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Die Erfindung betrifft ein Ventil mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Die
DE 10 2009 042 645 B4 offenbart ein Ventil für gasförmige und flüssige Medien, das einen Magnetkopf mit einer Magnetgehäuseverlängerung aufweist und einen topfförmigen Ventilkörper mit einem Grundkörper und einer Umfangswand besitzt, die eine Ventilkammer mitbegrenzt. In der Ventilkammer befindet sich ein axial verlagerbarer Magnetanker, der aus einer Ankerscheibe, einer flachen Formfeder und einem Dichtelement für den Ventilsitz besteht. Für die Einstellung der Federvorspannung muss beim Zusammenbau des Ventils eine sorgfältige Justierung über einen Einpressring erfolgen, der in die Ventilkammer-Umfangswand reibschlüssig einzupressen ist und dabei gegen den Federumfangsrand drückt. Beim weiteren Ventilzusammenbau muss für eine exakte Justierung des Magnetankerhubs der obere Teil der Ventilkörper-Umfangswand in ein winkelförmiges Magnetflussverstärkungsteil passgenau eingepresst werden, das bei fertig konfektioniertem Ventil von der Magnetgehäuseverlängerung übergriffen ist.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Ventil der genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass mit einfachen Mitteln und geringem Montageanteil ein niedrigpreisiges Serienprodukt erzielt wird, das mit großer Genauigkeit kostengünstig herstellbar ist und eine hohe Funktionstüchtigkeit besitzt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß 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 ein erfindungsgemäßes Ventil ähnlich der 1 in einer zweiten Ausführungsform,
- 3 ein erfindungsgemäßes Ventil ähnlich den 1 und 2 in einer dritten Ausführungsform.
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Das erfindungsgemäße Ventil ist für gasförmige und flüssige Medien vorgesehen. Es ist bezüglich einer Mittenachse 1 im Wesentlichen als kreisförmig zylindrischer Körper ausgeführt und besitzt einen Magnetkopf 2 und einen Ventilgrundkörper 3.
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Der Magnetkopf 2 weist einen bolzenförmigen Innenkern 4, ein Magnetjoch 5 und ein rohrförmiges Magnetgehäuse 6 auf, das den Außenkern des Magnetkopfes 2 bildet.
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In einem von dem Innenkern 4, dem Magnetjoch 5 und dem Magnetgehäuse 6 begrenzten Ringraum des Magnetkopfes 2 befindet sich ein Spulenkörper 7 mit einer Elektrospule 8, der zwei Anschlussstifte 9, 10 zugehörig sind, die nach oben aus dem Magnetkopf 2 herausragen. In dem Ringraum befindet sich zudem ein Dichtring 11, der zwischen einer Stirnwand 12 des Spulenkörpers 7, der Umfangsfläche des Innenkerns 4, der Innenfläche des Magnetgehäuses 6 und einem Magnetflussvorsprung 13 positioniert ist und die Elektrospule 8 gegen das Medium abschirmt.
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Der Magnetflussvorsprung 13 erstreckt sich radial in Richtung zum Innenkern 4. Er bildet praktisch in Richtung zum Ventilgrundkörper 3 hin den Abschluss des Magnetkopfs 2 und befindet sich am Beginn einer Gehäuseverlängerung 14, die mit dem Magnetgehäuse 6 und dem Magnetflussvorsprung 13 materialeinheitlich einstückig ist. Zwischen der Innenfläche des Magnetflussvorsprungs 13 und der Umfangsfläche des Innenkerns 4 kann zweckmäßig ein nicht magnetisierbarer Freiraum 15 bestehen.
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Die dem Magnetjoch 5 abgewandte Stirnseite des Innenkerns 4 und der Magnetflussvorsprung 13 begrenzen eine Ventilkammer 16, in der ein plattenförmiger Magnetanker 17 gelagert ist. Dieser ist mit einer flachen, kreisrunden Ankerscheibe 18, einer dünnwandigen Flachformfeder 19 und einem Dichtelement 20 als vorgefertigte kompakte Baueinheit ausgeführt. Dabei ist ein konisch gestalteter Kopfteil des Dichtelements 20 in einem konischen Loch der Ankerscheibe 18 formschlüssig gelagert und ein zylindrischer Dichtansatz des Dichtelements 20 durchsetzt eine Grundscheibe 21 der Flachformfeder 19. Die Grundscheibe 21, die nahe der Mittenachse 1 im Umfangsbereich des Dichtansatzes an der dem Magnetkopf 2 abgewandten unteren Seite der Ankerscheibe 18 zum Beispiel durch Punktschweißung befestigt sein kann, übergreift den breiteren Rand des konischen Dichtelement-Kopfteils und sichert diesen in dem konischen Ankerscheibenloch.
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In der Ventilkammer 16 befindet sich zudem ein separater Distanzteil 22, der zweckmäßig als dünnwandig rohrförmiger Ring ausgeführt und von unten in die Gehäuseverlängerung 14 reibungsarm eingeschoben ist. Die dem Magnetkopf 2 zugewandte obere Stirnseite des Distanzteils 22 ist an einem Widerlager 23 abgestützt, das an der der Ventilkammer 16 zugewandten Unterseite des Magnetflussvorsprungs 13 ausgebildet ist. Die dem Ventilgrundkörper 3 zugewandte untere Stirnseite des Distanzteils 22 liegt auf einem Umfangsrandteil 32 der Flachformfeder 19 auf. Der Distanzteil 22, der in axialer Richtung länger als die Dicke der Ankerscheibe 18 ist und diese in Richtung Magnetkopf 2 um das Maß des Magnetankerhubs überragt, ermöglicht und gewährleistet die Realisierung eines optimalen Abstands des Magnetankers 17 in Bezug zum Magnetkopf 2, wobei vorteilhaft axial unterschiedlich lang ausgebildete Distanzteilausführungen wahlweise in die Ventilkammer 16 eingeführt werden können.
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Die Ventilkammer 16 ist umfänglich von einem sich direkt an den Magnetflussvorsprung 13 anschließenden Wandungsanfangsteil 24 der Gehäuseverlängerung 14 begrenzt. An diesen Wandungsanfangsteil 24 schließt sich unmittelbar der Wandungsendteil 25 der Gehäuseverlängerung 14 an, der den Ventilgrundkörper 3 eng umschließt.
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Der Ventilgrundkörper 3 ist im Wesentlichen als kreisrunde Scheibe ausgebildet, die an ihrer die Ventilkammer 16 begrenzenden oberen Stirnseite einen bezüglich der Mittenachse 1 koaxialen Ventilsitz 26 aufweist, der etwas in die Ventilkammer 16 hineinragt. Die der Ventilkammer 16 abgewandte untere Stirnfläche 27 des Ventilgrundkörpers 3 kann zweckmäßig plan ausgeführt sein.
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Für eine direkte Zuführung des Mediums ist dem Ventilsitz 26 ein zentraler Eingang 28 zugeordnet, der den Ventilgrundkörper 3 koaxial durchsetzt. Für die Ableitung des Mediums aus der Ventilkammer 16 ist ein Ausgang 29 vorgesehen, der parallel zum Eingang 28 angeordnet ist und den Ventilgrundkörper 3 ebenfalls durchsetzt. Am Außenumfang des Ventilgrundkörpers 3 befindet sich ein in einer Umfangsnut gelagerter Dichtungsring 30, der mit der Innenfläche des Wandungsendteils 25 der Gehäuseverlängerung 14 korrespondiert.
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Beim Zusammenbau des Ventils wird der separate Distanzteil 22 an der dem Magnetkopf 2 entfernt liegenden Seite von unten in die Gehäuseverlängerung 14 leichtgängig eingeschoben, wobei die Umfangsfläche des Distanzteils 22 an der Innenfläche der Gehäuseverlängerung 14 sowohl reibungsarm als auch weitgehend spielfrei geführt ist. Bei Erreichung der Endposition schlägt die obere Stirnseite des Distanzteils 22 an dem sich radial erstreckenden Widerlager 23 des Magnetflussvorsprungs 13 an. Durch die Anlage der Distanzteil-Umfangsfläche an der Innenfläche des Wandungsanfangsteils 24 der Gehäuseverlängerung 14 ist eine sichere Abstützung des Distanzteils 22 gewährleistet.
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Sodann wird der Magnetanker 17 von unten so weit in die Gehäuseverlängerung 14 eingeschoben, bis der Umfangsrandteil 32 der Flachformfeder 19 an der unteren Stirnseite des Distanzteils 22 zur Anlage gelangt.
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Anschließend wird der Ventilgrundkörper 3 ebenfalls von unten in die Gehäuseverlängerung 14 eingeschoben. Dieses Einschieben erfolgt anschlagbegrenzt so weit, bis die untere Stirnfläche 27 des Ventilgrundkörpers 3 und ein Stirnrand 31 des Wandungsendteils 25 der Gehäuseverlängerung 14 ein und dieselbe Ebene bilden. Dabei besteht zwischen der dem Magnetkopf 2 zugewandten Oberseite der Ankerscheibe 18 und der der Ventilkammer 16 zugewandten Unterseite des Magnetflussvorsprungs 13 ein axialer Abstand, der den Magnetankerhub definiert. Beim Einschieben des Ventilgrundkörpers 3 drückt der Ventilsitz 26 gegen das Dichtelement 20 und verlagert dieses und die Ankerscheibe 18 in ein und demselben Arbeitsgang etwas nach oben in Richtung zum Magnetkopf 2, wodurch die Grundscheibe 21 der Flachformfeder 19 eine entsprechende Wölbung in Richtung zum Magnetkopf 2 hin bekommt. Dadurch erhält die Flachformfeder 19 eine definierte Federvorspannkraft, die das Dichtelement 20 gegen den Ventilsitz 26 drückt und die Schließposition des Ventils gewährleistet. In dieser dargestellten Position ist der Ventilgrundkörper 3 mit seinem Umfang an dem dicht anliegenden Wandungsendteil 25 zweckmäßig mittels einer Schweißverbindung oder durch eine mechanische Verformung (Kerbverbindung) unverrückbar festgelegt.
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Das in der 2 dargestellte Ventil ist im Wesentlichen wie das Ventil der 1 ausgeführt und unterscheidet sich lediglich durch die Gestaltung des Magnetankers. Die vorstehende Beschreibung des Ventils der 1 trifft also annähernd vollumfänglich auch auf das Ventil der 2 zu, weshalb an dieser Stelle auf Wiederholungen verzichtet und nachfolgend lediglich die unterschiedliche Ausführung erläutert wird.
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Der als vorgefertigte kompakte Baueinheit ausgeführte Magnetanker 17' besitzt eine flache Ankerscheibe 18', eine Flachformfeder 19' und ein Dichtelement 20', das mit einem konischen Kopfteil in einem konischen Loch der Ankerscheibe 18' formschlüssig gelagert ist und mit einem zylindrischen Dichtansatz eine Grundscheibe 21' der Flachformfeder 19' durchsetzt. Die Grundscheibe 21' übergreift den breiteren Rand des konischen Dichtelement-Kopfteils und sichert somit dessen formschlüssige Lage in dem konischen Ankerscheibenloch. Für den baueinheitlichen Zusammenhalt kann die Grundscheibe 21' im Umfangsbereich des Dichtansatzes an der dem Magnetkopf 2 abgewandten unteren Seite der Ankerscheibe 18' mittels Punktschweißung befestigt sein.
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Die Flachformfeder 19' besitzt zudem einen mit der Grundscheibe 21' materialeinheitlich einstückig ausgeführten Distanzteil 22', der am Umfang der Grundscheibe 21' quer zu deren Ebene in Richtung zum Magnetkopf 2 hin umgebogen ist. Der Distanzteil 22', der kreisförmig als ununterbrochene Umfangswand ausgeführt oder aus mehreren zueinander beabstandeten und am Umfang der Grundscheibe 21' umgebogenen Einzellaschen bestehen kann, ist länger als die Dicke der Ankerscheibe 18' und überragt diese in Richtung zum Magnetkopf 2 hin um das Maß des Magnetankerhubs. Das freie Ende des Distanzteils 22' ist an dem Widerlager 23 an der der Ventilkammer 16 zugewandten Unterseite des Magnetflussvorsprungs 13 abgestützt.
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Beim Zusammenbau des Ventils der 2 wird der Magnetanker 17' an der dem Magnetkopf 2 entfernt liegenden Seite von unten in die Gehäuseverlängerung 14 leichtgängig eingeschoben, wobei die Umfangsfläche des Distanzteils 22' weitgehend spielfrei geführt ist. Bei Erreichung der Endposition schlägt das freie Ende des Distanzteils 22' an dem sich erstreckenden Widerlager 23 des Magnetflussvorsprungs 13 an. Durch die Anlage der Distanzteil-Umfangsfläche an der Innenfläche des Wandungsanfangsteils 24 der Gehäuseverlängerung 14 ist eine sichere Abstützung des Distanzteils 22' gewährleistet.
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Der weitere Zusammenbau des Ventils der 2 erfolgt wie beim Zusammenbau des vorbeschriebenen Ventils der 1. Der Ventilgrundkörper 3 wird von unten in die Gehäuseverlängerung 14 so weit eingeschoben, bis die untere Stirnfläche 27 des Ventilgrundkörpers 3 und der Stirnrand 31 des Wandungsendteils 25 der Gehäuseverlängerung 14 eine gemeinsame Ebene bilden. Bei diesem Vorgang drückt der Ventilsitz 26 gegen das Dichtelement 20' und verlagert dieses und die Ankerscheibe 18' in ein und demselben Arbeitsgang etwas nach oben in Richtung zum Magnetkopf 2. Dadurch bekommt die Grundscheibe 21' der Flachformfeder 19' eine entsprechende Wölbung in Richtung zum Magnetkopf 2 hin und die Flachformfeder 19' erhält eine definierte Federvorspannkraft, die das Dichtelement 20' gegen den Ventilsitz 26 drückt. Der Ventilgrundkörper 3 kann in dieser Lage mit seinem Umfang an dem dicht anliegenden Wandungsendteil 25 zum Beispiel durch Verschweißen, Verkleben oder mechanische Verformung festgelegt werden. Der zwischen der Oberseite der Ankerscheibe 18' und der Unterseite des Magnetflussvorsprungs 13 bestehende axiale Abstand definiert den Magnetankerhub.
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Auch das in der 3 dargestellte Ventil ist im Wesentlichen wie das Ventil der 1 ausgeführt und unterscheidet sich lediglich durch die Gestaltung des Widerlagers für die Abstützung der Magnetankerfeder. Die vorstehende Beschreibung des Ventils der 1 trifft also annähernd vollumfänglich auch auf das Ventil der 3 zu, weshalb an dieser Stelle auf Wiederholungen verzichtet und nachfolgend lediglich die unterschiedliche Ausführung erläutert wird.
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Für die Abstützung der Flachformfeder 19 ist ein sich radial in Richtung zur Mittenachse 1 hin erstreckendes Widerlager 33 vorgesehen, das an der Innenseite des Wandungsanfangsteils 24 der Gehäuseverlängerung 14 materialeinheitlich einstückig zweckmäßig als Stufenvorsprung ausgebildet sein kann. Dieses Widerlager 33 befindet sich auf Abstand unterhalb zum Magnetflussvorsprung 13 etwa in der Ebene des Ventilsitzes 26. Der Abstand des Widerlagers 33 bis zur Unterseite des Magnetflussvorsprungs 13 ist gleich der axialen Länge des Distanzteils 22 der 1. Beim Einschieben des Magnetankers 17 von unten in die Gehäuseverlängerung 14 schlägt der Umfangsrandteil 32 der Flachformfeder 19 an dem Widerlager 33 an.
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Danach wird der Ventilgrundkörper 3 von unten in die Gehäuseverlängerung 14 eingeschoben, bis die untere Stirnfläche 27 des Ventilgrundkörpers 3 und der Stirnrand 31 des Wandungsendteils 25 der Gehäuseverlängerung 14 bündig dieselbe Ebene bilden. Der Ventilsitz 26 verlagert sowohl das Dichtelement 20 als auch die Ankerscheibe 18 etwas nach oben in Richtung zum Magnetkopf 2 hin und die Grundscheibe 21 erhält dadurch eine entsprechende Wölbung nach oben. Die so erzeugte definierte Vorspannkraft der Flachformfeder 19 drückt das Dichtelement 20 gegen den Ventilsitz 26. Der zwischen der Oberseite der Ankerscheibe 18 und der Unterseite des Magnetflussvorsprungs 13 bestehende axiale Abstand definiert den Magnetankerhub. Der Ventilgrundkörper 3 kann in dieser Lage mit seinem Umfang an dem dicht anliegenden Wandungsendteil 25 vorzugsweise mittels einer Schweiß- oder Klebeverbindung oder durch eine mechanische Verformung ortsfest fixiert werden.
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Sobald bei den Ventilen der 1 bis 3 die Elektrospule 8 mit elektrischer Spannung versorgt wird, erfolgt eine Aktivierung des Magnetkopfs 2, wodurch der Magnetanker 17, 17' durch die Magnetkraft gegen die Vorspannkraft der Flachformfeder 19, 19' nach oben gezogen wird. Dadurch hebt das Dichtelement 20, 20' vom Ventilsitz 26 ab und das Medium gelangt durch die Ventilkammer 16 zum Ausgang 29. Beim Abschalten der elektrischen Spannung steht die Magnetkraft nicht mehr zur Verfügung, sodass die Flachformfeder 19, 19' den Magnetanker 17, 17' und das Dichtelement 20, 20' nach unten verlagert, wobei letzteres dicht gegen den Ventilsitz 26 drückt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009042645 B4 [0002]
