DE2540599A1

DE2540599A1 - Elektromagnetisch gesteuertes zweiwegeventil

Info

Publication number: DE2540599A1
Application number: DE19752540599
Authority: DE
Inventors: Harald Stampfli
Original assignee: Lucifer SA
Current assignee: Parker Hannifin Manufacturing Switzerland SA
Priority date: 1975-06-27
Filing date: 1975-09-09
Publication date: 1977-01-13
Also published as: US4082116A; CA1040182A; GB1544125A; SE7607299L; FR2317573B1; NL7605760A; JPS525014A; DE2540599C2; IT1062224B; CH591038A5; JPS5550591B2; FR2317573A1; ATA433476A; NL179845C; DK285476A; AT358343B; BE843456A; SE422986B; NL179845B

Description

PATENTANWÄLTE ?1«/-|c £^n top

DIPL-iNG. DiETERJANDER 218/15.630 DE

DR.-ING. mamrej 2ÖNING 9. September 1975

1 ZZrtLni 15

KURFL'RS'i'ENDAMM TELEFON 883 50

Patentanmeldung der Firma

LUCIZBR S.A.

Carouge (Genf, Schweiz) Chemin Lucifer

Elektromagnetisch gesteuertes Zweiwegeventil.

PA/Htf/LU/ek-ll.092

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2540593

Man kennt bereits elektromagnetisch, gesteuerte Zweiwegeventile,, umfassend ein Gehäuse mit einem Einlasskanal und einem Auslasskanal für das zu steuernde Druckmittel und einen Hagnetkern, der unter Wirkung eines durch eine elektrische Wicklung erzeugten Magnetfeldes in einer Kammer verschiebbar ist und eine Aussparung aufweist _r in welcher ein Ventilteller mit axialem Spiel untergebracht ist und mit einem Ventilsitz zusammenwirkt,, der die Verbindung zwischen dem Einlasskanal und dem Auslasskanal gewährleistet _r wobei ein verengter Durchlass die Verbindung: zwischen dem Einlasskanal und der besagten Kammer gewährleistet.

Bekanntlich sind die Einsatzmöglichkeiten derartiger Ventile durch die vom Magnetkern ausgeübte Anzugskraft durch die Abmessung der mittels des Verschlussgliedes abgesperrten Öffnung und durch, den Druckunterschied des Mediums zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Ventils begrenzt.

Ziel der Erfindung ist, diese Grenzen zu erweitern ohne Zuhilfenahme eines hilfsgesteuerten Ventils typischer Bauart und dies, indem zugleich sehr einfache Ausführungen ermöglicht werden.

Zu diesem Zweck ist das erfindungsgemässe Ventil zusammenfassend dadurch gekennzeichnet, dass:

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a.) der Magnetkern im Querschnitt eine grössere Fläche aufweist als der Durchlassquerschnitt des Ventilsitzes;

Id.) der Ventilteller eine Bohrung zur Verbindung der besagten Kammer mit dem Auslasskanal über den Ventilsitz aufweist;

c.) der Magnetkern einen Abschnitt aufweist, der jeweils in Schliesstellung des Ventils mit dem Ventilteller zusammenwirkt, um die dem Durchlass dienende Bohrung des Ventiltellers abzusperren;

d.) ein Durchlass zur Verbindung der besagten Kammer mit dem Einlasskanal dient;

e.) eine Trennung zwischen dem Einlasskanal und der besagten Kamper aus einem, dem im Einlasskanal herrschenden Druck ausgesetzten Abschnitt des Magnetkerns besteht, so dass das Druckmittel im Einlasskanal auf den Magnetkern eine Schubkraft ausübt, die seine Bewegung in Öffnungsrichtung des Ventiltellers unterstützt, sobald die Bohrung des Ventiltellers vom Magnetkern freigegeben wird.

Die beiliegende Zeichnung zeigt schematisch und beispielhaft zwei Ausführungsformen des erfindungsgemassen Ventils. Es zeigen:

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Fig. 1 einen Axialschnitt der ersten Ausfuhrungsform, Fig. 2 und 3 einen Ausschnitt der Fig. 1 für zwei verschiedene Betriebsstellungen,

Fig. 4 einen Axialschnitt der zweiten Ausführungsform, Fig. 5 und 6 einen Ausschnitt der Fig. 4 für zwei verschiedene BetriebsStellungen.

Das in den Fig. 1 "bis 3 dargestellte Zweiwegeventil umfasst ein Gehäuse 1 mit einem Einlasskanal 2 und einem Auslasskanal ^. Der Durchfluss des Druckmittels von'diesem Einlasskanal zum Auslasskanal wird durch einen Ventilteller 4 gesteuert, der mit einem Ventilsitz £ zusammenwirkt.

Der elektromagnetische Teil des Ventils umfasst eine Wicklung §_, die auf einem aus unmagnetischem Werkstoff bestehenden Rohr 7 sitzt, das mit einem im Gehäuse 1 eingeschraubten Teil 8 formschlüssig verbunden ist. In diesem Rohr 2 befinden sich ein feststehender Magnetkern £ u*¹*³· ei*¹ verschiebbarer Kern 10, welcher den Ventilteller 4_ trägt und unter Wirkung einer Feder 11 steht, die bestrebt ist, den Ventilteller 4 gegen den Ventilsitz £ zu pressen.

Der verschiebbare Kern 10 weist zwei Längsnuten 12 auf, die seine Bewegung im Druckmittel erleichtern, welches die durch

den Innenraum des Rohres 7 gebildete Kammer 1/5, füllt. Diese 609882/0694

Nuten 12 stehen in Verbindung mit einer Aussparung 14 am Ende des verschiebbaren Kernes 10, in welcher der Ventilteller 4 freibeweglich lagert. Letzterer weist eine zentrale Bohrung 15. auf, und der Grund der Aussparung 14 ist mit einer kreisringförmigen Rippe 16 versehen, die jeweils gegen den Ventilteller zum Aufliegen kommt, um die Bohrung 15 zu verschliessen, deren Durchmesser kleiner ist als jener des Ventilsitzes _5_.

Schlussendlich ist eine Membrane 17 an ihrem Aussenrand, zwischen dem Teil 8 und dem Gehäuse 1, festgeklemmt. Der Innenrand dieser Membrane 17 ist frei und liegt in Schliessstellung des Ventils gegen das untere Ende des Kernes 10 an. Dadurch sperrt diese Membrane 17 den direkten Durchlass zwischen der Kammer I^ und einer Kammer 18 ab, welche letztere unterhalb dieser Membrane liegt und mit dem Einlasskanal 2 in Verbindung steht.

Die Arbeitsweise dieses Ventils ist die folgende:

In der durch Fig. 1 dargestellten Schliesstellung wird der Ventilteller 4 durch die Wirkung der Feder 11 und des in der Kammer I^ herrschenden Druckes des Mediums gegen den Ventilsitz j| gepresst. Findet kein Abfluss des Druckmittels

statt, so ist dieser Druck gleich gross wie jener_; in der 609882/0694

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mit dem Einlasskanal 2 verbundenen Leitung, weil in dieser Stellung die Kammer 18 über die um den Ventilsitz 5. und um den Ventilteller ^- herum vorgesehenen Spielräume mit der Kammer 14 verbunden ist, wodurch der Einlassdruck in die Kammer 13. übertragen wird. Die durch das Medium auf den Ventilteller 4 ausgeübte Druckkraft ist also gleich dem Druckunterschied des Mediums zwischen dem Einlass 2 und dem Auslass 3,, multipliziert mit der Kreisfläche des Ventilsitzes 5,.

Wird die Wicklung 6. zur Öffnung des Ventils erregt, so wird der Kern 10 durch den feststehenden Magnetkern 9, angezogen, und gegen die relativ schwache Rückstellkraft der Feder 11 nach oben bewegt. Während dem ersten Teil dieser Bewegung entfernt sich die Rippe 16 vom Ventilteller 4 und gibt die zentrale Bohrung 15 frei« Aufgrund des relativ kleinen Durchmessers der Rippe 16 ist die erforderlicheKraft zur Überwindung des durch das Medium ausgeübten Druckes klein.

Durch das Offnen der Bohrung 15. wird die Kammer 15 mit dem Auslasskanal ^ verbunden, und der Druck in dieser Kammer 13_ nimmt stark ab, weil der Durchlassquerschnitt der Bohrung^ 15_ bedeutend grosser ist als der Querschnitt zum Durchlass des Mediums von der Kammer 18 zur Kammer 13. . Zu Beginn der Bewegung ist der kleinste Querschnitt dieses Durchlasses entweder durch den Spielraum zwischen der Aussenwand des Ven-

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tilsitzes j? und der unteren Öffnung der Aussparung 14 oder durch den Spielraum zwischen dem Umfang des Ventiltellers 4 und der Innenwand der Aussparung 14_ bestimmt.

Es ist zu "bemerken, dass zu Beginn dieser Bewegung der durch das Medium ausgeübte Druck gegen die Unterseite der Membrane

17 eine nach oben gerichtete Schubkraft bewirkt, die die Bewegung des Kernes 10 unterstützt, und dies, bis die Stellung des Kernes und der Membrane, der in Fig. 2 dargestellten Stellung entspricht.

Im zweiten Teil der Aufwärtsbewegung des Kernes 10 wird der Ventilteller 4 durch eine am unteren Ende des Kernes 10 vorgesehene Schulter I^ vom Ventilsitz £ abgehoben. Die zum Abheben des Ventiltellers 4_ erforderliche Kraft ist relativ schwach, weil im Zeitpunkt, da dieser Ventilteller vom Sitz 5, abgehoben werden muss, der Druckunterschied zwischen der Kammer 1J5 und dem Auslasskanal 2. verhältnismässig klein ist. Ferner ergibt sich, dass im Zeitpunkt des Abhebens des Ventiltellers 4_ jegliche Verbindung zwischen den Kammern I^ und

18 durch die Berührung der Schulter I^ mit dem Ventilteller

4 unterbunden wird, und der in der Kammer 18 herrschende Druck auf die ganze Kreisringfläche der ausserhalb des Sitzes £ liegenden verschiebbaren Teile einwirkt (siehe Fig. 2).

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Wenn die Erregung der Wicklung _6 unterbrochen wird, bewegt die*Rückstellfeder 11 den Kern 10 nach unten, und das Ventil nimmt seine in Pig. 1 dargestellte Schliessstellung wieder ein.

Die Pig. 4 veranschaulicht die zweite Ausführungsform, die von der ersten sehr wenig abweicht, aber bei welcher die Membrane Γ£ weggelassen wurde, und die Dichtigkeit zwischen dem Gehäuse 1 und dem Teil 8 durch einen Dichtungsring 20 gewährleistet wird. Bei dieser Ausführungsform wird die Verbindung zwischen dem Einlasskanal 2 und der Kammer I^ über zwei ringförmige Durchlässe 21 und £2 erzielt. Der Durchlass 22 ist durch den zwischen dem unteren Ende des Kernes 10 und einer kreisringförmigen Rippe 22 bestehenden Spielraum gebildet. Der Querschnitt dieses ringförmigen Durchlasses 22 variiert in Punktion der Bewegung des verschiebbaren Kernes 10 und nimmt zu, sobald das untere Ende des Kernes 10 diese Rippe 22 freigibt.

Der andere Durchlass 21 ist wie in der ersten Ausführungsform durch den Spielraum zwischen der Aussenwand des Sitzes j? und der Schulter Ig der Aussparung 14. des Kernes 10 gebildet.

Bei dieser zweiten Ausführungsform ist die Arbeitsweise ganz

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ähnlich wie jene, die in "bezug auf die erste Ausführungsform erläutert wurde. Zu Beginn des Abhebens des Eernes 10 wird "die zentrale Bohrung 1]5 des Yentiltellers 4_ freigegeben, was zum Druckabfall in der Kammer Γ5 führt, die nun mit dem Auslasskanal 2, verbunden ist.

Bei einer Zwischenstellung des Kernes 10 befindet sich dieser in der in Fig. 5 dargestellten Lage, bei welcher das Abheben des Yentiltellers 4 "von seinem Sitz 5. beginnt, welches kurz ■vor der Freigabe der Rippe 2^ durch den Kern 10 stattfindet, und dies, wenn der Durchlassquerschnitt zwischen den Kammern 13 und 18 seinen minimalen Wert aufweist. Der in der Kammer 18 herrschende Druck übt eine Schubkraft aus, die auf die ganze, den Sitz j> umgebende Kreisringfläche des beweglichen Kernes 10 einwirkt. Diese Schubkraft ist jedoch schwächer als jene im Fall gemäss Fig. 1, wo die Membrane 17 den Durchlass 22 absperrt. Die Fig. 6 zeigt die offene Stellung des Ventils.

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Claims

- ίο - Patentansprüche

1.) Elektromagnetisch gesteuertes Zweiwegeventil, umfassend ein G-ehäuse mit einem Einlasskanal und einem Auslasskanal für das zu steuernde Druckmittel und einem Magnetkern, der unter Wirkung eines durch eine Wicklung erzeugten Magnetfeldes in einer Kammer verschiebbar ist . und eine Aussparung aufweist, in welcher ein Ventilteller mit axialem Spiel untergebracht ist und mit einem Ventil sitz zusammenwirkt, der die Verbindung zwischen dem Einlasskanal und dem Auslasskanal gewährleistet, wobei ein verengter Durchlass die Verbindung zwischen dem Einlasskanal und der besagten Kammer gewährleistet, zusammenfassend dadurch gekennzeichnet , dass

a.) der Magnetkern (10) im Querschnitt eine grössere Fläche aufweist als der Durchlassquerschnitt des Ventilsitzes (5),

b.) der Ventilteller (4) eine Bohrung (15) zur Verbindung der besagten Kammer (13) mit dem Auslasskanal (3) über den Ventilsitz (5) aufweist,

c.) der Magnetkern (10) einen Abschnitt (16) aufweist, der jeweils in Schliesstellung des Ventils mit dem Ventilteller (4) zusammenwirkt, um die dem Durchlass dienende 609882/0694

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Bohrung (15) des Ventiltellers (4) abzusperren, d.) ein Durchlass zur Verbindung der besagten Kammer (15)

mit dem Einlasskanal (2) dient,
e.) eine Trennung zwischen dem Einlasskanal (2) und der besagten Kammer (13) aus einem, dem im Einlasskanal (2) herrschenden Druck ausgesetzten Abschnitt des Magnetkernes (10) besteht, so dass das Druckmittel im Einlasskanal (2) auf den Magnetkern (10) eine Schubkraft ausübt, die seine Bewegung in Offnungsrichtung des Ventiltellers (4) unterstützt, sobald die Bohrung (15) des Ventiltellers (4) vom Magnetkern (10) freigegeben wird.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ e ic h η e t , dass in offener Stellung des Ventils, der Magnetkern (10) einen zur Verbindung des Einlasskanals

(2) mit der besagten Kammer (13) dienenden Durchlassquerschnitt (22) aufdeckt.

3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η zeichnet , dass der Durchlass zwischen dem Kanal (2) zum Einlass des Druckmittels und der Kammer (13) aus einer ringförmigen Öffnung (22) besteht, deren innerer Umfang durch den Endabschnitt des verschiebbaren, den Ventilteller (4) tragenden Kernes (10) gebildet ist.

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4. Ventil nach Anspruch 3, dadurch . g e k e η η zeichn et, dass der "besagte Durchlass (22) durch das besagte Ende des verschiebbaren Kernes (10) und eine kreisförmige ortsfeste Rippe (23) begrenzt ist.

5. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , dass der besagte ringförmige Durchlass (22) durch eine elastische ringförmige Membrane (17), deren Innenrand mit dem Ende des Kernes (10) zusammenwirkt, geschlossen ist, wenn sich letzterer (10) in Schliesstellung des Ventils befindet.

6. Ventil nach Anspruch 4 oder 5, dadurch g e k e η η zeichn et, dass der verschiebbare Kern (10) mit einer kreisringförmigen Rippe (16) versehen ist, die mit dem Ventilteller (4) zusammenwirkt, um die besagteBohrung (15) in der Schliesstellung des Ventils abzusperren, wobei der Durchmesser dieser kreisringförmigen Rippe (16) kleiner ist als jener des Ventilsitzes (5), gegen welchen sich der Ventilteller (4) abstützt, um den Durchlass zum Auslasskanal (3) abzusperren.

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