DE202016000441U1

DE202016000441U1 - Ventil

Info

Publication number: DE202016000441U1
Application number: DE202016000441.8U
Authority: DE
Original assignee: Staiger GmbH and Co KG
Current assignee: Staiger GmbH and Co KG
Priority date: 2016-01-23
Filing date: 2016-01-23
Publication date: 2016-02-16
Anticipated expiration: 2026-01-24

Abstract

Ventil für gasförmige und flüssige Medien, mit einem elektrisch ansteuerbaren Magnetkopf (1), der eine Elektrospule (6), einen Magnetkern (10) und einen federbelasteten, axial verlagerbaren Anker (18) aufweist, der einen Dichtkörper (21) besitzt, einem Ventilkörper (2), der einem Ventilraum (23), einen Hauptventilsitz (28) sowie Ein- und Ausgänge (26, 27) für das Medium aufweist, und einem federbelasteten, für das Schließen und Öffnen des Hauptventilsitzes (28) axial verlagerbaren Ventileinsatz (29), der einen axialen Durchgang (31) und einen vom Dichtkörper (21) verschließ- und freigebbaren Vorstufenventilsitz (32) besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventileinsatz (29) an einer in dem Ventilraum (23) gelagerten Scheibenfeder (30) angeordnet ist und dass der Vorstufenventilsitz (32) und eine Kupplung (22) des Ventileinsatzes (29) mit dem Anker (18) an der dem Hauptventilsitz (29) abgewandten Seite der Scheibenfeder (30) vorgesehen sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Ventil für gasförmige und flüssige Medien mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Die DE 10 2013 223 016 A1 offenbart ein Ventil der vorbeschriebenen Art mit einem Magnetkopf und einem Ventilkörper. Zum Öffnen und Schließen eines Hauptventilsitzes ist ein axial verlagerbarer Ventileinsatz vorgesehen, der in einer zusätzlichen Ventilhülse gelagert ist. Der Ventileinsatz weist eine axiale Durchgangsbohrung und einen Vorstufenventilsitz auf, der einem Magnetanker zugewandt ist. Zum Verschließen des Vorstufenventilsitzes ist dem Ventileinsatz zusätzlich eine Schraubenfeder zugeordnet, die ebenfalls in der zusätzlichen Ventilhülse gelagert ist und den Ventileinsatz für dessen Axialführung am Umfang umschließt. Die Schraubenfeder liegt mit ihrem einen Ende an einem Bund des Ventileinsatzes an, während das andere Federende an einem Begrenzungsrand der Ventilhülse abgestützt ist. Bei dieser Ausführung können bei der Axialverlagerung des Ventileinsatzes Reibungsbeeinträchtigungen und Verschleiß durch die Schraubenfeder sowie Führungs- und Funktionsbeeinträchtigungen durch Verkantung des Ventileinsatzes auftreten.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Ventil der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei dem mit einfachen Mitteln eine günstige Herstellung sowie eine leichtgängig reibungsarme Betätigung und dauerhaft hohe Funktionstüchtigkeit beim Öffnen und Schließen erzielt werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche gekennzeichnet.
Weitere Vorteile und wesentliche Einzelheiten der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmen, die in einer einzigen Figur in schematischer Darstellung eine bevorzugte Ausführungsform als Beispiel zeigt.
Das in der Zeichnung in einer geschnittenen Ansicht vergrößert dargestellte Ventil öffnet in zwei Stufen und ist insbesondere für gasförmige und flüssige Medien mit hohen Betriebsdrücken vorgesehen. Das Ventil weist einen Magnetkopf 1 und einen Ventilkörper 2 auf, die bezüglich einer Mittenachse 3 koaxial zu einer Baueinheit zusammengefügt sind.
Der Magnetkopf 1 besitzt ein Gehäuse 4, in dem eine auf einem Spulenkörper 5 gelagerte Elektrospule 6 angeordnet ist, die in einer isolierenden Vergussmasse 38 eingebettet und über einen seitlich aus dem Magnetkopf 1 herausragenden Elektroanschluss 7 ansteuerbar ist. An der in der Zeichnung oberen Stirnseite des Spulenkörpers 5 ist eine Flussscheibe 8 positioniert, während an der unteren Stirnseite des Spulenkörpers 5 eine Schlussscheibe 9 vorgesehen ist.
In einer koaxialen Bohrung des Spulenkörpers 5 befinden sich ein kreiszylindrischer Magnetkern 10 und ein Ankerführungsrohr 11, dessen unteres Ende einen Deckel 12 des Ventilkörpers 2 durchsetzt. Der Magnetkern 10 ist im oberen Bereich durch eine Bördelverbindung mit dem Ankerführungsrohr 11 verbunden. In einer Umfangsnut des Magnetkerns 10 ist zur Abdichtung ein O-Ring 14 gelagert. Oben auf dem Gehäuse 4 befinden sich eine Unterlegscheibe 15 und eine Gewindemutter 16, die auf einen Gewindezapfen 17 des Magnetkerns 10 aufgeschraubt ist.
In dem Ankerführungsrohr 11 ist unter dem Magnetkern 10 ein kreiszylindrischer Anker 18 weitgehend spielfrei axial verschiebbar gelagert. In dem Anker 18 befindet sich eine in dessen Längsrichtung erstreckende Schraubenfeder 19, die auf den Anker 18 axial einwirkt. Die Schraubenfeder 19 ist bezüglich der Mittenachse 3 koaxial angeordnet und über einen abgestuften Zapfen 20 an der unteren Stirnseite des Magnetkerns 10 abgestützt. Im unteren Endteil des Ankers 18 ist ein kreiszylindrischer Dichtkörper 21 angeordnet, der aus einem Elastomer hergestellt sein kann. Außerdem ist am unteren Ende des Ankers 18 ein als Kupplung 22 dienender Haken 36 bevorzugt materialeinheitlich einstückig ausgebildet, der über den Dichtkörper 21 hinaus nach unten in einen Ventilraum 23 des Ventilkörpers 2 hineinragt.
Der Ventilkörper 2 ist oben von dem Deckel 12 verschlossen, auf dessen Oberseite der Magnetkopf 1 angeordnet ist und der mit einer ringförmigen Seitenwand 24 den Ventilraum 23 mitbegrenzt. Die Seitenwand 24 ragt etwas in den Ventilkörper 2 hinein und trägt in einer Umfangsnut einen O-Ring 25, der an einer Wand des Ventilkörpers 2 dicht anliegt.
Der Ventilkörper 2 besitzt für das Medium einen seitlichen Eingang 26 und gegenüberliegend einen seitlichen Ausgang 27 sowie im mittleren Bereich einen bezüglich der Mittenachse 3 koaxialen Hauptventilsitz 28.
Im Ventilraum 23 des Ventilkörpers 2, also im Abstandsbereich zwischen dem Deckel 12 und dem Hauptventilsitz 28, befinden sich ein axial verlagerbarer Ventileinsatz 29 und eine Scheibenfeder 30, die ebenfalls bezüglich der Mittenachse 3 koaxial ausgebildet und angeordnet sind.
Der Ventileinsatz 29 weist eine im Wesentlichen kegelstumpfförmige Konfiguration auf und ist am Umfang treppenstufenförmig ausgebildet. Ein axialer Durchgang 31 durchsetzt den Ventileinsatz 29 und mündet mit einem reduzierten Bohrungsdurchmesser in einen Vorstufenventilsitz 32, der den im Durchmesser kleineren Teil des Kegelstumpfes bildet. Der im Durchmesser größere Teil des Ventileinsatzes 29 ist als Sitzverschlussteil 33 ausgebildet und weist eine mit dem Hauptventilsitz 28 korrespondierende Dichtung 34 auf, wo auch der Durchgang 31 in den Hauptventilsitz 28 einmündet.
Der Vorstufenventilsitz 32, dem der Dichtkörper 21 des Ankers 18 zugeordnet ist, weist einen Bund 35 auf, dessen Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser des Ankers 18. Der am unteren Ende des Ankers 18 materialeinheitlich einstückig angeformte Haken 36 übergreift den Bund 35, sodass die formschlüssige Kupplung 22 gebildet ist. Der Zeichnung ist zu entnehmen, dass in der dargestellten Verschlussposition des Ventils, wobei der Dichtkörper 21 des Ankers 18 auf dem Vorstufenventilsitz 32 aufliegt und die Dichtung 34 des Ventileinsatzes 29 den Hauptventilsitz 28 verschließt, zwischen dem Haken 36 und dem Bund 35 in axialer Richtung ein gewisser Abstand besteht.
Durch diesen Abstand wird erreicht, dass beim Öffnungsvorgang des Ventils durch Einschalten des Magnetkopfes 1 zunächst der Anker 18 um das Maß des Abstands etwas nach oben verlagert wird, wobei der Dichtkörper 21 den Vorstufenventilsitz 32 freigibt und das Medium in den Durchgang 31 des Ventileinsatzes 29 einströmt und somit einen Druckabfall im Ventilraum 23 bewirkt. Erst dann greift der Haken 36 am Bund 35 an und der Anker 18 zieht den Ventileinsatz 29 gegen den entlasteten Druck im Ventilraum 23 ebenfalls nach oben, sodass die Dichtung 34 vom Hauptventilsitz 28 abhebt und das Medium ungehindert zum Ausgang 27 strömen kann.
Weiterhin ist der Zeichnung zu entnehmen, dass der Ventileinsatz 29 in einer koaxialen Ausnehmung der Scheibenfeder 30 angeordnet ist, und zwar so, dass der Vorstufenventilsitz 32 und die Kupplung 22 die dem Magnetkopf 1 zugewandte obere Seite der Scheibenfeder 30 überragen, während der Sitzverschlussteil 33 mit der Dichtung 34 die dem Hauptventilsitz 28 zugewandte untere Seite der Scheibenfeder 30 überragt. In der dargestellten Verschlussposition des Ventils ist die Scheibenfeder 30 so vorgespannt, dass der Ventileinsatz 29 mit der Dichtung 34 auf den Hauptventilsitz 28 drückt und diesen dicht verschließt.
Bevorzugt ist die aus Scheibenfeder 30 und Ventileinsatz 29 gebildete Baueinheit so ausgeführt, dass der Sitzverschlussteil 33 und der Hauptventilsitz 28 im Durchmesser um ein Mehrfaches größer sind als der Vorstufenventilsitz 32 des Ventileinsatzes 29. Der Durchmesser der Scheibenfeder 30 wiederum ist in bevorzugter Weise etwa doppelt so groß wie der Durchmesser des Sitzverschlussteils 33.
Für eine exakte Positionierung der vorbeschriebenen Baueinheit ist der Umfangsrand 37 der Scheibenfeder 30 zweckmäßig ortsfest im Ventilkörper 2 fixiert. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Umfangsrand 37 durch einen in der Seitenwand 24 des Deckels 12 ausgebildeten Rücksprung praktisch in einer Ringnut fest eingespannt. Durch die vorbeschriebene Ausgestaltung ist der Ventileinsatz 29 stets exakt spiel- und reibungsfrei gelagert, sodass beim axialen Öffnungs- und Schließvorgang eine leichtgängige und dauerhaft hohe Funktionstüchtigkeit gewährleistet ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013223016 A1 [0002]

Claims

Ventil für gasförmige und flüssige Medien, mit einem elektrisch ansteuerbaren Magnetkopf (1), der eine Elektrospule (6), einen Magnetkern (10) und einen federbelasteten, axial verlagerbaren Anker (18) aufweist, der einen Dichtkörper (21) besitzt, einem Ventilkörper (2), der einem Ventilraum (23), einen Hauptventilsitz (28) sowie Ein- und Ausgänge (26, 27) für das Medium aufweist, und einem federbelasteten, für das Schließen und Öffnen des Hauptventilsitzes (28) axial verlagerbaren Ventileinsatz (29), der einen axialen Durchgang (31) und einen vom Dichtkörper (21) verschließ- und freigebbaren Vorstufenventilsitz (32) besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventileinsatz (29) an einer in dem Ventilraum (23) gelagerten Scheibenfeder (30) angeordnet ist und dass der Vorstufenventilsitz (32) und eine Kupplung (22) des Ventileinsatzes (29) mit dem Anker (18) an der dem Hauptventilsitz (29) abgewandten Seite der Scheibenfeder (30) vorgesehen sind.
Ventil nach vorstehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventileinsatz (29) in einer koaxialen Ausnehmung der Scheibenfeder (30) angeordnet ist.
Ventil nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventileinsatz (29) koaxial kegelstumpfförmig ist und der Vorstufenventilsitz (32) an der dem Anker (18) zugewandten Seite der Scheibenfeder (30) im Durchmesser kleiner ist als ein Sitzverschlussteil (33) des Ventileinsatzes (29) an der dem Hauptventilsitz (28) zugewandten Seite der Scheibenfeder (30).
Ventil nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sitzverschlussteil (33) des Ventileinsatzes (29) eine mit dem Hauptventilsitz (28) korrespondierende Dichtung (34) aufweist.
Ventil nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Umfang des Ventileinsatzes (29) treppenstufenförmig ausgebildet ist.
Ventil nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Hauptventilsitzes (28) um ein Mehrfaches größer ist als der Vorstufenventilsitz (32).
Ventil nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibenfeder (30) im Durchmesser größer ist als der Sitzverschlussteil (33) des Ventileinsatzes (29).
Ventil nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Umfangsrand (37) der Scheibenfeder (30) an einer den Ventilraum (23) des Ventilkörpers (30) mitbegrenzenden Wand (24) festgelegt ist.
Ventil nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (22) des Ankers (18) mit dem Ventileinsatz (29) am Umfang des Vorstufenventilsitzes (32) vorgesehen ist.
Ventil nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (22) einen Haken (36) aufweist, der mit dem Anker (18) materialeinheitlich einstückig ausgebildet ist.