DE3237532A1 - Schaltventil - Google Patents

Schaltventil

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DE3237532A1
DE3237532A1 DE19823237532 DE3237532A DE3237532A1 DE 3237532 A1 DE3237532 A1 DE 3237532A1 DE 19823237532 DE19823237532 DE 19823237532 DE 3237532 A DE3237532 A DE 3237532A DE 3237532 A1 DE3237532 A1 DE 3237532A1
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Description

18121
22.9.1982 Sf/Pi
ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO STUTTGART 1
Schaltventil
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Magnetventil nach der Gattung des Hauptanspruchs. Ein derartiges bekanntes Magnetventil ist als Druckventil mit einer Spule und einem achsgleich zu ihr angeordneten Permanentmagneten ausgebildet. Die .bekannte Anordnung hat den Nachteil, daß beim Aufschlag des Ventils selbst bei Abschalten des Stroms noch Spannungen erseugt "werden, die auf einem unerwünschten Restmagnetismus beruhen.
Üblicherweise benötigen Druckventile der bekannten Anordnung zum Öffnen eine sehr hohe Federkrafta die über der des hydraulischen Drucks liegen muß.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Magnetventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den
18121
2 -
Vorteil, daß es ein zur Seite des niedrigeren Druckes öffnendes Ventil mit einem als Einheit montierfähigen Anker "besitzt. Alle Ventilteile können in einer Aufspannung von vorne bearbeitet werden. Mittels der geringen bewegten Masse läßt sich eine hohe Schaltgeschwindigkeit bei geringem Prellen erreichen. Dadurch, daß Magnetkraft und hydraulische Kraft entgegengesetzt gerichtet sind, benötigt man zum Schließen des Ventils eine geringe Federkraft. Durch das Anbringen von Engstellen im Weicheisenkreis können billige Permanentmagnete eingesetzt werden. Mittels der Engstellen lassen sich nämlich Wirbelstromverluste im Permanentflußkreislauf unterdrücken. Durch die äußere Vertiefung wird dieser Effekt noch verstärkt. Wird eine Kraft F = Null angestrebt, so wird der Magnetfluß umgepolt. Somit wird ein magnetischer Kraftfluß im Anker erreicht, der scharf und exakt durch Null verläuft, wodurch eine genau definierte Abfallzeit bewirkt wird. Durch die Reduktion des Stroms nach dem Abfall des Ankers können sowohl die Schließtotzeit des Ventils verringert, als auch die damit verbundene elektrische Leistung eingespart werden. Durch die Verwendung eines Permanentmagneten in Scheibenform ergibt sich eine Konzentration der im Weicheisenbereich zwischen der Magnetspule verlaufenden magnetischen Kraftflußlinien.
Durch die Kombination Spule mit Permanentmagnet wird eine Sicherheitsvorrichtung bewirkt. Bei Ausfall des Stroms, bleibt der Ventilkörper durch den konstanten Magnetfluß des Permanentmagneten in einer konstanten Stellung.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der
BAD ORIGINAL
im Hauptanspruch angegebenen Merkmale möglich. Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Figur 1 zeigt einen Längsschnitt durch ein Magnetventil3 Figur 2 eine Draufsicht auf eine Membranfeder.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In der Figur 1 ist mit 10 das Gehäuse eines Magnetventils 11 dargestellt. Das Gehäuse 10 hat eine topfförmige Gestalt mit einem aus Weicheisen bestehenden dicken Boden 12. Unterhalb des Bodens 12 ist eine als Permanentmagnet 13 ausgebildete Scheibe. Seine Symmetrieachse stimmt mit der Achse des Magnetventils 11 überein. Seine Lage ist so ausgerichtet, daß der Hord- oder der Südpol, aber nie beide zusammen, am Boden 12 anliegen. Um die Querachse des Permanentmagneten 13 herum ist im Gehäuse 10 eine Ringnut Ik ausgebildet. Unterhalb des Permanentmagneten 13 befindet sich ein T-förmiges Weicheisenteil 16, dessen Längsteil 17 bis zu einer Auslaßöffnung 18 reicht. Im Zwischenraum 19 zwischen Längsteil 17 und Gehäuse 10 befindet sich ein im Querschnitt U-förmiger Spulenkörper 21, in dem die Wicklungen der Spule 22 angeordnet sind. Die Öffnung der U-Form des Spulenkörpers 21 ist dabei dem Gehäuse 10 zugewandt. Um den Spulenkörper 21 herum verläuft ein schmaler Ringspalt 23.
In der Wand 2^ des Gehäuses 10 ist in Höhe des Querstegs 26 des Weicheisenteils 16 eine Zulaufbohrung 27 ausgebildet. Auf der gegenüberliegenden Gehäuseseite ist in Höhe
, feder Spule 22 eine weitere Zulaufbohrung 28 angeordnet. Zwischen dem Quersteg 26 des Weicheisenteils 16 und der Wand 2k des Gehäuses 10 ist ein Ringspalt 30 ausgebildet.
In der Auslaßöffnung 18 befindet sich ein als Anker ausgebildeter Ventilkörper 29· Dieser hat eine umgekehrte V-Form, ist innen hohl und nach unten geöffnet. An seinem flanschartigen Rand 31 sind Schlitze 32 oder Längsbohrungen 32' angeordnet. Der Ventilkörper 29 selbst ist am Rand 31 in einer Membranfeder 33 gelagert. Der Ventilkörper 29 liegt mit seinem oberen Teil 3^· an der sich nach unten erweiternden Auslaßbohrung 18 an, die zugleich den Ventilsitz 36 bildet. Dieser sowie die Auslaßbohrung 18 sind an einem ringförmigen Körper 39 ausgebildet. Oberhalb des Ventilsitzes 36 befindet sich am Ventilkörper 29 eine derartige Rundung 3f, daß zwischen der Auslaßbohrung 18 und dem Ventilkörper 29 ein axial verlaufender Ringspalt 38 gebildet ist. Dieser dient als. Zumeßzone für das Druckmittel. Der Körper 39 ist mit einem nach innen sich erstreckenden Rand ko des Gehäuses 10 verbunden.
Das Gehäuse 10 weist an seinem dem Boden 12 abgewandten Ende einen ringförmigen Rand k2 auf, der an seiner Unterseite nach innen umgebördelt ist und dadurch eine Scheibe kl und die Membranfeder 33 festhält. Die Scheibe U1 hat einen mittigen Durchgang k3 mit nach innen und unten gerichteter konischer Prallfläche kk. Diese befindet sich genau unter den Schlitzen 32 und dient zur Zerstäubung des Druckmittels. Am Ende des Durchgangs k3 sind Abtropfkanten U5 ausgebildet, die eine Tropfenbildung verhinderp, Zur Anschlagdämpfung· der Membranfeder 33 ist an der Scheibe 51 eine Ringkante UI1 ausgebildet.
BAD ORIGINAL
- r-
Im Boden 12 ist eine zu einer Außenseite hin versetzte Längsbohrung U6 angeordnet, in der sich in einem Rohr !+T die Stromzuführung U8 zur Spule 22 befindet. Bis über den Permanentmagneten 13 hinaus ist die Längsbohrung !+6 um das Rohr U-T herum mit demselben Material vie der Spulenkörper 31 ausgefüllt. Darüber schließt sich ein O-Ring ij-9 an. Oberhalb desselben befinden sich ein Plastikeinsatz 51 und eine Plastikumspritzung 52, die die Längsbohrung h6 nach außen hin dicht abschließen. In der Gehäuseaußenwand ist in Höhe des Permanentmagneten 13 eine rundum laufende Vertiefung 53 angeordnet.
Die Membranfeder 33 ist so ausgebildet, daß zwischen dem Außen- 6o und Innenumfang 61 auf zwei Durchmessern je vier Schlitze 62, 63 angeordnet sind« Die Schlitze 62 sind gegenüber den Schlitzen 63 um U 5 versetzt. In dem Durchgang 61' ist der Ventilkörper 29 eingesetzt. Die Membranfeder 33 dient als elastisches Element. Sie hält den Ventilkörper 29 in einer konstanten Position und gleicht Schwankungen aus, so daß auch bei Schräglage des Ventilkörpers 29 das Magnetventil 11 abgedichtet ist.
Die Wirkungsweise des Magnetventils ist wie folgt : Sowohl durch die Spule 22 als auch durch den Permanentmagneten 13 wird ein separater magnetischer Kraftfluß bewirkt. Durch den Permanentmagneten wird ein magnetischer Kraftfluß hervorgerufen, der um die Ringnut 1k herum vom Kordpol zum Südpol verläuft. Der Kraftlinienverlauf ist hierbei über den Spalt 30 und den Quersteg 26. Der Spalt 30 dient als Streuspalt zum Verringern der Wirbelstromverluste. Ein weiterer durch den Permanentmagneten 13 hervorgerufener Kraftfluß verläuft in derselben Richtung,
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umschließt aber noch den Spulenkörper 21 und verläuft über den Rand 38, den Ventilsitz 36, den Ventilkörper 29 und das Längsteil 17 des Weicheisenteils 16.
Analog, nur in entgegengesetzter Richtung verlaufen die Kraftlinien der Spule 22. Der kleinere Kraftflußkreis verläuft hier um den Spulenkörper 21 und über den Rand Uo, den Ventilsitz 36 und den Ventilkörper 29. Der größere Kraftflußkreis schließt wiederum noch die Bereiche um die Ringnut 1h ein.
Der gesamte Magnetfluß der Spule 22 bzw. des Permanentmagneten 13 ergibt sich als Addition der beiden einzelnen, verschieden großen Kraftflüsse. Der Gesamtkraftfluß des Magnetventils 11, der auf den Ventilkörper 29 wirkt, ist die Differenz aus dem gesamten Kraftfluß der Spule 22 und des Permanentmagneten 13. Mittels dieses Gesamtkraftflusses ist der Ventilkörper 29 steuerbar und eine willkürliche Öffnungsgröße einstellbar, über diese eingestellte Öffnungsgröße kann z.B. die Druckmittelmenge zugemessen werden. Das Druckmittel strömt dabei über die Zulaufbohrungen 29 und 28 ins Magnetventil 11 ein und umspült danach die Spule 22. Dadurch wird sowohl die Spule 22 gekühlt, als auch das Druckmittel vorgewärmt.
Das Magnetventil kann vorteilhafterweise als Schaltventil für die Zumessung von Kraftstoff z.B. bei Otto- oder Dieselmotoren eingesetzt werden. Hierbei muß der Kraftstoff noch zusätzlich aufbereitet werden. Er gelangt nahezu ungedrosselt durch die Schlitze 32 im Ventilkörper 29.
BAD ORIGINAL
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-S-
Beim Aufprall auf der Prallfläche hk wird der Kraftstoff fein zerstäubt. Die Abtropfkante U 5 verhindert eine Tropfenbildung des zerstäubten Kraftstoffes. Der Spalt 38 zwischen dem Oberteil des Ventilkörpers 29 und dem ringförmigen Körper 39 bildet eine Zumeßzone, die weitgehend unabhängig vom Hub des Ventilkörpers 29 ist.
Die Kombination einer Spule 22 und eines Permanentmagneten 13 bewirkt eine Sicherheitsvorkehrung. Bei Stromausfall fällt die Spule 22 in ihrer Wirkung vollständig aus.
Die magnetische Kraft des Permanentmagneten 13 wirkt aber nach wie vor mit konstanter Kraft und hält den Ventilkörper 29 in einer konstanten Stellung. Durch ¥ahl der Richtung der Polarität des Permanenmagneten 13 kann daher das Magnetventil 11 geschlossen oder in einer konstanten geöffneten Stellung gehalten werden. Der Ventilkörper 29 kann sich, durch die Strömung bewirkt, nicht hin und her bewegen und somit keine sich willkürlich verändernde Durch flußmenge hervorrufen.
Bei Verwendung eines einfachen, billigen Permanentmagneten 13 können mittels der Ringnut 1^ die Verluste durch Wirbel ströme und durch Erwärmung reduziert werden.

Claims (1)

  1. ,1812
    22.9-1982 Sf/PI
    ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO STUTTGART 1
    Ansprüche
    (1.Magnetventil mit einer Spule, einem Anker und einem achsgleich zur Spule angeordneten Permanentmagneten, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (13) als Platte ausgebildet ist, daß die magnetischen Kraftlinien des Permanentmagneten (13) und der Spule (22) gegensinnig verlaufen, und daß der Anker als Ventilkörper (29) ausgebildet und sich in Richtung zur Seite des niedrigeren Druckes hin öffnet.
    2. Magnetventil mit einer Spule, einem Anker und einem achsgleich zur Spule angeordneten Permanentmagneten, dadurch gekennzeichnet5 daß der Permanentmagnet (13) als Platte ausgebildet ist, daß die magnetischen Kraftflußlinien des Permanentmagneten (13) und der Spule (22) gleichsinnig verlaufen, und daß der Anker als Ventilkörper (29) ausgebildet ist und sich in Richtung zur Seite des niedrigeren Drucks hin öffnet.
    3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2s dadurch gekennzeichnet, daß die Platte eine Scheibe Ist.
    h. Ventil nach Anspruch 1 oder 2 und/oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließkraft des Ventilkörpers (PO) d ure Ii die elektromagnetische Kriift aufgebracht wird,
    BAD ORIGINAL
    18121
    - 2 die Öffnungskraft durch eine Feder.
    5. Ventil nach Anspruch 1 oder 2 und einem der Ansprüche
    3 und U, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (29) in der mittigen Öffnung einer scheibenförmigen Membranfeder (33) gelagert ist, die mit ihrer Innenseite am Ventilkörper (29) befestigt ist.
    6. Ventil nach Anspruch 1 oder 2 und einem der Ansprüche 3 bis 5 j dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Permanentmagneten (13) und der Gehäusewand ein Zwischenraum gebildet ist, der zum Steuern des magnetischen Kraftflusses dient.
    T. Ventil nach Anspruch 1 oder 2 und einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Spulenkörper (21) und dem Permanentmagneten (13) ein schmaler Steg mit einem magnetischen Streuspalt (30) zwischen Steg und Gehäusewand ausgebildet ist.
    8. Ventil nach Anspruch 1 oder 2 und einem der Ansprüche
    3 bis 73 dadurch gekennzeichnet, daß an der Gehäuseaußenseite in Höhe des Permanentmagneten (13) eine rundum laufende Vertiefung (53) ausgebildet ist.
    9. Ventil nach Anspruch 1 oder 2 und einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) aus Weicheisen besteht.
    BAD ORIGINAL
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