DE19733808B4

DE19733808B4 - Magnetanker und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE19733808B4
Application number: DE1997133808
Authority: DE
Inventors: Andreas Als; Konrad Fallmann
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Carl Freudenberg KG
Priority date: 1997-08-05
Filing date: 1997-08-05
Publication date: 2005-01-13
Anticipated expiration: 2017-08-06
Also published as: DE19733808A1; NL1009263C2; CH693720A5

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Magnetankers (1) für ein elektromagnetisch betätigbares Ventil (2) mit zumindest einer den Magnetanker (1) durchdringenden Ausnehmung (3), umfassend zumindest eine Leitung (4) mit zumindest einer Einlaß- (5) und zumindest einer Auslaßöffnung (6) sowie zumindest einem Dichtkörper (7), der innerhalb der Ausnehmung (3) angeordnet und an einen Ventilsitz (8) des Ventils 2 dichtend anlegbar ist, wobei die Leitung (4) durch die Ausnehmung (3) begrenzt ist und wobei der Dichtkörper (7) zumindest einen Durchlaß (9) aufweist, der die Auslaßöffnung (6) bildet, wobei der Dichtkörper (7) auf einer Stützplatte (11) mit einer dem Durchlaß (9) entsprechenden Öffnung (12) angeordnet ist, wobei der Durchlaß (9) und die Öffnung (12) einander überdecken und wobei eine Feder (13) mit einer der Magnetkraft entgegengerichteten Federkraft innerhalb der Ausnehmung (3) angeordnet und an der dem Dichtkörper (7) abgewandten Seite der Stützplatte (11) abgestützt ist, wobei der Durchlaß (9) durch Urformen, unter Vermeidung spanabhebender Herstellungsverfahren...

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Magnetanker für ein elektromagnetisch betätigbares Ventil, sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung. Der Magnetanker umfaßt zumindest eine den Magnetanker durchdringende Ausnehmung und zumindest eine Leitung mit zumindest einer Einlaß- und zumindest einer Auslaßöffnung sowie zumindest einem Dichtkörper, der innerhalb der Ausnehmung angeordnet und an einen Ventilsitz des Ventils dichtend anlegbar ist, wobei die Leitung durch die Ausnehmung begrenzt ist und wobei der Dichtkörper zumindest einen Durchlaß aufweist, der die Auslaßöffnung bildet.

Ein solcher Magnetanker ist jeweils aus der DE 41 12 627 C2 , der DE 91 04 725 U1 und der DE 82 12 371 U1 bekannt.

In der DE 41 12 627 C2 und der DE 91 04 725 U1 ist der Dichtkörper als Profilkörper ausgebildet, der mit radialem Abstand zum Ventilsitzbereich als axiale Durchströmkanäle für Brennflüssigkeit dienende Einziehungen, Ausnehmungen oder Bohrungen aufweist. Der Dichtkörper ist innerhalb der Ausnehmung axial verschieblich geführt und als Widerlager einer Rückstellfeder für den Magnetanker genutzt.

Im Ausführungsbeispiel 1 der DE 82 12 371 U1 ist ein, die eingangs genannten Merkmale aufweisender Magnetanker für ein elektromagnetisch betätigbares Ventil gezeigt, wobei innerhalb einer zentralen Ausnehmung eine Druckfeder angeordnet ist, die sich in axialer Richtung beiderseits an scheibenförmigen Dichtungen abstützt.

Ein weiterer Magnetanker ist aus der DE 26 38 393 A1 bekannt. In der Ausnehmung ist ein lose gelagerter Dichtkörper aus elastomerem Werkstoff angeordnet, der den Magnetanker vollständig durchdringt und dessen Länge in Bewegungsrichtung des Magnetankers etwas größer ist als die Länge der Ausnehmung. Die Leitungen sind in Umfangsrichtung verteilt um den Magnetanker angeordnet, nutförmig ausgebildet und in radialer Richtung nach außen offen. Die Herstellung der Leitungen ist in technischer und wirtschaftlicher Hinsicht wenig zufriedenstellend, da die Leitungen durch spanabhebende Fertigungsverfahren auf dem Außenumfang des Magnetankers hergestellt werden.

Aus der DE 20 10 904 A1 ist ein Magnetventil mit einem hohlzylindrischen Magnetanker bekannt, wobei der Dichtkörper auf einer Stützplatte angeordnet ist und wobei eine Feder innerhalb der Ausnehmung angeordnet sowie an der dem Dichtkörper abgewandten Seite der Stützplatte abgestützt ist. Die Stützplatte und der Dichtkörper können in der Ausnehmung durch Reibschluß, Klemmspannungen oder mittels Klebstoffen bzw. durch Vulkanisation gehalten sein.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Magnetanker der vorbekannten Art derart weiterzuentwickeln, daß eine Beschädigung des Dichtkörpers durch eine Feder während einer sehr langen Gebrauchsdauer sicher ausgeschlossen ist. Außerdem soll das Verfahren zur Herstellung des Magnetankers, insbesondere zur Herstellung des Dichtkörpers vereinfacht werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen von Anspruch 1 und Anspruch 4 gelöst. Auf vorteilhafte Weiterbildungen/Ausgestaltungen nehmen die Unteransprüche Bezug.

Zur Lösung der Aufgabe ist ein Verfahren zur Herstellung eines Magnetankers für ein elektromagnetisch betätigbares Ventil vorgesehen, mit zumindest einer den Magnetanker durchdringenden Ausnehmung, umfassend zumindest eine Leitung mit zumindest einer Einlaß- und zumindest einer Auslaßöffnung sowie zumindest einem Dichtkörper, der innerhalb der Ausnehmung angeordnet und an einen Ventilsitz des Ventils dichtend anlegbar ist, wobei die Leitung durch die Ausnehmung begrenzt ist und wobei der Dichtkörper zumindest einen Durchlaß aufweist, der die Auslaßöffnung bildet, wobei der Dichtkörper auf einer Stützplatte mit einer dem Durchlaß entsprechenden Öffnung angeordnet ist, wobei Durchlaß und die Öffnung einander überdecken und wobei eine Feder mit einer der Magnetkraft entgegengerichteten Federkraft innerhalb der Ausnehmung angeordnet und an der dem Dichtkörper abgewandten Seite der Stützplatte abgestützt ist, wobei der Durchlaß durch Urformen, unter Vermeidung spanabhebender Herstellungsverfahren erzeugt wird und wobei der Querschnitt des Durchlasses dem Querschnitt eines stiftförmigen Werkzeugbestandteils des Vulkanisierwerkzeugs entspricht und während der Formgebung des Dichtkörpers erzeugt wird.

Außerdem ist zur Lösung ein Magnetanker für ein elektromagnetisch betätigbares Ventil vorgesehen, hergestellt nach einem der zuvor beschriebenen Verfahren, mit zumindest einer den Magnetanker durchdringenden Ausnehmung, umfassend zumindest eine Leitung mit zumindest einer Einlaß- und zumindest einer Auslaßöffnung sowie zumindest einem Dichtkörper, der innerhalb der Ausnehmung angeordnet und an einen Ventilsitz des Ventils dichtend anlegbar ist, wobei die Leitung durch die Ausnehmung begrenzt ist und wobei der Dichtkörper zumindest einen Durchlaß aufweist, der die Auslaßöffnung bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaß unter Vermeidung spanabhebener Herstellungsverfahren durch Urformen erzeugt ist, daß der Dichtkörper auf einer Stützplatte mit einer dem Durchlaß entsprechenden Öffnung angeordnet ist, daß der Durchlaß und die Öffnung einander überdecken und daß eine Feder mit einer der Magnetkraft entgegengerichteten Federkraft innerhalb der Ausnehmung angeordnet und an der dem Dichtkörper abgewandten Seite der Stützplatte abgestützt ist. Der Durchlaß wird durch den Vulkanisationsprozeß im Elastomer erzeugt, wobei der Querschnitt des Durchlasses dem Querschnitt eines stiftförmigen Werkzeugbestandteils des Vulkanisierwerkzeugs entspricht und während der Formgebung des Dichtkörpers erzeugt wird. Aufwendiger, spanabhebender Bearbeitungsverfahren, wie beispielsweise Fräsen oder Hobeln am Außenumfang des aus einem magnetisierbaren Werkstoffs bestehenden Magnetankers, bedarf es daher nicht. Außerdem ist es vorgesehen, daß der Durchlaß unter Vermeidung spanabhebender Herstellungsverfahren durch Urformen erzeugt ist, daß der Dichtkörper auf einer Stützplatte mit einer dem Durchlaß entsprechenden Öffnung angeordnet ist, daß der Durchlaß und die Öffnung einander überdecken und daß eine Feder mit einer der Magnetkraft entgegengerichteten Federkraft innerhalb der Ausnehmung angeordnet und an der dem Dichtkörper abgewandten Seite der Stützplatte abgestützt ist. Hierbei ist von Vorteil, daß der Magnetanker außenumfangsseitig keine Profilierung für den Durchfluß des Mediums aufweist. Die Ausnehmung dient gleichzeitig als Leitung und zur Aufnahme des Dichtkörpers, wobei der Dichtkörper mit dem Durchlaß versehen ist, der die Auslaßöffnung bildet und vom Medium durchströmbar ist.

Die Stützscheibe besteht aus einem zähharten, bevorzugt aus einem metallischen Werkstoff. Durch die Stützplatte ist der Dichtkörper auf seiner Anströmseite vor Verunreinigungen weitgehend geschützt, beispielsweise vor Schwebstoffen, die sich in einem durchströmenden, gasförmigen Medium befinden.

Der Hauptvorteil der Stützplatte ist darin zu sehen, daß sie als Widerlager für eine Feder dienen kann. Innerhalb der Ausnehmung ist eine Feder mit einer der Magnetkraft entgegengerichteten Federkraft angeordnet, die an der dem Dichtkörper abgewandten Seite der Stützplatte abgestützt ist. Mit ihrer axial gegenüberliegenden Stirnseite kann die Feder an einem ortsfest in der Spule angeordneten Widerlager abgestützt sein. Durch die Stützplatte wird eine Beschädigung des aus einem elastomeren Werkstoff bestehenden Dichtkörpers durch die Feder während der getakteten Ansteuerung des elektromagnetisch betätigbaren Ventils auch während einer sehr langen Gebrauchsdauer sicher ausgeschlossen.

Bevorzugt durchdringt die Ausnehmung den Magnetanker zentral. Die Herstellung rotationssymmetrischer Bauteile ist einfach und kostengünstig durchführbar.

Die Ausnehmung weist bevorzugt einen in Richtung Auslaßöffnung stufenförmig erweiterten Querschnitt auf, der einen Anschlag zur Positionierung des Dichtkörpers bildet. Die Montage des Magnetankers wird dadurch besonders einfach. Montagefehler, wie beispielsweise zu weit in die Ausnehmung geschobene Dichtkörper oder eine verkantete Zuordnung des Dichtkörpers innerhalb der Ausnehmung werden durch eine derartige Ausgestaltung sicher vermieden. Generell besteht jedoch auch die Möglichkeit, daß die Ausnehmung entlang ihrer gesamten axialen Erstreckung einen gleichbleibenden Querschnitt aufweist.

Die Stützplatte ist bevorzugt auf dem Anschlag abgestützt.

Der Dichtkörper kann unter elastischer Vorspannung innerhalb der Ausnehmung angeordnet sein. Die Herstellung des erfindungsgemäßen Magnetankers ist dadurch besonders einfach und kostengünstig.

Bevorzugt sind der Dichtkörper und der Magnetanker adhäsiv verbunden. Der Dichtkörper kann beispielsweise mit dem Magnetanker vulkanisiert sein. Nach einer anderen Ausgestaltung besteht die Möglichkeit, den bereits vulkanisierten Dichtkörper in die Ausnehmung einzukleben.

Der Dichtkörper besteht aus einem elastomeren Werkstoff und ist scheibenförmig ausgebildet. Der Materialbedarf zur Herstellung des Dichtkörpers ist daher auf ein Minimum begrenzt.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Durchlaß radial außerhalb des Ventilsitzes angeordnet. Der Ventilsitz begrenzt eine kanalförmige Leitung außenumfangsseitig, wobei in Geschlossenstellung des Ventils der Dichtkörper den Ventilsitz unter elastischer Vorspannung dichtend berührt und das Medium sicher vom Auslaß des Ventils ferngehalten wird. Wird demgegenüber das Ventil in Offenstellung überführt, hebt sich der Dichtkörper vom Ventilsitz und das Medium strömt durch die Einlaßöffnung, die Leitung, den als Auslaßöffnung ausgebildeten Durchlaß innerhalb des Dichtkörpers zum Auslaß des Ventils.

In Abhängigkeit von der Ausgestaltung des Ventils, insbesondere der Feder und deren Anordnung, besteht die Möglichkeit, daß der Magnetanker bei Strombeaufschlagung der Spule gegen die Federkraft in Offenstellung überführt wird. Wird demgegenüber die Strombeaufschlagung der Spulen unterbrochen, wird der Dichtkörper durch die Federkraft dichtend an den Ventilsitz angelegt.

Generell besteht auch die Möglichkeit, daß der Magnetanker bei Strombeaufschlagung in Geschlossenstellung des Ventils und bei Unterbrechung des Stroms durch eine Feder in Offenstellung des Ventils überführt wird.

Bevorzugt gelangen drei gleichmäßig um den Ventilsitz angeordnete Durchlässe zur Anwendung. Hierbei ist von Vorteil, daß der Durchtrittsquerschnitt durch die Durchlässe einfach die jeweiligen Gegebenheiten des Anwendungsfalles anzupassen ist.

Bevorzugt gelangt der zuvor beschriebene Magnetanker in getaktet ansteuerbaren Ventilen zur Anwendung.

Kurzbeschreibung der Zeichnung
Der erfindungsgemäße Magnetanker wird nachfolgend anhand der 1 bis 3 näher erläutert.
Diese zeigen jeweils in schematischer Darstellung:
1 ein Magnetventil in geschnittener Darstellung, wobei innerhalb des Magnetventils ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Magnetankers angeordnet ist,
2 den Magnetanker aus 1 in vergrößerter Darstellung,
3 eine Draufsicht auf den Magnetanker aus 2.
Ausführung der Erfindung
In 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines elektromagnetisch betätigbaren Ventils 2 gezeigt, umfassend ein Gehäuse 14, das im wesentlichen U-förmig ausgebildet ist. Die Magnetspule 15 ist außenumfangsseitig vom Gehäuse 14 umschlossen und umschließt ihrerseits eine Führungshülse 16. Innerhalb der Führungshülse 16 ist die Zuleitung 17 zum Ventil 2 angeordnet, die eine zentrale erste Bohrung 18 aufweist. Konzentrisch zur Zuleitung 17 ist der Magnetanker 1 angeordnet, der durch die Führungshülse 16 geführt und in axialer Richtung hin- und herbeweglich ist. Der Magnetanker ist im wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet und besteht aus einem magnetisierbaren Werkstoff. Die Leitung 4 ist durch die den Magnetanker 1 durchdringende Ausnehmung 3 gebildet, wobei die Ausnehmung 3 auf der dem Ventilsitz 8 zugewandten Seite durch den Dichtkörper 7 verschlossen ist. Der Dichtkörper 7 ist in den hier gezeigten Ausführungsbeispielen mit drei gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilt angeordneten Durchlässen 9 ausgebildet, die jeweils eine Auslaßöftnung 6 bilden.
Bei strombeaufschlagter Magnetspule 15 wird das Ventil 2 dadurch in Offenstellung überführt, daß sich der Magnetanker 1 entgegen der Federkraft der Feder 13 in axialer Richtung bewegt und der Dichtkörper 7 dadurch vom Ventilsitz 8 abhebt. Das durch das Ventil 2 strömende Medium gelangt durch die erste Bohrung 18 in der Zuleitung 17 in die Ausnehmung 3 und von der Ausnehmung 3 durch die Durchlässe 9 und die zweite Bohrung 19 im Gehäuse zum Auslaß 20.
Wird demgegenüber die Strombeaufschlagung für die Magnetspule 15 unterbrochen, wird der Magnetanker 1 durch die Kraft der Feder 13 mit seinem Dichtkörper 7 an den Ventilsitz 8 dichtend angedrückt, wobei die Verbindung zwischen der Zuleitung 17 und dem Auslaß 20 dann verschlossen ist.
In 2 ist der Magnetanker 1 aus 1 in vergrößerter Darstellung geschnitten gezeigt. Die Ausnehmung 3 ist in Richtung der Auslaßöffnung 6 in ihrem Querschnitt stufenförmig erweitert, wobei durch die stufenförmige Erweiterung ein Anschlag 10 zur Positionierung des Dichtkörpers 7 gebildet ist. Der Anschlag 10 ist durch die Rotationssymmetrie des Magnetankers 1 ringförmig gestaltet, wobei zwischen dem Anschlag 10 und dem Dichtkörper 7 eine Stützplatte 11 angeordnet ist, die Öffnungen 12 aufweist, die in Anzahl und Gestalt den Durchlässen 9 des Dichtkörpers 7 entsprechen. Die in dieser Darstellung nicht gezeigte Feder 13 ist auf der dem Dichtkörper 7 abgewandten Seite der Stützplatte 11 abgestützt.
In 3 ist die Draufsicht auf den Magnetanker aus 2 gezeigt, wobei die drei gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilten Durchlässe 9 zu erkennen sind.
Der Dichtkörper 7 aus dem Ausführungsbeispiel ist mit dem rohrförmigen Abschnitt des Magnetankers 1 vulkanisiert, wobei die Durchlässe 9 unter Vermeidung spanabhebender Herstellungsverfahren während der Vulkanisation erzeugt sind.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Magnetankers (1) für ein elektromagnetisch betätigbares Ventil (2) mit zumindest einer den Magnetanker (1) durchdringenden Ausnehmung (3), umfassend zumindest eine Leitung (4) mit zumindest einer Einlaß- (5) und zumindest einer Auslaßöffnung (6) sowie zumindest einem Dichtkörper (7), der innerhalb der Ausnehmung (3) angeordnet und an einen Ventilsitz (8) des Ventils 2 dichtend anlegbar ist, wobei die Leitung (4) durch die Ausnehmung (3) begrenzt ist und wobei der Dichtkörper (7) zumindest einen Durchlaß (9) aufweist, der die Auslaßöffnung (6) bildet, wobei der Dichtkörper (7) auf einer Stützplatte (11) mit einer dem Durchlaß (9) entsprechenden Öffnung (12) angeordnet ist, wobei der Durchlaß (9) und die Öffnung (12) einander überdecken und wobei eine Feder (13) mit einer der Magnetkraft entgegengerichteten Federkraft innerhalb der Ausnehmung (3) angeordnet und an der dem Dichtkörper (7) abgewandten Seite der Stützplatte (11) abgestützt ist, wobei der Durchlaß (9) durch Urformen, unter Vermeidung spanabhebender Herstellungsverfahren erzeugt wird und wobei der Querschnitt des Durchlasses (9) dem Querschnitt eines stiftförmigen Werkzeugbestandteils des Vulkanisierwerkzeugs entspricht und während der Formgebung des Dichtkörpers (7) erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaß (9) durch den Vulkanisationsprozeß im Elastomer erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtkörper (7) mit einem rohrförmigen Abschnitt des Magnetankers (1) vulkanisiert wird.
Magnetanker (1) für ein elektromagnetisch betätigbares Ventil (2), hergestellt nach einem der zuvor beschriebenen Ansprüche, mit zumindest einer den Magnetanker (1) durchdringenden Ausnehmung (3), umfassend zumindest eine Leitung (4) mit zumindest einer Einlaß- (5) und zumindest einer Auslaßöftnung (6) sowie zumindest einem Dichtkörper (7), der innerhalb der Ausnehmung (3) angeordnet und an einen Ventilsitz (8) des Ventils (2) dichtend anlegbar ist, wobei die Leitung (4) durch die Ausnehmung (3) begrenzt ist und wobei der Dichtkörper (7) zumindest einen Durchlaß (9) aufweist, der die Auslaßöffnung (6) bildet, wobei der Durchlaß (9) unter Vermeidung spanabhebender Herstellungsverfahren durch Urformen erzeugt ist, wobei der Dichtkörper (7) auf einer Stützplatte (11) mit einer dem Durchlaß (9) entsprechenden Öffnung (12) angeordnet ist, wobei der Durchlaß (9) und die Öffnung (12) einander überdecken und wobei eine Feder (13) mit einer der Magnetkraft entgegengerichteten Federkraft innerhalb der Ausnehmung (3) angeordnet und an der dem Dichtkörper (7) abgewandten Seite der Stützplatte (11) abgestützt ist.
Magnetanker nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (3) den Magnetanker (1) zentral durchdringt.
Magnetanker nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (3) in Richtung der Auslaßöftnung (6) einen stufenförmig erweiterten Querschnitt aufweist, der einen Anschlag (10) zur Positionierung des Dichtkörpers (7) bildet.
Magnetanker nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützplatte (11) auf dem Anschlag (10) abgestützt ist.
Magnetanker nach einem der Ansprüche 4 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtkörper (7) unter elastischer Vorspannung innerhalb der Ausnehmung (3) angeordnet ist.
Magnetanker nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtkörper (7) und der Magnetanker (1) adhäsiv verbunden sind.
Magnetanker nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtkörper (7) aus einem elastomeren Werkstoff besteht und scheibenförmig ausgebildet ist.
Magnetanker nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaß (9) radial außerhalb des Ventilsitzes (8) angeordnet ist.
Magnetanker nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß drei gleichmäßig um den Ventilsitz (8) angeordnete Durchlässe (9) vorgesehen sind.
Verwendung eines Magnetankers nach einem der Ansprüche 4 bis 12 in einem getaktet ansteuerbaren Magnetventil.