DE102016112408B4 - Axially flowable fluid valve - Google Patents

Abstract

Axial durchströmbares Fluidventil miteinem Elektromagneten (10), der eine Spule (14), einen Kern (26) und eine durchströmbare Ankereinheit (49) sowie magnetische Rückschlusselemente (18, 20, 22) aufweist,einem Gehäuse (12), in dem der Elektromagnet (10) angeordnet ist, einem ersten Anschlusstutzen (60), der an einem ersten axialen Ende des Gehäuses (12) befestigt ist und in dem ein Umströmungskörper (78) angeordnet ist, der einen Ventilsitz (58) aufweist,einem zweiten Anschlussstutzen (70), der an einem entgegengesetzten axialen Ende des Gehäuses (12) befestigt ist und einer Schließfläche (57) an einem axialen Endabschnitt (54, 56) der Ankereinheit (49), welche mit dem Ventilsitz (58) zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dassder Umströmungskörper (78) und der Ventilsitz (58) einstückig aus einem Elastomer hergestellt sind, wobei stromabwärts der Stege (89) Stützen (95) am Fluidventil gegenüberliegend zu den Stegen (89) ausgebildet sind, gegen die die Stege (89) bei definierter Auslenkung des Umströmungsbereiches (81) des Umströmungskörpers (78) anliegen.Axially flowable fluid valve with an electromagnet (10), which has a coil (14), a core (26) and an armature unit (49) through which flow can flow, as well as magnetic return elements (18, 20, 22), a housing (12) in which the electromagnet (10), a first connecting piece (60), which is attached to a first axial end of the housing (12) and in which a flow body (78) is arranged, which has a valve seat (58), a second connecting piece (70 ), which is attached to an opposite axial end of the housing (12) and a closing surface (57) on an axial end section (54, 56) of the armature unit (49), which cooperates with the valve seat (58), characterized in that the flow around body (78) and the valve seat (58) are made in one piece from an elastomer, with supports (95) being formed on the fluid valve opposite the webs (89) downstream of the webs (89), against which the webs (89) are formed when the webs (89) are deflected in a defined manner Flow around area (81) of the flow around body (78).

Description

Die Erfindung betrifft ein axial durchströmbares Fluidventil, insbesondere Kühlmittelabsperrventil mit einem Elektromagneten, der eine Spule, einen Kern und eine durchströmbare Ankereinheit sowie magnetische Rückschlusselemente aufweist, einem Gehäuse, in dem der Elektromagnet angeordnet ist, einem ersten Anschlussstutzen, der an einem ersten axialen Ende des Gehäuses befestigt ist und in dem ein Umströmungskörper angeordnet ist, der einen Ventilsitz aufweist, einem zweiten Anschlussstutzen, der an einem entgegengesetzten axialen Ende des Gehäuses befestigt ist und einer Schließfläche an einem axialen Endabschnitt der Ankereinheit, welche mit dem Ventilsitz zusammenwirkt.The invention relates to an axially flowable fluid valve, in particular a coolant shut-off valve, with an electromagnet which has a coil, a core and an armature unit which can be flowed through, as well as magnetic return elements, a housing in which the electromagnet is arranged, a first connecting piece which is at a first axial end of the Housing is attached and in which a flow body is arranged, which has a valve seat, a second connecting piece which is attached to an opposite axial end of the housing and a closing surface at an axial end portion of the anchor unit, which cooperates with the valve seat.

Derartige Fluidventile werden auch als Koaxialventile, Hydraulikventile oder Kühlwasserabsperrventile bezeichnet. Diese Fluidventile dienen beispielswiese zur Abschaltung oder Freigabe eines Kühlmittelweges in einem Kraftfahrzeug, um einerseits eine möglichst schnelle Aufheizung der durchströmbaren Aggregate sicherzustellen und andererseits deren Überhitzung zu verhindern. Um eine solche Applikation möglichst kostengünstig ausführen zu können, muss einerseits eine möglichst druckverlustarme Durchströmung des Fluidventils sichergestellt werden, um die aufzubringende Pumpleistung möglichst gering zu halten und andererseits der Stromverbrauch des Fluidventils, welches üblicherweise elektromagnetisch betätigt wird, möglichst gering gehalten werden, um keine zusätzliche Energie zu verbrauchen. Aus diesen Gründen werden Koaxialventile verwendet, welche trotz eines kleinen benötigten Bauraums und geringer Herstellkosten aufgrund reduzierter Strömungsumlenkungen einen geringen Druckverlust erzeugen und gleichzeitig einen ausreichend großen Durchströmungsquerschnitt zur Verfügung stellen. Durch die geringen Baugrößen und daraus folgend kleinen und leichten beweglichen Teilen, ist auch der Stromverbrauch dieser Fluidventile relativ gering. Dennoch muss auch bei relativ geringen Stellkräften sichergestellt werden, dass das Ventil dicht schließt und Leckagen zwischen Ventilsitz und Schließfläche des Ankers oder des damit verbundenen Rohres ausgeschlossen werden.Such fluid valves are also referred to as coaxial valves, hydraulic valves or cooling water shut-off valves. These fluid valves are used, for example, to switch off or release a coolant path in a motor vehicle in order to ensure, on the one hand, that the units through which flow can be heated as quickly as possible and, on the other hand, to prevent them from overheating. In order to be able to carry out such an application as cost-effectively as possible, on the one hand, a flow through the fluid valve with as little pressure loss as possible must be ensured in order to keep the pumping power to be applied as low as possible and, on the other hand, the power consumption of the fluid valve, which is usually operated electromagnetically, must be kept as low as possible in order to avoid any additional to consume energy. For these reasons, coaxial valves are used, which, despite a small required installation space and low manufacturing costs, produce a low pressure loss due to reduced flow deflections and at the same time provide a sufficiently large flow cross section. Due to the small size and the resulting small and light moving parts, the power consumption of these fluid valves is also relatively low. Nevertheless, even with relatively low actuating forces, it must be ensured that the valve closes tightly and that leaks between the valve seat and the closing surface of the armature or the pipe connected to it are excluded.

Ein derartiges Koaxialventil ist beispielswiese aus der EP 1 255 066 A2 bekannt. Dieses Ventil weist ein als Schließkörper dienendes Rohr auf, welches radial innerhalb eines Ankers des Elektromagneten befestigt ist und sich durch den Kern zum entgegengesetzten axialen Ende des Elektromagneten erstreckt. Ankerseitig ist am Gehäuse des Elektromagneten ein Auslassanschlussstutzen befestigt, in dem ein Umströmungskörper mit Ventilsitz ausgebildet ist, auf den das Rohr zum Verschluss des Strömungsquerschnitts aufsetzbar ist. Der Umströmungskörper weist einen festen Körperteil auf, über den der Umströmungskörper am Gehäuse befestigt ist und einen den Ventilsitz bildenden zweiten Körper, der voraussichtlich aus einer zweiten Komponente gebildet ist, auf, der mittels einer Schraube am ersten Teil befestigt ist.Such a coaxial valve is, for example, from EP 1 255 066 A2 known. This valve has a tube serving as a closing body, which is fastened radially within an armature of the electromagnet and extends through the core to the opposite axial end of the electromagnet. On the armature side, an outlet connection piece is attached to the housing of the electromagnet, in which a flow body with a valve seat is formed, onto which the tube can be placed to close the flow cross section. The flow around body has a fixed body part, via which the flow around body is fastened to the housing, and a second body forming the valve seat, which is presumably formed from a second component, which is fastened to the first part by means of a screw.

Des Weiteren ist aus der DE 951 691 B ein Fluidventil mit einem Umströmungskörper bekannt, an dem ein Ventilsitz ausgebildet ist, der mit einem axial beweglichen und durchströmbaren Verschlussrohr zusammenwirkt. Der Umströmungskörper ist zweistückig ausgebildet, wobei der den Ventilsitz aufweisende Teil axial zum feststehenden ersten Teil verschiebbar angeordnet ist. Das verschiebbare Teil ist aus zwei verschiedenen Komponenten gefertigt, wobei im Bereich des Ventilsitzes ein vom übrigen Körper unterschiedliches Material benutzt wird.Furthermore, from the DE 951 691 B a fluid valve with a flow around body is known, on which a valve seat is formed, which interacts with an axially movable and flow-through closure tube. The flow around body is designed in two pieces, with the part having the valve seat being arranged to be displaceable axially relative to the fixed first part. The movable part is made from two different components, with a different material from the rest of the body being used in the area of the valve seat.

Aus der EP 0 317 823 A2 ist ein axial durchströmbares Kühlmittelabsperrventil, welches elektromagnetisch betätigt wird, bekannt, bei dem ein Umströmungskörper einteilig mit Stegen und einem im Gehäuse eingespannten Umfangsring zur Befestigung ausgebildet ist. Der Umströmungskörper bildet gleichzeitig den Ventilsitz für die als Ventilkörper dienende Ankereinheit.From the EP 0 317 823 A2 An axially flowable coolant shut-off valve is known, which is actuated electromagnetically, in which a flow body is designed in one piece with webs and a circumferential ring clamped in the housing for fastening. The flow around body simultaneously forms the valve seat for the anchor unit serving as the valve body.

Ein ähnliches Ventil ist auch aus der WO 94/ 27 069 A1 bekannt, wobei der Umströmungskörper mehrteilig ausgebildet ist, so dass lediglich der als Ventilsitz dienende Teil des Umströmungskörpers aus einem Elastomer hergestellt wird.A similar valve is also from the WO 94/27 069 A1 known, wherein the flow around body is designed in several parts, so that only the part of the flow around body that serves as a valve seat is made of an elastomer.

Des Weiteren ist aus der DE 21 15 543 A ein axial durchströmbares Ventil bekannt, welches einen Ventilsitz mit einem Umströmungskörper und Öffnungen aufweist, die durch ein rohrförmiges Verschlussglied geöffnet und geschlossen werden können. Die Verstellung des Verschlussgliedes erfolgt über einen manuell zu betätigenden Exzenter.Furthermore, from the DE 21 15 543 A an axially flowable valve is known, which has a valve seat with a flow body and openings that can be opened and closed by a tubular closure member. The closure member is adjusted using a manually operated eccentric.

Eine ähnliche Offenbarung enthält aus die GB 870 852 A wobei der rohrförmige Verschlusskörper pneumatisch betätigt wird.A similar revelation is contained in the GB 870 852 A wherein the tubular closure body is pneumatically actuated.

Die DE 10 2013 202 633 A1 offenbart ein axial durchströmtes Ventil mit einem zweiteiligen Umströmungskörper, dessen Öffnungen durch ein elektromagnetisch verschiebbares Ventilglied mit einem inneren Strömungskanal verschließbar sind.The DE 10 2013 202 633 A1 discloses an axial flow valve with a two-part flow body, the openings of which can be closed by an electromagnetically displaceable valve member with an inner flow channel.

Zusätzlich ist aus der DE 35 19 034 A1 ein vorgesteuertes Ventil mit einem als Ventilsitz dienenden Umströmungskörper bekannt, auf den ein drehbarer Zylinderkolben aufsetzbar ist, an dem eine Steuerkurve ausgebildet ist.In addition, from the DE 35 19 034 A1 a pilot-controlled valve with a flow body serving as a valve seat is known, onto which a rotatable cylinder piston can be placed, on which a control cam is formed.

Ein weiteres axial durchströmbares Ventil ist aus der EP 0 916 882 A2 bekannt. Auch dieses weist einen als Ventilsitz dienenden Umströmungskörper auf, auf den ein im Wesentlichen zylindrisches Ventilglied aufsetzbar ist. Die Verstellung erfolgt hydraulisch.Another axial flow valve is from the EP 0 916 882 A2 known. This also shows a flow body serving as a valve seat, onto which a substantially cylindrical valve member can be placed. The adjustment is done hydraulically.

Eine ähnliche Offenbarung enthält auch die DE 203 00 935 U1 , bei der das Ventilglied manuell verstellbar ist.This also contains a similar revelation DE 203 00 935 U1 , in which the valve member is manually adjustable.

Bei diesen bekannten Koaxialventilen wird somit normalerweise einerseits eine hohe Festigkeit des Umströmungskörpers gefordert, während der Ventilsitz bildende Teil aus einem besser dichtenden zumeist elastischen Stoff hergestellt wird. Hierdurch steigen jedoch die Fertigungs- und Herstellkosten eines solchen Ventils. Des Weiteren ist es notwendig Dichtungen vorzusehen, die ein Austreten des Fluids zwischen dem Gehäuse des Ventils und dem Anschlussstutzen verhindern.In these known coaxial valves, a high level of strength is usually required for the flow around body, while the part forming the valve seat is made of a better-sealing, usually elastic material. However, this increases the manufacturing and manufacturing costs of such a valve. Furthermore, it is necessary to provide seals that prevent fluid from escaping between the valve housing and the connecting piece.

Es stellt sich daher die Aufgabe, ein axial durchströmbares Fluidventil bereit zu stellen, welches einerseits eine hohe Dichtigkeit im geschlossenen Zustand des Ventils gewährleistet und andererseits mit möglichst geringem Aufwand herstellbar und montierbar ist, wobei möglichst auf zusätzliche Abdichtungen verzichtet werden soll.The task is therefore to provide an axially flowable fluid valve which, on the one hand, ensures a high level of tightness in the closed state of the valve and, on the other hand, can be produced and assembled with as little effort as possible, with additional seals being avoided if possible.

Diese Aufgabe wird durch ein axial durchströmbares Fluidventil mit den Merkmalen des Hauptanspruchs 1 gelöst.This task is achieved by an axially flowable fluid valve with the features of main claim 1.

Dadurch, dass der Umströmungskörper und der Ventilsitz einstückig aus einem Elastomer hergestellt sind, wobei stromabwärts der Stege Stützen am Fluidventil gegenüberliegend zu den Stegen ausgebildet sind, gegen die die Stege bei definierter Auslenkung des Umströmungsbereiches des Umströmungskörpers anliegen, entfallen zusätzliche Fertigungsschritte. Stattdessen kann der Umströmungskörper in nur einem Fertigungsschritt hergestellt werden. Entsprechend vereinfacht sich auch die Montage. Des Weiteren wird die Schließkraft verstärkt, da durch die Druckdifferenz zwischen dem Einlass und dem Auslass der elastische Umströmungskörper gegen die Schließfläche der Ankereinheit gedrückt wird. Zusätzlich wird die Dichtigkeit verbessert, da Koaxialfehler zwischen dem Ventilsitz und der Ankereinheit durch die Elastizität des Umströmungskörpers ausgeglichen werden können. Durch die Stützen kann bei kleinem einstellbaren Hub des Fluidventils ein ungewolltes Schließen des Ventils durch zu starke Auslenkung des Umströmungskörpers aufgrund der Anströmkräfte verhindert werden.Because the flow around body and the valve seat are made in one piece from an elastomer, with supports being formed on the fluid valve downstream of the webs opposite to the webs, against which the webs rest with a defined deflection of the flow around area of the flow around body, additional manufacturing steps are eliminated. Instead, the flow around body can be manufactured in just one manufacturing step. Installation is also simplified accordingly. Furthermore, the closing force is increased because the pressure difference between the inlet and the outlet presses the elastic flow body against the closing surface of the anchor unit. In addition, the tightness is improved because coaxial errors between the valve seat and the armature unit can be compensated for by the elasticity of the flow body. With a small adjustable stroke of the fluid valve, the supports can prevent unwanted closing of the valve due to excessive deflection of the flow body due to the inflow forces.

Vorzugsweise weist das Elastomer eine Härte von 80 bis 90 Shore auf. Diese sind ausreichend fest um zu große Bewegungen verhindern zu können und weisen dennoch ausreichende gummielastische Eigenschaften auf.The elastomer preferably has a hardness of 80 to 90 Shore. These are sufficiently strong to prevent excessive movements and still have sufficient rubber-elastic properties.

In einer weiterführenden Ausführungsform ist das Elastomer ein Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk, welches eine vernetzte Kautschukstruktur aufweist. Daraus folgt eine hohe thermische und chemische Beständigkeit bei guten elastischen Eigenschaften.In a further embodiment, the elastomer is an ethylene-propylene-diene rubber, which has a cross-linked rubber structure. This results in high thermal and chemical resistance with good elastic properties.

Vorzugsweise weist der Umströmungskörper einen äußeren Umfangsring auf, der über Stege mit einem Umströmungsbereich des Umströmungskörpers verbunden ist. So kann der Umströmungskörper einfach über seinen Umfangsring im Ventil befestigt werden, während der eigentliche, die Strömung beeinflussende Umströmungsbereich lediglich über die Stege befestigt ist und sich somit im Strömungskanal geringfügig elastisch bewegen kann. Zwischen den Stegen liegen die freien Strömungsquerschnitte, durch die das Fluid bei geöffnetem Ventil von der Anströmseite des Umströmungskörpers zur Abströmseite strömen kann.Preferably, the flow around body has an outer circumferential ring which is connected via webs to a flow around area of the flow around body. In this way, the flow around body can simply be fastened in the valve via its circumferential ring, while the actual flow around area that influences the flow is only fastened via the webs and can therefore move slightly elastically in the flow channel. Between the webs lie the free flow cross sections through which the fluid can flow from the inflow side of the flow around body to the outflow side when the valve is open.

In einer hierzu weiterführenden Ausführungsform ist der Umfangsring über vier gleichmäßig über den Umfang verteilte Stege mit dem Umströmungsbereich verbunden. So wird einerseits eine ausreichende Festigkeit der Verbindung zwischen dem Umströmungsbereich und dem Umfangsring erzeugt und andererseits ein symmetrischer Durchströmungsquerschnitt freigegeben, so dass der durch die Stege erzeugte Strömungswiderstand begrenzt wird.In a further embodiment, the circumferential ring is connected to the flow area via four webs evenly distributed over the circumference. On the one hand, sufficient strength of the connection between the flow area and the circumferential ring is created and, on the other hand, a symmetrical flow cross section is released, so that the flow resistance generated by the webs is limited.

Eine besonders einfache Befestigung des Umströmungskörpers wird dadurch erreicht, dass der Umfangsring des Umströmungskörpers axial in Richtung des Gehäuses über einen Absatz des ersten Anschlussstutzens verspannt ist. So kann auf zusätzliche Befestigungsmittel verzichtet werden. Durch das Verspannen des Umfangsrings dient dieser aufgrund seiner elastischen Eigenschaften auch zur Abdichtung des Umströmungskörpers nach außen.A particularly simple attachment of the flow around body is achieved in that the circumferential ring of the flow around body is braced axially in the direction of the housing via a shoulder of the first connecting piece. This means there is no need for additional fasteners. By bracing the circumferential ring, it also serves to seal the flow around body from the outside due to its elastic properties.

Besonders vorteilhaft ist es, den Umfangsring des Umströmungskörpers unter Zwischenlage eines Stützrings zwischen dem Gehäuse und dem Absatz des ersten Anschlussstutzens einzuklemmen. Dieser Stützring kann wie der Umströmungskörper zum Einleiten des Fluids in die Ankereinheit unter geringem Druckverlust und Strömungswiderstand genutzt werden und somit in einem Montageschritt bei der Befestigung des ersten Anschlussstutzens am Gehäuse befestigt werden.It is particularly advantageous to clamp the circumferential ring of the flow around body with the interposition of a support ring between the housing and the shoulder of the first connecting piece. Like the flow around body, this support ring can be used to introduce the fluid into the anchor unit with little pressure loss and flow resistance and can therefore be attached to the housing in one assembly step when attaching the first connecting piece.

Vorzugsweise ist an zumindest einer der axialen Auflageflächen des Umfangsrings des Umströmungskörpers eine ringförmige Ausstülpung ausgebildet. Durch diese Ausstülpung kann die Anpresskraft an dieser Ausstülpung beim Verspannen erhöht werden und so die Dichtwirkung des Umfangsrings verstärkt werden.Preferably, there is an annular protuberance on at least one of the axial bearing surfaces of the circumferential ring of the flow body educated. Through this protuberance, the contact pressure on this protuberance can be increased during bracing and the sealing effect of the circumferential ring can thus be strengthened.

In einer hierzu weiterführenden Ausbildung der Erfindung sind diese Stützen am Stützring ausgebildet, so dass keine zusätzlichen Bauteile erforderlich sind und die Montage einfach bleibt. Auch erzeugen diese Stützen keinen zusätzlichen Druckverlust.In a further development of the invention, these supports are formed on the support ring, so that no additional components are required and assembly remains simple. These supports also do not create any additional pressure loss.

Alternativ liegen die Stege an Verstärkungsgliedern axial auf, die stromabwärts des Umfangsrings eingespannt sind und die eine höhere Steifigkeit aufweisen als die Stege. Durch solche Verstärkungsglieder kann die elastische Verformbarkeit des Umströmungskörpers in axialer Richtung auf gewünschte Werte eingestellt werden.Alternatively, the webs rest axially on reinforcing members which are clamped downstream of the circumferential ring and which have a higher rigidity than the webs. By means of such reinforcing members, the elastic deformability of the flow body in the axial direction can be adjusted to desired values.

Vorzugsweise ist der Maximalhub der Ankereinheit geringfügig größer als der Abstand des druckausgeglichenen Ventilsitzes zur Schließfläche der Ankereinheit im geöffneten Zustand. Dadurch wird erreicht, dass keine zu große Auslenkung des elastischen Umströmungskörpers erzeugt wird, wenn die Ankereinheit auf den Umströmungskörper durch die wirkende Federkraft oder die elektromagnetische Kraft aufgesetzt wird. So wird eine Ermüdung des Materials verhindert. Eine ausreichende Schließkraft wird ohnehin durch die Gegenkraft aufgrund der Druckdifferenz am Umströmungskörper im geschlossenen Zustand erzeugt.Preferably, the maximum stroke of the armature unit is slightly larger than the distance between the pressure-compensated valve seat and the closing surface of the armature unit in the open state. This ensures that no excessive deflection of the elastic flow-around body is generated when the anchor unit is placed on the flow-around body by the acting spring force or the electromagnetic force. This prevents material fatigue. A sufficient closing force is generated anyway by the counterforce due to the pressure difference on the flow body in the closed state.

Diese Einschränkung der Bewegungsfreiheit der Ankereinheit wird vorzugswiese durch eine Einschnürung einer Hülse, in der der Anker geführt ist, begrenzt. So sind keine zusätzlichen Hubbegrenzungen einzubauen, wodurch die Montage erleichtert wird.This restriction of the freedom of movement of the anchor unit is preferably limited by a constriction of a sleeve in which the anchor is guided. This means that no additional stroke limits need to be installed, which makes installation easier.

In entgegengesetzter Bewegungsrichtung kann die Bewegung der Ankereinheit durch einen Anschlagring in einer Umfangsnut des Ankers begrenzt werden, gegen den der Kern im bestromten Zustand des Ventils anliegt. So wird ein Maximalhub festgelegt, der sowohl für ein stromlos offenes als auch ein stromlos geschlossenes Ventil eine zu starke Auslenkung des Umströmungskörpers durch die aufgebrachte Schließkraft der Ankereinheit zuverlässig verhindert, ohne dass ein erhöhter Montageaufwand erforderlich ist, denn der Anschlagring muss ohnehin verwendet werden, um ein Kleben des Ankers am Kern nach der Bestromung zu verhindern.In the opposite direction of movement, the movement of the armature unit can be limited by a stop ring in a circumferential groove of the armature, against which the core rests when the valve is energized. In this way, a maximum stroke is determined which reliably prevents excessive deflection of the flow body due to the closing force applied by the armature unit for both a normally open and a normally closed valve, without requiring increased assembly effort, because the stop ring has to be used anyway to prevent the armature from sticking to the core after energization.

Es wird somit ein axial durchströmbares Fluidventil, insbesondere Kühlmittelabsperrventil für eine Verbrennungskraftmaschine, geschaffen, mit dem ein zuverlässiger dichter Verschluss zwischen dem Ventilsitz und der Ankereinheit gewährleist wird, ohne zusätzliche Bauteile verwenden zu müssen. Die wirkenden elastischen Kräfte verstärken die Dichtkraft bei verschlossenem Ventil und es können Koaxialfehler beim Verbau ausgeglichen werden. Zusätzlich kann auf Dichtungen verzichtet werden. Dies erleichtert sowohl die Herstellung des Umströmungskörpers als auch die Montage des Fluidventils. Auch der notwendige Bauraum kann so reduziert werden.An axially flowable fluid valve, in particular a coolant shut-off valve for an internal combustion engine, is thus created, which ensures a reliable, tight closure between the valve seat and the anchor unit without having to use additional components. The acting elastic forces increase the sealing force when the valve is closed and coaxial errors during installation can be compensated for. In addition, seals can be dispensed with. This makes both the production of the flow around body and the assembly of the fluid valve easier. The necessary installation space can also be reduced in this way.

Zwei Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer axial durchströmbarer Fluidventile, sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden anhand Ihrer Verwendung als Kühlwasserabsperrventil beschrieben.

• 1 zeigt eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Fluidventils in stromlos offener Version in geschnittener Darstellung.
• 2 zeigt eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Fluidventils in stromlos geschlossener Version in geschnittener Darstellung.
• 3 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Umströmungskörpers des Fluidventils aus 1 und 2.
• 4 zeigt eine Seitenansicht eines alternativen Umströmungskörpers in geschnittener Darstellung.

Two exemplary embodiments of axially flowable fluid valves according to the invention are shown in the figures and are described below based on their use as a cooling water shut-off valve.

• 1 shows a side view of a fluid valve according to the invention in a normally open version in a sectional view.
• 2 shows a side view of a fluid valve according to the invention in a normally closed version in a sectional view.
• 3 shows a perspective view of a flow body around the fluid valve 1 and 2 .
• 4 shows a side view of an alternative flow body in a sectional view.

Das erfindungsgemäße, axial durchströmbare Fluidventil, welches für Kühlkreisläufe von Verbrennungsmotoren, Hybrid- oder Elektrofahrzeugen verwendet werden kann, weist einen Elektromagneten 10 auf, der in einem Gehäuse 12 angeordnet ist. Der Elektromagnet 10 besteht aus einer Spule 14, die auf einen Spulenträger 16 gewickelt ist, sowie Rückschlusselementen 18, 20, 22, welche durch zwei an den axialen Enden des Spulenträgers 16 angeordnete Rückschlussbleche 18, 20 sowie ein die Spule 14 umgebendes Joch 22 gebildet werden. Im Innern des Spulenträgers 16 beziehungsweise des Gehäuses 12 ist eine Hülse 24 befestigt, in deren Innern ein Kern 26 des Elektromagneten 10 befestigt ist und in der ein Anker 28 des Elektromagneten 10 gleitbeweglich angeordnet ist. Zur Bestromung der Spule 14 ist am Gehäuse 12 ein Stecker 30 ausgebildet, dessen elektrische Kontaktfahnen 32 sich durch das Gehäuse 12 zur Spule 14 erstrecken.The axially flowable fluid valve according to the invention, which can be used for cooling circuits of internal combustion engines, hybrid or electric vehicles, has an electromagnet 10 which is arranged in a housing 12. The electromagnet 10 consists of a coil 14, which is wound on a coil carrier 16, and return elements 18, 20, 22, which are formed by two return plates 18, 20 arranged at the axial ends of the coil support 16 and a yoke 22 surrounding the coil 14 . A sleeve 24 is fastened inside the coil carrier 16 or the housing 12, in the interior of which a core 26 of the electromagnet 10 is fastened and in which an armature 28 of the electromagnet 10 is arranged to be slidable. To supply current to the coil 14, a plug 30 is formed on the housing 12, the electrical contact lugs 32 of which extend through the housing 12 to the coil 14.

Der Kern 26 weist eine radial innere, zur Hülse 24 offene, umfängliche Ausnehmung 34 auf, welche sich vom Anker 28 aus betrachtet bis an eine Anlagefläche 36 erstreckt, gegen die eine Druckfeder 38 anliegt, welche unter Vorspannung an ihrem entgegengesetzten Ende gegen einen ringförmigen Vorsprung 40 des Ankers 28 anliegt und die Hülse 24 in diesem Bereich umgibt. Der radial innere ringförmige Vorsprung 40 am axialen Ende 41 des Ankers 28 ist korrespondierend zu einem sich von der Ausnehmung 34 des Kerns 26 im radial äußeren Bereich erstreckenden konischen Vorsprung 42 ausgebildet, wodurch der Anker 28 bei Bestromung der Spule 14 teilweise in den Kern 26 eintauchen kann. Um ein Anschlagen des Ankers 28 am Kern 26 und ein daraus folgendes Haften des Ankers 28 am Kern 26 zu verhindern, ist am Ende des Vorsprungs 40 des Ankers 28 eine umlaufende Umfangsnut 44 ausgebildet, in der ein nicht magnetisierbarer Anschlagring 46 angeordnet ist, gegen den der Kern 26 im bestromten Zustand anliegt.The core 26 has a radially inner, circumferential recess 34, open to the sleeve 24, which, viewed from the anchor 28, extends to a contact surface 36, against which a compression spring 38 rests, which is pretensioned at its opposite end against an annular projection 40 of the anchor 28 rests and surrounds the sleeve 24 in this area. The radially inner annular projection 40 at the axial end 41 of the armature 28 is corresponding to one of The recess 34 of the core 26 is formed in the radially outer region extending conical projection 42, whereby the armature 28 can partially dip into the core 26 when the coil 14 is energized. In order to prevent the armature 28 from striking the core 26 and the resulting sticking of the armature 28 to the core 26, a circumferential circumferential groove 44 is formed at the end of the projection 40 of the armature 28, in which a non-magnetizable stop ring 46 is arranged, against which the core 26 is present in the energized state.

Im radial inneren Bereich des ringförmigen Vorsprungs 40 des Ankers 28 ist dieser mit einem Rohr 48 verbunden, welches sich durch den Kern 26 erstreckt und mit dem Anker 28 eine bewegbare und durchströmbare Ankereinheit 49 bildet. Ein axiales Ende des Rohres 48, welches zum Anker 28 weist, ragt zur Befestigung am Anker 28 in eine entsprechende ringförmige Aufnahme 47, die am Innenumfang des Ankers 28 im Bereich des Vorsprungs 40 ausgebildet ist und in die das Ende des Rohres 48 beispielsweise eingepresst wird.In the radially inner region of the annular projection 40 of the anchor 28, this is connected to a tube 48, which extends through the core 26 and forms a movable and flow-through anchor unit 49 with the anchor 28. An axial end of the tube 48, which points towards the anchor 28, projects into a corresponding annular receptacle 47 for attachment to the anchor 28, which is formed on the inner circumference of the anchor 28 in the area of the projection 40 and into which the end of the tube 48 is pressed, for example .

Die Ankereinheit 49 erstreckt sich vom ersten Anschlussstutzen 60 aus betrachtet zunächst zylindrisch, woraufhin eine kegelabschnittsförmige Einschnürung 50 folgt, an die sich ein zylindrischer Abschnitt 51 verringerten Durchmessers anschließt, in dem auch der Übergang zwischen dem Rohr 48 und dem Anker 28 ausgebildet ist. Im weiteren Verlauf ist an der Ankereinheit 49 eine kegelabschnittsförmige, umfängliche Erweiterung 52 ausgebildet, von deren Ende aus sich die Ankereinheit 49 wieder mit dem Durchmesser zylindrisch fortsetzt, der auch im Eingangsbereich ausgebildet ist. Bei den in 1 und in der 2 dargestellten Ausführungen ist die Bauform der Ankereinheit identisch, jedoch ist aufgrund der vertauschten Fließrichtung bei der Ausführung in 1 die Einschnürung 50 im Rohr 48 und die Erweiterung 52 im Anker 28 ausgebildet, während bei der Ausführung gemäß der 2 die Einschnürung 50 im Anker 28 und die Erweiterung 52 im Rohr 48 ausgebildet ist. Die Druckfeder 38 umgibt jeweils den zylindrischen Abschnitt 51 verringerten Durchmesser, der am Rohr 48 ausgebildet ist, so dass dieser als Führung der Druckfeder 38 dient.The anchor unit 49 initially extends cylindrically from the first connecting piece 60, followed by a constriction 50 in the form of a conical section, which is followed by a cylindrical section 51 of reduced diameter, in which the transition between the tube 48 and the anchor 28 is also formed. In the further course, a conical section-shaped, circumferential extension 52 is formed on the anchor unit 49, from the end of which the anchor unit 49 continues cylindrically again with the diameter that is also formed in the entrance area. At the in 1 and in the 2 In the versions shown, the design of the anchor unit is identical, but due to the reversed flow direction in the version in 1 the constriction 50 is formed in the tube 48 and the extension 52 in the anchor 28, while in the embodiment according to 2 the constriction 50 is formed in the anchor 28 and the extension 52 in the tube 48. The compression spring 38 surrounds the cylindrical section 51 of reduced diameter, which is formed on the tube 48, so that it serves as a guide for the compression spring 38.

Die voneinander weg weisenden Endabschnitte 54, 56 des Rohres 48 und des Ankers 28 weisen in den vorliegenden Ausführungsbeispielen gleiche Innendurchmesser auf, welche in einer ringförmigen dünnen Schließfläche 57 enden, die als Schließfläche für einen korrespondierenden Ventilsitz 58 dienen kann, welcher in einem ersten, als Einlass dienenden Anschlussstutzen 60 angeordnet ist und entweder gegenüberliegend zum Endabschnitt 54 des Ankers 28 oder gegenüberliegend zum Endabschnitt 56 des Rohres 48 angeordnet wird.In the present exemplary embodiments, the end sections 54, 56 of the tube 48 and the armature 28, which point away from one another, have the same inner diameter, which ends in an annular, thin closing surface 57, which can serve as a closing surface for a corresponding valve seat 58, which in a first, as Inlet serving connecting piece 60 is arranged and is arranged either opposite to the end section 54 of the anchor 28 or opposite to the end section 56 of the tube 48.

Das Gehäuse 12 des Fluidventils weist an seinen axialen Enden sich axial erstreckende ringförmige Vorsprünge 62, 64 auf, die jeweils von einem korrespondierenden ringförmigen Vorsprung 66, 68 des ersten Anschlussstutzens 60 sowie eines als Auslassstutzen dienenden zweiten Anschlussstutzens 70 unmittelbar unter Zwischenlage eines O-Rings 72 umgriffen werden. Auf diesen Vorsprüngen 62, 64 können entsprechend der erste Anschlussstutzen 60 und der zweite Anschlussstutzen 70 beispielsweise durch Laserschweißen befestigt werden.The housing 12 of the fluid valve has at its axial ends axially extending annular projections 62, 64, each of which is supported by a corresponding annular projection 66, 68 of the first connecting piece 60 and a second connecting piece 70 serving as an outlet piece, directly with the interposition of an O-ring 72 be encompassed. The first connecting piece 60 and the second connecting piece 70 can be attached to these projections 62, 64, for example by laser welding.

Der zweite Anschlussstutzen 70 weist auch in seinem radial weiter innen liegenden Bereich einen sich axial erstreckenden ringförmigen Vorsprung 74 auf, der den Vorsprung 62 des Gehäuses 12 von innen umgreift und bei dem in 1 dargestellten Fluidventil den axialen Endabschnitt 54 des Ankers 28 umgibt und radial innerhalb des Vorsprungs 64 angeordnet ist sowie beim in 2 dargestellten Fluidventil den axialen Endabschnitt 56 des Rohres 48 unmittelbar umgibt und radial innerhalb des Vorsprungs 62 angeordnet ist.The second connecting piece 70 also has, in its radially inner region, an axially extending annular projection 74, which surrounds the projection 62 of the housing 12 from the inside and in which in 1 illustrated fluid valve surrounds the axial end portion 54 of the armature 28 and is arranged radially within the projection 64 and in 2 illustrated fluid valve immediately surrounds the axial end portion 56 of the tube 48 and is arranged radially within the projection 62.

Der erste Anschlussstutzen 60 weist einen Absatz 76 auf, über den ein äußerer Umfangsring 77 eines Umströmungskörpers 78 sowie ein ringförmige Erweiterung 79 eines Stützrings 80 bei der Befestigung des ersten Anschlussstutzens 60 gegen den ringförmigen Vorsprung 62 des Gehäuses 12 beim Ausführungsbeispiel gemäß 1 und den Vorsprung 64 des Gehäuses 12 beim Ausführungsbeispiel gemäß 2 geklemmt wird, so dass der Stützring 80 und der Umströmungskörper 78, der gleichzeitig den Ventilsitz 58 bildet oder an dem ein entsprechender Ventilsitz 58 ausgebildet werden kann, in ihrer Lage fixiert sind.The first connecting piece 60 has a shoulder 76, via which an outer circumferential ring 77 of a flow body 78 and an annular extension 79 of a support ring 80 when fastening the first connecting piece 60 against the annular projection 62 of the housing 12 in the exemplary embodiment according to 1 and the projection 64 of the housing 12 in the exemplary embodiment 2 is clamped, so that the support ring 80 and the flow around body 78, which simultaneously forms the valve seat 58 or on which a corresponding valve seat 58 can be formed, are fixed in their position.

Der Umströmungskörper 78 ist achssymmetrisch ausgebildet, wobei sein Umströmungsbereich 81 eine mittlere konvexe Anströmfläche 82 aufweist, an die sich weiter radial außen liegend eine konkave Anströmfläche 84 anschließt. Diese geht über einen Radius in eine zunächst im radial äußeren Bereich konvexe Abströmfläche 86 über, von der aus sich nach radial außen vier Stege 89 erstrecken, über die der Umströmungsbereich 81 des Umströmungskörpers 78 am Umfangsring 77 befestigt ist und zwischen denen der Fluidstrom von der Anströmseite zur Abströmseite und damit in das Innere der Ankereinheit 49 gelangen kann. An die konvexe Abströmfläche 86 schließt sich ein planer Bereich an, der den Ventilsitz 58 bildet und von dem aus sich eine konkave Abströmfläche 88 bis zur Mittelachse des Umströmungskörpers 78 erstreckt.The flow around body 78 is axially symmetrical, with its flow around area 81 having a central convex inflow surface 82, which is adjoined by a concave inflow surface 84 further radially outward. This merges over a radius into an outflow surface 86, which is initially convex in the radially outer region, from which four webs 89 extend radially outward, via which the flow around area 81 of the flow around body 78 is attached to the circumferential ring 77 and between which the fluid flow from the inflow side can reach the outflow side and thus into the interior of the anchor unit 49. The convex outflow surface 86 is adjoined by a flat area which forms the valve seat 58 and from which a concave outflow surface 88 extends to the central axis of the flow around body 78.

Erfindungsgemäß ist dieser in den 3 und 4 dargestellte Umströmungskörper 78 vollständig aus einem Elastomer, wie Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk einstückig hergestellt und weist entsprechend elastische Eigenschaften auf, wodurch er sowohl axial geringfügig bewegbar ist als auch leichte Kippstellungen einnehmen kann, was entsprechend durch die Härte des verwendeten Werkstoffs und die Breite der Stege eingestellt werden kann. In der 4 ist zusätzlich dargestellt, dass an axialen Auflageflächen 91, mit denen der Umfangsring 77 im eingebauten Zustand gegen den Stützring 80 und den Absatz 76 des ersten Anschlussstutzens 60 anliegt, jeweils ringförmige Ausstülpungen 93 ausgebildet sind, welche als Dichtungsringe nach radial außen dienen.According to the invention, this is in the 3 and 4 Flow body 78 shown is made entirely in one piece from an elastomer, such as ethylene-propylene-diene rubber, and has ent speaking elastic properties, whereby it is both slightly movable axially and can assume slight tilting positions, which can be adjusted accordingly by the hardness of the material used and the width of the webs. In the 4 It is additionally shown that annular protuberances 93 are formed on axial support surfaces 91, with which the circumferential ring 77 rests in the installed state against the support ring 80 and the shoulder 76 of the first connecting piece 60, which serve as sealing rings radially outwards.

Der Umströmungskörper 78 wirkt mit dem sich daran anschließenden Stützring 80 zusammen, welcher mit der sich radial nach außen erstreckenden ringförmigen Erweiterung 79 zwischen dem Umfangsring 77 des Umströmungskörpers 78 und dem Vorsprung 62 des Gehäuses 12 eingeklemmt ist. Der Stützring 80 weist eine radial innere Strömungsleitfläche 90 auf, die als Anströmfläche des Fluids dient und sich konkav nach radial innen erstreckt und mit einem radial inneren Bereich 92, der sich radial erstreckt und gegenüberliegend zum Endabschnitt 54 des Ankers 28 bei der Version gemäß 2 beziehungsweise zum Endabschnitt 56 des Rohres 48 bei der Version gemäß 1 endet. An dieser Strömungsleitfläche 90 des Stützrings 80 sind jeweils gegenüberliegend zu den Stegen 89 des Umströmungskörpers 78 Stützen 95 ausgebildet, deren Ende jeweils einen definierten Abstand zu den Stegen 89 des Umströmungskörpers 78 im nicht kraftbeaufschlagten Zustand des Umströmungskörpers 78 aufweisen und dazu dienen, dass die Auslenkung des Umströmungskörpers in Strömungsrichtung durch Auflage auf den Stützen 95 beschränkt wird. Im Übergangsbereich zwischen dem konkaven Teil und dem sich radial erstreckenden inneren Bereich 92 der Strömungsleitfläche 90 erstreckt sich von der axial gegenüberliegenden Seite des Stützrings 80 ein ringförmiger Vorsprung 94 in axialer Richtung zum Elektromagneten 10.The flow around body 78 cooperates with the adjoining support ring 80, which is clamped with the radially outwardly extending annular extension 79 between the circumferential ring 77 of the flow around body 78 and the projection 62 of the housing 12. The support ring 80 has a radially inner flow guide surface 90, which serves as an inflow surface of the fluid and extends concavely radially inwards and with a radially inner region 92 which extends radially and opposite to the end section 54 of the armature 28 in the version according to 2 or to the end section 56 of the tube 48 in the version according to 1 ends. On this flow guide surface 90 of the support ring 80, supports 95 are formed opposite the webs 89 of the flow around body 78, the ends of which are each at a defined distance from the webs 89 of the flow around body 78 in the non-forced state of the flow around body 78 and serve to ensure that the deflection of the Flowing body is limited in the direction of flow by resting on the supports 95. In the transition region between the concave part and the radially extending inner region 92 of the flow guide surface 90, an annular projection 94 extends from the axially opposite side of the support ring 80 in the axial direction to the electromagnet 10.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der 1 wird dieser ringförmige Vorsprung 94 von einer stufenförmigen Erweiterung 96 am Ende der Hülse 24 radial umgeben und liegt radial innen gegen ein Ende des Kerns 26 und einen axial gegen den Kern 26 anliegenden Dichtring 98, der als Lippendichtring ausgebildet ist, an. Im radial äußeren Bereich wird diese stufenförmige Erweiterung 96 der Hülse 24 von einer Dichtung 100 umgeben, die im radial äußeren Bereich gegen den Vorsprung 62 des Gehäuses 12 anliegt.In the exemplary embodiment according to 1 This annular projection 94 is radially surrounded by a step-shaped extension 96 at the end of the sleeve 24 and rests radially on the inside against one end of the core 26 and a sealing ring 98 which rests axially against the core 26 and is designed as a lip sealing ring. In the radially outer region, this step-shaped extension 96 of the sleeve 24 is surrounded by a seal 100, which rests against the projection 62 of the housing 12 in the radially outer region.

Der Lippendichtring 98 liegt mit seinem sich radial erstreckenden Lippenträger 102 gegen das axiale Ende des Kerns 26 an. Vom Lippenträger 102 aus erstrecken sich an den radialen Enden zwei Dichtlippen 104, 106, wovon die radial innere Dichtlippe 104 von radial außen gegen das Rohr 48 anliegt und die radial äußere Dichtlippe 106 gegen den Vorsprung 94 des Stützrings 80 anliegt. Die Lippenenden 108 sind gegenüberliegend zum radial inneren Bereich 92 des Stützrings 80 orientiert.The lip sealing ring 98 rests with its radially extending lip support 102 against the axial end of the core 26. Two sealing lips 104, 106 extend from the lip support 102 at the radial ends, of which the radially inner sealing lip 104 rests against the tube 48 from the radial outside and the radially outer sealing lip 106 rests against the projection 94 of the support ring 80. The lip ends 108 are oriented opposite the radially inner region 92 of the support ring 80.

Bei der Ausführung gemäß 2 werden die gleichen Bauteile verwendet, jedoch werden der erste Anschlussstutzen 60 mit dem Umströmungskörper 78 und dem Stützring 80 sowie dem Lippendichtring 98 am anderen Ende des Gehäuses 12 angeordnet. Entsprechend liegt der Lippendichtring 98 mit seinem Lippenträger 102 gegen eine ringförmige, sich radial erstreckende Einschnürung 110 der Hülse 24 an, welche den Verstellweg des Ankers 28 zum ersten Anschlussstutzen 60 begrenzt. Die radial innere Dichtlippe 104 liegt entsprechend radial gegen den dünnen axialen Endabschnitt 54 des Ankers 28 an.When executed in accordance with 2 The same components are used, but the first connecting piece 60 with the flow around body 78 and the support ring 80 as well as the lip seal ring 98 are arranged at the other end of the housing 12. Accordingly, the lip sealing ring 98 rests with its lip support 102 against an annular, radially extending constriction 110 of the sleeve 24, which limits the adjustment path of the armature 28 to the first connecting piece 60. The radially inner sealing lip 104 lies correspondingly radially against the thin axial end section 54 of the armature 28.

Dieser Aufbau führt bei beiden Ausführungsbeispielen dazu, dass ein Raum 112 zwischen dem axialen Ende 41 des Ankers 28 und dem Kern 26, in dem auch die Druckfeder 38 angeordnet ist, immer mit einem Fluid gefüllt ist, welches bei geschlossenem Ventil einen Druck aufweist, der dem Druck am zweiten Anschlussstutzen 70 entspricht, da durch den Lippendichtring 98 ein Einströmen des Fluids vom ersten Anschlussstutzen 60 entlang des Endabschnitts 54 des Ankers bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 oder entlang des axialen Endabschnitts 56 des Rohres 48 beim Ausführungsbeispiel gemäß der 1 in diesen Raum 112 verhindert wird, da die Dichtlippen 104, 106 durch den an dieser Seite höheren Druck radial gegen die radial inneren und äußeren Bauteile gedrückt werden, gegen die sie anliegen. Das Fluid gelangt entsprechend lediglich vom zweiten Anschlussstutzen 70 entlang des Spaltes zwischen dem Rohr 48 und dem Kern 26 in 2 beziehungsweise entlang des Spaltes zwischen der Hülse 24 und dem Anker 28 in den Raum 112, der entsprechend mit Fluid gefüllt ist, während durch die Dichtung 100 sowie eine Dichtung 114, welche sich ankerseitig zwischen der Hülse 24 und dem Vorsprung 64 des Gehäuses 12 befindet, ein Fluidstrom zum Elektromagneten 10 im Außenbereich der Hülse 24 zuverlässig verhindert wird. Da sich die beweglichen Elemente Anker 28 und Rohr 48 vollständig auf der Seite befinden, an der der Auslassdruck herrscht, kann dieses Fluidventil mit geringen elektromagnetischen Kräften geschaltet werden, da ein Druckausgleich an den beweglichen Teilen vorliegt, so dass lediglich die Rückstellkraft der Druckfeder 38 überwunden werden muss, um das Fluidventil zu schalten. So kann die Baugröße sowie der Energieverbrauch des Fluidventils reduziert werden. Sobald das Ventil geöffnet wird, breitet sich der Druck über die Spalte auch in den Raum 112 in kürzester Zeit aus, wodurch ein Druckausgleich an den bewegten Teilen des Fluidventils entsteht, so dass zum Schalten lediglich die vorhandene Reibung sowie die Federkraft überwunden werden müssen.In both exemplary embodiments, this structure means that a space 112 between the axial end 41 of the armature 28 and the core 26, in which the compression spring 38 is also arranged, is always filled with a fluid which has a pressure when the valve is closed corresponds to the pressure at the second connecting piece 70, since the fluid flows in from the first connecting piece 60 along the end section 54 of the anchor in the exemplary embodiment according to the lip sealing ring 98 2 or along the axial end section 56 of the tube 48 in the exemplary embodiment according to FIG 1 into this space 112 is prevented because the sealing lips 104, 106 are pressed radially against the radially inner and outer components against which they rest due to the higher pressure on this side. Accordingly, the fluid only passes from the second connecting piece 70 along the gap between the tube 48 and the core 26 2 or along the gap between the sleeve 24 and the anchor 28 into the space 112, which is correspondingly filled with fluid, while through the seal 100 and a seal 114, which is located on the anchor side between the sleeve 24 and the projection 64 of the housing 12, a fluid flow to the electromagnet 10 in the outer area of the sleeve 24 is reliably prevented. Since the movable elements armature 28 and tube 48 are located entirely on the side where the outlet pressure prevails, this fluid valve can be switched with low electromagnetic forces since there is pressure compensation on the movable parts, so that only the restoring force of the compression spring 38 is overcome must be used to switch the fluid valve. This allows the size and energy consumption of the fluid valve to be reduced. As soon as the valve is opened, the pressure spreads across the gap into the space 112 in a very short time, which creates pressure equalization on the moving parts of the fluid valve, so that only the existing friction and the spring force have to be overcome to switch gears.

Durch diesen Aufbau kann der erste Anschlussstutzen 60 inklusive des Umströmungskörpers 78 und des Stützringes 80 sowie des Lippendichtringes 98 mit dem zweiten Anschlussstutzen 70 getauscht werden, was zur Folge hat, dass dieses Fluidventil, ohne andere Bauteile verwenden zu müssen sowohl stromlos geschlossen als auch stromlos offen ausgeführt werden kann. Beim Ausführungsbeispiel gemäß der 1 muss zum Verschluss des Fluidventils der Elektromagnet 10 bestromt werden, damit die Schließfläche 57 des Rohres 48 auf dem Ventilsitz 58 des Umströmungskörpers 78 aufliegt, während bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der 2 der Elektromagnet 10 betätigt werden muss, um die Schließfläche 57 des Ankers 28 vom Ventilsitz 58 abzuheben.With this structure, the first connecting piece 60 including the flow around body 78 and the support ring 80 as well as the lip sealing ring 98 can be exchanged with the second connecting piece 70, which means that this fluid valve can be both normally closed and normally open without having to use other components can be carried out. In the exemplary embodiment according to 1 To close the fluid valve, the electromagnet 10 must be energized so that the closing surface 57 of the tube 48 rests on the valve seat 58 of the flow around body 78, while in the exemplary embodiment according to 2 the electromagnet 10 must be actuated in order to lift the closing surface 57 of the armature 28 from the valve seat 58.

Die besondere Ausbildung des Umströmungskörpers als einstückiges Elastomer hat den Vorteil, dass bei korrekter Werkstoffauswahl, wie EPDM sowohl eine gute Verarbeitbarkeit des Kunststoffs als auch eine Elastizität des Umströmungskörpers vorhanden ist. Diese führt dazu, dass der Umströmungskörper mit dem Ventilsitz bei geschlossenem Ventil aufgrund des anliegenden Druckgefälles gegen die Schließfläche der Ankereinheit gedrückt wird, wodurch die Schließkraft verstärkt wird. Eine zu große Auslenkung des Umströmungskörpers wird durch die Stützen verhindert. Zusätzlich werden hierdurch der Umströmungskörper und damit der Ventilsitz so belastet, dass er bei nicht vollständig koaxialer Lage zur Ankereinheit sich deren Lage durch leichtes Kippen anpassen kann, wodurch wiederum ein vollständiger Verschluss gewährleistet wird. Der maximale Ankerhub bis zum Anschlag an der Einschnürung der Hülse beziehungsweise am Anschlagring ist dabei geringfügig größer als der nominelle Abstand zwischen der Schließfläche im geöffneten Zustand des Ventils und dem Ventilsitz bei nicht druckbeaufschlagtem Umströmungskörper. Dies hat zur Folge, dass der elastische Umströmungskörper durch die Ankereinheit beim Schließen immer geringfügig entgegen der Strömungsrichtung verschoben wird. Durch diese Verschiebung entsteht eine Gegenkraft im Umströmungskörper durch die elastische Verformung, was ebenfalls zu einer erhöhten Schließkraft führt. Zusätzlich kann der Umströmungskörper eine Dichtfunktion nach außen aufweisen, so dass auf zusätzliche O-Ringe verzichtet werden kann. Durch eine solche Ausführung des Umströmungskörpers können die Herstellkosten reduziert werden.The special design of the flow body as a one-piece elastomer has the advantage that with the correct choice of material, such as EPDM, both the plastic is easy to process and the flow body is elastic. This leads to the flow around body with the valve seat being pressed against the closing surface of the armature unit when the valve is closed due to the applied pressure gradient, whereby the closing force is increased. An excessive deflection of the flow body is prevented by the supports. In addition, this loads the flow body and thus the valve seat in such a way that if it is not completely coaxial with the anchor unit, it can adjust its position by tilting it slightly, which in turn ensures complete closure. The maximum anchor stroke up to the stop at the constriction of the sleeve or at the stop ring is slightly larger than the nominal distance between the closing surface in the open state of the valve and the valve seat when the flow body is not pressurized. The result of this is that the elastic flow body is always slightly displaced against the direction of flow by the anchor unit when closing. This displacement creates a counterforce in the flow body due to the elastic deformation, which also leads to an increased closing force. In addition, the flow around body can have a sealing function to the outside, so that additional O-rings can be dispensed with. By designing the flow around body in this way, the manufacturing costs can be reduced.

Claims (13)

Axial durchströmbares Fluidventil mit einem Elektromagneten (10), der eine Spule (14), einen Kern (26) und eine durchströmbare Ankereinheit (49) sowie magnetische Rückschlusselemente (18, 20, 22) aufweist, einem Gehäuse (12), in dem der Elektromagnet (10) angeordnet ist, einem ersten Anschlusstutzen (60), der an einem ersten axialen Ende des Gehäuses (12) befestigt ist und in dem ein Umströmungskörper (78) angeordnet ist, der einen Ventilsitz (58) aufweist, einem zweiten Anschlussstutzen (70), der an einem entgegengesetzten axialen Ende des Gehäuses (12) befestigt ist und einer Schließfläche (57) an einem axialen Endabschnitt (54, 56) der Ankereinheit (49), welche mit dem Ventilsitz (58) zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass der Umströmungskörper (78) und der Ventilsitz (58) einstückig aus einem Elastomer hergestellt sind, wobei stromabwärts der Stege (89) Stützen (95) am Fluidventil gegenüberliegend zu den Stegen (89) ausgebildet sind, gegen die die Stege (89) bei definierter Auslenkung des Umströmungsbereiches (81) des Umströmungskörpers (78) anliegen.Axially flowable fluid valve with an electromagnet (10), which has a coil (14), a core (26) and a flowable armature unit (49) as well as magnetic return elements (18, 20, 22), a housing (12) in which the Electromagnet (10) is arranged, a first connecting piece (60), which is attached to a first axial end of the housing (12) and in which a flow body (78) is arranged, which has a valve seat (58), a second connecting piece ( 70), which is attached to an opposite axial end of the housing (12) and a closing surface (57) on an axial end portion (54, 56) of the armature unit (49), which cooperates with the valve seat (58), characterized in that the flow body (78) and the valve seat (58) are made in one piece from an elastomer, with supports (95) being formed downstream of the webs (89) on the fluid valve opposite the webs (89), against which the webs (89) are defined Deflection of the flow area (81) of the flow body (78). Axial durchströmbares Fluidventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomer eine Härte von 80 bis 90 Shore aufweist.Axially flowable fluid valve Claim 1 , characterized in that the elastomer has a hardness of 80 to 90 Shore. Axial durchströmbares Fluidventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomer ein Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk ist.Axially flowable fluid valve Claim 1 , characterized in that the elastomer is an ethylene-propylene-diene rubber. Axial durchströmbares Fluidventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Umströmungskörper (78) einen äußeren Umfangsring (77) aufweist, der über Stege (89) mit einem Umströmungsbereich (81) des Umströmungskörpers (78) verbunden ist.Axially flowable fluid valve according to one of the preceding claims, characterized in that the flow around body (78) has an outer circumferential ring (77) which is connected via webs (89) to a flow around area (81) of the flow around body (78). Axial durchströmbares Fluidventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Umfangsring (77) über vier gleichmäßig über den Umfang verteilte Stege (89) mit dem Umströmungsbereich (81) verbunden ist.Axially flowable fluid valve Claim 4 , characterized in that the circumferential ring (77) is connected to the flow area (81) via four webs (89) evenly distributed over the circumference. Axial durchströmbares Fluidventil nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Umfangsring (77) des Umströmungskörpers (78) axial in Richtung des Gehäuses (12) über einen Absatz (76) des ersten Anschlussstutzens (60) verspannt ist.Axially flowable fluid valve according to one of the Claims 4 or 5 , characterized in that the circumferential ring (77) of the flow around body (78) is braced axially in the direction of the housing (12) via a shoulder (76) of the first connecting piece (60). Axial durchströmbares Fluidventil nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Umfangsring (77) des Umströmungskörpers (78) unter Zwischenlage eines Stützrings (80) zwischen dem Gehäuse (12) und dem Absatz (76) des ersten Anschlusssstutzens (60) eingeklemmt ist.Axially flowable fluid valve according to one of the Claims 4 until 6 , characterized in that the circumferential ring (77) of the flow body (78) is clamped between the housing (12) and the shoulder (76) of the first connecting piece (60) with the interposition of a support ring (80). Axial durchströmbares Fluidventil nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass an zumindest einer der axialen Auflageflächen (91) des Umfangsrings (77) des Umströmungskörpers (78) eine ringförmige Ausstülpung (93) ausgebildet ist.Axially flowable fluid valve according to one of the Claims 4 until 7 , characterized in that an annular protuberance (93) is formed on at least one of the axial bearing surfaces (91) of the circumferential ring (77) of the flow around body (78). Axial durchströmbares Fluidventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützen (95) am Stützring (80) ausgebildet sind.Axially flowable fluid valve according to one of the preceding claims, characterized in that the supports (95) are formed on the support ring (80). Axial durchströmbares Fluidventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (89) an Verstärkungsgliedern axial aufliegen, die stromabwärts des Umfangsrings (77) eingespannt sind und die eine höhere Steifigkeit aufweisen als die Stege (89).Axially flowable fluid valve according to one of the preceding claims, characterized in that the webs (89) rest axially on reinforcing members which are clamped downstream of the circumferential ring (77) and which have a higher rigidity than the webs (89). Axial durchströmbares Fluidventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Maximalhub der Ankereinheit (49) geringfügig größer ist als der Abstand des druckausgeglichenen Ventilsitzes (58) zur Schließfläche (57) der Ankereinheit im geöffneten Zustand.Axially flowable fluid valve according to one of the preceding claims, characterized in that the maximum stroke of the anchor unit (49) is slightly larger than the distance of the pressure-compensated valve seat (58) to the closing surface (57) of the anchor unit in the open state. Axial durchströmbares Fluidventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung der Ankereinheit (49) durch eine Einschnürung (110) einer Hülse (24), in der der Anker (28) geführt ist, begrenzt ist.Axially flowable fluid valve Claim 11 , characterized in that the movement of the anchor unit (49) is limited by a constriction (110) of a sleeve (24) in which the anchor (28) is guided. Axial durchströmbares Fluidventil nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung der Ankereinheit (49) durch einen Anschlagring (46) in einer Umfangsnut (44) des Ankers (28) begrenzt ist, gegen den der Kern (26) im bestromten Zustand des Ventils anliegt.Axially flowable fluid valve according to one of the Claims 11 or 12 , characterized in that the movement of the armature unit (49) is limited by a stop ring (46) in a circumferential groove (44) of the armature (28), against which the core (26) rests when the valve is energized.

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