DE1284227B - Solenoid valve - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Elektromagnetventil, insbesondere auf ein impulsgesteuertes Vorsteuerventil, mit einer von Strom zu durchfließenden Spule zum Erzeugen eines Magnetfeldes, das auf einen als Ventilschließglied ausgebildeten Anker einwirkt und in seiner Richtung umkehrbar ist, sowie mit einem Permanentmagneten, der mit seinem Magnetfeld ebenfalls den Anker beeinflußt.The invention relates to a solenoid valve, in particular on a pulse-controlled pilot valve, with a current to flow through Coil for generating a magnetic field which acts on a valve closing element Armature acts and is reversible in its direction, as well as with a permanent magnet, which also influences the armature with its magnetic field.

Ein derartiges Elektromagnetventil ist beispielsweise durch die Unterlagen des deutschen Gebrauchsmusters 178$ 545 bekannt. Bei diesem Ventil ist der Permanentmägnet zwischen einem Flansch einer in die Magnetspule eintauchenden Führungshülse und einem Flämch eines Gehäusemantels fest eingespannt. Die Magnetspule und der Permanentmagnet sind aber nicht äüswechselbar. Das hat den Nachteil, daß das :bekannte Elektromagnetventil unterschiedlichen Betriebsbedingungen und Anforderungen nicht anzupassen ist.Such a solenoid valve is, for example, through the documents of the German utility model 178 $ 545 known. The valve is permanent magnet between a flange of a guide sleeve immersed in the solenoid and firmly clamped in a flange of a housing jacket. The solenoid and the permanent magnet but are not exchangeable. This has the disadvantage that the: known solenoid valve does not have to be adapted to different operating conditions and requirements.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Elektromagnetventil der obengenannten Art zu schaffen, bei dem das Magnetsystem leicht auszuwechseln und verschiedenen, voneinander abweichenden Forderungen anzupassen ist. So soll das Elektromagnetventil mit unterschiedlich starken Gleich- oder Wechselströmen betrieben und mit anderen Einrichtungen zusammengebaut werden können, die ebenfalls auswechselbar sind, und ein Ventilgrundkörper des Elektromagnetventils soll von diesen Änderungen unbeeinflußt bleiben.The invention is based on the object of a solenoid valve of the type mentioned above, in which the magnet system is easy to replace and to adapt to different, differing requirements. So should the solenoid valve with different strengths of direct or alternating currents operated and assembled with other facilities that also are interchangeable, and a valve body of the solenoid valve should be of these changes remain unaffected.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Permanentmagnet Teil eines Ringbügels ist, der die Magnetspule einschließt und zum Auswechseln des Permanentmagneten und/oder der Magnetspule zu öffnen ist.This object is achieved according to the invention in that the permanent magnet Is part of a ring bracket that encloses the magnetic coil and is used to replace the Permanent magnets and / or the solenoid is to be opened.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further features of the invention emerge from the subclaims.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigt F i g. 1 das Elektromagnetventil im Schnitt mit dem Anker in Ventilschließstellung, F i g. 2 eine Abwandlung des Elektromagnetventils mit gleichem Grundkörper, aber mit einer zweigeteilten Magnetspule, F i g. 3 eine andere Ausführung des Permanentmagneten und des Ringbügels, F i g. 4 eine dritte Ausführung des Permanentmagneten und F i g. 5 eine andere Schaltung des Elektromagnetventils nach F i g. 1.An embodiment of the invention is shown in the drawing, namely, FIG. 1 the solenoid valve in section with the armature in valve closed position, F i g. 2 shows a modification of the solenoid valve with the same base body, but with a two-part magnetic coil, FIG. 3 another embodiment of the permanent magnet and the ring bracket, FIG. 4 a third embodiment of the permanent magnet and F. i g. 5 shows another circuit of the solenoid valve according to FIG. 1.

Ein Elektromagnetventil 1 hat eine Magnetspule 2, die auf einen Spulenkörper 3 aufgebracht ist. Im Spulenkörper 3 ist- ein Magnetankerführungsrohr 4, z. B. aus nicht magrietisierbarem Material; angeordnet, und in dem oberen Teil des Führungsrohres 4 ist ein zylindrischer Stopfen 5 dichtend befestigt. Das obere Ende des Stopfens 5 ragt aus dem Führungsrohr 4 heraus und ist mit einem in eine Ringnut eingelegten Sprengring 6 versehen. Das untere Ende des Magnetankerführungsrohres 4 ist dichtend in einer Ringschraube 7 befestigt, die in einem Ventilgehäuse 8 verschraubt und mit einer Ringdichtung 9 gegenüber dem Ventilgehäuse 8 abgedichtet ist.An electromagnetic valve 1 has a solenoid 2, which is on a bobbin 3 is applied. In the bobbin 3 is a magnet armature guide tube 4, for. B. off non-magrietisable material; arranged, and in the upper part of the guide tube 4 a cylindrical stopper 5 is sealingly attached. The top of the plug 5 protrudes from the guide tube 4 and is inserted into an annular groove with a Snap ring 6 provided. The lower end of the armature guide tube 4 is sealing fastened in an eyebolt 7 which is screwed into a valve housing 8 and is sealed with a ring seal 9 with respect to the valve housing 8.

Das Ventilgehäuse 8 besitzt einen Druckmitteleinlaßkana110 und einen gleichachsig zu diesem angeordneten Druckmittelauslaßkanal 11, und ein senkrecht zwischen den beiden Druckmittelkanälen 10 und 11 angeordneter, hülsenförmiger Ventilsitz 12 liegt gleichachsig zum Führungsrohr 4 und ragt ein Stück von unten in dieses hinein. In den freien Raum des Magnetankerführungsrohres 4 ist ein weitgehend zylindrischer, mit Längsnuten versehener Anker 13 beweglich eingesetzt, der an seiner Unterseite eine mit dem Ventilsitz 12 als Schließglied zusammenwirkende Dichtung 14 trägt und an seiner Oberseite einen abgefederten Druckstift 15 aufnimmt, der von unten gegen den Stopfen 5 drückt und bestrebt ist, den Anker 13 in einem Abstand vom Stopfen 5 und auf dem Ventilsitz 12 zu halten.The valve housing 8 has a Druckmitteleinlaßkana110 and a coaxially to this arranged pressure medium outlet channel 11, and a perpendicular between the two pressure medium channels 10 and 11 arranged, sleeve-shaped valve seat 12 is coaxial with the guide tube 4 and protrudes a little into this from below into it. In the free space of the armature guide tube 4 is a largely cylindrical, provided with longitudinal grooves armature 13 movably inserted on its underside carries a seal 14 cooperating with the valve seat 12 as a closing member and on its top a spring-loaded pressure pin 15 receives, which from below against the stopper 5 pushes and strives to the anchor 13 at a distance from the stopper 5 and to hold on the valve seat 12.

Zwischen einer Oberseite des Ventilgehäuses 8 und einer durch den Sprengring 6 gebildeten Schulter ist so viel Abstand gelassen, daß außer dem Spulenkörper 3 noch ein Ringbügel 16 aus magnetisierbarem Material Platz hat, der mit einem Unterteil 17 zwischen der Oberseite des Ventilgehäuses 8 und der Unterseite des Spulenkörpers 3 und mit einem Oberteil 18 zwischen der Oberseite des Spulenkörpers 3 und dem Sprengring 6 liegt. Der Unterteil 17 ist als flache Platte ausgebildet und der Oberteil 18 als Winkelstück mit einem Schenkel 19, der die Magnetspule 2 übergreift und an seiner dem Unterteil 17 benachbarten Anlagefläche an einem Zwischenstück 17' aus unmagnetisierbarem Material anliegt. Anstatt des Zwischenstückes 17' kann auch ein Luftspalt vorgesehen sein. In die freie Ringseite des Ringbügels 16 ist ein stangenförmiger Permanentmagnet 20 eingesetzt, so daß ein weitgehend geschlossener Ring gebildet ist.There is enough space between a top of the valve housing 8 and a shoulder formed by the snap ring 6 that, in addition to the bobbin 3, there is also space for a ring bracket 16 made of magnetizable material, which with a lower part 17 between the top of the valve housing 8 and the underside of the Bobbin 3 and with an upper part 18 between the top of the bobbin 3 and the snap ring 6 is located. The lower part 17 is designed as a flat plate and the upper part 18 as an angle piece with a leg 19 which engages over the magnet coil 2 and rests on its contact surface adjacent to the lower part 17 on an intermediate piece 17 'made of non-magnetizable material. Instead of the intermediate piece 17 ', an air gap can also be provided. A rod-shaped permanent magnet 20 is inserted into the free ring side of the ring bracket 16, so that a largely closed ring is formed.

Auf der Oberseite des Ringbügel-Oberteiles 18 ist ein Kondensator 21 und eine Batterie 22 auswechselbar befestigt. Magnetspule 2, Kondensator 21 und Batterie 22 sind über Leitungen untereinander und mit einem Schalter 23 verbunden, der als einfacher Tastschalter ausgebildet ist. Der Unterteil 17 des Ringbügels 16 ist etwas größer als der Oberteil 18, und auf die dadurch entstehende Kante kann eine strichpunktiert dargestellte Haube 24 aufgesetzt sein, wodurch das ganze Elektromagnetventil 1 eine in sich geschlossene, vom Stromnetz unabhängige, handliche Einbau-Einheit bildet.A capacitor is located on the top of the upper part 18 of the ring bracket 21 and a battery 22 attached replaceably. Solenoid 2, capacitor 21 and Battery 22 are connected to one another and to a switch 23 via lines, which is designed as a simple pushbutton switch. The lower part 17 of the ring bracket 16 is slightly larger than the upper part 18, and can on the resulting edge a hood 24 shown in dash-dotted lines, whereby the entire solenoid valve 1 a self-contained, easy-to-use built-in unit that is independent of the power supply forms.

Das beschriebene Elektromagnetventil wirkt wie folgt: In der gezeichneten Stellung liegt der Anker 13 mit seiner Ventildichtung 14 auf dem hülsenförmigen Ventilsitz 12 und verschließt den Durchgang von dem Einlaßkana110 zu dem Auslaßkanal11. Der Anker 13 wird in dieser Stellung gehalten durch den abgefederten Druckstift 15. Der Kondensator 21 ist aufgeladen und der Batterie 22 wird keine Energie entnommen. Der Permanentmagnet 20 erzeugt in dem Ringbügel 16 einen Dauermagnetfluß, und ein geringer Teil dieses Magnetflusses gelangt auch über den Anker 13, bleibt aber ohne Wirkung auf denselben.The solenoid valve described works as follows: In the position shown, the armature 13 lies with its valve seal 14 on the sleeve-shaped valve seat 12 and closes the passage from the inlet channel 110 to the outlet channel 11. The armature 13 is held in this position by the spring-loaded pressure pin 15. The capacitor 21 is charged and no energy is drawn from the battery 22. The permanent magnet 20 generates a permanent magnetic flux in the ring bracket 16 , and a small part of this magnetic flux also passes through the armature 13, but has no effect on the same.

Wird nun der Schalter 23 umgeschaltet, so entlädt sich der Kondensator 21 über die Magnetspule 2. Der dadurch in der Spule entstehende kurze Stromfluß hat zur Folge, daß der zuvor geringe, nur von dem Permanentmagneten stammende und den Ankerluftspalt überwindende Magnetfluß durch die Magnetspule verstärkt und so groß wird, daß er den Anker 13 gegen die Kraft des abgefederten Druckstiftes 15 und die Schwerkraft nach oben zieht, bis er am Stopfen 5 anliegt. In dieser Stellung des Ankers gibt die an ihm befestigte Ventildichtung 14 den Ventilsitz 12 frei, und der Durchgang durch die Druckmittelkanäle 10 und 11. ist geöffnet. Der Anker 13 nimmt seine Arbeitsstellung ein.If the switch 23 is now switched over, the capacitor 21 is discharged via the magnet coil 2. The short current flow that occurs in the coil has the consequence that the previously low magnetic flux, which originated only from the permanent magnet and overcomes the armature air gap, is amplified through the magnet coil and becomes so large that it pulls the armature 13 upwards against the force of the spring-loaded pressure pin 15 and the force of gravity until it rests against the plug 5. In this position of the armature, the valve seal 14 attached to it releases the valve seat 12, and the passage through the pressure medium channels 10 and 11 is open. The armature 13 assumes its working position.

Bei diesem Schaltvorgang des Elektromagnetventils wird der Batterie 22 keine Energie entnommen. Nach dem Abklingen der kurzen Entladung des Kondensators 21 wird der Anker 13 allein durch die Permanentmagnetkraft in seiner oberen Stellung gehalten, die durch die metallische Berührung zwischen dem Stopfen 5 und dem Anker 13 letzteren mit genügender Kraft gegen die Kraft des Federbolzens 15 und gegen die Schwerkraft festhält. In dieser Arbeitsstellung des Ankers 13 wird also kein Strom verbraucht.During this switching process of the solenoid valve, no energy is drawn from the battery 22. After the short discharge of the capacitor 21 has subsided, the armature 13 is held in its upper position solely by the permanent magnetic force, the latter with sufficient force against the force of the spring bolt 15 and against gravity through the metallic contact between the plug 5 and the armature 13 holds on. In this working position of the armature 13, therefore, no electricity is consumed.

Nach dem Zurücknehmen des Schalters 23 in seine Ausgangsstellung wird der Kondensator 21 wieder aufgeladen. Da die Wicklung der Magnetspule 2 mit dem Kondensator 21 in Reihe geschaltet ist, wird der Ladestrom des Kondensators 21 in seiner Höhe begrenzt. Der Ladestrom fließt aber in umgekehrter Richtung durch die Wicklung der Magnetspule 2. Dies bewirkt, daß der Dauermagnetfluß durch das Magnetfeld der Spule in den über den Schenkel 19 des Ringbügels 16 verlaufenden Nebenschlußmagnetkreis verdrängt wird. Dadurch ist die auf den Anker 13 einwirkende Kraft des Dauermagneten nahezu aufgehoben, und der Anker 13 geht unter der Kraft des Federbolzens 15 und seiner Schwerkraft wieder in seine Ausgangsstellung zurück.After the switch 23 has been returned to its initial position, the capacitor 21 is charged again. Since the winding of the magnetic coil 2 is connected in series with the capacitor 21, the level of the charging current of the capacitor 21 is limited. The charging current flows in the opposite direction through the winding of the magnetic coil 2. This has the effect that the permanent magnetic flux is displaced by the magnetic field of the coil into the shunt magnetic circuit running over the leg 19 of the ring bracket 16. As a result, the force of the permanent magnet acting on the armature 13 is almost eliminated, and the armature 13 returns to its starting position under the force of the spring bolt 15 and its gravity.

In der F i g. 2 ist ein Elektromagnetventil 30 gezeigt, das weitgehend gleichartig aufgebaut ist wie das nach der F i g. 1; deshalb tragen auch die glei-Chen Teile die gleichen Bezugszahlen. Dieses Elektromagnetventil ist für die wahlweise Betätigung durch Gleich- oder Wechselstrom eingerichtet. Die Wicklung einer Magnetspule 32 ist mit einer Mittelanzapfung 31 versehen, welche die Magnetspule in zwei Teilspulen 33 und 34 teilt. In die Mittelanzapfung 31. ist noch eine Gleichrichter-Diode 35 eingebaut, die bei Gleichstrom-Betrieb auch weggelassen werden kann. Ein Schalter 36 ist als Zwei-Tasten-Schalter mit zwei Tastern 37 und 38 ausgebildet. Der Magnetkreis der Spule ist gestrichelt und der Dauermagnetkreis ist strichpunktiert eingezeichnet.In FIG. FIG. 2 shows a solenoid valve 30 which is constructed largely in the same way as that according to FIG. 1; therefore the same reference numbers are used for the same parts. This solenoid valve is set up for the optional actuation by direct or alternating current. The winding of a magnetic coil 32 is provided with a center tap 31 which divides the magnetic coil into two sub-coils 33 and 34. A rectifier diode 35 is also built into the center tap 31 , which can also be omitted in the case of direct current operation. A switch 36 is designed as a two-button switch with two buttons 37 and 38 . The magnetic circuit of the coil is shown in dashed lines and the permanent magnetic circuit is shown in dash-dotted lines.

Wird der Taster 37 geschlossen, so fließt ein Strom durch die obere Teilspule 34, und der dadurch entstehende Magnetfluß verstärkt den über den Anker 13 verlaufenden Dauermagnetfluß. Der Anker 13 wird angehoben, öffnet den Ventilsitz 12 und legt sich an den Stopfen 5 an. In dieser Stellung wird er durch den Permanentmagneten festgehalten. Nach dem Schließen des anderen Tasters 38 wird die untere Teilspule 33 unter Strom gesetzt, und ihr zum Dauermagnetfluß entgegengesetzt verlaufendes Magnetfeld verdrängt den Dauermagnetfluß in den Nebenschließmagnetkreis. Infolgedessen geht der Anker 13 wieder in seine Ausgangslage zurück.If the button 37 is closed, a current flows through the upper coil section 34, and the resulting magnetic flux amplifies the permanent magnetic flux passing through the armature 13. The armature 13 is raised, opens the valve seat 12 and rests against the plug 5. It is held in this position by the permanent magnet. After the other button 38 is closed, the lower sub-coil 33 is energized, and its magnetic field, which runs in the opposite direction to the permanent magnetic flux, displaces the permanent magnetic flux into the secondary closing magnetic circuit. As a result, the armature 13 returns to its original position.

Die F i g. 5 zeigt schließlich eine andere Schaltung eines Elektromagnetventils 40, das im übrigen gleichartig ausgebildet ist wie das nach der F i g. 1. Hier ist die Stromrichtung des die Magnetspule 2 durchfließenden Stromes durch einen Kreuzschalter 41 umkehrbar.The F i g. Finally, FIG. 5 shows another circuit of an electromagnetic valve 40, which is otherwise designed in the same way as that according to FIG. 1. Here, the direction of the current flowing through the magnetic coil 2 can be reversed by a cross switch 41.

Der beim Umschalten erforderliche Stromstoß -bei den Ausführungen nach den F i g. 1 und 5 und beim Umschalten in der einen Richtung, bei der Bauart nach der F i g. 2 in beiden Richtungen - ist bei allen Magnetventilen 1, 30 und 40 nur sehr kurz; er beträgt etwa 10 bis 20 m/sec. Durch diese kurzen Impulse ist der Energieverbrauch pro Schaltung mit ungefähr 30 mW/sec so gering, daß erstmalig eine kleine Batterie als Stromquelle ausreicht. Um diese Batterie nicht zu schnell zu entladen, muß der Stromfluß zeitlich begrenzt werden. Dies ist auf einfache Weise durch die Verwendung des Kondensators 21 möglich.The current surge required when switching - in the embodiments according to FIGS. 1 and 5 and when switching in one direction, in the case of the design according to FIG. 2 in both directions - is only very short for all solenoid valves 1, 30 and 40; it is about 10 to 20 m / sec. Due to these short pulses, the energy consumption per circuit is around 30 mW / sec, so low that for the first time a small battery is sufficient as a power source. In order not to discharge this battery too quickly, the current flow must be limited in time. This is possible in a simple manner by using the capacitor 21 .

Der mehrteilige Ringbügel 16 gestattet, die Magnetspule 2 oder 32 oder den Permanentmagneten 20 oder 42 zum Ändern des Magnetsystems mit einfachen Handgriffen auszuwechseln. Dabei ist nur der Ringbügel-Oberteil 18 vom Elektromagnetventil abzunehmen; das Magnetsystem liegt dann frei und ist gut zugänglich.The multi-part ring bracket 16 allows the magnetic coil 2 or 32 or the permanent magnet 20 or 42 to be changed in a simple manner in order to change the magnet system. Only the upper part 18 of the ring bracket has to be removed from the solenoid valve; the magnet system is then exposed and easily accessible.

Bei Verwendung unterschiedlicher Magnetspulen ist das Elektromagnetventil für Gleich- oder Wechselstrom sowie auch für verschiedene Stromstärken einsetzbar. Diese Austauschbarkeit ist besonders wichtig für eine Serienfertigung, die oft ein schnelles Umstellen der Fabrikation erfordert und bei der es besonders wirtschaftlich ist, eine möglichst große Zahl gleicher Grundbauelemente zu verwenden. Der das Grundbauelement dieses Elektromagnetventils darstellende Ventilgrundkörper 8 ist in den dargestellten Ausführungen als normal geschlossenes Ventil ausgebildet, es liegt aber auf der Hand, daß er auch als normal offenes Ventil ausgeführt sein kann.When using different solenoid coils, the solenoid valve can be used for direct or alternating current as well as for different currents. This interchangeability is particularly important for series production, which often requires rapid conversion of the production and in which it is particularly economical to use the largest possible number of identical basic components. The valve body 8, which is the basic component of this solenoid valve, is designed as a normally closed valve in the embodiments shown, but it is obvious that it can also be designed as a normally open valve.

In den F i g. 3 und 4 sind zwei Abwandlungen des Ringbügels 16 dargestellt. Dabei zeigt die F i g. 3 einen zwischen abgekröpften Ringbügelteilen 43 und 44 liegenden, quaderförmigen Permanentmagneten 42, und die F i g. 4 stellt einen Permanentmagneten 45 zwischen zwei Weicheisenteilen 45' dar, um Permanentmagnetmaterial zu sparen.In the F i g. 3 and 4, two modifications of the ring bracket 16 are shown. The FIG. 3 shows a rectangular permanent magnet 42 lying between cranked ring bracket parts 43 and 44, and FIG. 4 shows a permanent magnet 45 between two soft iron parts 45 ' in order to save permanent magnet material.

Claims (4)

Patentansprüche: 1. Elektromagnetventil, insbesondere impulsgesteuertes Vorsteuerventil, mit einer von Strom zu durchfließenden Spule zum Erzeugen eines Magnetfeldes, das auf einen als Ventilschließglied ausgebildeten Anker einwirkt und in seiner Richtung umkehrbar ist, sowie mit einem Permanentmagneten, der mit seinem Magnetfeld ebenfalls den Anker beeinflußt, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß der Permanentmagnet (20, 42, 45) Teil eines Ringbügels (16) ist, der die Magnetspule (2, 32) einschließt und zum Auswechseln des Permanentmagneten (20, 42, 45) und/ oder der Magnetspule (2, 32) zu öffnen ist. Claims: 1. Solenoid valve, in particular a pulse-controlled pilot valve, with a coil through which current flows to generate a magnetic field that acts on an armature designed as a valve closing element and is reversible in its direction, as well as with a permanent magnet, which also influences the armature with its magnetic field , characterized in that the permanent magnet (20, 42, 45) is part of an annular bracket (16) which encloses the magnetic coil (2, 32) and for replacing the permanent magnet (20, 42, 45) and / or the Solenoid coil (2, 32) is to be opened. 2. Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringbügel (16) eine im wesentlichen rechteckige Form aufweist. 2. Electromagnetic valve according to claim 1, characterized in that the ring bracket (16) has a substantially rectangular shape. 3. Elektromagnetventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringbügel (16) einen als weitgehend flache Platte ausgebildeten Unterteil (17, 43) hat, auf dessen eine Seite der Permanentmagnet (20, 42, 45) aufgesetzt ist, und daß das auf diese Weise gebildete Winkelstück durch einen mit rechtwinkeligem Schenkel (19) versehenen Ringbügel-Oberteil (18, 44) zu einem Ring geschlossen ist. 3. Electromagnetic valve according to claim 1 or 2, characterized in that the ring bracket (16) has a lower part (17, 43) designed as a largely flat plate, on one side of which the permanent magnet (20, 42, 45) is placed, and that the angle piece formed in this way is closed to form a ring by a ring bracket upper part (18, 44) provided with a right-angled leg (19). 4. Elektromagnetventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Oberteil (44) und/ oder der Unterteil (43) des Ringbügels (16) im Bereich des Permanentmagneten (42) abgekröpft ist bzw. sind.4. Electromagnetic valve according to claim 3, characterized in that the upper part (44) and / or the lower part (43) of the ring bracket (16) is or are bent in the region of the permanent magnet (42).