DE102006012530B4

DE102006012530B4 - Ventil

Info

Publication number: DE102006012530B4
Application number: DE200610012530
Authority: DE
Inventors: Bruno Staiger
Original assignee: Staiger GmbH and Co KG
Current assignee: Staiger GmbH and Co KG
Priority date: 2006-03-18
Filing date: 2006-03-18
Publication date: 2009-06-10
Anticipated expiration: 2026-03-19
Also published as: DE102006012530A1

Abstract

Ventil für gasförmige und flüssige Medien, umfassend einen Ventilkörper (1) mit einem Eingang (6), einem Ausgang (8), eine Ventilkammer (3), einen Ventilsitz (7), einen Dichtbolzen (10) für den Ventilsitz (7), einen Elektromagneten (2), einen Magnetanker (9) und eine dem Dichtbolzen (10) zugeordnete Formfeder (31), deren Umfangsbereich (32) an einer die Ventilkammer (3) mitbegrenzenden, ununterbrochen materialeinheitlich einstückig ausgebildeten Umfangswand (30) befestigt ist, derart, dass am Umfangsbereich (32) der Formfeder (31) mehrere von der Formfederebene quer abstrebende Haltestege (33) vorgesehen sind, die in gleichen Abständen zueinander angeordnet und an der Innenfläche der Umfangswand (30) verschweißt sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Ventil für gasförmige und flüssige Medien.
Die DE 102 15 592 C1 offenbart ein gattungsgemäßes Ventil, bei dem die dem Dichtbolzen des Ventilsitzes zugeordnete Formfeder auf einem stufenförmigen Vorsprung des Ventilkörpers aufliegt und mittels einer Einpressbuchse oder durch eine Schweißverbindung an einer Ventilkörperwand festlegbar ist.
Aus Hildebrand, Siegfried, Prof. Dr.-Ing.: Feinmechanische Bauelemente; Carl Hanser Verlag; München Wien; 1978, Seite 141, Bild 2.46 e, ist es bekannt, einen mit einem kreisringförmig ununterbrochen umlaufenden Bund (Bördel) versehenen Behälterboden in ein Rohr einzuschweißen. Außerdem ist auf der Seite 145 unter anderem eine Schweißverbindung dargestellt, bei der drei T-förmig angeordnete Bleche mit einer so genannten Dreiblechnaht miteinander verbunden werden, wobei der mittlere (vertikale) Steg mit seiner Stirnseite an Seitenflächen der (horizontalen) Wandteile anliegt.
Die DE 199 05 605 A1 offenbart ein Proportionalventil, bei dem die Umfangswand eines Elektromagneten in einem Rücksprung des Ventilkörpers gelagert ist. Dabei kann der Ventilkörper in der Umfangswand axial justiert und mittels Presssitz festgelegt sein. Zudem kann zwischen der Umfangswand und der Ventilkörperwand ein Dichtring vorgesehen sein.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Ventil der eingangs beschriebenen Art dahingehend weiterzubilden, dass die Formfeder für eine Schweißbefestigung mit einfachen Mitteln exakt positionierbar und die Schweißverbindung mit hoher Präzision seriell durchführbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß sowohl durch die Merkmale des Anspruchs 1 als auch des Anspruchs 7 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche gekennzeichnet.
Weitere Vorteile und wesentliche Einzelheiten der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmen, die in schematischer Darstellung bevorzugte Ausführungsformen als Beispiel zeigt. Es stellen dar:
1 ein erfindungsgemäßes Ventil in einer vergrößerten Darstellung in einer geschnittenen Seitenansicht,
2 eine nochmals vergrößerte Darstellung eines durch einen Kreis in 1 bezeichneten Ventilausschnitts und
3 einen Ventilausschnitt ähnlich der 2, jedoch in einer anderen erfindungsgemäßen Ausführung.
Das in den 1 und 2 dargestellte Ventil ist für gasförmige und flüssige Medien vorgesehen und ist im Wesentlichen als kreisförmiger zylindrischer Körper ausgebildet. Das Ventil weist einen Ventilkörper 1 und einen mit diesem verbundenen Elektromagneten 2 auf. Der Ventilkörper 1 besitzt eine Ventilkammer 3, die von einer Umfangswand 4 mitbegrenzt ist. Der Ventilkörper 1 weist einen bezüglich der Mittenachse 5 des Ventils koaxial angeordneten Eingang 6 mit einem in die Ventilkammer 3 einmündenden Ventilsitz 7 und einen mit der Ventilkammer 3 verbundenen Ausgang 8 für das Medium auf.
In der Ventilkammer 3 ist ein plattenförmiger Magnetanker 9 gelagert, der einen koaxial angeordneten, aus einem gummielastischen Material bestehenden Dichtbolzen 10 aufweist, der an der dem Elektromagneten 2 abgewandten Seite des Magnetankers 9 angeordnet ist und mit dem Ventilsitz 7 korrespondiert. Außerdem ist in der Ventilkammer 3 eine scheibenförmige Formfeder 11 vorgesehen, deren Mittenbereich zwischen der dem Elektromagneten 2 abgewandten Seite des Magnetankers 9 und dem Dichtbolzen 10 festgelegt ist, wobei für einen sicheren Befestigungshalt krallenartig geformte Ausbiegungen der Formfeder 11 in dem Dichtbolzen 10 eingebettet sein können.
Der Elektromagnet 2 weist ein topfförmiges Magnetjoch 12 auf, das eine Bodenwand 13 sowie einen Innenkern 14 und einen Außenkern 15 besitzt. Die Bodenwand 13 ist dem Ventilkörper 1 zugewandt und begrenzt mit dem Innenkern 14 die Ventilkammer 3 über dem Magnetanker 9. Der Außenkern 15 des Magnetjochs 12 bildet den Außenmantel des Elektromagneten 2 und kann einen im Durchmesser etwas reduzierten Umfangsteil 16 aufweisen.
In einem von dem Innenkern 14, der Bodenwand 13 und dem Außenkern 15 begrenzten Ringraum des Magnetjochs 12 befindet sich ein Spulenkörper 17 mit einer elektrischen Spulenwicklung 18. Um den Elektromagneten 2 abzudichten, kann eine isolierende Vergussmasse 19 vorgesehen sein, die die Leiteranschlussteile 20, 21 oben dicht umschließt und in der die Spulenwicklung 18 und der Spulenkörper 17 dicht eingebettet sind.
Bei dem Ausführungsbeispiel der 1 und 2 besteht die rohrförmige Umfangswand 4 aus zwei einzelnen Wandteilen 22, 23. Der obere Wandteil 22 übergreift den Elektromagneten 2, wobei der Außendurchmesser des Außenkerns 15 im Bereich des reduzierten Umfangsteils 16 und der Innendurchmesser des Wandteils 22 zweckmäßig so bemessen sein können, dass beim Aufschieben des Wandteils 22 auf den Außenkern 15 ein Presssitz 24 für eine exakte Justierung der Teile zueinander und dauerhafte Festlegung erzielt wird. Dagegen übergreift der untere Wandteil 23 der Umfangswand 4 den Ventilkörper 1, wobei der Außendurchmesser des Ventilkörpers 1 im Bereich eines im Durchmesser reduzierten Rücksprungs 25 und der Innendurchmesser des Wandteils 23 vorteilhaft so bemessen sein können, dass beim Aufschieben des Wandteils 23 auf den Ventilkörper 1 ein Presssitz 26 erreicht wird, so dass auch an dieser Stelle eine genaue Justierung und ein fester Halt gewährleistet sind. Zur Erzielung einer zuverlässigen Abdichtung kann zwischen dem Umfangsteil 16 des Außenkerns 15 und dem Umfangswandteil 22 sowie zwischen dem Rücksprung 25 des Ventilkörpers 1 und dem Umfangswandteil 23 kann zusätzlich ein Kapillarkleber 27 vorgesehen sein. Statt des Klebers 27 kann aber auch ein Dichtring 28 vorgesehen sein, der in einer Umfangsnut des Ventilkörpers 1 und/oder des Elektromagneten 2 gelagert ist und an der Innenfläche der Umfangswand 4 bzw. der Umfangswandteile 22, 23 dicht anliegt.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführung kann es aber auch günstig sein, den oberen Umfangswandteil 22 der Umfangswand 4 mit dem Elektromagneten 2 und/oder den unteren Umfangswandteil 23 mit dem Ventilkörper 1 materialeinheitlich einstückig auszubilden.
Um die Formfeder 11 genau zu positionieren, befindet sich deren Umfangsbereich 29 zwischen den einander zugewandten Stirnseiten der beiden Wandteile 22, 23 der Umfangswand 4. Die Positionierung ist dauerhaft fest und hermetisch dicht, indem der Umfangsbereich 29 mit den Wandteilen 22, 23 verschweißt ist. Diese Verschweißung kann bevorzugt als Laserschweißung ausgeführt sein. Zudem ist es möglich, die Verschweißung der Teile mittels einer Impulsschweißung durchzuführen.
Bei dem in der 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die als separates Einzelteil ausgeführte Umfangswand 30 nicht geteilt, sondern ein ununterbrochenes, materialeinheitlich einstückiges Rohr, wobei, wie bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel, in dem nach oben strebenden Wandteil der Elektromagnet 2 gelagert ist und in dem sich nach unten erstreckenden Wandteil der Ventilkörper 1 angeordnet ist. Durch die einstückige Ausführung der Umfangswand 30 ist gewährleistet, dass die Ventilkammer 3 außen durchgängig teilungsfrei umfasst ist, so dass eine einwandfreie dichte Kammerung gegeben ist. Es liegt zudem im Rahmen der Erfindung, die Umfangswand 30 nicht als separates Einzelteil auszuführen, sondern den oberen Wandteil der Umfangswand 30 materialeinheitlich einstückig mit dem Elektromagneten 2 auszubilden oder den unteren Wandteil der Umfangswand 30 und den Ventilkörper 1 materialeinheitlich einstückig auszubilden.
Die Formfeder 31 besitzt an ihrem Umfangsbereich 32 mindestens einen Haltesteg 33, der radial, also quer zur Formfederebene, abstrebt und an der Innenfläche der Umfangswand 30 angeschweißt ist. Der Haltesteg 33 kann sich bei einer bevorzugten Ausführung vom Umfangsbereich 32 der Formfeder 31 in Richtung zum Ventilkörper 1 hin erstrecken. Bei einer anderen vorteilhaften Ausführung kann sich der Haltesteg 33 dagegen vom Umfangsbereich 32 in Richtung zum Elektromagneten 2 hin erstrecken. Darüber hinaus kann es auch vorteilhaft sein, einen oder mehrere Haltestege 33 vom Umfangsbereich 32 sowohl in Richtung zum Ventilkörper 1 hin als auch zum Elektromagneten 2 hin auszurichten. Die Verschweißung des Haltestegs 33 mit der Umfangswand 30 kann wie beim zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel als Laserschweißung und/oder als Impulsschweißung ausgeführt sein.
In einer bevorzugten Ausführung kann der Haltesteg 33 am Umfangsbereich 32 der Formfeder 31 als ununterbrochener kreisringförmiger Bund ausgeführt sein, indem der äußere Formfederrandbereich einfach um 90° umgebogen wird. Wenn gemäß einer anderen bevorzugten Ausführung am Umfangsbereich 32 der Formfeder 31 mehrere radiale Haltestege 33 vorgesehen sind, können diese vorzugsweise in gleichen Abständen zueinander angeordnet sein. Dabei kann es günstig sein, insgesamt drei Haltestege 33 vorzusehen und diese so am Umfangsrand 32 anzuordnen, dass bezüglich der Mittenachse 5 jeweils zwischen zwei Haltestegen 33 ein Winkel von 120° eingeschlossen ist. Die Länge des Haltestegs 33 in Richtung quer zur Formfederebene ist mindestens gleich der Dicke der Formfeder 31, vorzugsweise aber vier bis acht mal größer als die Formfederdicke.
Wenn die Spulenwicklung 18 über die Leiteranschlussteile 20, 21 mit einer elektrischen Spannung versorgt wird, erfolgt eine Aktivierung des Elektromagneten 2, so dass der Magnetanker 9 durch die Magnetkraft gegen die Kraft der Formfeder 11, 31 nach oben gezogen wird. Dadurch gibt der Dichtbolzen 10 den Ventilsitz 7 frei und das Medium kann fließen. Beim Abschalten der elektrischen Spannung steht die Magnetkraft nicht mehr zur Verfügung, so dass die Formfeder 11, 31 den Magnetanker 9 und den Dichtbolzen 10 nach unten verlagert, wobei letzterer gegen den Ventilsitz 7 gedrückt wird und den Durchfluss des Mediums sperrt.

Claims

Ventil für gasförmige und flüssige Medien, umfassend einen Ventilkörper (1) mit einem Eingang (6), einem Ausgang (8), eine Ventilkammer (3), einen Ventilsitz (7), einen Dichtbolzen (10) für den Ventilsitz (7), einen Elektromagneten (2), einen Magnetanker (9) und eine dem Dichtbolzen (10) zugeordnete Formfeder (31), deren Umfangsbereich (32) an einer die Ventilkammer (3) mitbegrenzenden, ununterbrochen materialeinheitlich einstückig ausgebildeten Umfangswand (30) befestigt ist, derart, dass am Umfangsbereich (32) der Formfeder (31) mehrere von der Formfederebene quer abstrebende Haltestege (33) vorgesehen sind, die in gleichen Abständen zueinander angeordnet und an der Innenfläche der Umfangswand (30) verschweißt sind.
Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Umfangsbereich (32) der Formfeder (31) drei in einem Winkel von jeweils 120° beabstandete Haltestege (33) vorgesehen sind.
Ventil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Haltestegs (33) quer zur Ebene der Formfeder (31) gleich oder größer ist als die Dicke der Formfeder (31).
Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Haltesteg (33) vom Umfangsbereich (32) der Formfeder (31) in Richtung zum Ventilkörper (1) hin erstreckt.
Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Haltesteg (33) vom Umfangsbereich (32) der Formfeder (31) in Richtung zum Elektromagneten (2) hin erstreckt.
Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich vom Umfangsbereich (32) der Formfeder (31) mindestens ein Haltesteg (33) in Richtung zum Elektromagneten (2) hin und mindestens ein anderer Haltesteg (33) in Richtung zum Ventilkörper (1) hin erstreckt.
Ventil für gasförmige und flüssige Medien, umfassend einen Ventilkörper (1) mit einem Eingang (6), einem Ausgang (8), eine Ventilkammer (3), einen Ventilsitz (7), einen Dichtbolzen (10) für den Ventilsitz (7), einen Elektromagneten (2), einen Magnetanker (9) und eine dem Dichtbolzen (10) zugeordnete Formfeder (11), deren Umfangsbereich (29) an einer die Ventilkammer (3) mitbegrenzenden Umfangswand (4), die einen dem Ventilkörper (1) zugeordneten Wandteil (23) und einen dem Elektromagneten (2) zugeordneten Wandteil (22) aufweist, befestigt ist, derart, dass der Umfangsbereich (29) der Formfeder (11) zwischen zwei einander zugewandten Stirnseiten der beiden Wandteile (22, 23) angeordnet und hermetisch dicht verschweißt ist.
Ventil nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschweißung der Formfeder (11, 31) mit der Umfangswand (4, 30) als Laserschweißung ausgeführt ist.
Ventil nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschweißung der Formfeder (11, 31) mit der Umfangswand (4, 30) als Impulsschweißung ausgeführt ist.
Ventil nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetanker (9) in der Ventilkammer (3) plattenförmig ist und der Dichtbolzen (10) an der dem Elektromagneten (2) abgewandten Seite des Magnetankers (9) angeordnet ist.
Ventil nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die scheibenförmige Formfeder (11, 31) zwischen der dem Elektromagneten (2) abgewandten Seite des Magnetankers (9) und dem Dichtbolzen (10) festgelegt ist.
Ventil nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Umfangsteil (16) des Elektromagneten (2) in der Umfangswand (4, 30) axial justiert und mittels Presssitz festgelegt ist.
Ventil nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangswand (4, 30 in einem Rücksprung (25) des Ventilkörpers (1) gelagert ist und dass der Ventilkörper (1) in der Umfangswand (4, 30) axial justiert und mittels Presssitz festgelegt ist.
Ventil nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Umfangsteil (16) des Elektromagneten (2) und der Umfangswand (4, 30) und/oder zwischen dem Ventilkörper (1) und der Umfangswand (4, 30) ein Klebstoff (27) angeordnet ist.
Ventil nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Umfangsteil (16) des Elektromagneten (2) und der Umfangswand (4, 30) und/oder zwischen dem Ventilkörper (1) und der Umfangswand (4, 30) ein Dichtring (28) angeordnet ist.
Ventil nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Wandteil (22) mit dem Elektromagneten (2) und/oder der andere Wandteil (23) mit dem Ventilkörper (1) oder die ununterbrochene Umfangswand (30) mit dem Elektromagneten (2) oder dem Ventilkörper (1) materialeinheitlich einstückig ist.