DE2003799C3 - Elektromagnetisch betätigtes Ventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisch betätigtes Ventil, dessen Verschlußteil eine aus magnetischem Material bestehende und mit einer Schicht eines nicht magnetischen Materials überzogene Kugel ist, die durch magnetische Anziehung mit dem durchbohrten Kern eines Elektromagneten zusammenwirkt, und bei dem der Kern an seinem einen Ende einen Anschluß für das abzusperrende Strömungsmittel und an seinem anderen Ende einen Ventilsitz aufweist, gegen den die Kugel bei Erregung des Elektromagneten gezogen wird.

Aus einer Patentschrift der Anmelderin (FR-PS 14 22 165 bzw. DE-AS 15 00 223) ist ein Elektromagnetventil bekannt, bei dem eine magnetische Kugel als Verschlußteil dient, die durch magnetische Anziehung den im Kern eines Elektromagneten ausgebildeten Einlaßkanal des Strömungsmittels verschließt. Das Ende des Einlaßkanals ist mit einem derart angeordneten Ventilsitz aus nicht magnetischem Material versehen, daß die Kugel darauf aufsitzt und zwischen ihr und dem Kern ein Luftspalt gebildet ist. Dieses Ventil hat den Nachteil, daß der Ventilsitz zur Verbesserung der Güte des Ventilabschlusses zwar aus elastischem Material hergestellt sein kann, dann aber schwer zu verankern ist und die Gefahr des Herausdrückens durch das Strömungsmittel bei geöffnetem Ventil besteht und der Ventilsitz ferner durch seine Wärmeausdehnung zu einer Veränderung des Luftspaltes führen kann. Ein weiterer Nachteil ist die Verringerung des Durchgangsquerschnittes des magnetischen Kreislaufs im Bereich des Ventilsitzes.

Ferner ist ein Elektromagnetventil der eingangs genannten Ar bekannt (DE-PS 10 01 073), bei dem der beispielsweise aus Messing bestehende Ventilsitz auf der Außenseite des sich im Bereich des Ventilsitzes konisch verjüngenden Magnetkerns so angeordnet ist, daß er den Flansch des Auslaßrohres mit dem Magnetkern verbindet Die Ventilkugel wird von der Innenwand des Auslaßrohres und der Endfläche des Magnetkerns in einem geringen Abstand gehalten, der den »Restluftspalt« darstellt Dieses Ventil hat den Nachteil, daß einerseits infolge der Anordnung des ίο Ventilsitzes auf der Außenseite des Magnetkerns die druckaufnehmende Fläche der Ventilkugel relativ groß ist, und daß andrerseits der Magnetkern infolge seiner konischen Ausbildung eine verhältnismäßig kleine Nutzfläche gegenüber der Ventilkugel für den Magnetfluß hat Hinzu kommt, daß die Größe des Ventilsitzes nicht beliebig verringert werden kann, da zwischen dem Ende des Kerns und dem Gehäuse wegen der magnetischen Streuung in bezug auf die Kugel ein gewisser Abstand erforderlich ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein elektromagnetisch betätigtes Ventil der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß es sich insbesondere für unter hohem Druck stehende Strömungsmittel eignet, also der Ventilsitz auch bei hohem Betriebsdruck einen sicheren Ventilabschluß gewährleistet und einen starken Magnetfluß zuläßt.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Ventilsitz aus einem mit der Ventilkugel zusammenwirkenden inneren Leitungsabschnitt aus schmiegsamem elastischem Material und aus einem im Kern des Elektromagneten befestigten, starren äußeren Haltering aus magnetischem Material besteht.

Die bei Erregung des Elektromagneten angezogene Ventilkugel liegt auf dem über die Stirnseite des Halteringes, überstehenden elastischen Leitungsabschnitt auf.

Damit wird ein guter Ventilabschluß erreicht. Die Abdichtung wird durch Ausbildung des Leitungsabschnitts in elastischem Material gewährleistet, der durch den äußeren Haltering sicher in seiner Lage gehalten wird und nicht unter dem Einfluß des Drucks heraustreten und sich nicht unter dem Einfluß der Temperatur dehnen kann. Außerdem wird ein guter Magnetfluß im Bereich des Ventilsitzes erzielt, was einen hohen Betriebsdruck zuläßt. Durch den Überzug aus nicht magnetischem Material auf der Kugel wird ein magnetischer Spalt bestimmter Dicke gewährleistet und unerwünschte Remanenz vermieden.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird beim Schließen des Ventils ein mechanischer Luftspalt zwischen der Ventilkugel und dem Ende des Kerns vermieden. Eine andere Weiterbildung betrifft eine Halterung des inneren Leitungsabschnittes in dem äußeren Haltering.

Die Verwendung eines in einem starren Haltering befestigten Ventilsitzes aus elastischem Material ist an sich bekannt. Derartige bekannte Anordnungen in Ventilen berühren jedoch nur das Problem der Abdichtung, aber nicht die bei elektromagnetisch betätigten Ventilen auftretenden Probleme. Ein derartiges bekanntes Ventil (US-PS 31 07 893) enthält eine Ventilkugel und einen aus Nylon bestehenden Ventilsitz, in desen Innerem ein Ring angeordnet ist, der einen magnetischen Fluß erheblich behindern würde. Ein anderes derartiges bekanntes Ventil (US-PS 31 91 277) enthält eine Ventilkugel und einen Belag aus elastischem Material, der im Inneren einer Büchse aus rostfreiem Stahl aufgebracht ist, um ihre Abnutzung durch schnell

strömende Flüssigkeiten zu vermindern, und der als Ventilsitz dient Auch diese Anordnung eignet sich nicht für die Führung eines Magnetflusses.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beschriebei.. Es zeigt Fig. 1 das Elektromagnetventil in Längsschnitt,

Fig.2 einen Längsschnitt durch den Ventilsitz in gegenüber F i g. 1 vergrößerter Darstellung, und

Fig.3 einen Querschnitt durch den Deckel des Ventilgehäuses nach der Linie III-III der Fig. 1.

Das in de^r F i g. 1 dargestellte Magnetventil umfaßt ein Gehäuse aus magnetischem Material, dessen einer Teil den Außenmantel 1 und dessen anderer Teil den Kern 2 eines Elektromagneten mit einer Spule 3 bildet. Der Kern 2 bildet eine Zuflußleitung 4 zum Magnetventil und ist mit einem Anschluß 5 versehen. Am Austritt der Leitung 4 ist eine den Verschlußteil des Ventils bildende Kugel 6 in einer Führung angeordnet, welche in einem Deckel 7 aus magnetischem Material ausgebildet ist, der in die nicht magnetliche Spule eingreift und in den Außenmante) eingebördelt ist.

Die Kugelführung weist einen mit Durchlaßöffnungen für das Strömungsmittel versehenen Begrenzungsanschlag 8 auf und ist durch eine Führungsbohrung 9 gebildet, in der die Ventilkugel 6 mit los τι Spiel beweglich ist Die Führungsbohrung 9 ist mit L angsrillen 10 für den Durchlaß des Strömurigsmittels versehen, wodurch ermöglicht ist, daß etwa in dem Strömungsmittel bzw. dem hydraulischen Kreislauf enthaltene Metallteilchen durch das Ventil hindurchgehen können.

Der Ventilsitz für die Ventilkugel 6 besteht aus zwei Teilen, und zwar aus einem inneren Leitungsabschnitt 11 aus elastischem Material und einem äußeren Haltering 12 aus starrem, magnetischem Material, welcher am Austritt der Leitung 4 in den Kern 2 eingepreßt werden kann. Der innere Leitungsabschnitt wird auf der der Ventilkugel zugewandten Seite durch das Ineinandergreifen korrespondierender Schultern 13 und 14 in dem Haltering gehalten. Die Schulter 13 ist am inneren Leitungsabschnitt ausgebildet, während die Schulter 14 am Haltering 12 angeordnet ist Die Stirnseite 16 des Leitungsabschnittes 11, welche den Ventilsitz bildet, steht etwas über die Stirnseite 17 des Halteringes 12 hinaus vor, so daß, selbst bei exzentrischer Anordnung die Ventilkugel stets dichtend auf dem elastischen Leitungsabschnitt 11 des Ventilsitzes aufliegt, wenn sie vom Elektromagneten angezogen wird. Der elastische Leitungsteil 11 ist so ausgelegt, daß er in allen Richtungen des Halteringes 12 unter Druckvorspaniiung steht Vorzugsweise verläuft bei seiner Herstellung als Guß- oder Preßteil eine Trennfläche der Form in der Ebene A-A der F i g. 2, so daß die Gleichmäßigkeit des oben erwähnten Vorspringens in bezug auf den Haltering gewährleistet wird. Weiterhin ist der elastische Leitungsteil 11 nach der Seite des Kernes 2 hin kegelstumpfförmig erweitert

Wie bereits erwähnt, wird im Bereich des Ventilsitzes 11, 12 außerdem ein guter Magnetfluß erreicht, indem der äußere Haltering 12 aus magnetischem Material und die Ventilkugel 6 ebenfalls aus magnetischem Material besteht, wobei die Ventilkugel aber von einer Hülle bzw. Schicht aus nichtmagnetischem Material, z. B. Kupfer, umhüllt ist. Diese Hüile oder Schicht, die durch Elektrolyse auf die Kugel aufgebracht werden kann und eine Dicke haben kann, die bis zu 5°/o des Kugeldurchmessers beträgt, gewährleistet durch ihre Dicke den magnetischen Spalt beim Schließen und verhindert jegliches Auftreten von unerwünschter Remanenz.

Bei der Ventilausbildung erfolgt die Zentrierung der Ventilkugel beim Schließen des Ventils vorzugsweise durch Zusammenwirken der Kugel mit einer konischen Endausbildung des den Ventilsitz umgebenden Endes des Kernes 2, wodurch beim Schließen des Ventils jeglicher mechanischer Spalt entsprechend der Darstellung nach F i g. 1 vermieden wird. Außerdem kann auch der Flansch 17 des äußeren Halteringes 12 nach der Ventilkugel 6 hin derart vergrößert werden, daß die Ventilkugel beim Schließen des Ventils näher an dem Flansch liegt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Elektromagnetisch betätigtes Ventil, dessen Verschluß eine aus magnetischem Material bestehende und mit einer Schicht eines nicht magnetischen Materials überzogene Kugel ist, die durch magnetische Anziehung mit dem durchbohrten Kern eines Elektromagneten zusammenwirkt, und bei dem der Kern an seinem einen Ende einen Anschluß für das abzusperrende Strömungsmittel und an seinem anderen Ende einen Ventilsitz aufweist, gegen den die Kugel bei Erregung des Elektromagneten gezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz aus einem mit der Ventilkugel (6) zusammenwirkenden inneren Leitungsabschnitt (11) aus schmiegsamem elastischem Material und aus einem im Kern (2) des Elektromagneten befestigten, starren äußeren Haltering (12) aus magnetischem Material besteht

2. Magnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das den Ventilsitz (11, 12) umgebende Ende des Kernes (2) mit einer inneren konischen Randausnehmung versehen ist, die beim Schließen des Ventils mit der Ventilkugel (6) zusammenwirkt.

3. Magnetventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Leitungsabschnitt (11) auf der der Ventilkugel (6) zugekehrten Seite durch das Ineinandergreifen korrespondierender Schultern (13, 14) in dem äußeren Haltering (12) festgehalten ist.