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Die Erfindung betrifft ein Zweiwegeventil in der Ausführung stromlos offen und ist für gasförmige und flüssige Medien vorgesehen. Es weist einen Elektromagnetkopf und einen Ventilkörper auf, der einen Eingang und einen Ausgang für das Medium besitzt. In einem Ankerraum des Ventilkörpers ist ein Plattenanker axial beweglich gelagert, dem eine Scheibenfeder für die Verlagerung zugeordnet ist.
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Aus der
DE 102 42 816 A1 ist ein an sich bewährtes Zweiwegeventil dieser Art bekannt. Das Ventil befindet sich bei nicht erregtem Elektromagnetkopf, wenn also kein elektrischer Strom fließt, aufgrund der Kraft der Scheibenfeder in einer geöffneten Position. Dabei tritt das Medium an der dem Elektromagnetkopf zugewandten Plattenankerseite durch eine Eingangsbohrung in einer Ebene über dem Plattenanker in den Ankerraum ein und verlässt diesen durch einen Ausgang an der dem Elektromagnetkopf abgewandten Unterseite des Plattenankers. Beim Einschalten des elektrischen Stroms zieht der Elektromagnetkopf den Plattenanker gegen die Kraft der Scheibenfeder nach oben. Dabei wird die Eingangsbohrung durch die Oberseite des Plattenankers verschlossen, wobei der Dichtschluss durch das einfache Anlegen der Plattenankeroberseite an die Eingangsbohrung bei verschiedenen Anwendungen mit hohen Dichtheitsanforderungen nicht allen Anforderungen genügt.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Zweiwegeventil der eingangs beschriebenen Art dahingehend weiterzubilden, dass mit einfachen Mitteln eine hohe Sicherheit und dauerhaft zuverlässige Dichtfunktion in der durch den Elektromagnetkopf aktivierten Verschlussposition erzielt wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche gekennzeichnet.
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Weitere Vorteile und wesentliche Einzelheiten der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmen, die in schematischer Darstellung eine bevorzugte Ausführungsform als Beispiel zeigt.
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Das erfindungsgemäße Zweiwegeventil ist in der Zeichnung in einer geschnittenen Ansicht vergrößert dargestellt. Es ist für gasförmige und flüssige Medien vorgesehen und weist einen Elektromagnetkopf 1 und einen Ventilkörper 2 auf, die bezüglich einer Mittenachse 3 bevorzugt kreisrund ausgebildet und koaxial angeordnet sind.
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In dem Elektromagnetkopf 1 befinden sich ein hier nicht näher dargestellter Magnetkern und eine Elektrospule, zu der zwei elektrische Anschlussleitungen 4, 5 führen. Der in der Zeichnung untere Teil des Elektromagnetkopfes 1 ist in eine etwa topfförmige Ausnehmung des Ventilkörpers 2 eingesetzt, dessen obere Umfangswand 6 den unteren Teil des Elektromagnetkopfes 1 eng umschließt.
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Der Ventilkörper 2 ist so gestaltet, dass er in eine Aufnahmebohrung einer hier nicht dargestellten Montageplatte oder eines Gerätes dicht eingesetzt werden kann und weist dazu sowohl in seinem unteren als auch in seinem mittleren Umfangsbereich je eine Ringdichtung 7, 8 auf, die in entsprechenden Ringnuten gelagert sind.
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Im Bereich der oberen topfförmigen Ausnehmung des Ventilkörpers 2 ist ein bezüglich der Mittenachse 3 koaxialer Ankerraum 9 ausgebildet und im unteren Bereich des Ventilkörpers 2 befindet sich ein ebenfalls koaxialer Ventilraum 10. In einer zwischen dem Ankerraum 9 und dem Ventilraum 10 befindlichen Wandung 11 des Ventilkörpers 2 ist eine Mediumsbohrung 12 ausgebildet, die bezüglich der Mittenachse 3 gleichfalls koaxial angeordnet ist und den Ankerraum 9 und den Ventilraum 10 miteinander verbindet.
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Für den Zufluss des Mediums ist an der in der Zeichnung rechten Seite ein Eingang 13 angeordnet, der als sich in der Wandung 11 des Ventilkörpers 2 horizontal erstreckende Bohrung ausgeführt ist, die in die hier vertikal ausgerichtete Mediumsbohrung 12 einmündet. An der Unterseite der Wandung 11 ist ein von der Mediumsbohrung 12 durchsetzter Ventilsitz 14 ausgeformt, der von oben in den Ventilraum 10 hineinragt. Die den Ventilraum 10 unten begrenzende Unterwand 15 des Ventilkörpers 2 weist einen durch Bohrungen 16, 17 gebildeten Ausgang 18 und einen Anschlag 19 auf, der gegenüber dem Ventilsitz 14 auf Abstand koaxial angeordnet ist und in den Ventilraum 10 hineinragt.
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In dem Ankerraum 9 des Ventilkörpers 2 ist ein als kreisrunde Scheibe ausgeführter Plattenanker 20 gelagert, der in dem Ankerraum 9 reibungslos axial verlagerbar ist. Zwischen der Oberseite des Plattenankers 20 und dem Elektromagnetkopf 1 befindet sich ein kleiner Abstand 21. An der Unterseite des Plattenankers 20 ist eine ebenfalls kreisrunde Scheibenfeder 22 vorgesehen, die in der Mitte an dem Plattenanker 20 befestigt ist. Die Befestigung kann zum Beispiel durch Vernietung oder Verschweißung erfolgen. Im vorliegenden Fall durchsetzt ein an dem Plattenanker 20 ausgebildeter Zapfen 23 die Scheibenfeder 22. Das untere freie Ende des Zapfens 23 wurde durch Aufweitung derart verformt, dass eine Prägebefestigung gebildet ist.
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Der Durchmesser der Scheibenfeder 22 ist etwas größer als der Durchmesser des Plattenankers 20, so dass ein schmaler Umfangsrand 24 der Scheibenfeder 22 den Umfang des Plattenankers 20 überragt. Der Umfangsrand 24 liegt mit seiner der Wandung 11 des Ventilkörpers 2 zugewandten Randfläche auf einer Ringschulter 25 auf, die am Ventilkörper 2 ausgebildet ist und den Ankerraum 9 mitbegrenzt. Außerdem ist in dem Ankerraum 9 eine ringförmige Einpressbuchse 26 angeordnet, deren äußere Umfangsfläche an der Innenfläche der Umfangswand 6 des Ventilkörpers 2 mittels Presssitz fest anliegt. Die axiale Länge der Einpressbuchse 26 ist etwa gleich der axialen Dicke des Plattenankers 20. Die Einpressbuchse 26 und der Plattenanker 20 befinden sich zweckmäßig in derselben Ebene. Die der Scheibenfeder 22 zugewandte untere Stirnfläche der Einpressbuchse 26 liegt an der oberen Seite des Umfangrandes 24 der Scheibenfeder 22 an, so dass der Umfangstand 24 beidseitig axial festgelegt ist. Bei einer anderen Ausführungsform kann es aber auch günstig sein, die untere Randfläche der Scheibenfeder 22 nicht abzustützen und deshalb vorzugsweise die Umfangswand 6 nicht abgestuft, also ohne Ringschulter auszubilden, so dass die Scheibenfeder 22 lediglich einseitig mit ihrer oberen Umfangsrandseite an der Stirnfläche der Einpressbuchse 26 anliegt. Mittels der Einpressbuchse 26 kann beim Zusammenbau des Zweiwegeventils die für die Ventilöffnungsposition notwendige Vorspannung der Scheibenfeder 22 exakt eingestellt werden.
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In der Mediumsbohrung 12 befindet sich ein stab- bzw. stangenförmiger Mitnehmer 27, der die Mediumsbohrung 12 koaxial durchsetzt. In der Zeichnung ist zu erkennen, dass der Durchmesser des Mitnehmers 27 wesentlich kleiner ist als der Durchmesser der Mediumsbohrung 12, somit ist auch der Querschnitt des Mitnehmers 27 kleiner als der Querschnitt der Mediumsbohrung 12. Demgemäß ist ein Ringspalt 28 gebildet, der von einer Umfangsfläche 29 des Mitnehmers 27 und einer Wandfläche 30 der Mediumsbohrung 12 begrenzt ist. Der Querschnitt des Ringspaltes 28 kann zweckmäßig größer sein als der Querschnitt des Mitnehmers 27 und dem Querschnitt des Eingangs 13 angenähert sein, so dass das Medium in der geöffneten Ventilposition weitgehend ungehindert in den Ventilraum 10 strömen kann.
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Ein oberer Endteil 31 des Mitnehmers 27 durchsetzt den Zapfen 23 und ist in einer engen Bohrung des Plattenankers 20 mittels Presssitz koaxial befestigt. Die Befestigung des Endteils 31 am Plattenanker 20 kann zum Beispiel auch als Schweißverbindung ausgeführt sein. An dem dem Endteil 31 abgewandten unteren Ende des Mitnehmers 27 ist eine kreisscheibenförmige Abstützung 32 für einen Dichtkörper 33 angeordnet, die mit dem Mitnehmer 27 bevorzugt materialeinheitlich einstückig ausgeführt sein kann. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel kann der Dichtkörper 33 vorteilhaft aus einem gummielastischen Elastomer bestehen. Der Dichtkörper 33 ist von dem Mitnehmer 27 durchsetzt und liegt auf der Abstützung 32 auf und kann zudem an letzterer befestigt sein. Es liegt aber auch im Rahmen der Erfindung, sowohl den Mitnehmer 27 als auch die Abstützung 32 und den Dichtkörper 33 aus ein und demselben Material, bevorzugt Kunststoff, herzustellen, so dass eine kostengünstig vorgefertigte, einstückige Baueinheit zur Verfügung steht. Zwischen der oberen Dichtfläche des Dichtkörpers 33 und dem Ventilsitz 14 besteht in der dargestellten Öffnungsposition des Zweiwegeventils für den Austritt des Mediums aus dem Ventilsitz 14 ein solcher axialer Abstand, der ungefähr gleich dem Abstand 21 zwischen dem Plattenanker 20 und dem Magnetkopf 1 ist. Es sei noch darauf hingewiesen, dass in der dargestellten bevorzugten Ausführung der Plattenanker 20, die Scheibenfeder 22, der Mitnehmer 27, die Abstützung 32 und der Dichtkörper 33 bezüglich der Mittenachse 3 koaxial angeordnet und so miteinander verbunden sind, dass sie eine kompakte Baueinheit darstellen, die beim Zusammenbau des Zweiwegeventils durch Einpressen des Mitnehmers 27 in den Plattenanker 20 zusammengefügt wird.
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In der dargestellten Öffnungsposition des Zweiwegeventils ist der Elektromagnetkopf 1 nicht aktiviert, da kein elektrischer Strom durch dessen Elektrospule fließt. Die Scheibenfeder 22 zieht den Plattenanker 20 axial nach unten, wobei gleichzeitig der Mitnehmer 27 mit der Abstützung 32 und dem Dichtkörper 33 axial nach unten verlagert sind, so dass die Abstützung 32 auf dem Anschlag 19 aufliegt. Das durch den Eingang 13 in den Ventilkörper 2 eingeleitete Medium gelangt in den Ringspalt 28 der Mediumsbohrung 12 und tritt am Ventilsitz 14 in den Ventilraum 10 ein. Von hier strömt das Medium durch die Bohrungen 16, 17 des Ausgangs 18 aus dem Ventilkörper 2 heraus.
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Zum Schließen des Zweiwegeventils wird die Elektrospule des Elektromagnetkopfes 1 über die Anschlussleitungen 4, 5 mit elektrischem Strom versorgt, wodurch der Elektromagnetkopf 1 aktiviert wird und den Plattenanker 20 gegen die Kraft der Scheibenfeder 22 axial nach oben verlagert, so dass der Abstand 21 zwischen dem Plattenanker 20 und dem Elektromagnetkopf 1 verringert oder gänzlich aufgehoben wird. Gleichzeitig wird über den Mitnehmer 27 und die Abstützung 32 der Dichtkörper 33 nach oben verlagert, so dass dessen Dichtfläche gegen den Ventilsitz 14 gedrückt wird, dabei letzteren somit absolut dicht verschließt und das Durchströmen des Mediums durch den Ventilkörper 2 unterbindet. Die Verschlussposition des Zweiwegeventils wird so lange aufrechterhalten, wie die Elektrospule des Elektromagnetkopfes 1 mit elektrischem Strom versorgt wird. Sobald der elektrische Strom abgeschaltet wird, ist keine Magnetkraft mehr vorhanden und das Zweiwegeventil gelangt durch die Kraft der Scheibenfeder 22 wieder in die vorbeschriebene Öffnungsposition.
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Ein wesentlicher Vorteil besteht darin, dass bei dem erfindungsgemäßen Zweiwegeventil, das im Normalzustand, wenn also der Elektromagnetkopf 1 nicht aktiviert ist, offen ist, stets ein einwandfreier Durchfluss des Mediums gewährleistet ist, so dass das Medium auch dann sicher zum Verbraucher gelangt, wenn ein unvorhergesehener Stromausfall eintreten sollte. In der Verschlussposition des erfindungsgemäßen Zweiwegeventils ist aufgrund des durch die Kraft des Elektromagnetkopfes 1 bewirkten dichten Verschließens des Ventilsitzes 14 eine zuverlässige Absperrung des Mediumsflusses gegeben. Außerdem treten durch die Plattenankeranordnung der Erfindung kaum irgendwelche Reibungsverluste auf, so dass in Verbindung mit den äußerst geringen bewegbaren Massen eine sehr verschleißarme Ventilfunktion für eine lang andauernde Funktionstüchtigkeit gegeben ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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