000142650 DE10042650C1 (de) | 2000-08-30 | 2000-08-30 | Schalt-Ventil |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2000142650 DE10042650C1 (de) | 2000-08-30 | 2000-08-30 | Schalt-Ventil |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10042650C1 true DE10042650C1 (de) | 2002-05-02 |
Family
ID=7654333
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2000142650 Expired - Fee Related DE10042650C1 (de) | 2000-08-30 | 2000-08-30 | Schalt-Ventil |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE10042650C1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10240469A1 (de) * | 2002-09-03 | 2004-03-11 | Wabco Gmbh & Co. Ohg | Magnetventil |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE8626681U1 (de) * | 1986-10-08 | 1988-02-11 | Robert Bosch Gmbh, 70469 Stuttgart | Elektromagnetventil |
DE4003228C2 (de) * | 1990-02-03 | 1992-11-26 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart, De |
-
2000
- 2000-08-30 DE DE2000142650 patent/DE10042650C1/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE10240469A1 (de) * | 2002-09-03 | 2004-03-11 | Wabco Gmbh & Co. Ohg | Magnetventil |
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
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