DE2337886A1 - Elektromagnetisches druckregelventil mit als verschlusskoerper dienendem kugelanker - Google Patents
Elektromagnetisches druckregelventil mit als verschlusskoerper dienendem kugelankerInfo
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
- F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
- F16K31/06—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
- F16K31/0644—One-way valve
- F16K31/0655—Lift valves
- F16K31/0658—Armature and valve member being one single element
- F16K31/0662—Armature and valve member being one single element with a ball-shaped valve member
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Description
Daimler-Benz Aktiengesellschaft Daim 9928/fr
Stuttgart-Untertürkheim 0 QQ 7 Q PC
Elektromagnetisches Druckrege!ventil mit
als
Verschlußkörper dienendem Kugelanker
Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisch betätigtes Ventil für ein inkompressibles Medium vorzugsweise für die Anwendung
in einem selbsttätig schaltenden Kraftfahrzeuggetriebe, dessen Ventilverschlußkörper eine ferromagnetische Kugel
ist, die gleichzeitig den Magnetanker darstellt, mit einem rohrförmigen einen Teil der ferromagnetischen Ummantelung
der Magnetspule bildenden Spulenkern und mit einer gleichachsig mit dem Magnetkern angeordneten,durch die Kugel verschließbaren
mit dem Ventilzulauf verbundenen Ventilsitz aus nichtferromagnetischem Werkstoff, ferner mit zwei an die
Ummantelung angeformten ringförmig ausgebildeten zur Spulenachse gleichachsigenden Magnetfluß in die Ventilkugel leitenden
Polschuhen.
Ein solches Ventil ist z.B. aus der DT-AS 1 001 073 bekannt geworden. Dieses Ventil dient lediglich dem Öffnen und
Schließen des Ventilsitzes. Die Kraft-Hub-Kennlinie des Ventiles verläuft sehr steil, da die Ventilkugel in Schließrichtung
auf den einen Polschuh zu bewegt wird. Wegen dieser Steilheit der Kennlinie ist das Ventil ungeeignet, als Druckregelventil
zu dienen, bei dem innerhalb gewisser Grenzen jede beliebige Verschlußkraft reproduzierbar durch eine ihr
zugeordnete Spulenerregung eingestellt und somit ein dementsprechender Druck hervorgerufen werden kann. Dieses Ziel
liegt aber der Erfindung als Aufgabe zugrunde.
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- 2 - Daim 9928A
Dies wird, ausgehend von dem eingangs genannten Magnetventil
erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der eine Polschuh eine
zylindrische, der Ventilkugel zugekehrte und sie mit einem bestimmten aber engen Spiel im Bereich ihres Äquators umgebende
Polfläche aufweist (zylindrischer Polschuh), die in axialer Richtung etwa einem dem Kugelradius entsprechenden
Abstand vom Ventilsitz aufweist und daß der andere Polschuh in dem Vinkelraum zwischen Ventilsitz und zylindrischer Polfläche
etwa radial an die Ventilkugel herangeführt ist.
Der zylindrische Polschuh umgibt die Kugel mit einem engen definierten Spalt und zieht sie einseitig an. Die Kugel kann
dann - geführt durch den zylindrischen Polschuh - bei Ventilbewegungen in der Zylinderfläche reibungsarm abrollen. Der
zylindrische Polschuh dient daher der reibungsarmen Axialführung der Ventilkugel und der Einleitung des Magnetflusses in
sie. Der andere radiale Polschuh, der zwischen dem Ventilsitz und dem zylindrischen Polschuh angeordnet ist, dient dem Ausüben
einer Magnetkraft als Schließkraft. Wegen der Neigung des radialen Polschuhes zur Schließrichtung der Ventilkugel
fällt nur ein Teil der insgesamt auf die Kugel ausgeübten Kraft in die Bewegungsrichtung und die Kraft-Hub-Kennlinie
des Magneten ist dadurch wesentlich flacher, so daß er für die Betätigung eines Druckregelventiles mit reproduzierbarer Zuordnung
von Erregerstrom zu Druck geeignet ist.
Zu einem flachen Verlauf der Magnetkennlinie trägt es auch bei,
wenn die der Ventilkugel zugekehrte Polfläche des radialen Polschuhes so gestaltet ist, daß zwischen dieser Polfläche und
der Kugeloberfläche ein sich in Richtung zum Ventilsitz erweiternder
Magnetspalt entsteht. Eine solche Spalterweiterung kann fertigungsgünstig dadurch bewirkt werden, daß die Polfläche
des radialen Polschuhes kegelflächig mit in Richtung auf den Ventilsitz weisender Kegelspitze ausgebildet ist, wo-
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bei vorzugsweise der Winkel zwischen einer Mantellinie der Kegelfläche und der Kegelachse 0 bis 30 beträgt.
Um neben der anzustrebenden Beseitigung möglichst vieler mechanischer Reibungseinflüsse auch die magnetische Hysterese
zu verringern, ist es zweckmäßig, daß magnetisch aktive Material
aus einem Werkstoff mit möglichst niedriger Koerzitivfeidstärke
und gleichzeitig möglichst hochliegendem Curie-Punkt herzustellen. Beim Einsatz in automatischen Kraftfahrzeuggetrieben können
nämlich aufgrund von Öl- und Spulenerwärmungen Temperaturen
bis zu 200 C auftreten und es ist wichtig, daß auch bei diesen Extremteniperaturen die wertvollen magnetischen Eigenschaften
des Ventiles noch keine nennenswerten Einbußen erlitten haben.
Damit die durch den flachen Kennlinienverlauf bedingten relativ geringen Magnetkräfte die Ventilkugel auch gegen höhere Drücke
dicht gegen den Ventilsitz drücken können, ist vorgesehen, daß der Durchmesser des Ventilsitzes kleiner ist als der Radius
der Ventilkugel.
Um die Reproduktionsgenauigkeit von Mediumdruck durch den Erregerstrom nicht durch ein Umschlagen der Strömungsverhältnisse
im Ventilspalt von laminar nach turbulent und umgekehrt zu beeinflussen - die Drosselkennlinie des Ventlles weist bei
einem solchen Umschlag einen Knick auf - ist es vorteilhaft, wenn die Dichtfläche am Ventilsitz schneidenartig ausgebildet
ist und die zulaufseitige Schneidenflanke und die Kugelfläche*
einen spitzen Winkel miteinander einschließen. Es ist damit sichergestellt, daß im Anwendungsbereich des Ventile keine
Knickstelle in der Ventilkennlinie auftritt. Dieser konvergierende Spalt kann dadurch verwirklicht worden, daß an dem Ventilsitz
eine hohlkegelförmige Ansenkung angebracht wird.
Das Ventil kann dadurch besonders einfach ausgebildet werden, daß der zylindrische Polschuh an einem Ende des hohlgebohrten
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Spulenkerns und dor radiale Polschuh an dorn die eine Spulenstirnseite
abdeckenden Teil der Spulenummantelung angebracht ist.
Die Erfindung ist anhand eines in den Zeichnungen dargestellten
AusführungsbeiSpieles im folgenden näher erläutert; es
zei gen:
Fj g. 1 oinen Längssclmitt durch ein erfindungsgemäßes
el oktromagneti sclics Kugelventil und
Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des Ventilsitzes und der Polatisführung.
Das dargestellte Magnetventil weist eine auf einem Spulenträger
1 aufgewickelte Spule 2 sowie eine aus dem hohlgebohrten
Spulenkern 3 t dem achssenkrechten Joch Ί, der zylindrischen
Außenummantelung 5 und aus einem weiteren mit dem Ventilteil des Magnetventiles integrierten Joch 6 bestehende ferromagnetische
Ummantelung auf. Aus Gründen einer möglichst geringen magnetischen Hysterese über einen möglichst hohen Temperaturbereich
hinweg und somit zur Erzielung einer möglichst hohen Reproduziergenauigkeit von Drucken durch eine elektrische Größe
weist der Werkstoff der Eisenummantelung eine sehr niedrige
Koerzitivfeldsthrke und einen hochliegenden Curie-Punkt auf.
Der Spulenkern 3 ist auf der dem Ventilteil abgekehrten Seite durch einen Stopfen 7 druckdicht verschlossen. Die Spule ist
über elektrisch gegenüber der Ummantelung isoliert herausgeführten
Anschlüssen, von denen einer (Anschluß P,) dargestellt iet,
mit Strom versorgbar.
Im Innern des Spulenkernes ist eine mit dem Bohrungsdurchmesser nahezu übereinstimmende im Durchmesser enc tolerierte Ventilku;:el
0 aus f erroi lagnetischem Material angeordnet, die in der
genau bearbeiteten Bohrung 10 des Spulenkernes mit geringem
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BAD ORIGINAL
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definierten Spiel axial beweglich ist. An dem dem Ventiltoil
des Kagnetventiles zugeordneten Ende des Spulenkernes 3 ist
ein ringförmiger zylindrischer Polschuh 11 angeformt, der den Magnetfluß in die Vontilkugel überleitet. Der di«· Kugel unterstützende
und ihre Axialposition bestimmende Ventilssitz 12 ist um etwa den Kugelradius von dem Polschuh 11 entfernt angeordnet,
so daß der Polschuh etwa die Kugel in ihrem Aquatorialbereich
erreicht. Um einen ausreichend großen einen Streufluß des Magnetflusses an der Kugel vorbei verhindernden /b—
stand vom Polschuh 11 ist an dem anderen Ende der toroidal die
Spule umgreifenden Ummantelung ein weiterer ringförmiger radial etwa bei k$ an die Kugeloberfläche herangeführter Polschuh
1'i angeformt. Die in das Joch 6 eingearbeitete ringförmige
Rille 13 dient dazu, den Luftspalt zum zylindrischen Pol 11
hin zu vergrößern und die. Magnetflußlinien zur Kugel hin konzentrieren. Der zwischen dem Polschuh ik und der Kugeloberfläche
befindliche ringförmige Luftspalt l6 erweitert sich in Richtung auf den Ventilsitz 12. Die Einleitung des Magnetflusses
am Magnetpol 11 quer zur Bewegungsrichtung der Ventilkugel 9' und die Magnetspalterweiterung l6 dienen einer Abflachung
der Magnetkennlinie. Die zylindrische Ausgestaltung des Pol schuhes 11 dient außerdem der rollenden reibungsarmen Führung
der Ventilkugel 9, die aufgrund einer exzentrisch wirkenden
magnetischen Anziehung einseitig an irgendeiner Stelle der Bohrung Io anliegt.
Der Ventilsitz ist zur Sicherstellung dessen, daß der Magnetfluß auch tatsächlich über den Luftspalt l6 in den Pol 1k
fließt, aus nichtf erromagnetischeni Material gefertigt, so daß an der Stelle des Ventilsitzes zwischen dem magnetisch leitenden.
Material des Joches 6 und der Kugeloberfläche ein größerer magnetisch nichtleitender Spalt entsteht.
Die Dichtfläche des Ventilsitzes 12 mit der Kugel 9 ist in Form einer ringförmigen Schneide 17 ausgebildet, deren Zustrom-
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- 6 - Pain nf)2i'>/'t
seitige Flanke lil mit der Kugeloberflache einen zur Schneiden*
kante hin konvergierenden Spalt bildet. Diese Dichtflächenausbildung
dient dazu, konstante Stromungsverhältnisse im Ventilspaltbereich über den ganzen Regelbereich des Ventiles hinweg
zu gewährleisten. Die Sehneidenflanke ]V, ist durch Aiiscnkon
einer Hohlkegelfluche erzeugt worden.
Der durch die Ventilkugel 9 vcrschliel'bare Ventilsitz 12 ist
mit dem Zulauf 10 des Ventiles verbunden. Durch den vom Ventil zurückgehaltenen Druck wird also hydraulisch auf die Ventilkugel
eine aus Druck mal Ventilsitzfläche sicli ergebende Kraft,
die im Üffnungssiime wirkt, ausgeübt. Durch mehr oder weniger
starke Spulenerregung wird auf die Kugel 9 über den radialen Pol 1Ί eine fein dosierbare und wegen der Reibungsarmut und
der geringen magnetischen Hysterese genau reproduzierbare Schließkraft ausgeübt. Aus dem sich einstellenden Gleichgewicht
von einstellbarer magnetischer Schließkraft und hydraulischer Öffnungskraft folgt ein der Spulenerregung analoger
Druck. Zur Verhinderung zu großer Kugelausschläge bei Stromabschaltung ist an den Verschlußstopfen 7 eine Anschla.^nase 20
angeformt.
Das die zylindrische Außenummantelung 5, das Joch G und den
Ventilteil des Magnetventiles aufweisende Bauteil ist mit einem Flansch 21 versehen, mittels dessen das Magnetventil mit dein
zugehörigen Leitungssystem verschraubt werden kann.
- ( -A09886/0277 ßAD
Claims (1)
- Daiin ')')2l>/!Ansprüche:ΠΙ eletromagnetisch betätigtes Ventil für ein inkompressibles Medium vorzugweise für die Anwendung in einem selbsttätig schaltenden I>rnf tf ahrzeuggetriebe , dessen Ventilverschlußkörper eine ferromagnetische Kugel ist, die gleichzeitig den Magnetanker darstellt, mit einem rohrförmigeii einen Teil der ferromagnotischen Ummantelung der Magnetspule bildenden Spulenkern, und mit einer gleichachsig mit dem Magnetkern angeordneten,durch die Kugel verschließbaren mit dem Ventilzulauf verb\mdenen Ventilsitz aus nichtferromagnctischom Werkstoff, ferner mit zwei an die Umnanteluri' an« el 0rr.1t.en ringförmig ausgebildeten zur Spulenachse gleii hachsigeii den Magnetfluß in die Ventilkugel leitenden Pol schuhen, dadurch gekennzeichnet, daß der eine PoJL schuh (l ') eine zyli ndrischc dor Ventilkugel (')) zugekehrte und sie mit einem bestimmten aber encen Spiel im Hereich ihres Äquators umgebende Polfläche (K>) aufweist (zvlindrischer Polschuh 11), die in axialer Richtung etwa einen dem Ku,'relradius entsprechenden Abstand vom Ventilsitz ( 111, Dichtkaiite 17) aufweist und daß der andere Polschuh (i'i) in dem Wi. nkelrauri zwischen Ventilsitz (12) und zylindrischem Polschuh (11) etwa radial.an die Ventilkugel ('1) herangeführt ist.2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch irekonnzeiclmet , daß die (let Vent i 1 kii.ce 1 (')) zu<'okehrte Polfläche des radialen PoI-scliulirp ('Ί) so gestaltet ist, da!1 zwischen dieser Polfläche und der Kugeloberfläche ein sich in Richtung zum Ventil sit ν «-rwei t ernder Maenetsnalt (1T)) entsteht.BAD ORIGINAL409886/0277- 8 - Daim 9928/4J. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dio Polfläche des radialen Polschuhes (1Ί) kegelflächig
mit in Richtung auf den Ventilsitz (l2) weisender Kegelspitze ausgebildet ist.1I. Ventil nach Anspruch 3i dadurch gekennzeichnet, daß der
Winkel zwischen einer Mantellinie der Kegelfläche und
der Kegelachse etwa 0 bis 30 beträgt.5. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis h, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Polschuh (ll) an einem
Ende des hohlgebohrten Spulenkerns (3) und der radiale
Polschuh (l'i) an dem die eine Spulenstirnseite abdeckenden Teil (6) der Spulenummantelung (3 bis 6) angebracht ist.6. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Ventilsitzes (12) kleiner ist als der Radius der Ventilkugel (9)·7. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtfläche am Ventilsitz (l2) schneidenartig ausgebildet ist (Dichtkante 17) und daß die zulaufscitige Schneidenflanke (lfi) und die Kugelfläche einen
spitzen Winkel miteinander einschließen.G. Ventil nach Anspruch 7t dadurch gekennzeichnet, daß der
Ventilsitz (12) eine hohlkegrclförmige Ansenkun.c; aufweist.0. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetisch aktive Material (3 bis 6 und 9) aus einem Werkstoff mit möglichst niedriger Koerzitivfeidstärke und gleichzeitig möglichst hochliegendem Curie-Punkt besteht.409886/0277
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19732337886 DE2337886A1 (de) | 1973-07-26 | 1973-07-26 | Elektromagnetisches druckregelventil mit als verschlusskoerper dienendem kugelanker |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19732337886 DE2337886A1 (de) | 1973-07-26 | 1973-07-26 | Elektromagnetisches druckregelventil mit als verschlusskoerper dienendem kugelanker |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2337886A1 true DE2337886A1 (de) | 1975-02-06 |
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ID=5887985
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19732337886 Pending DE2337886A1 (de) | 1973-07-26 | 1973-07-26 | Elektromagnetisches druckregelventil mit als verschlusskoerper dienendem kugelanker |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2337886A1 (de) |
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1973
- 1973-07-26 DE DE19732337886 patent/DE2337886A1/de active Pending
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