-
Die Erfindung bezieht sich auf ein Magnetventil mit einem Ventilgehäuse, das eine von einer Magnetspule umschlossene zentrische Ausnehmung aufweist, in der ein Anker verschiebbar geführt und ein Magnetkern fest angeordnet ist, mit einem in Schließrichtung durch den Magnetanker kraftbeaufschlagten Stößel, der in einer Führungsbohrung des Ventilgehäuses verschiebbar geführt ist und an dessen einem Ende ein Absperrkörper angeordnet ist, der von dem Stößel in Schließrichtung auf einen Ventilsitz eines Ventildurchgangs beaufschlagt ist, wobei der Stößel durch eine Verdrehsicherung gegen Verdrehen um seine Längsachse gesichert ist.
-
Bei einem derartigen Magnetventil ist es bekannt rechtwinklig zum Ventildurchgang in Strömungsrichtung hinter dem Ventilsitz zwei sich koaxial gegenüberliegende Abströmöffnungen im Ventilgehäuse anzuordnen.
-
Weiterhin ist zum Ausgleich der Flüssigkeitsvolumina zwischen der zentrischen Ausnehmung und dem Bereich in Strömungsrichtung hinter dem Ventilsitz in dem Stößel eine Koaxialbohrung ausgebildet, die über eine Querbohrung zu den Abströmöffnungen gerichtet ist.
-
Käme es während des Betriebes zu einem derartigen Verdrehen des Stößels um seine Längsachse, daß die Querbohrung nicht mehr in Überdeckung mit den Abströmöffnungen wäre, wäre die Querbohrung abgesperrt.
-
Um dies zu verhindern sind parallel zur Längsachse in dem fest mit dem Stößel verbundenen Anker und einem gehäusefesten Bauteil koaxial zueinander Bohrungen ausgebildet, wobei in der Bohrung des Ankers ein Stift fest angeordnet ist, der in Bohrung im gehäusefesten Bauteil verschiebbar hineinragt.
-
Dadurch erfolgt eine Verdrehsicherung des Stößels, so daß die darin ausgebildete Querbohrung immer in Überdeckung mit den Abströmöffnungen ist.
-
Aus der
DE 197 16 517 A1 ist ein Elektromagnet bekannt, dessen Stößel gegenüber dem Anker mittels einer Verdrehsicherung festegelegt ist. Dazu weist der Stößel Längsrippen auf, die in korrespondierende Vertiefungen des Ankers eingreifen.
-
Überdies zeigt die
DE 2 038 865 A ein elektromagnetisch betätigtes Ventil für Flüssigkeiten. Dessen Stößel ist dabei mit einer Nase versehen, die drehfest, aber axialverschiebbar in einer Gehäuselängsnut geführt ist. Der Stößel weist ein Außengewinde auf, auf das ein Ring mit einem Innengewinde aufgeschraubt ist. Dieser Ring besteht aus einem magnetischen oder magnetisierbaren Material. Der Ring ist innerhalb einer Drehfeldwicklung angeordnet. Wird der Ring infolge des Drehfeldes gedreht, so wird der Stößel infolge der Führung in der Gehäuselängsnut: axial auf den Ventilsitz verschoben bzw. von diesem abgehoben.
-
Aufgabe der Erfindung ist es ein Magnetventil der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem in einfacher Weise die koaxiale Zuordnung des Absperrkörpers zum Ventilsitz sichergestellt wird.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Verdrehsicherungselement mit einem radial inneren Bereich drehfest mit dem Stößel und mit seinem radial äußeren Bereich drehfest mit einem den Stößel mit Abstand umschließenden Teil des Gehäuses verbunden ist, wobei der radial innere Bereich mit dem radial äußeren Bereich des Verdrehsicherungselements von einem Verbindungsbereich drehsteif und axial flexibel verbunden ist.
-
Durch das Verdrehsicherungselement wird sicher ein Verdrehen des Stößels um seine Längsachse verhindert.
-
Damit kommt es immer zu einem Aufsetzen des Absperrkörpers auf den Ventilsitz in der identischen Lage von Absperrkörper und Ventilsitz zueinander.
-
Wird der Absperrkörper beim Zusammenbau des Magnetventils exakt koaxial zum Ventilsitz ausgerichtet, kommt es selbst bei toleranzbedingten Abweichungen der Längsachse von Ventilsitz und Stößel immer zu einem optimal koaxialen Aufsetzen des Absperrkörpers auf den Ventilsitz.
-
Würde es durch ein Verdrehen des Stößels zu einer Abweichung von einer Koaxialität zwischen Absperrkörper und Ventilsitz kommen, würde sich zum einen der Hub des Absperrkörpers verkürzen und ein Schließen des Ventils nicht sichergestellt sein.
-
Ein verkürzter Hub würde bei einer Verwendung des Magnetventils als Druckregelventil zu einer Änderung der Regelcharakteristik und der Durchflußrate führen.
-
Diese Nachteile werden durch das erfindungsgemäße Magnetventil vermieden.
-
Der Verbindungsbereich kann durch mehrere radiale Verbindungsarme gebildet sein.
-
Es ist aber auch möglich, daß der Verbindungsbereich durch eine Membran gebildet ist.
-
Die Membran kann aus Metall bestehen.
-
Besonders kostengünstig besteht die Membran aus einem Kunststoff oder aus Gummi.
-
Dies hat den Vorteil, daß weitestgehend keine Axialbelastung durch die Membran bei einem Ventilhub erfolgt und somit auch die Regelcharakteristik nicht merkbar beeinflußt wird.
-
Um einen Volumenausgleich des Fluids von der einen Seite der Membran zu deren anderer Seite bei einem Ventilhub zu ermöglichen, kann die Membran eine oder mehrere axial durchgehende Durchgangsöffnungen aufweisen.
-
In einfacher Ausbildung und Montierbarkeit kann der radial innere Bereich des Verdrehsicherungselements mittels Preßpassung auf dem Stößel und/oder der radial äußere Bereich des Verdrehsicherungselements mittels einer Preßpassung in einer zum Stößel koaxialen Koaxialbohrung des Ventilgehäuses angeordnet sein.
-
Es ist aber auch möglich, daß daß der radial innere Bereich des Verdrehsicherungselements formschlüssig mit dem Stößel und/oder der radial äußere Bereich des Verdrehsicherungselements formschlüssig mit dem Ventilgehäuse verbunden ist.
-
Das Ventilgehäuse kann aus einem die Magnetspule sowie den Magnetanker und den Magnetkern aufnehmenden Magnetgehäuse und einem koaxial damit fest verbundenen Führungsstück bestehen, wobei die Führungsbohrung in dem Führungsstück ausgebildet ist.
-
Zur Verbindung von Magnetgehäuse und Führungsstück kann in einfacher Weise das Führungsstück an seinem dem Magnetgehäuse zugewandten Endbereich ein Außengewinde aufweisen, mit dem es in eine entsprechende Gewindebohrung des Magnetgehäuses eingeschraubt ist, wobei der als Dichtring ausgebildete radial äußere Bereich des Verdrehsicherungselements dichtend in Anlage an dem Führungsstück und dem Magnetgehäuse ist.
-
Damit erfüllt das Verdrehsicherungselement in Doppelfunktion zur Verdrehsicherung noch eine Abdichtung des Inneren des Magnetventils nach außen.
-
Dazu kann der Dichtring mit einer radial umlaufenden Mantelfläche an der Wand der Koaxialbohrung des Magnetgehäuses und mit seiner einen axialen Stirnseite an der dem Magnetgehäuse zugewandten Stirnfläche des Führungsstücks in Anlage sein, wobei vorzugsweise der Dichtring mit seiner zweiten axialen Stirnseite an einer radialen Schulter des Magnetgehäuses oder einem magnetgehäusefesten Bauteil in Anlage ist.
-
Ist dabei der Dichtring unter axialer Vorspannung zwischen der dem Magnetgehäuse zugewandten Stirnfläche des Führungsstücks und der radialen Schulter des Magnetgehäuses oder dem magnetgehäusefesten Bauteil angeordnet, so wird er mit Vorspannung an der Wand der Koaxialbohrung des Magnetgehäuses und der Stirnfläche des Führungsstücks gehalten, wodurch die Dichtfunktion noch verbessert wird.
-
Das magnetgehäusefeste Bauteil kann der Boden einer topfartigen Büchse sein, die fest in die zentrische Ausnehmung des Magnetgehäuses eingesetzt und in der der Magnetanker verschiebbar geführt angeordnet ist.
-
Das Magnetventil kann dadurch die Funktion eines Druckregelventils erfüllen, daß über eine zum Ventilsitz führende Zuführleitung der Absperrkörper von einem Fluiddruck in Öffnungsrichtung beaufschlagt und mittels des Stößels von dem durch eine vorgespannte Druckfeder in Schließrichtung beaufschlagten Magnetanker in Schließrichtung kraftbeaufschlagt ist, wobei der Magnetanker durch eine in Öffnungsrichtung wirkende, von der Magnetspule erzeugbare Magnetkraft beaufschlagbar ist.
-
Zu einer guten Dichtfunktion des geschlossenen Ventils dient es, wenn der Absperrkörper eine an der dem Ventilsitz zugewandten Stirnseite des Stößels angeordnete Kugel ist.
-
Dabei kann die Kugel in einer entsprechenden Kalotte an der dem Ventilsitz zugewandten Seite des Stößels angeordnet sein.
-
Weiterhin kann dabei der Anlagebereich des Ventilsitzes eine der der Kontur der Kugel entsprechende Kontur aufweisen.
-
In einer anderen Ausbildung ist es auch möglich, daß das dem Ventilsitz zugewandte Ende des Stößels als Absperrkörper ausgebildet ist.
-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
-
1 eine Seitenansicht eines Magnetventils im Teillängsschnitt
-
2 eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts „X” in 1
-
3 eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts „Y” in 1.
-
Das in den Figuren dargestellte Magnetventil weist ein Ventilgehäuse auf, das aus einem Magnetgehäuse 1 und einem Führungsstück 2 besteht.
-
Das Magnetgehäuse 1 weist eine Gewindebohrung 3 auf, in die das Führungsstück 2 mit einem an seinem einen Endbereich ausgebildeten Außengewinde 4 eingeschraubt ist.
-
Koaxial zur Gewindebohrung 3 führt eine Koaxialbohrung 5 zu einer durchgehenden zentrischen Ausnehmung 6 größeren Durchmessers im Magnetgehäuse 1.
-
In die zentrische Ausnehmung 6 ist eine topfartige Büchse fest eingesetzt, deren Boden 7 in Anlage an der am Übergang von der Koaxialbohrung 5 zur zentrischen Ausnehmung 6 gebildeten Schulter ist.
-
In der Büchse ist ein Magnetanker 8 axial verschiebbar geführt und an dem dem Führungsstück 2 abgewandten Endbereich eine nicht dargestellter Magnetkern fest eingesetzt.
-
An dem Magnetgehäuse 1 ist die zentrale Ausnehmung 6 umschließend eine nicht dargestellte Magnetspule angeordnet, die über einen Steckanschluß 9 bestrombar ist.
-
In dem Führungsstück 2 ist koaxial zur Koaxialbohrung 5 und zentrischer Ausnehmung 6 eine durchgehende Führungsbohrung 10 ausgebildet, in der ein Stößel 11 axial verschiebbar geführt angeordnet ist.
-
Der Magnetanker 8 liegt an der magnetgehäuseseitigen Stirnseite des Stößels 11 an.
-
Mit seinem dem Magnetgehäuse 1 abgewandten Endbereich durchragt der Stößel 11 eine im Führungsstück 2 ausgebildete Kammer 12, von der radial zwei Abströmanschlüsse 13 nach außen führen und mit einem nicht dargestellten drucklosen Behälter verbunden sind.
-
Auf der dem Magnetgehäuse 1 abgewandten Stirnseite des Stößels 11 ist eine Kalotte 14 ausgebildet, in die eine entsprechende Kugel 15 eingesetzt ist.
-
Im Magnetgehäuse 1 ist eine nicht dargestellte vorgespannte Druckfeder angeordnet, die den Magnetanker 8 gegen den Stößel 11 kraftbeaufschlagt.
-
Dadurch wird von dem Stößel 11 die Kugel 15 zur Anlage auf einen Ventilsitz 16 gedrückt, der im Auflagebereich eine der Kontur der Kugel 15 entsprechende Kontur besitzt.
-
Zu dem Ventilsitz 16 führt eine Zuführleitung 26, über die ein Fluiddruck die Kugel 16 in Öffnungsrichtung beaufschlagt.
-
Sowohl die Kalotte 14 als auch die Kugelkontur des Ventilsitzes 16 werden dadurch erzeugt, daß mittels des Stößels 11 die Kugel 15 auf den Ventilsitz 16 gepreßt wird, so daß die aus einem härteren Material bestehende Kugel 15 durch Einprägen in den aus weicherem Material bestehenden Stößel 11 die Kalotte 14 und durch Einprägen in das den Ventilsitz 16 aufweisende Bauteil 17 die Kugelkontur des Ventilsitzes 16 erzeugt wird.
-
Damit werden Herstellungstoleranzen der Ventilbauteile kompensiert und eine absolute Koaxialität der Kugel 15 zum Ventilsitz 16 hergestellt.
-
Um durch ein Verdrehen des Stößels 11 um seine Längsachse 18 eine Abweichung von der Koaxialität der Kugel 15 zum Ventilsitz 16 zu vermeiden, ist an dem magnetgehäuseseitigen Endbereich des Stößels 11 ein Verdrehsicherungselement 19 angeordnet.
-
Das aus einem elastischen Kunststoff oder Gummi bestehende einteilige Verdrehsicherungselement 19 besitzt einen ringartigen radial inneren Bereich 20 etwa rechteckigen Querschnitts, der mit Preßpassung auf dem einen reduzierten Durchmesser aufweisenden, aus der Führungsbohrung 10 herausragenden magnetgehäuseseitigen Ende des Stößels 11 angeordnet ist.
-
Zumindest teilweise den radial inneren Bereich 20 in einem Abstand umschließend weist das Verdrehsicherungselement 19 einen ebenfalls einen etwa rechteckigen Querschnitt aufweisenden Dichtring 21 auf, der zwischen dem Boden 7 der Hülse und der magnetgehäuseseitigen Stirnfläche 22 des Führungsstücks 2 eingespannt ist und mit seiner radial umlaufenden Mantelfläche mit Vorspannung an der zylindrischen Wand der Koaxialbohrung 5 in Anlage ist.
-
Mit seinem dem Führungsstück 2 zugewandten Endbereich greift der Dichtring 21 in eine am Führungsstück 2 ausgebildete Stufe 23 ein.
-
Der radial innere Bereich 20 und der Dichtring 21 sind durch eine sich radial erstreckende Membran 24 des Verdrehsicherungselements 19 verbunden, die durch ihre Drehsteifigkeit zwar ein Verdrehen des Stößels 11 um seine Längsachse 18 verhindert, gleichzeitig aber eine leichtgängige Axialbewegung des Stößels 11 ermöglicht.
-
In der Membran 24 sind mehrere axial durchgehende Durchgangsöffnungen 25 ausgebildet, durch die bei den axialen Schaltbewegungen des Stößels 11 ein Mediumaustausch zwischen den beiden Seiten der Membran 24 erfolgen kann.
-
Damit wird eine die Schaltbewegung des Stößels 11 beeinflussende Dämpfung vermieden.
-
Das Magnetventil ist ein Druckregelventil zum Regeln des Drucks in der Zuführleitung 26.
-
Durch die Vorspannkraft der Druckfeder wird über den Magnetanker 8 und den Stößel 11 die Kugel 15 so lange in Schließstellung auf dem Ventilsitz 16 gehalten, wie die entgegenwirkende Kraft des Fluiddrucks in der Zuführleitung 26 geringer ist, als die Vorspannkraft der Druckfeder.
-
Wird deren Vorspannkraft durch den Fluiddruck überwunden, hebt die Kugel 15 solange vom Ventilsitz 16 ab, bis soviel Fluid über die Abströmanschlüsse abgeströmt ist, daß die Kraft der Druckfeder wieder überwiegt.
-
Die Kraft der Druckfeder kann durch Ansteuerung der Magnetspule reduziert werden, da diese eine der Kraft der Druckfeder entgegengerichtete, auf den Magnetanker 8 einwirkende Magnetkraft erzeugt.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Magnetgehäuse
- 2
- Führungsstück
- 3
- Gewindebohrung
- 4
- Außengewinde
- 5
- Koaxialbohrung
- 6
- zentrische Ausnehmung
- 7
- Boden
- 8
- Magnetanker
- 9
- Steckanschluß
- 10
- Führungsbohrung
- 11
- Stößel
- 12
- Kammer
- 13
- Abströmanschlüsse
- 14
- Kalotte
- 15
- Kugel
- 16
- Ventilsitz
- 17
- Bauteil
- 18
- Längsachse
- 19
- Verdrehsicherungselement
- 20
- radial innerer Bereich
- 21
- Dichtring
- 22
- Stirnfläche
- 23
- Stufe
- 24
- Membran
- 25
- Durchgangsöffnungen
