DE1282402B - Magnetventil mit einem im Stroemungskanal durch Magnetkraft verschiebbarem Kolben - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

F 16 k

Deutsche KL: 47 gl-31/08

Nummer: 1282402

Aktenzeichen: P 12 82 402.1-12 (S 93671)

Anmeldetag: 8. Oktober 1964

Auslegetag: 7. November 1968

Die Erfindung betrifft ein Magnetventil mit einem im Strömungskanal axial zwischen zwei Betriebsstellungen durch Magnetkraft verschiebbaren Kolben, mit permanentmagnetischen, den Kolben in mindestens der einen Betriebsstellung haltenden Mitteln und mit Einrichtungen zum Erzeugen eines zusätzlichen Umschaltkraftflusses.

Bei einem bekannten Ventil dieser Art ist der Kolben in einer senkrecht zum Strömungskanal verlaufenden Seitenbohrung angeordnet und wirkt mit einem Ventilsitz im Strömungskanal zusammen. Der Kolben wird bei Erregung einer ihn umgebenden Spule in die Schließstellung gegen den Ventilsitz gedrückt, während er bei stromloser Spule durch einen Permanentmagnet vom Ventilsitz weggezogen wird. Dieses Ventil hat den Nachteil, daß es ein monostabiles Ventil ist, das im Ruhezustand nur eine seiner Betriebsstellungen, z. B. die Öffnungsstellung, einnehmen kann, während es in der anderen Betriebsstellung, z. B. der Schließstellung, nur durch ständige Energiezufuhr gehalten werden kann.

Diesen Nachteil hat das Ventil mit einem bekannten Ventil anderer Bauart gemeinsam, bei dem zwei Ventilsitze mit zwei schwenkbar gelagerten, mit permanentmagnetischen Auflagen versehenen Ventilklappen zusammenwirken. Zwischen den Klappen befindet sich das Ende eines von einer Spule umgebenen Eisenkernes, von dem die Ventilklappen bei stromloser Spule angezogen werden, so daß die Ventilsitze geöffnet sind. Um eine oder beide Klappen zur öffnen, bedarf es einer ständigen Stromzufuhr zur Spule, damit durch entsprechende Magnetisierung des Eisenkernes die Ventilklappen von diesem abgestoßen werden.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Ventil der genannten Art so auszubilden, daß es bistabil ist, d. h. ohne äußere Energiezufuhr in dem einen oder anderen von zwei Betriebszuständen, z. B. einem öffnungs- und einem Schließzustand, verharren kann.

Es ist ein bistabiles Ventil anderer Bauart bekannt, bei dem ein als Permanentmagnet ausgebildeter Kolben außerhalb des Strömungsweges in eine Bohrung axial zwischen zwei aus Weicheisen bestehenden Anschlägen hin und her beweglich ist und über eine Stange einen im Strömungsweg angeordneten Ventilteller betätigt. Der Kolben wird an den Anschlägen permanentmagnetisch festgehalten und kann durch kurzzeitige Erregung jeweils einer von zwei ihn umgebenden Magnetspulen zum jeweils anderen Anschlag getrieben werden. Abgesehen davon, daß es nachteilig ist, den Kolben in einer Abzweigung des Magnetventil mit einem im Strömungskanal durch Magnetkraft verschiebbarem Kolben

Anmelder:

Skinner Precision Industries, Inc.,

New Britain, Conn. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Chem. Dr. W. Koch, Dr.-Ing. R. Glawe
und Dipl.-Ing. K. Delfs, Patentanwälte,
8000 München 22, Liebherrstr. 20

Als Erfinder benannt:

William Calvin Bremner, Newington, Conn.;

Robert Wittel Weinberg,

West Hartford, Conn. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 9. Oktober 1963 (314 898)

Strömungskanals unterzubringen, wodurch im Dauerbetrieb problematische Dichtungen erforderlich sind, hat das bekannte Ventil den Nachteil, daß der Umschaltkraftfluß direkt den gesamten permanentmagnetischen Festhaltekraftfluß überwinden muß, so daß verhältnismäßig große Umschaltstromstöße erforderlich sind.

Bei einem anderen bekannten Ventil in Form eines Zweiwegeventils ist eine bistabile Anordnung dadurch verwirklicht, daß im Strömungsweg zwei KoI-ben vorgesehen sind, wobei durch entsprechende Einstellung eines zwischen ihnen drehbar angeordneten Permanentmagnets der eine oder andere Kolben von einem Ventilsitz abgezogen bzw. an ihn angedrückt werden kann. Eine mit zwei Kolben arbeitende An-Ordnung ist aber störanfällig, da es vorkommen kann, daß ζ. Β. durch Blockieren eines Kolbens beide Ventilsitze verschlossen werden. Auch ist die bekannte Anordnung nicht mit elektrischen Mitteln betätigbar. Die genannte Aufgabe soll daher zur Vermeidung der vorstehend genannten Nachteile so gelöst werden, daß unter Anwendung eines neuartigen Prinzips der Kraftflußbeeinflussung nur ein verhältnismäßig

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kleiner Umschaltkraftfluß erforderlich ist, zu dessen Fig. 16 einen Querschnitt entlang der Linie 16-16

Erzeugung nach Wahl elektromagnetische Mittel in F i g. 15.

oder bewegliche Permanentmagnete dienen können. Das in F i g. 1 gezeigte Ventil weist einen Körper 2

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Ventil der ein- auf, der aus einem geeigneten, nicht magnetischen gangs genannten Art erfindungsgemäß gekennzeich- 5 Material hergestellt ist und einen durchgehenden net durch einen an sich bekannten, im Querschnitt Strömungskanal aufweist. An den-Enden des Strö-E-förmigen ortsfesten Magnetkern, dessen Außen- mungskanals 4 sitzen Schraubnippel 6 und 8 aus schenkel zwei den Kolbenweg begrenzende Anschläge einem geeigneten magnetischen Material. Das Ventil tragen und dessen Mittelschenkel seitlich bis nahe an ist beispielsweise als Zweiwegeventil ausgebildet, woden Mittelteil des Kolbens heranreicht, wobei ein io bei ein erster und ein zweiter Anschluß 7 und 9 in oder mehrere Permanentmagnete zum Erzeugen eines den Schraubnippeln 6 und 8 vorgesehen sind und ein den Kolben am jeweiligen Anschlag haltenden Kraft- dritter Anschluß 10 in dem Körper 2 ausgebildet ist, flusses am Kolben oder an den Außenschenkeln des der mit dem Strömungskanal 4 zwischen den Enden ortsfesten Kernes angeordnet sind, und im Bereich in Verbindung steht.

des Mittelschenkels elektro- oder permanentmagne- 15 Die Strömung zwischen den Anschlüssen 7, 9 und tische Mittel vorgesehen sind zum Erzeugen eines 10 wird durch einen Kolben 12 gesteuert, der ver-Umschaltkraftflusses, der dem je nach der Betriebs- schieblich in dem Strömungskanal 4 sitzt und eine stellung des Kolbens durch den Mittelschenkel fließen- Bewegung zwischen zwei Stellungen an den entden Kraftfluß entgegengerichtet ist. gegengesetzten Enden des Strömungskanals 4 aus-

Diese Anordnung zeichnet sich dadurch aus, daß so führen kann, wobei diese Bewegung von den Schraubder im Strömungsweg angeordnete Kolben in sehr nippein 6 und 8 begrenzt wird. In der einen (in emfindlicher Weise auf die Umpolung eines ver- Fig. 1 gezeigten) Stellung des Kolbens 12 besteht hältnismäßig kleinen Kraftflusses im Mittelschenkel eine Verbindung zwischen den Anschlüssen 9 und 10, des E-förmigen Magnetkernes reagiert, so daß der während der Kanal 7 geschlossen ist; in der entgegeneigentliche Umschaltkraftfluß kleiner sein kann als »5 gesetzten Stellung des Kolbens 12 wird eine Verder permanent vorhandene Kraftfluß zum Festhalten bindung zwischen den Kanälen 7 und 10 hergestellt, des Kolbens. Der Kolben ist direkt im Strömungsweg während der Kanal 9 geschlossen ist. Die inneren angeordnet und dadurch der Spülwirkung des Strö- Flächen der Schraubnippel 6 und 8 sind mit Ventilmungsmediums ausgesetzt, wobei durch Nuten sitzen 13 für den Kolben 12 ausgerüstet, wie bei dem od. dgl. in der Kolbenoberfläche für eine leichte Be- 30 dargestellten Ausführungsbeispiel gezeigt ist. weglichkeit des Kolbens im Strömungsmedium ge- Der Kolben 12 ist mit einem dauermagnetischen

sorgt werden kann. Kernstück 14 ausgerüstet, das aus einem geeigneten

Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung er- Material, wie z. B. »Alnico VIII«, besteht und einen geben sich aus den Unteransprüchen. gleichmäßigen Querschnitt aufweist, der in Fig. 2

Ausführungsformen der Erfindung sind in den 35 rund dargestellt ist. Gemäß einer bevorzugten Aus-Zeichnungen beispielsweise dargestellt. Es zeigt führungsform sind an den Enden des Kernes 14 bei-

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Ventil gemäß spielsweise durch Anlöten zwei identische Polstücke der Erfindung, 16 befestigt, die aus einem geeigneten magnetischen

Fig. 2 einen Teilschnitt entlang der Linie 2-2 in Material bestehen. Die Polsrückelö sind so bemes-F i g. 1, 40 sen, daß sie gleitend an den Wänden des Strömungs-

Fig. 3 schematisch eine Schaltungsanordnung für kanals4 anliegen und so den Kolben 12 führen und die Betätigung des Ventils gemäß F i g. 1, daß sie auf den Innenflächen der Schraubnippel 6

F i g. 4 im Querschnitt eine andere Ausführungs- und 8 aufsitzen und dadurch die Kanäle 7 bzw. 9 form des Ventils, schließen. In Längsrichtung verlaufende Nuten 17

F i g. 5 im Querschnitt eine weitere Ausführungs- 45 sind am Umfang der Polstücke vorgesehen, um die form des Ventils, Strömung des Strömungsmediums zwischen den

Fig. 6 eine schematische Darstellung des Ventils Kanälen 1, 9 und 10 zu gestatten. Um außerdem und des Verlaufes des magnetischen Flusses im Halte- einen verbesserten Sitz und eine verbesserte Dichzustand, tung zu erreichen, können Dichtungseinsätze 18

F i g. 7 eine Darstellung entsprechend F i g. 6 mit 50 aus einem Elastomeren in den Polstücken 16 in dem Verlauf des magnetischen Umschaltkraftflusses, der Weise vorgesehen sein, daß diese mit den

Fig. 8 eine der Fig. 7 entsprechende Darstellung Sitzen 13 an den Schraubnippeln 6 und 8 zusammendes Magnetflusses beim Umschalten in die entgegen- arbeiten,
gesetzte Richtung, Ferner ist ein Elektromagnet 20 vorgesehen, der

F i g. 9 im Querschnitt eine andere Ausführungs- 55 einen Kern 21 aufweist, der im Querschnitt E-förmig form des Ventils, ausgebildet ist und an dem Körper 2 auf der einen

Fig. 10 im Querschnitt eine weitere Ausführungs- Seite des Strömungskanals 4 befestigt ist, wobei sich form des erfindungsgemäßen Ventils, die drei Schenkel 22, 23 und 24 des Kernes 21 im

Fig. 11 eine Ansicht einer weiteren Ausführungs- wesentlichen senkrecht zur Achse des Strömungsform gemäß der Erfindung, 60 kanals 4 erstrecken; die Außenschenkel 22, 23 fassen

Fig. 12 einen Querschnitt entlang der Linie 12-12 zwischen sich die Enden des Körpers 2 des Ventils in Fig. 11, und berühren die Schraubnippel 6 und 8; der Mittel-

Fig. 13 eine schematische Ansicht eines anderen schenkel24 erstreckt sich in den Körper 2 des Venelektrischen Stromkreises zur Betätigung des Ventils, tils in der Mitte zwischen den Schraubnippeln 6 und 8

Fig. 14 einen Querschnitt durch ein Ventil ge- 65 und endet neben den Polstücken 16 des Ventilkolmäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, bens 12.

F i g. 15 einen Querschnitt entlang der Linie 15-15 In dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht

in F i g. 14 und der elektromagnetische Kern 21 aus einem jocharti-

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gen Teil aus geeignetem magnetischem Material, das damit die Anziehungskraft über die Spalte X und Z

die beiden Außenschenkel 23,22 bildet, und aus einer größer ist als über die Spalte W und Y.

Stahlschraube, die den Mittelschenkel 24 bildet und Um den Kolben 12 in der neuen Stellung zu halten,

gleichzeitig zum Befestigen des Elektromagnets 20 an ist es nicht notwendig, den Elektromagnet erregt zu

dem Hauptteil 2 dient. Der Elektromagnet 20 weist 5 halten, da der Magnetfluß des Permanentmagnets 14

weiterhin eine Spule 26 auf, die um den Mitteischen- über die Spalte X und Z jetzt ausreicht, um den

kel 24 gewickelt ist, gegen den die Spule isoliert ist Kolben 12 auch beim Abfall des Elektromagnets an

und von dem sie z. B. zum Auswechseln abgenom- dem Schraubnippel 8 zu halten,

men werden kann. Eine O-Ring-Dichtung 28 sitzt Um den Kolben zurück in die linke Stellung zu

vorteilhafterweise rund um die Schraubnippel 6, 8, io bewegen, wird der Elektromagnet kurzzeitig mit ent-

um ein Lecken zu verhindern und um die Spule 26 gegengesetzter Polarität als im vorstehenden Fall

gegen das strömende Medium abzudichten. erregt. Wie in F i g. 8 durch Pfeile angedeutet ist,

Ein Gehäuse kann vorgesehen sein, um den Elek- wird hierdurch ein Magnetfluß 33 erzeugt, der den tromagnet abzudecken. In F i g. 4 ist eine für den Magnetfluß 29 des Permanentmagnets über die Handel bestimmte Ausführungsform der Erfindung 15 Spalte W und Y verstärkt, während er dem Magnetdargestellt, bei der die Außenschenkel 35 des Elek- fluß 29 über die Spalte X und Z entgegenwirkt. Hiertromagnets von den Seitenwänden einer zylindrischen durch wird der Kolben 12 unter der Wirkung der Kappe 37 gebildet werden, wodurch ein getrennter Anziehungskräfte über die Spalte W und Y in die jochartiger Teil für den elektromagnetischen Kern, linke Stellung verschoben in Richtung auf den wie es oben beschrieben wurde, überflüssig wird. Um ao Schraubnippel 6. Die Verschiebung des Kolbens 12 den magnetischen Widerstand möglichst gering zu wird dabei nicht nur durch die Anziehungskräfte halten, sind bei dem Ventil der F i g. 4 die Außen- hervorgerufen, die von dem gemeinsamen Fluß des schenkel 35 mit den Schraubnippeln 47 mittels einer Permanentmagnets und des Elektromagnets erzeugt mit einer Öffnung versehenen Grundplatte 57 verbun- werden, sondern zusätzlich auch von den abstoßenden, die aus magnetischem Material besteht und auf as den Kräften, die auf Grund der Wechselwirkung einem Flansch 58 des Körpers 2 sitzt. Die Grund- zwischen dem Fluß des Permanentmagnets und des platte 57 weist zwei nach unten gebogene Ansätze 59 Elektromagnets erzeugt werden,
auf, die in Nuten 65 eingreifen, die in den Schraub- In F i g. 3 ist eine elektrische Schaltung 30 für den nippein 47 vorgesehen sind, so daß magnetischer Elektromagnet 20 gezeigt. Der Stromkreis 30 enthält Kontakt mit den Schraubnippeln 47 hergestellt wird 30 eine Batteriestromquelle 33, einen Kondensator 34 in und dieselben gleichzeitig an dem Körper 2 gehalten Reihe mit der Spule 26 des Elektromagnets 20 und werden. Die Kappe 37 sitzt auf der Grundplatte 57 einen Wechselschalter 36. Der Kondensator 34 bildet auf und ist an dem Körper durch einen Gewinde- ein einfaches und wirksames Mittel zum Umkehren bolzen 95 befestigt, der mit einer Mutter 96 zusam- des Erregerstromes der Spule 26 und zur Begrenzung menarbeitet und außerdem den Mittelschenkel des 35 des Erregerstromes auf einen Impuls, der ausreicht, elektromagnetischen Kernes bildet. um den Kolben 12 zu verschieben.

Dem Ventil liegt folgendes Funktionsprinzip zu- Der elektrische Betätigungsstromkreis mit seinen

gründe: Aus F i g. 6 in Verbindung mit dem Ventil Schaltelementen kann in geeigneter Weise als kom-

der F i g. 1 ist ersichtlich, daß der Permanentmagnet paktes Netzteil ausgebildet sein, wie es z. B. in F i g. 5

14 einen magnetischen Fluß 29 erzeugt, der vom 40 gezeigt ist. Hierbei werden zwei Batterien 32, von

Nordpol des Permanentmagnets aus zum Schraub- denen nur eine gezeigt ist, und drei Kondensatoren

nippel 6 und zum Außenschenkel 22 und von da zu- 34, von denen nur zwei dargestellt sind, verwendet,

rück zum Südpol des Permanentmagnets 14 sowohl Die Batterien 32 und die Kondensatoren 34 werden

durch den Mittelschenkel 24 als auch durch den von der Kappe 39 durch einen mit Ausnehmungen

Außenschenkel 23 und den Schraubnippel 8 verläuft. 45 versehenen Halter 73 gehalten. Der Halter 73 ist an

Der Fluß 29 des Permanentmagnets verläuft zusatz- dem Elektromagnet 99 durch eine Schraube 98 be-

lich vom Nordpol direkt durch den Mittelschenkel 24 festigt, die sich durch die Kappe 39 hindurch er-

zum Südpol des Permanentmagnets. Da die Gesamt- streckt und von dem Mittelsteg 97 des elektromagne-

abmessung der Spalte W und Y geringer ist als die tischen Kernes aufgenommen wird; die Schraube 98

der Spalte X und Z, ist die Flußdichte und somit die 50 bildet außerdem einen Teil des Mittelsteges.

Anziehungskraft über die Spalte W und Y größer als Es können auch andere Schaltungen verwendet

die über die Spalte X und Z. Hieraus ergibt sich, daß werden. Zum Beispiel der in F i g. 13 gezeigte Strom-

der Kolben 12 an dem Schraubnippel 6 durch die kreis 110, bei dem eine Wechselstromquelle 112 und

Anziehungskräfte über die Spalte W und Y gehalten zwei einander entgegengesetzt parallele Gleichrichter

wird. 55 114 und 115 verwendet werden, die wahlweise durch

Wenn der Kolben 12 zum anderen Anschlag ver- den Wechselschalter 118 in den Stromkreis geschaltet

schoben werden soll, wird der Elektromagnet erregt, werden können, um so die gewünschte Stromrichtung

und zwar mit einer solchen Polarität, daß ein ma- durch die Spule 26 des Elektromagnets zum Ver-

gnetischer Fluß 31 (F i g. 7) erzeugt wird, der den schieben des Kolbens zu erhalten. Zum Umschalten

magnetischen Fluß 29 über die Spalte X und Z ver- 60 des beschriebenen Ventils reicht ein verhältnismäßig

stärkt, während er dem magnetischen Fluß 29 über kleiner Stromstoß aus. Dies beruht darauf, daß ein

die Spalte W und Y entgegenwirkt, wie durch die Magnetfluß mit geringem magnetischem Widerstand

Pfeile in F i g. 7 angedeutet ist. Dieser Umschaltkraft- vorgesehen ist, und zwar insbesondere durch die

fluß muß also entgegengesetzt zu dem Kraftfluß sein, dichte Anordnung zwischen den Polstücken 16 und

der in der Ausgangsstellung des Kolbens gemäß 65 dem Mittelsteg 24 des Elektromagnets 20, zusammen

F i g. 6 im Mittelschenkel vorhanden ist. Der Kolben mit der hohen Permeabilität der Polstücke 16, die

12 wird dann nach rechts in die entgegengesetzte eine besonders große axiale Komponente des Um-

Betriebsstellung verschoben, da die Felddichte und schaltkraftflusses bewirken. Der magnetische Wider-

stand des elektromagnetischen Kreises ist außerdem im wesentlichen konstant, unabhängig von der Stellung des Kolbens 12, und zwar in erster Linie deshalb, weil die Gesamtgröße der Spalte W, X, Y und Z (s. F i g. 6 bis 8) in jeder Stellung des Kolbens konstant ist.

Die in F i g. 9 gezeigte Ausführungsform entspricht im wesentlichen der der F i g. 1 mit der Ausnahme, daß der Mittelsteg 40 des Elektromagnetkernes 42 sich quer über den Strömungskanal erstreckt und eine Öffnung 46 für den Kolben 44 aufweist. Die Teile 48 des Mittelsteges 40 sind so besonders dicht an die Polstücke 45 des Kolbens 44 gerückt, wodurch die Axialkomponente der Kraft zum Verschieben des Kolbens 44 verstärkt und die seitlich gerichteten Kräfte auf den Kolben 44 auf ein Minimum herabgedrückt werden, da der Magnetfluß des Mittelsteges rund um den Kolben 44 verteilt ist. Bei dieser Ausführungsform ist der Elektromagnetkern 42 an dem Körper 50 mit den Außenstegen 41 mittels der Schraubnippel 52, 54 befestigt.

Das Ventil nach F i g. 9 ist beispielsweise als Ein-Aus-Ventil ausgebildet derart, daß Einlaß- und Auslaßkanal 54, 55 miteinander in Verbindung stehen, wenn der Kolben 44 sich rechts in F i g. 9 befindet, und voneinander getrennt sind, wenn sich der Kolben 44 in der linken Stellung befindet. Dies wird dadurch erreicht, daß das rechte Polstück 45 des Kolbens 44 mit einer Nut 56 ausgerüstet ist und daher den Kanal 55 nicht völlig verschließt.

Die in Fig. 10 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der F i g. 1 darin, daß Permanentmagnete 63 in den Außenschenkeln 64 des Elektromagnetkernes 63 vorgesehen sind, während der Kolben 60 nur aus magnetischem Material besteht. Bei nicht erregtem Elektromagnet 61 hält der Magnetfluß der Permanentmagnete 62 den Kolben 60 an dem einen bzw. dem anderen Schraubnippel 66 bzw. 67. Wenn der Kolben 60 in die entgegengesetzte Lage verschoben werden soll, wird die Elektromagnetspule 68 durch einen elektrischen Impuls geeigneter Polarität erregt, wodurch ein zweiter Magnetfluß induziert wird, der mit dem Magnetfluß der Permanentmagnete so zusammenwirkt, daß eine Anziehungskraft hervorgerufen wird, die den Ventilkolben 60 in die entgegengesetzte Stellung bewegt.

Bei der Ausführungsform gemäß der Fig. 10 sind die Permanentmagnete 62 durch ihre feste Anordnung außerhalb des Strömungskanals 69 und ihre flüssigkeitsdichte Abtrennung vor einer Entmagnetisierung geschützt, wie sie beispielsweise durch Stöße oder den Einfluß bestimmter Strömungsmedien verursacht werden kann, wobei gleichzeitig die Permanentmagnete 62 zum Ausbauen und Austauschen leicht zugänglich sind. Außerdem können auf Grund der äußeren Anbringung der Permanentmagnete 62 größere und daher stärkere Magnete verwendet werden, die außerdem so verwendet werden können, wie sie gegossen wurden.

Das erfindungsgemäße Ventil kann auch als handbetätigtes bistabiles Ventil ausgebildet werden. In den Fig. 11 und 12 ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt, die sich von der der F i g. 1 dadurch unterscheidet, daß sie einen von Hand betätigbaren Permanentmagneten 70 zum Verschieben des Kolbens 72 in die jeweils entgegengesetzte Betriebslage aufweist. Der Permanentmagnet 70, der als runder Magnet ausgebildet und mit einer mittleren Befestigungsöffnung 71 versehen ist, ist drehbar an dem Körper 64 befestigt, und zwar an dessen Außenseite zwischen den Schraubnippeln 76, 77. Die Befestigung des Permanentmagnets 70 erfolgt über einen Schraubbolzen 78, der in dem Körper 74 zwischen den Schraubnippeln 76, 77 sitzt, und zwar unmittelbar neben dem Kolben 72, wobei der Schraubbolzen 78 aus einem magnetischen Material hergestellt ist, so daß auf diese Weise ein Weg geringen Widerstandes für den Magnetfluß des Permanentmagnets 70 besteht. Der Bolzen 78 sitzt mit einem zylindrischen Zwischenteil 80 in der Befestigungsöffnung 71 des Permanentmagnets 70 und hat einen oberen Flansch 82, der das Abnehmen des Permanentmagnets 70 von dem Bolzen 78 verhindert. Der Kolben 72 wird durch magnetische Anziehungskraft und Abstoßungskraft in jeweils einer Betriebsstellung an einem Schraubnippel 76 bzw. 77 gehalten, je nach der Drehstellung des äußeren Per-

ao manentmagnets 70. Wenn der Kolben 72 verschoben werden soll, beispielsweise nach rechts in Fig. 12, wird der äußere Permanentmagnet 70 um 90° gedreht. Die hierdurch bewirkte Änderung des Magnetflusses wirkt mit dem Magnetfluß des inneren Permanentmagnets 86 so zusammen, daß der Kolben 72 in die rechte Stellung in Fig. 12 bewegt und in dieser gehalten wird.

Um sicherzustellen, daß der äußere Permanentmagnet 70 in der einmal gewählten Stellung verharrt, ist eine magnetische Sperre durch vier klinkenartig wirkende Glieder 90, 92 vorgesehen, die aus magnetischem Material hergestellt sind und in Winkelabständen von 90° zueinander rund um den Permanentmagnet 70 — wie in Fig. 11 gezeigt ist — angeordnet sind. Zwei dieser klinkenartig wirkenden Glieder 90 sind durch Ansätze 91 mittels der Schraubnippel 76, 77 befestigt; die beiden anderen sind durch einen Steg 93 verbunden und durch den Schraubenbolzen 78 und eine Unterlegscheibe 94 aus nicht magnetischem Material befestigt.

Das erfindungsgemäße Ventil kann auch als Vielwegventileinheit mit einer Reihe von getrennten Ventilgliedern ausgebildet werden. Die Fig. 14, 15 und 16 zeigen als weitere Ausführungsforrü der Erfindung ein Vierwegventil, das im wesentlichen der Ausführungsform nach F i g. 1 entspricht mit der Ausnahme, daß zwei Strömungskanäle 120, 121 in dem Körper 119 nebeneinander vorgesehen sind, wobei jeder Kanal einen eigenen Kolben 124 bzw, 125 aufweist.

Der Kolben 124 steuert die Strömung zwischen den drei Anschlüssen 126, 127 und 128 und der andere Kolben 125 die Strömung zwischen den Anschlüssen 129, 130 und 131. Durch andere Anordnung der Anschlüsse und Strömungskanäle könnte beispielsweise ein Vierwegumkehrventil gebildet werden; auch können drei oder mehr Kolben in dem Körper in verschiedenen Anordnungen untergebracht werden, wobei beispielsweise die Ventilkolben auch ganz oder teilweise übereinanderliegen. Um die Polarität der Kolben 124, 125 umdrehen und dadurch die Ventilsteuerfunktion ändern zu können, oder zu Reparaturzwecken, sind die Kolben über die magnetischen Nippel 134, 135 zugänglich, die an den Enden der Strömungskanäle 120,121 durch die Außenstege 140, 141 des Elektromagnets 136 abnehmbar gehalten werden.

Der Elektromagnet 136 weist einen E-fÖrmigen Kern 137 auf, wobei eine einzige Spule 138 rund um

den Mittelsteg 139 des Kernes 137 vorgesehen ist, der in der Mitte zwischen den Strömungskanälen 120 und 121 — wie in F i g. 14 gezeigt — angeordnet ist.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Magnetventil mit einem im Strömungskanal axial zwischen zwei Betriebsstellungen durch Magnetkraft verschiebbaren Kolben, mit permanentmagnetischen, den Kolben in mindestens der einen Betriebsstellung haltenden Mitteln und mit Einrichtungen zum Erzeugen eines zusätzlichen Umschaltkraftflusses, gekennzeichnet durch einen an sich bekannten, im Querschnitt E-förmigen ortsfesten Magnetkern, dessen Außenschenkel zwei den Kolbenweg begrenzende Anschläge tragen und dessen Mittelschenkel seitlich bis nahe an den Mittelteil des Kolbens heranreicht, wobei ein oder mehrere Permanentmagnete zum Erzeugen eines den Kolben am jeweiligen Anschlag haltenden Kraftflusses am Kolben oder an den Außenschenkeln des ortsfesten Kernes angeordnet sind, und im Bereich des Mittelschenkels elektro- oder permanentmagnetische Mittel vorgesehen sind zum Erzeugen eines Umschaltkraftflusses, der dem je nach der Betriebsstellung des Kolbens durch den Mittelschenkel fließenden Kraftfluß entgegengerichtet ist.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet am Kolben angeordnet ist.

3. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem der äußeren Schenkel oder mit im Umlaufsinn gleichgerichteter Polung in beiden äußeren Schenkeln des ortsfesten Magnetkernes ein Permanentmagnet angeordnet und der Kolben aus magnetisierbarer» Material ausgebildet ist (F i g. 10).

4. Ventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des Umschaltkraftflusses eine um den Mittelsteg des Magnetkernes gewickelte, mit wahlweise gerichtetem Gleichstrom erregbare Spule vorgesehen ist (F i g. 6 bis 8).

5. Ventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des Umschaltkraftflusses ein mehrpoliger Permanentmagnet mit diametral gleichnamigen Polen am Mittelsteg des ortsfesten Magnetkernes drehbar derart angeordnet ist, daß die Außenschenkel wahlweise an ein Nord- oder Südpolpaar ankoppelbar sind (F i g.ll und 12).

6. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der E-förmige ortsfeste Magnetkern rotationssymmetrisch ausgebildet ist.

7. Ventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelsteg des Magnetkernes als ein denselben am Ventilgehäuse sichernder Schraubbolzen ausgebildet ist (Fig. 1, 10 und 14).

8. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß nebeneinander zwei oder mehrere Kolben angeordnet und durch einen gemeinsamen ortsfesten Magnetkern betätigbar sind (F i g. 14 bis 16).

9. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelsteg des ortsfesten Magnetkernes eine den Kolben umschließende Bohrung aufweist (F i g. 9).

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 665 565;
deutsche Auslegeschriften Nr. 1 029 640;

755, 1 084 096;
USA.-Patentschriften Nr. 2 346 904, 2 609 669,

3 013 768.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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