DE3700219A1

DE3700219A1 - Elektromagnetisch betaetigbares 3/2-wegeventil

Info

Publication number: DE3700219A1
Application number: DE19873700219
Authority: DE
Inventors: Lothar Schiel
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: ITT Automotive Europe GmbH
Priority date: 1987-01-07
Filing date: 1987-01-07
Publication date: 1988-07-21
Also published as: FR2609320A1; GB2199642A; JPS63176884A; GB8800123D0; US4807665A; FR2609320B1; GB2199642B

Description

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisch betätigbares ³/₂-Wegeventil zur wahlweisen Verbindung eines Ausgangs anschlusses mit einem ersten oder einem zweiten Eingangs anschluß, mit einem Elektromagneten, der ein durch einen Deckel verschlossenes Gehäuse aufweist, in dem eine Magnetwicklung sowie ein verschiebbar angeordneter Magnetanker vorgesehen sind, der bei Erregung des Elektromagneten einen Ventilschließkörper betätigt, der mittels einer im Gehäuse abgestützten Rückstellfeder in eine Ruhelage vorgespannt ist, in der eine Verbindung zwischen dem ersten Eingangsanschluß und dem Ausgangs anschluß besteht.

Ein derartiges Ventil ist z. B. in einer Druckschrift der Firma Mac Valves Europe, Inc. gezeigt. Dieses 3-Wege ventil weist einen elektromagnetisch betätigbaren ersten Steuerkolben auf, mit dessen Hilfe die Zufuhr eines unter Druck stehenden Druckmittels, gegebenenfalls der Druck luft, zu einem zweiten Kolben gesteuert wird, der abge dichtet in einer Bohrung geführt wird und zwei Dicht kanten aufweist, die mit zwei Dichtsitzen zusammen wirkend eine Verbindung zwischen einem ersten bzw. zweiten und einem dritten Anschluß herstellen bzw. absperren.

Weniger vorteilhaft anzusehen ist bei den vorbekannten 3-Wegeventilen die Notwendigkeit, eine Hilfsenergiequelle (Druckluftquelle) vorzusehen, um verhältnismäßig große Querschnitte wahlweise mit Vakuum bzw. Atmosphäre zu verbinden.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein elektromagnetisch betätigbares ³/₂-Wegeventil der ein gangs genannten Gattung zu entwickeln, mit dessen Hilfe auch verhältnismäßig große Querschnitte ohne Hilfs energiequelle unter Verwendung eines herkömmlichen Elek tromagneten zuverlässig schaltbar sind. Dabei soll es baulich einfach und in Serienfertigung leicht herstellbar sein und aus kostengünstig herstellbaren Bauteilen be stehen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die beiden Eingangsanschlüsse eine gemeinsame Symmetrie achse aufweisen, daß zwischen den beiden Eingangsan schlüssen ein Verbindungsbereich vorgesehen ist, inner halb dessen der Ausgangsanschluß an die Eingangsan schlüsse angeschlossen und der Ventilschließkörper um eine Schwenkachse schwenkbar gelagert ist, wobei zwei mittels des Ventilschließkörpers absperrbare bzw. frei gebbare Dichtsitzpaare vorgesehen sind, deren Dichtsitze innerhalb des Verbindungsbereichs symmetrisch verteilt im gleichen Abstand von der Schwenkachse des Ventilschließ körpers angeordnet sind. Der Erfindungsgegenstand er möglicht eine Durchführung der gewünschten Umschaltvor gänge unter Verwendung eines relativ kleinen schwachen Elektromagneten sowie eine genaue Dosierung der Ventil schließkraft und Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Magnethubes.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungs gegenstandes ist der Ventilschließkörper an einem mit dem Magnetanker in Verbindung stehenden Betätigungselement außermittig angelenkt. Diese Maßnahme ermöglicht eine exakte Abstimmung der Ventilschließkraft und des zur Ver fügung stehenden Hubes des Elektromagneten.

Eine andere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß der Ventilschließkörper am Betätigungs element mittels eines Ventilbetätigungsstößels angelenkt ist, der sowohl im Betätigungselement als auch am Ventil schließkörper schwenkbar gelagert ist. Durch diese Maß nahme wird eine besonders einfache, sehr zuverlässig arbeitende Verbindung zwischen dem Elektromagneten und dem Ventilschließkörper erreicht, da eine exakte Führung des Betätigungselementes im Gehäuse unabhängig von der Lage des Ventilschließkörpers gewährleistet werden kann.

Um die bei Betätigung des erfindungsgemäßen ³/₂-Wege ventils entstehenden Geräusche weitgehend zu vermeiden, ist der Ventilschließkörper an seinem mit den Dichtsitz paaren zusammenwirkenden Rand mit einer elastischen Schicht versehen.

Nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Erfindung schließt die Achse des Ausgangsanschlusses mit der Symmetrieachse der beiden Eingangsanschlüsse einen rechten Winkel ein. Diese Maßnahme bringt erhebliche Strömungsvorteile aufgrund der gleichen Auslenkung der beiden zwischen den Eingangsanschlüssen und dem Ausgangsanschluß entstehenden Strömungen.

Um besonders günstige Strömungsverhältnisse zu erreichen, ist bei einer weiteren Weiterbildung des erfindungs gemäßen Gegenstandes vorgesehen, daß die beiden Ein gangsanschlüsse sowie der Ausgangsanschluß gleiche Quer schnittsflächen aufweisen, und daß die Dichtsitzpaare um 90° versetzt und die Dichtsitze gegenüberliegend ange ordnet sind.

Um den Ventilschließkörper des erfindungsgemäßen ³/₂-Wegeventils, dessen erster Eingangsanschluß an eine Unterdruckquelle angeschlossen ist und dessen zweiter Eingangsanschluß mit der Atmosphäre in Verbindung steht, von einer darauf einwirkenden Druckdifferenz zu ent lasten, sieht die Erfindung vor, daß der Ventilschließ körper mittig schwenkbar gelagert ist.

Um jedoch in einem Bedarfsfall die Wirkung der erwähnten Druckdifferenz zur Erhöhung der Dichtheit des erfindungs gemäßen ³/₂-Wegeventils in Ruhestellung ausnutzen zu können, ist der Ventilschließkörper außermittig schwenk bar gelagert, so daß eine bei einer darauf wirkenden Druckdifferenz entstehende Kraftkomponente die Wirkung der den Ventilschließkörper in Ruhelage vorspannenden Rückstellfeder unterstützt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.

Die einzige Figur zeigt das erfindungsgemäße ³/₂-Wege ventil im Längsschnitt.

Das in der Figur dargestellte elektromagnetisch betätig bare ³/₂-Wegeventil weist einen ersten Eingangsanschluß 11, einen zweiten Eingangsanschluß 12 sowie einen Aus gangsanschluß 10, deren Anordnung bei der gezeigten Aus führung vorzugsweise so getroffen ist, daß die beiden Eingangsanschlüsse 11, 12 eine gemeinsame Symmetrieachse 18 aufweisen, die mit der Achse 19 des Ausgangsan schlusses 10 einen rechten Winkel einschließt, wobei alle drei Anschlüsse 10, 11, 12 gleich große Querschnitts flächen besitzen. Der Übergang der drei Anschlüsse 10, 11, 12 ineinander bildet einen Verbindungsbereich 20, in dem sich sowohl ein erstes, durch Dichtsitze 16 a, b ge bildetes Dichtsitzpaar 16 und ein zweites, durch Dicht sitze 17 a, b gebildetes Dichtsitzpaar 17 als auch ein mit den beiden Dichtsitzpaaren 16, 17 zusammenwirkender Ven tilschließkörper 9 befinden. Der bei diesem Ausführungs beispiel im Schnittpunkt der beiden Symmetrieachsen 18 und 19 schwenkbar gelagerte Ventilschließkörper 9 ist vorzugsweise an seinem an den Dichtsitzpaaren 16, 17 dicht anliegenden Rand mit einer elastischen Schicht 21 versehen, die sowohl eine bessere Abdichtung der Dicht sitze 16 a, b, 17 a, b gewährleistet als auch eine erhebli che Geräuschminderung beim Umschalten mit sich bringt.

Zur Betätigung des Ventilschließkörpers 9 ist ein Ventil betätigungsstößel 8 vorgesehen, der einerseits am Ventil schließkörper 9 und andererseits an einem Betätigungs element 5 schwenkbar angelenkt ist, das seinerseits von einem Elektromagneten 30 betätigt wird. Der Elektromagnet 30 ist dabei durch ein mittels eines Deckels 15 ver schlossenes Gehäuse 1 gebildet, in dessen Innenraum ein Magnetwicklungsträger 2 mit einer darauf aufgewickelten Magnetwicklung 3 angeordnet ist, die mittels Kontaktfahnen 7 an eine geeignete Spannungsquelle angeschlossen wird. Die Magnetwicklung 3 dient zum Ver schieben eines Magnetankers 4, der in einer Führungshülse 14 geführt und mit dem Betätigungselement 5 kraft- und formschlüssig verbunden ist. Zwischen der dem Deckel 15 abgewandten Stirnseite des Magnetankers 4 und dem Boden einer im Gehäuse 1 ausgebildeten Sackbohrung 22 ist eine Rückstellfeder 6 vorgesehen, wobei der Hub des Magnet ankers durch eine im Gehäuse 1 ausgebildete radiale An schlagfläche 23 begrenzt wird.

Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen elektromagnetisch betätigbaren ³/₂-Wegeventils ist folgende:

Bei nicht erregtem Elektromagneten 30 befindet sich der Ventilschließkörper 9 infolge der Wirkung der Rückstell feder 6 in der in der Zeichnung gezeigten Ruhestellung, so daß eine Verbindung zwischen dem ersten Eingangsan schluß 11 und dem Ausgangsanschluß 10 besteht. Wird nun an die Magnetwicklung 3 eine Spannung angelegt, so wirkt auf den Magnetanker 4 eine Magnetkraft, die größer sein muß als die von der Rückstellfeder 6 aufgebrachte Rück stellkraft. Unter der Wirkung der Magnetkraft bewegt sich der Magnetanker 4 in der Zeichnung nach rechts und zieht das Betätigungselement 5 mit. Dadurch wird der Ventilbe tätigungsstößel 8 ebenfalls nach rechts verschoben, wobei die Verschiebung ein Umkippen des Ventilschließkörpers 9 in die andere Schließstellung bewirkt, so daß nun eine Verbindung zwischen dem zweiten Eingangsanschluß 12 und dem Ausgangsanschluß 10 hergestellt wird. Beim Abschalten der auf die Magnetwicklung 3 wirkenden Spannung läuft der beschriebene Vorgang in umgekehrter Reihenfolge ab.

Bezugszeichenliste 1 Gehäuse
2 Wicklungsträger
3 Magnetwicklung
4 Magnetanker
5 Betätigungselement
6 Rückstellfeder
7 Kontaktfahne
8 Betätigungsstößel
9 Ventilschließkörper
10 Ausgangsanschluß
11 1. Eingangsanschluß
12 2. Eingangsanschluß
13
14 Führungshülse
15 Deckel
16 1. Dichtsitzpaar
16 a Dichtsitz
16 b Dichtsitz
17 2. Dichtsitzpaar
17 a Dichtsitz
17 b Dichtsitz
18 Symmetrieachse
19 Achse
20 Verbindungsbereich
21 Schicht
22 Sackbohrung
23 Anschlagfläche

Claims

1. Elektromagnetisch betätigbares ³/₂-Wegeventil zur wahlweisen Verbindung eines Ausgangsanschlusses mit einem ersten oder einem zweiten Eingangsanschluß, mit einem Elektromagneten, der ein durch einen Deckel verschlossenes Gehäuse aufweist, in dem eine Magnetwicklung sowie ein verschiebbar angeordneter Magnetanker vorgesehen sind, der bei Erregung des Elektromagneten einen Ventilschließkörper betätigt, der mittels einer im Gehäuse abgestützten Rückstell feder in eine Ruhelage vorgespannt ist, in der eine Verbindung zwischen dem ersten Eingangsanschluß und dem Ausgangsanschluß besteht, dadurch gekenn zeichnet, daß die beiden Eingangsanschlüsse (11, 12) eine gemeinsame Symmetrieachse (18) auf weisen, daß zwischen den beiden Eingangsanschlüssen (11, 12) ein Verbindungsbereich (20) vorgesehen ist, innerhalb dessen der Ausgangsanschluß (10) an die Eingangsanschlüsse (11, 12) angeschlossen und der Ventilschließkörper (9) um eine Schwenkachse schwenkbar gelagert ist, wobei zwei mittels des Ventilschließkörpers (9) absperrbare bzw. freigeb bare Dichtsitzpaare (16, 17) vorgesehen sind, deren Dichtsitze (16 a, b, 17 a, b) innerhalb des Verbindungsbereiches (20) symmetrisch verteilt im gleichen Abstand von der Schwenkachse des Ventil schließkörpers (9) angeordnet sind.

2. Elektromagnetisch betätigbares ³/₂-Wegeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschließkörper (9) an einem mit dem Magnetanker (4) in Verbindung stehenden Betätigungs element (5) außermittig angelenkt ist.

3. Elektromagnetisch betätigbares ^{3/₂-Wegeventil nach
Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Ventilschließkörper (9) am Betätigungs
element (5) mittels eines Ventilbetätigungsstößels
(8) angelenkt ist, der sowohl im Betätigungselement
(5) als auch am Ventilschließkörper (9) schwenkbar
gelagert ist.
4. Elektromagnetisch betätigbares 3/₂-Wegeventil nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Ventilschließkörper (9) an seinem mit den
Dichtsitzpaaren (16, 17) zusammenwirkenden Rand mit
einer elastischen Schicht (21) versehen ist.
5. Elektromagnetisch betätigbares 3/₂-Wegeventil nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Achse (19) des Ausgangsanschlusses (10) mit
der Symmetrieachse (18) der beiden Eingangsan
schlüsse (11, 12) einen rechten Winkel einschließt.
6. Elektromagnetisch betätigbares 3/₂-Wegeventil nach
Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Eingangsanschlüsse (11, 12) sowie der
Ausgangsanschluß (10) gleiche Querschnittsflächen
aufweisen und daß die Dichtsitzpaare (16, 17) um 90°
versetzt und die Dichtsitze (16 a, b bzw. 17 a, b)
gegenüberliegend angeordnet sind.7. Elektromagnetisch betätigbares 3/₂-Wegeventil nach
einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Ventilschließkörper (9)
mittig schwenkbar gelagert ist.8. Elektromagnetisch betätigbares 3/₂-Wegeventil nach
einem der Ansprüche 1 bis 6, dessen erster Eingangs
anschluß an eine Unterdruckwelle angeschlossen ist,
und dessen zweiter Eingangsanschluß mit der
Atmosphäre in Verbindung steht, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Ventilschließ
körper (9) außermittig schwenkbar gelagert ist, so
daß eine bei einer darauf wirkenden Druckdifferenz
entstehende Kraftkomponente die Wirkung der den
Ventilschließkörper (9) in Ruhelage vorspannenden
Rückstellfeder (6) unterstützt.}