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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Ventils mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Die
DE 10 2006 012 530 B4 offenbart ein Ventil, bei dem der Magnetanker eine scheibenförmige Formfeder mit am Außenumfang vorgesehenen Haltestegen aufweist, die bereits vor dem Zusammenbau des Ventils rechtwinklig von einer Federgrundscheibe abstreben. Nachdem der Magnetanker mit der derart konfigurierten Formfeder beim Zusammenbau des Ventils in den Ventilkörper eingesetzt wurde, müssen die Haltestege der Formfeder an der die Ventilkammer mitbegrenzenden Umfangswand zusätzlich mittels sorgfältiger Präzisionsverschweißung befestigt werden.
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Die
DE 10 2011 079 629 A1 offenbart ein elektromagnetisch betätigbares Ventil, bei dessen einem Ausführungsbeispiel (
5) innerhalb eines Magnetkopfs eine mit einem umgebogenen Außenrand topfförmig geformte Scheibenfeder vorgesehen ist, die mit der dadurch geformten Kante sowohl an der Innenseite einer Magnetkopfhülse als auch an einem stufenförmigen Axialanschlag abgestützt ist.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines beim Zusammenbau des Ventils im selben Arbeitsgang mit dem Einschieben des Magnetankers in die Endposition die Formfeder ohne zusätzliche Mittel oder Maßnahmen an der die Ventilkammer mitbegrenzenden Umfangswand funktionssicher festgelegt ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß sowohl durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. 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 bevorzugte Ausführungsformen als Beispiel zeigt. Es stellen dar:
- 1 ein erfindungsgemäßes Ventil in vergrößerter Darstellung in einer geschnittenen Seitenansicht,
- 2 eine erfindungsgemäße Formfeder in vergrößerter Darstellung mit sechs Halteteilen in einer Perspektivansicht,
- 3 einen erfindungsgemäßen Magnetanker in vergrößerter Darstellung in einer geschnittenen Seitenansicht,
- 4 einen Magnetanker ähnlich der 3, jedoch mit einer anderen Formfeder,
- 5 den Ventilkörper und den Magnetanker des Ventils der 1 vor dem Zusammenbau,
- 6 den beim Zusammenbau des Ventils in den Ventilkörper der 5 axial eingeschobenen Magnetanker in einer Zwischenposition,
- 7 den beim Zusammenbau des Ventils in den Ventilkörper der 5 axial eingepressten Magnetanker in der Endposition.
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Das in der Zeichnung dargestellte Ventil ist für gasförmige und flüssige Medien vorgesehen und im Wesentlichen als kreisförmig zylindrischer Körper ausgeführt. Das Ventil weist einen Ventilkörper 1 und einen mit diesem verbundenen Magnetkopf 2 auf. Der Ventilkörper 1 besitzt eine Ventilkammer 3, die von einer Umfangswand 4 des Ventilkörpers 1 mitbegrenzt ist, und weist einen bezüglich einer 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. Am Außenumfang des Ventilkörpers 1 sind zwei Dichtringe vorgesehen, die in Umfangsnuten gelagert sein können.
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In der Ventilkammer 3 ist ein plattenförmiger Magnetanker 9 gelagert, der eine Ankerscheibe 10 und einen koaxial angeordneten, aus einem gummielastischen Material bestehenden Dichtkörper 11 aufweist. Außerdem weist der Magnetanker 9 eine scheibenförmige Formfeder 12 auf, die mit einer Federgrundscheibe 13 an der dem Magnetkopf 2 abgewandten Seite der Ankerscheibe 10 anliegt. Auf der der Ankerscheibe 10 abgewandten Seite der Federgrundscheibe 13 befindet sich der mit dem Ventilsitz 7 korrespondierende Dichtkörper 11. Der Mittenbereich der Federgrundscheibe 13 ist am Dichtkörper 11 befestigt, wobei für einen sicheren Befestigungshalt krallenartig geformte Ausbiegungen in den Dichtkörper 11 eingreifen können. Ein etwa T-förmiger Teil des Dichtkörpers 11 kann in einer koaxialen Hinterschnittausnehmung der Ankerscheibe 10 festgelegt sein. Am Umfang der Federgrundscheibe 13 sind quer zu deren Ebene umgebogene Halteteile 14 angeordnet, die an der Umfangswand 4 durch Reibschluss festgelegt sind.
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Der Magnetkopf 2 weist einen bolzenförmigen Innenkern 15 und einen rohrförmigen Außenkern 16 auf, der den Außenmantel des Magnetkopfes 2 bildet und einen im Durchmesser etwas reduzierten Umfangsteil 17 mit einer Bodenwand 18 besitzt. Zwischen der Bodenwand 18 und dem Innenkern 15 befindet sich eine nicht magnetisierbare Zwischenscheibe 19, die bezüglich der Anschlagfläche der Bodenwand 18 und der Stirnfläche des Innenkerns 15 etwas zurückgesetzt ist. Der Innenkern 15, die Bodenwand 18 und die Zwischenscheibe 19 begrenzen die Ventilkammer 3 über dem Magnetanker 9.
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In einem von dem Innenkern 15, der Bodenwand 18, der Zwischenscheibe 19 und dem Außenkern 16 begrenzten Ringraum des Magnetkopfes 2 befindet sich ein Spulenkörper 20 mit einer elektrischen Spulenwicklung 21. Um den Magnetkopf 2 abzudichten, kann eine isolierende Vergussmasse 22 vorgesehen sein, die eine elektrische Leiterplatte 23 und Elektroleiteranschlüsse 24 dicht umschließt und in der die Spulenwicklung 21 und der Spulenkörper 20 dicht eingebettet sind.
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Der 2 ist zu entnehmen, dass die Federgrundscheibe 13 der zunächst als Einzelteil vorliegenden Formfeder 12 mehrere ungefähr teilkreisförmige Ausnehmungen 25 aufweist, zwischen denen Federstege 26 ausgebildet sind. Am Umfang der Federgrundscheibe 13 befinden sich bevorzugt sechs kreisförmig angeordnete Halteteile 14, zwischen denen sechs gleichmäßig große Abstandslücken 27 gebildet sind. Das Maß einer jeden Abstandslücke 27 zwischen zwei Halteteilen 14 ist deutlich größer als das Maß eines Halteteils 14 zwischen zwei Abstandslücken 27. Es liegt aber auch im Rahmen der Erfindung, das Maß der Halteteile 14 und das Maß der Abstandslücken 27 umfänglich gleich groß auszubilden oder das Maß der Halteteile 14 umfänglich deutlich größer auszubilden als das Maß der Abstandslücken 27, wobei letztere vorteilhaft sogar als schmale Schlitze ausgeführt sein können. Die Halteteile 14 des vorliegenden Ausführungsbeispiels sind aus der Ebene der Federgrundscheibe 13 in einem Winkel von etwa 70° nach oben in Richtung Magnetkopf 2 gebogen, sodass sie schräg nach außen gerichtet sind. Zweckmäßig kann der Winkel, um den die Halteteile 14 schräg aus der Scheibenebene heraus umgebogen sind, etwa 60° oder mehr betragen. Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, die Halteteile 14 aus der Ebene der Federgrundscheibe 13 heraus in eine den genannten Winkeln entsprechende Schrägstellung nach unten in Richtung zum Ventilkörper 1 zu biegen.
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Die 3 zeigt den für den bevorstehenden Zusammenbau des Ventils als Einbauteil vorbereiteten Magnetanker 9 mit der Ankerscheibe 10, dem Dichtkörper 11 und der Formfeder 12 der 2. Die Ankerscheibe 10 befindet sich an der Seite der Federgrundscheibe 13, die dem Magnetkopf 2 zugewandt ist und weist im Bereich der Ausnehmung 25 mindestens ein Durchgangsloch 28 für das Medium der Ventilkammer 3 auf. Der Durchmesser der Ankerscheibe 10 ist so bemessen, dass zwischen der Ankerscheibenumfangsfläche und den diese umfassenden schräg stehenden Halteteilen 14 ein kleiner Abstand besteht. Hier ist auch zu erkennen, dass die Länge der Halteteile 14 ausgehend von der Federgrundscheibe 13 bis zum freien Ende kleiner ist als die Dicke der Ankerscheibe 10. Der Dichtkörper 11 befindet sich an der der Ankerscheibe 10 gegenüberliegenden unteren Seite der Federgrundscheibe 13, sodass der zentrale Mittelteil der Federgrundscheibe 13 zwischen der Ankerscheibe 10 und dem Dichtkörper 11 festgelegt ist. Dazu greifen krallenartige Ausbiegungen in den Dichtkörper 11 ein und ein T-förmig gestalteter Befestigungsteil des Dichtkörpers 11 ist in einer entsprechend T-förmig gestalteten Ausnehmung der Ankerscheibe 10 koaxial formschlüssig gelagert.
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Der in 4 dargestellte Magnetanker 9' ist bis auf die Formfeder 12' genau so gestaltet wie der vorbeschriebene Magnetanker 9 der 3 und besitzt die dem Magnetkopf 2 zugewandte Ankerscheibe 10 mit dem Durchgangsloch 28 und den an der gegenüberliegenden unteren Seite der Federgrundscheibe 13' anliegenden Dichtkörper 11, in den die krallenartigen Ausbiegungen eingreifen und der mit dem T-förmigen Befestigungsteil in der T-förmigen Ausnehmung der Ankerscheibe 10 formschlüssig gelagert ist. Die Formfeder 12' der 4 unterscheidet sich zu der vorbeschriebenen und in den 1 bis 3 dargestellten Formfeder 12 allein dadurch, dass der Halteteil 14' am Umfang der Federgrundscheibe 13' als kreisringförmiger Bund ausgebildet ist. Dieser als Bund gestaltete Halteteil 14' ist aus der Ebene der Federgrundscheibe 13' in einem Winkel von etwa 70° nach oben in Richtung Magnetkopf 2 gebogen, sodass er schräg nach außen gerichtet ist. Zweckmäßig kann der Winkel, um den der Bund schräg aus der Scheibenebene heraus umgebogen ist, etwa 60° oder mehr betragen. Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, den Bund bzw. Halteteil 14' aus der Ebene der Federgrundscheibe 13' heraus in eine den genannten Winkeln entsprechende Schrägstellung nach unten in Richtung zum Ventilkörper 1 zu biegen. Die Länge des Halteteilbundes 14' ist ausgehend von der Federgrundscheibe 13' bis zum freien Ende bzw. Rand des Bundes kleiner ist als die Dicke der Ankerscheibe 10.
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In den 5 bis 7 sind drei verschiedene Positionen des Magnetankers 9 beim Einsetzen in den Ventilkörper 1 dargestellt. Dabei ist zu erkennen, dass der durch die rohrförmige Umfangswand 4 begrenzte Raum des Ventilkörpers 1 drei im Innendurchmesser unterschiedliche Bereiche aufweist, die durch schräge Abstufungen 29, 30 begrenzt sind. Der obere Eingangsbereich besitzt den größten Innendurchmesser, der nur etwas größer ist als das Maß zwischen den äußeren Kanten an den freien Enden der einander diametral gegenüberliegenden Halteteile 14.
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Beim Zusammenbau des Ventils wird der Magnetanker 9 (5) zunächst in den oberen Eingangsbereich des Ventilkörpers 1 eingesetzt. Dabei wird der Magnetanker 9 nahezu spielfrei bis zur ersten Abstufung 29 verschoben und erreicht somit eine lagerichtige Vorzentrierung.
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Beim weiteren axialen Hineindrücken (6) des Magnetankers 9 gelangt er bei Überwindung der ersten Abstufung 29 in den Mittelbereich des von der Umfangswand 4 umfassten Raums, dessen Innendurchmesser kleiner ist als der des Eingangsbereichs. Somit sind in dieser Position die schräg stehenden Halteteile 14 durch die Umfangswand 4 weiter in Richtung Mittenachse 5 hingebogen, wobei die Halteteile 14 aufgrund ihres Bestrebens, zurück in die schräge Ausgangsstellung zu gelangen, durch die Rückstellkraft bereits kräftig gegen die Umfangswand 4 drücken.
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Die 7 zeigt den Magnetanker 9 in seiner Endposition, wo er sich durch weiteres axiales Hineindrücken bei Überwindung der zweiten Abstufung 30 in dem Endbereich des von der Umfangswand 4 umfassten Raums befindet, dessen Innendurchmesser wiederum kleiner ist als der des Mittelbereichs. Beim Hineindrücken in den Endbereich kann der Magnetanker 9 mit hoher Genauigkeit in seine exakte Endlage gebracht werden, wobei die Halteteile 14 so weit in Richtung zum Ventilsitz 7 hin verschoben werden, bis eine exakt definierte Federvorspannkraft der Formfeder 12 erreicht wird, sodass der Dichtkörper 11 gegen den Ventilsitz 7 drückt und den Eingang 6 sperrt. In dieser Endposition sind die Halteteile 14 durch die Umfangswand 4 so weit in Richtung zur Mittenachse 5 hingebogen, dass sie einen rechten Winkel zur Ebene der Federgrundscheibe 13 bilden. Dabei wirken die Halteteile 14 als ausgesprochen starke Andrückteile, die mit sehr hoher Rückstellkraft kräftig gegen die Umfangswand 4 drücken. Die Außenfläche 31 der Halteteile 14 liegt dabei reibschlüssig an der Innenfläche 32 der Umfangswand 4 an, sodass ein kraftschlüssiger Presssitz besteht, der eine dauerhaft sichere Festlegung des Magnetankers 9 am Umfang der Formfeder 12 gewährleistet.
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Nach dem Einsetzen des Magnetankers 9 in den Ventilkörper 1 werden der Magnetkopf 2 und der Ventilkörper 1 zusammengefügt (1), wobei die Umfangswand 4 des Ventilkörpers 1 den im Durchmesser reduzierten Umfangsteil 17 des Außenkerns 16 eng umschließt. Der Magnetkopf 2 wird dabei so weit in den Ventilkörper 1 eingeschoben, bis zwischen der Stirnfläche der Bodenwand 18 und dem Magnetanker 9 ein exakt definierter axialer Ankerhub eingestellt ist. Sobald die Spulenwicklung 21 des fertig montierten Ventils über die Elektroleiteranschlüsse 24 mit elektrischen Spannung versorgt wird, erfolgt eine Aktivierung des Magnetkopfes 2, wodurch der Magnetanker 9 durch die Magnetkraft gegen die Kraft der Formfeder 12 nach oben gezogen wird. Dadurch hebt der Dichtkörper 11 vom Ventilsitz 7 ab und das Medium gelangt durch die Ventilkammer 3 zum Ausgang 8. Beim Abschalten der elektrischen Spannung steht die Magnetkraft nicht mehr zur Verfügung, sodass die Formfeder 12 den Magnetanker 9 und den Dichtkörper 11 nach unten verlagert, wobei letzterer gegen den Ventilsitz 7 gedrückt wird.
