DE3780642T2

DE3780642T2 - Elektromagnetisches ventil.

Info

Publication number: DE3780642T2
Application number: DE19873780642
Authority: DE
Inventors: Akos Sule
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-12-07
Filing date: 1987-12-07
Publication date: 1993-03-11
Anticipated expiration: 2007-12-08
Also published as: EP0319618A1; DE3780642D1; EP0319618B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Magnetventil nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Die letzten Entwicklungen auf dem Gebiet von mittels Computer gesteuerten automatischen hydraulisch und pneumatisch arbeitenden Einrichtungen haben das Erfordernis aufgezeigt, daß Magnetventile kleiner und wirksamer sein sollten, um noch höheren Anforderungen genügen zu können.
Für die bisherigen Magnetventile, die zum Steuern von Flüssigkeiten und Gasen dienen, sind viele Ausführungsarten vorgeschlagen worden, die den folgenden charakteristischen Aufbau haben. Übliche Magnetventile haben ein Spulengehäuse, in dem sich die Magnetspule befindet, so daß, wenn eine Spannung angelegt wird, ein Anker oder Stößel hierdurch bewegt wird und hierbei eine Öffnung oder Abdichtstelle öffnet. Um zu vermeiden, daß das Strömungsmedium oder Gas in das Gehäuse des Solenoids eindringt, verwenden die üblichen Magnetventile eine flexible Membrane, die die Ausnehmung abdichtet, in der sich die Magnetspule und der Anker befinden. Während der Arbeitsweise, wenn also die Magnetspule erregt wird, drückt der Anker oder Stößel gegen die Membrane, die wiederum gegen ein Schließorgan wirkt, das die Öffnung abdichtet. Dieser Schließkörper hat üblicherweise einen konischen Abschnitt, wobei ein Basisabschnitt größer ist als die abzudichtende Öffnung, und weiterhin hat dieser Schließkörper einen zylindrischen Abschnitt, der innerhalb der abzudichtenden Öffnung verschiebbar ist. Beim Arbeiten des Schließkörpers liegt die konische Fläche des Schließkörpers an der Kante der Öffnung an und dichtet hierdurch die Öffnung ab.
Der Aufbau der üblichen Magnetventile weist viele Unvollkommenheiten auf, durch die es notwendig ist, daß die verschiedenen zusammenwirkenden Bauteile sehr sorgfältig zueinander ausgerichtet sind, um sicherzustellen, daß in der Bewegungsrichtung der Anker des Magnetventils mit dem Schließkörper ausgerichtet liegt, um eine zufriedenstellende Abdichtung zu gewährleisten. Durch diese Erfordernis sind sehr enge Herstellungstoleranzen notwendig, und zwar bei den verschiedenen Bauteilen, weiterhin ein sorgfältiger Zusammenbau, so daß verhältnismäßig hohe Herstellungskosten die Folge sind. Aber auch bei kleinen Herstellungstoleranzen bei den verschiedenen Bauteilen und einem sorgfältigen Zusammenbau kann eine nicht genaue Ausrichtung des Schließkörpers eintreten, so daß hierdurch eine Leckage des Strömungsmediums auftritt und hierdurch der Einsatzbereich eines solchen Magnetventils verhältnismäßig eng begrenzt ist. Sogar schon durch eine nur sehr geringe nicht korrekte Ausrichtung des Schließkörpers zur abzudichtenden Öffnung hat zur Folge, daß der Schließkörper entlang einer elliptischen Linie entlang seiner konischen Fläche an der kreisförmigen Kante der Öffnung anliegt, so daß eine erhebliche Kraft auf den Schließkörper ausgeübt wird und diesen sowie den Ventilsitz deformiert, um eine Abdichtung herzustellen. Dieses Erfordernis der hohen Abdichtkraft hat zur Folge, daß eine verhältnismäßig hohe elektrische Energie nötig ist, wodurch sich ein verhältnismäßig geringer Gesamtwirkungsgrad des Magnetventils ergibt.
Bei einem üblichen Magnetventil wirkt das vom Ventil gesteuerte Strömungsmedium im wesentlichen auf die gesamte Membran. Um das Ventil zu betätigen muß die Magnetspule und der Anker oder Stößel genügend Kraft aufbringen, um die vom Strömungsmedium ausgeübte Kraft zu überwinden. Dies führt zu einem relativ hohen Verbrauch an elektrischer Energie.
Eine andere Quelle von nicht richtiger Funktionsweise der üblichen Magnetventile ist in der üblichen zweiteiligen Ausbildung von Membrane und Stößel zu sehen. Durch die Bewegung dieser zwei Teile besteht die Möglichkeit der Abnutzung an der Berührungsfläche zwischen Membrane und dem Stößel. Diese Abnutzung kann dann zu einer nicht mehr korrekten Ausrichtung dieser Bauteile zueinander führen, so daß letztlich durch einen Schaden an der Membran oder am Stößel das gesamte Magnetventil nicht mehr richtig arbeitet, also mangelhaft ist.
Ein Magnetventil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist durch die DE-A-3 208 316 bekannt.
Die erfindungsgemäße Ausbildung des Magnetventils gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist dadurch gekennzeichnet, daß der Anker sich in einer frei anstoßenden Angriffsposition in bezug auf den Ventilkegel befindet und eine Druckplatte an der äußeren Oberfläche des Ventilkörpers angebracht ist und den flexiblen Membranteil der Membran-Einrichtung trägt, um hierdurch die Fähigkeit der Membran-Einrichtung zu erhöhen, dem Flüssigkeitsdruck standzuhalten, wobei die Magnetspulen- Vorrichtung dazu befähigt ist, die Membran-Einrichtung sowie den Ventilkegel in einer zweiten Richtung vorzuspannen, welche zu der ersten Richtung entgegengesetzt gerichtet ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird Dein an die Membran angrenzender Teil des Schließkörpers hinterschnitten, so daß hierdurch die Nachgiebigkeit der Membran erhöht wird, wodurch die Wirkung eines Rückdrucks verringert wird und hierdurch die für das Magnetventil erforderliche elektrische Energie verringert wird.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird ein konischer Ventilsitz vorgesehen, wodurch der Innenraum des Ventils verringert werden kann. Bei dieser Ausführungsform wird eine Druckkugel vermieden und es kann ein nichtmetallischer Stößelteil verwendet werden, der Teil der Membrane ist.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Zusätzliche Zwecke und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der Nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ist eine Explosionsdarstellung des erfindungsgemäßen Magnetventils,
Fig. 2 eine schaubildliche Gesamtansicht des Magnetventils nach Fig. 1,
Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 in Fig. 2, wobei sich das Magnetventil im betätigten Zustand befindet, wobei eine linke Öffnung geschlossen und eine rechte Öffnung geöffnet ist,
Fig. 4 einen Schnitt wie in Fig. 3, wobei sich daß Magnetventil im nichtbetätigten Zustand befindet, wobei die linke Öffnung geöffnet und die rechte Öffnung geschlossen ist,
Fig. 5 eine Explosionsdarstellung einer anderen Ausführungsform der Membrane nach Fig. 1,
Fig. 6 eine Schnittdarstellung wie in Fig. 3, wobei das Magnetventil die in Fig. 5 gezeigte Membran aufweist, wobei sich das Magnetventil im betätigten Zustand befindet, wobei eine obere Öffnung geöffnet und eine untere Öffnung geschlossen ist, mit einem freien Durchgang für das Strömungsmedium zwischen der linken und der rechten Öffnung,
Fig. 7 eine Schnittdarstellung wie in Fig. 6, wobei sich das Magnetventil im nichtbetätigten Zustand befindet, wobei der Durchgang des Strömungsmediums zwischen der linken und rechten Öffnung unterbrochen ist,
Fig. 8 eine Explosionsdarstellung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Magnetventils, mit einem Paar von Ventil-Ausnehmungen und einem Paar von Membranen,
Fig. 9 eine schaubildliche Gesamtdarstellung des Magnetventils nach Fig. 8,
Fig. 10 einen Schnitt nach der Linie 10-10 in Fig. 9,
Fig. 10A ein schematisches Durchflußdiagramm der zweiten Ausführungsform des Magnetventils nach Fig. 8, wenn sich dieses im nichterregten Zustand befindet,
Fig. 10B ein schematisches Durchflußdiagramm wie in Fig. 10A, wobei sich das Magnetventil im erregten Zustand befindet,
Fig. 11 eine Explosionsdarstellung einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Magnetventils, bei dem drei Ventilausnehmungen und drei Membranen vorhanden sind,
Fig. 12 eine Ansicht von unten auf eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Magnetventils im geschlossenen Zustand,
Fig. 13 einen Schnitt nach der Linie 13-13 in Fig. 12,
Fig. 14 eine Ansicht von oben auf das Magnetventil nach Fig. 12,
Fig. 15 einen Ausschnitt der Schnittdarstellung nach Fig. 13, in vergrößerter Darstellung, wobei Einzelheiten der Konstruktion erkennbar sind, bei einer geöffneten Stellung des Ventils,
Fig. 16 eine gleiche Darstellung wie Fig. 15, wobei sich das Ventil in der geschlossenen Stellung befindet, und
Fig. 17 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Magnetventils, das sich in der Ruhestellung in geöffnetem Zustand befindet.

Detailbeschreibung des Erfindungsgegegenstandes

Mit Bezugnahme auf die Zeichnungen ist in den Fig. 1 und 2 ein Magnetventil 10 gemäß der Erfindung dargestellt, wobei dieses Magnetventil ein Gehäuse 12 aufweist, innerhalb dem sich eine kreisförmige Platte 14 und ein Stößel 16 aus einem nichtmagnetischen Material befinden; weiterhin ist eine Magnetspule 18 vorhanden. Das Gehäuse 12 hat einen Gehäusedeckel 20 und ist an der oberen Fläche 22 eines Ventilkörpers 24 mittels vier Maschinenschrauben 26, 28, 30 und 32 befestigt, die durch Durchgangslöcher 34, 36, 38 und 40 einer Bodenplatte 42 und durch Durchgangsbohrungen 44, 46, 48 und 50 im Ventilkörper 24 hindurchragen und in Eingriff stehen mit Gewindebohrungen in einer Druckplatte 52, wobei nur die Gewindebohrungen 54, 56 und 58 sichtbar sind.
Der Ventilkörper 24 hat eine Ausnehmung 60, innerhalb der sich eine Membran-Einrichtung 62 befindet, die ein wesentliches neues Merkmal des Erfindungsgegenstandes ist. Die Membran-Einrichtung 62 umfaßt eine Druckkugel 64, die sich im Zentrum eines halbkugelförmigen Sitzes 66 befindet, der in die obere Fläche 68 eines oberen Membranteils 70 eingeformt ist. Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß das Ende 72 eines Schaftes 74 des oberen Membranteils 70 eine Ausnehmung 76 aufweist, in der ein abgesetzter Abschnitt 78 am Ende 80 eines Schaftes 82 eingreift, der sich an einem unteren Membranteil 84 befindet. Jedes der oberen und unteren Membranteile 70, 84 hat halbkugelförmige Schließkörperflächen 86 und 88, deren Arbeitsweise im folgenden erläutert wird.
Es ist am besten aus Fig. 3 ersichtlich, daß die Unterseite 90 des unteren Membranteils 84 durch eine Schraubendruckfeder 92 nach oben gedrückt wird, wobei sich die Schraubendruckfeder 92 in einer Ausnehmung 94 der Bodenplatte 42 befindet. Das obere Ende 96 der Feder 92 liegt an einem Sitz 98 der Feder an, welcher Sitz 98 eine Ausnehmung 100 aufweist, in der sich das obere Ende 96 der Feder 92 befindet. Die obere Fläche 102 des Sitzes 98 hat eine halbkreisförmige Form, die in einem halbkreisförmigen Sitz 104 liegt, der in die untere Fläche 90 des unteren Membranteils 84 eingeformt ist. Die untere Fläche 106 der Bodenplatte 42 hat ein verhältnismäßig kleines Loch 108, das mit der Ausnehmung 94 in Verbindung steht und gewährleistet, daß sich in der Ausnehmung 94 der Atmosphärendruck einstellt, so daß dieser auf die untere Fläche 90 des Membranteils 84 einwirkt. Das Loch 108 erlaubt auch eine direkte Messung der Bewegung der Membran-Einrichtung 62 in ihrem zusammengebauten Zustand, so daß hierdurch bestimmt werden kann, ob sich das Ventil in der richtigen geöffneten Stellung befindet.
Die äußeren Ränder 110 und 112 des unteren Membranteils 70 und des oberen Membranteils 84 sind einstückig mit je einer V-förmigen Lippe 114 und 116 versehen, die in eine komplementär hierzu geformte Rinne 120 und 118 paßt, wobei diese Rinnen in die obere Fläche 122 und in den Boden einer zylindrischen Ausnehmung 125 eingeformt sind. Die zylindrische Ausnehmung 125 befindet sich in der unteren Fläche 124 des Ventilkörpers 24. Die zylindrische Ausnehmung 125 nimmt einen zylindrischen Vorsprung 43 der Bodenplatte 42 auf und sichert dadurch eine zentrale Ausrichtung und damit Wirkungsrichtung der Kraft der Feder 92. Die V-förmigen Lippen 114 und 116 wirken als Dichtringe und verhindern jegliche Leckage des Strömungsmediums zur Ventilausnehmung 60. Die Lippen 114 und 116 liegen konzentrisch bezüglich der Schaftabschnitte 74 und 82 und ebenfalls bezüglich der Schließkörperflächen 86 und 88, so daß hierdurch gewährleistet ist, daß die Membranteile 70 und 84 bezüglich des Ventilkörpers 24 ihre korrekte Lage einnehmen.
Das obere Ende 126 des Ankers 16 ist mittels eines Gewindeabschnitts 128 mit der Platte 14 verbunden, wobei das obere Ende 126 einen Schlitz 130 für einen Schraubenzieher aufweist. Der Gehäusedeckel 20 hat im Zentrum ein Loch 132, das einen Zugang zum Schlitz 130 ergibt, so daß der nichtmagnetische Anker 16 bezüglich seiner Lage zur Platte 14 mittels eines Schraubenziehers verstellt werden kann und somit die vertikale Lage des Ankers 16 einstellbar ist und somit die auf die Kugel 64 einwirkende Kraft einstellbar ist. Über den Schlitz 130 wird also die Bewegung der Membran-Einrichtung 62 beeinflußt. In der erregten Stellung des Magnetventils bildet der halbkugelförmige Abschnitt 86 des oberen Membranteils 70 eine Abdichtung mit der oberen Öffnung 174 und öffnet die untere Öffnung 176. Der Gehäusedeckel ist straff in das obere Ende 134 des Gehäuses 12 eingepaßt. Um diese Einstellarbeit durchführen zu können ist es notwendig die Magnetspule 18 zu erregen, um hierdurch die Platt 14 gegenüber dem Gehäuse 12 durch die Magnetkraft zu fixieren, da sonst die Platte 14 sich frei bewegen kann, so daß dadurch eine richtige Einstellarbeit verunmöglicht wird.
Die untere Fläche 136 der Magnetspule 133, auf der die Magnetwicklung 18 aufgewickelt ist, sitzt auf der oberen Fläche der Druckplatte 52. Diese Druckplatte 52 hat eine zentrische Nabe 140 mit einem zentrischen Loch 142, in der der Anker 16 verschiebbar ist. Die Anschlußstellen 144 und 146 der Magnetwicklung 18 führen durch einen in der Wand 150 des Gehäuses 12 vorhandenen Schlitz 148 aus dem Gehäuse 12, wie am besten aus Fig. 1 ersichtlich ist.
Der Ventilkörper 24 hat eine normalerweise offene (N/O) linke Öffnung 152 und eine normalerweise geschlossene (N/C) rechte Öffnung 154, wobei diese Öffnungen mit Gewinden 156 und 158 versehen sind. Weiterhin hat der Ventilkörper 24 eine gemeinsame zentrale Öffnung 160, die in Fig. 3 gestrichelt dargestellt ist. Es ist klar, daß auch andere Mittel als die Gewinde 156 und 158 vorhanden sein können, um das Magnetventil an ein spezielles System anzuschließen. Die Bezeichnungen linke Öffnung, rechte Öffnung und zentrale Öffnung beziehen sich auf die Darstellung des Magnetventils 10 gemäß den Fig. 3 und 4, wobei diese Bezeichnungen nur aus Gründen des Verständnisses gemacht wurden. Aus den Fig. 1 und 2 ist ersichtlich, daß die zentrale Öffnung 160 einen Gewindeabschnitt 162 aufweist, der wie die Gewindeabschnitte 156 und 158 angeordnet ist. Die linke Öffnung 152 führt zu einem nach oben geneigten Kanal 164, der in Verbindung steht mit einem oberen Abschnitt 166 der Ausnehmung 60, und die rechte Öffnung 154 führt nach unten geneigt zu einem Kanal 168, der in Verbindung steht mit einem unteren Abschnitt 170 der Ausnehmung 60. Die oberen und unteren Abschnitte 166 und 170 der Ausnehmung 60 sind durch einen zentralen Kanal 172 miteinander verbunden, der ebenfalls mit dem zentralen Kanal 160 in Verbindung steht. Der Durchmesser des zentralen Kanals 172 ist etwas größer als der Durchmesser der oberen und unteren Schaftabschnitte 74 und 82. Die obere Kante des zentralen Kanals 172 bestimmt eine obere Öffnung 174, wogegen die untere Kante dieses zentralen Kanals eine untere Öffnung 176 bestimmt. Die Fläche 86 des Schließkörpers ist so proportioniert, daß die Fläche 86 fähig ist sich auf den Sitz der oberen Öffnung 174 zu setzen und diese abzudichten, wobei dann auch die Fläche 88 des Schließkörpers so proportioniert ist, daß sie sich leicht auf die untere Öffnung 176 setzen kann und somit diese Öffnung abdichtet.
Während der Arbeitsweise des Magnetventils 10, wenn also die Magnetspule 18 erregt wird, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, wird die Platte 14 gegen die Kraft der Feder 92 nach unten gezogen, bis sie am oberen Teil 141 der zentrischen Nabe 140 anliegt. Das untere Ende 180 des Ankers 16 liegt an der Druckkugel 64 an, die wiederum auf die Fläche 86 des Ventilschließkörpers einwirkt, der die obere Öffnung 174 abdichtend verschließt. In diesem Zustand ist die linke Öffnung 152 geschlossen, wogegen ein Strömungsmedium entweder durch die rechte Öffnung 154 eintreten oder aus dieser austreten kann und durch den Kanal 168, den unteren Abschnitt 170 der Ausnehmung 60, den zentralen Kanal 172 und die zentrale Öffnung 160 strömt.
Wenn die Magnetspule 18 nicht erregt wird, wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, drückt die Feder 92 den unteren Membranteil 84 vertikal nach oben und bewirkt, daß die Fläche 88 des Ventilschließkörpers die untere Öffnung 176 abdichtend verschließt. In diesem Zustand ist die rechte Öffnung 154 verschlossen, während ein Strömungsmedium entweder in die linke Öffnung 152 einströmt oder aus dieser austritt und durch den Kanal 164, den oberen Teil 166 der Ausnehmung 60, den zentralen Kanal 172 und die zentrale Öffnung 160 strömt.
Die halbkugelförmigen Flächen 86 und 88 der Ventilschließkörper gewährleisten die Ausbildung einer kreisförmigen Berührungslinie zwischen den Flächen 86, 88 und den oberen und unteren Öffnungen 174, 176, sogar wenn zwischen den verschiedenen Bauteilen des Magnetventils 10 geringe nicht genaue Ausrichtungen zueinander vorliegen. Die Möglichkeit einer solchen nicht genauen Ausrichtung zueinander ist gering und zwar durch die einstückigen Ausbildungen der Flächen 70, 84, der Lippen 114, 116 und der Flächen 86, 88 der Ventilschließkörper. Die Notwendigkeit gesonderte Abdichtringe zu verwenden, um die Membranteile gegenüber dem Ventilkörper abzudichten, so wie es bei üblichen Magnetventilen der Fall ist, wird verhindert, so daß hierdurch eine bedeutende Quelle einer nicht genauen Ausrichtung der Bauteile und eine Leckage ausgeschlossen wird. Die Druckkugel 64 sitzt in der Ausnehmung 66 des oberen Membranteils 70 und gewährleistet die Ausübung einer zentral wirkenden Abdichtkraft, sogar dann, wenn eine geringe nicht korrekte Ausrichtung des Ankers 16 vorliegt.
Während der Arbeitsweise wirkt der Rückdruck des durch das Magnetventil 10 gesteuerten Strömungsmediums auf die Membran 70 gegen die Druckplatte 52 und nicht vollständig gegen den Anker 16, wie bei einem üblichen Magnetventil. Dies verringert die von der Magnetspule 18 auf zubringende erforderliche Kraft und erhöht den Gesamtwirkungsgrad des Magnetventils 10. Wenn z. B. die Magnetwicklung 18 erregt wird und der obere Membranteil 70 nach unten verformt wird, weg von der Druckplatte 52, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, wirkt jeglicher Rückdruck nur auf den Abschnitt des Membranteils 70, der von der Druckplatte 52 entfernt ist. Im Gegensatz hierzu wirkt bei den üblichen Magnetventilen der Rückdruck auf die gesamte Membranfläche, so daß eine erhebliche Betätigungskraft erforderlich ist, um diesen Rückdruck zu überwinden.
Um ein bedeutendes Problem zu überwinden, welches dann besteht, wenn die Flächen 86 und 88 der Ventilschließkörper verhältnismäßig groß ausgebildet werden, um eine große Durchflußrate zu erzielen, und hierdurch der Radius desjenigen Abschnitts des Membranteils 70, der sich von der Druckplatte 52 abhebt, ziemlich groß wird, wird zur Überwindung dieses Problems an der Stelle der Durchsetzung der Flächen 86, 88 der Ventilschließkörper und der Membranteile 70, 84 ein hinterschnittener Abschnitt 182, 184 ausgebildet. Diese hinterschnittenen Abschnitte 182, 184 sind am besten aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich.
Aus Fig. 3 bei der nicht von der Druckplatte 52 wegbewegten Membran ist ersichtlich, daß die hinterschnittenen Abschnitte 182, 184 nach innen gerichtete Fortsetzungen der Membranteile 70, 84 sind. Wenn zum Beispiel der Membranteil 70 von der Druckplatte 52 wegbewegt wird, wird der zentrale Sitz 66 nach unten gedrückt, gemäß Fig. 3. Der hinterschnittene Abschnitt 182 verringert dann den Gesamtdurchmesser desjenigen Abschnitts von der Membran 70, der von der Druckplatte 52 wegbewegt worden ist und verringert hierdurch die Wirkung des Rückdruckes im zu steuernden Strömungsmedium. Der hinterschnittene Abschnitt 182 und der Durchmesser 174 der Öffnung können so dimensioniert sein, daß der wirksame Flächenbereich der Membran 70, auf den der Rückdruck wirkt, im wesentlichen gleich ist des Flächenbereiches der Öffnung 174. Hierdurch ergibt sich die gleiche Leistungsfähigkeit des Magnetventils, ob nun das zu steuernde Strömungsmedium bei einer seitlichen Öffnung des Gehäuses oder im zentrischen Kanal ansteht.
In den Fig. 5, 6 und 7 ist eine weitere Ausführungsform 200 des Erfindungsgegenstandes dargestellt, wobei bei dieser Ausführungsform ein Gehäuse 202 vorhanden ist, innerhalb dem sich eine Platte 204, ein Anker 206 und eine Magnetwicklung 208 befinden. Das Gehäuse 202 weist einen einstückig damit vorhandenen Deckel 210 auf und ist an einem Ventilkörper 211 auf die gleiche Weise befestigt, wie das Gehäuse 52 beim ersten Ausführungsbeispiel 10 der Erfindung gemäß Fig. 1. Der Deckel 210 weist eine damit einstückige Nabe 214 auf, die in den Hohlraum der Magnetspule 216 für die Magnetwicklung ragt. Die Nabe 214 hat ein zentrales Loch 218, innerhalb dem der Anker 206 verschiebbar ist. Der Deckel 210 hat ein zentral angeordnetes Gewindeloch 220, in der eine Stellschraube 222 sitzt. Der Boden 224 der Stellschraube 222 liegt am oberen Ende 226 einer Schraubendruckfeder 228 an, deren unteres Ende 230 am oberen Ende 232 des Ankers 206 sitzt. Das untere Ende 234 des Ankers 206 trägt ein Gewinde, das in der Platte 204 sitzt. Das untere Ende 236 des Ankers 206 ragt durch ein Loch 238 einer Druckplatte 240 und sitzt auf einer Druckkugel 244, die in einer konischen Ausnehmung 242 liegt. Diese Ausnehmung 242 ist im Zentrum der oberen Fläche 246 der Membran-Einrichtung 248 eingeformt.
Die Membran-Einrichtung 248 ist im wesentlichen gleich ausgebildet wie die vorgängig beschriebene Membran-Einrichtung 62, mit der Ausnahme, daß die Membran-Einrichtung 248 einen oberen Membranteil 250, einen unteren Membranteil 252 und einen zentralen Schaft 254 aufweist. Die oberen und unteren Enden 256, 258 des Schaftes 254 passen in Löcher 260, 262, die in die oberen und unteren halbkugelförmigen Flächen 264, 266 der Ventilschließkörper eingearbeitet sind. Die oberen und unteren Membranteile 250, 252 weisen Abdichtlippen 268, 270 auf, die gleich ausgebildet sind wie die Abdichtlippen 114, 116, wie vorgängig beschrieben worden ist. Die vorgängig bei der Membran-Einrichtung 62 beschriebenen hinterschnittenen Abschnitte 182, 184 sind bei der Membran-Einrichtung 248 nicht vorhanden.
Der Ventilkörper 211 ist im wesentlichen gleich dem Ventilkörper 24 und weist Rinnen 272, 274 auf, die komplementär sind zur Form der Dichtlippen 268, 270. Im Ventilkörper 211 ist eine Ausnehmung 276 vorhanden, die einen oberen Ausnehmungsteil 278, einen unteren Ausnehmungsteil 280 und einen Steuerkanal 282 umfaßt, der mit den oberen und unteren Ausnehmungsteilen 278, 280 in Verbindung steht und einen Durchmesser aufweist, der größer ist als der des Schaftes 254. Der Übergang zwischen dem zentrischen Kanal 282 und den oberen und unteren Ausnehmungsteilen 276, 280 bildet obere und untere Öffnungen 284, 286. Die Flächen 264, 266 der Ventilschließkörper sind so bemessen, daß sie leicht in abdichtende Anlage mit den Öffnungen 264, 286 bringbar sind, wie es bereits vorgängig beschrieben worden ist. Der Ventilkörper 211 hat eine linke Öffnung 298 und eine rechte Öffnung 290, die mit Gewindeabschnitten 292, 294 versehen sind. Die Bezeichnungen als linke Öffnung und rechte Öffnung bezieht sich auf die Darstellung des Magnetventils 200 in den Fig. 6 und 7, wobei diese Bezeichnungen nur aus Gründen des Verständnisses gemacht wurden. Die linke Öffnung 288 weist einen geraden Kanal 295 auf, der mit dem zentrischen Kanal 28 in Verbindung steht, und die rechte Öffnung 290 hat einen rechtwinkligen Kanal 298, der mit dem unteren Ausnehmungsteil 278 in Verbindung steht.
In der gleichen Weise, wie es bereits vorgängig beschrieben wurde, wird die untere Fläche 300 des unteren Membranteils 252 durch eine Schraubendruckfeder 302 nach oben gedrückt, wobei diese Schraubendruckfeder in einer Ausnehmung 304 einer Bodenplatte 212 sitzt. Das obere Ende 306 der Feder 302 liegt an einem Sitz 308 an, der gleich ist dem Sitz 98 vom ersten Beispiel, wobei eine Ausnehmung 310 vorhanden sind, in der das obere Ende 306 der Feder 302 liegt. Die obere Fläche 312 des Sitzes 308 hat eine halbkugelförmige Ausbildung, die in einem zentralen halbkugelförmigen Sitz 314 liegt, der in die untere Fläche 300 des unteren Membranteils 252 eingeformt ist. Die untere Fläche 316 der Bodenplatte 312 hat ein kleines Loch 318, ähnlich dem Loch 108 vom ersten Beispiel, welches Loch 318 in Verbindung steht mit der Ausnehmung 304 und sicherstellt, daß in der Ausnehmung 304 der Atmosphärendruck herrscht und auf die untere Fläche 300 des unteren Membranteils 252 wirkt und hierdurch eine direkte Messung der Bewegung der Membran-Einrichtung 249 im zusammengebauten Zustand ermöglicht.
Wenn die Magnetwicklung 208 erregt wird, wird die Ankerplatte 204 gegen die Kraft der Feder 228 nach oben gezogen, bis die Ankerplatte 204 an einer Schulter 320 des Gehäuses 202 und an der Nabe 214 anliegt, wie es in Fig. 6 gezeigt ist. Die Feder 302 drückt den unteren Membranteil 252 vertikal nach oben und bewirkt, daß die Fläche 266 des Schließkörpers an der unteren Öffnung 286 abdichtend anliegt. In diesem Zustand kann ein Strömungsmedium in oder aus der linken Öffnung 288 strömen, und zwar durch den Kanal 296, den zentralen Kanal 282, durch den unteren Ausnehmungsteil 278, durch den Kanal 298 und durch die rechte Öffnung 290.
Wenn die Magnetwicklung 208 nicht erregt wird, drückt die Feder 228 den Anker 206 nach unten, so daß das untere Ende 236 des Ankers 206 auf die Druckkugel 244 drückt und hierdurch der obere Membranteil 250 nach unten aufgebogen wird und zur Folge hat, daß die Fläche 264 des Schließkörpers die obere Öffnung 284 abdichtet. In diesem Zustand kann kein Strömungsmedium zwischen der rechten und linken Öffnung 288, 290 fließen.
Eine weitere Ausführungsform des Magnetventils 400 ist aus den Fig. 8-10 ersichtlich. Dieses Magnetventil hat ein Gehäuse 402, das mittels zwei Schrauben 406, 408 an einem Ventilkörper 404 befestigt ist, wobei diese Schrauben durch eine Platte 410 hindurchragen. Aus Fig. 10 ist am besten ersichtlich, daß der Ventilkörper 404 zwei Ausnehmungen 412, 414 aufweist, die obere Öffnungen 416, 418 bzw. untere Öffnungen 420, 422 haben. Diese Ausnehmungen 412, 414 stehen über Öffnungen 424, 426, 428 und 430 mit dem äußeren des Ventilkörpers 404 in Verbindung. In jeder Ausnehmung 412, 414 befinden sich zwei Membran-Einrichtungen 432, 434, wobei jede davon im wesentlichen den gleichen Aufbau hat wie die Membran-Einrichtung 62 vom Magnetventil 10 nach Fig. 1. Jede Membran-Einrichtung 432, 434 umfaßt eine Druckkugel 436 bzw. 438, die in einem zentrisch liegenden, halbkugelförmigen Sitz 440, 442 sitz, wobei diese Sitze in den unteren Flächen 444, 446 der unteren Membranteile 448, 450 eingeformt sind. Die Abstützorgane für die Druckkugeln 436 und 438 werden im folgenden beschrieben. Die Enden 452, 454 der Schäfte 456, 458 der unteren Membranteile haben Ausnehmungen 460, 462, die in Eingriff sind mit nach unten ragenden Absätzen 464, 460, wobei diese Absätze bei Schäften 468, 470 der oberen Membranteile 472, 474 vorhanden sind. Jeder der oberen und unteren Membranteile 448, 450, 472 und 474 weist ein halbkugelförmiger Schließkörper-Flächen 476, 478, 480 und 482 auf, wobei ihre Arbeitsweise gleich ist wie bei den Flächen 86, 88 der vorgängig beschrieben Schließkörper.
Es ist am besten aus Fig. 10 ersichtlich, daß die oberen Flächen 484, 486 der oberen Membranteile 472, 474 durch Schraubendruckfedern 488, 490 nach unten gedrückt werden. Die Federn 488, 490 liegen in Ausnehmungen 492, 494 von Scheiben 496, 498, die in Bohrungen 500, 510 einer Kopfplatte 410 eingepaßt liegen. Die Federn 488, 490 stützen sich an Federsitzen 504, 506 ab, wobei jeder Sitz eine Ausnehmung 508, 511 aufweist, in der die unteren Enden 512, 514 der Federn 488, 490 sitzen. Die unteren Flächen 516, 518 der Federsitze 504, 506 sind halbkugelförmig geformt und liegen in zentrischen halbkugelförmigen Sitzen 520, 522, die in die oberen Flächen 484, 486 der oberen Membranteile 472, 474 eingeformt sind. Jede der Scheiben 496, 498 hat ein verhältnismäßig kleines Loch 524, 526, die mit den Ausnehmungen 492, 494 in Verbindung stehen und erlauben, daß der Atmosphärendruck auf die oberen Flächen 484, 486 der Membranteile 472, 474 einwirkt und daß weiterhin die Bewegung der Membran-Einrichtungen 432 und 434 direkt gemessen werden kann.
Wie bereits früher beschrieben, weist jede der Außenränder der oberen und unteren Membranteile 448, 450, 472, 474 eine einstückig damit vorhandene V-förmige Lippe 528, 530, 532 und 534 auf, die in komplementär geformte Rinnen 536, 538, 540, 542 eingepaßt liegt, wobei diese vorerwähnten Rinnen in den Ventilkörper eingearbeitet sind. Die V-förmigen Lippen 528, 530, 532 und 534 wirken als Abdichtringe und verhindern jegliche Leckage eines Strömungsmediums zu den Ausnehmungen 412, 414. Die Lippen 528, 530, 532, 534 liegen konzentrisch zu den Schäften 468, 470 und zu den Flächen 476, 478, 480, 482 der Schließkörper, so daß hierdurch gewährleistet ist, daß die Membran-Einrichtungen 432, 434 bezüglich des Ventilkörpers 404 richtig liegen.
Das untere Ende 544 des Ankers 546 ist mittels eines Gewindeabschnitts 550 an einer Ankerplatte 548 befestigt. Der Stiftförmige Anker 546 ist mit einem Schlitz 552 für einen Schraubenzieher versehen. Das Gehäuse 402 hat eine zentrische Bohrung 554, so daß eine Bedienungsperson mittels eines Schraubenziehers Zugang zum Schlitz 552 hat und den Anker 546 gegenüber der Ankerplatte 548 verdrehen kann, wodurch die vertikale Stellung des Ankers 546 und die Kraft auf die Druckkugeln 436, 438 einstellen kann, so wie es früher schon beschrieben worden ist.
Das obere Ende 556 des Ankers 546 liegt an einem rechteckigen Betätigungsjoch 558 an, auf dem die Druckkugeln 436, 438 liegen. Das Betätigungsjoch 553 ist innerhalb eines Schlitzes 560 verschiebbar, der im oberen Teil 562 des Gehäuses 402 eingearbeitet ist. Die Druckkugeln 436, 438 ragen durch zentral angeordnete Bohrungen 564, 566 einer kreisförmigen Druckplatte 568, 570 und wirken über untere Flächen 444, 446 auf die Membran-Einrichtungen 432, 434.
Es ist am besten aus Fig. 10 ersichtlich, daß die Öffnung 430 über den Kanal 572, den oberen Teil 574 der Ausnehmung 412 und über den zentralen Kanal 576 mit der Öffnung 426 in Verbindung steht. Der zentrische Kanal 576 führt auch zum unteren Teil 578 der Ausnehmung 412. Die Öffnung 424 steht über den Kanal 580, den unteren Teil 582 der Ausnehmung 414 und über den zentralen Kanal 584 mit der Öffnung 428 in Verbindung. Der zentrale Kanal 584 steht auch mit dem oberen Teil 586 der Vertiefung 414 in Verbindung.
Wenn die Magnetwicklung 588 nicht erregt ist, wie es in Fig. 10 gezeigt ist, drücken die Druckfedern 488, 490 ihre Sitze 504, 506 nach unten und bewirken, daß die Ventilschließkörper 476, 480 die Öffnungen 416, 418 verschließen. Die Ventilschließkörper 478, 482 werden ebenfalls nach unten gedrückt, so daß hierdurch die Öffnungen 420, 422 geöffnet werden. Im nichterregten Zustand erlaubt das Magnetventil einen Strömungsdurchfluß zwischen den Öffnungen 424, 428 und verhindert einen Strömungsdurchfluß zwischen den Öffnungen 430, 426. Im erregten Zustand, wenn also die Magnetwicklung 588 erregt ist, wird die Ankerplatte 548 gegen die Kraft der Federn 488, 490 nach oben gezogen. Das Betätigungsjoch 558 drückt die Druckkugeln 436, 438 gegen die Membranteile 448, 450 und die Schließkörperflächen 478, 482 verschließen die Öffnungen 420, 422, und die Schließkörperflächen 476, 480 werden von den Öffnungen 416, 418 wegbewegt, so daß diese hierdurch geöffnet werden. Im erregten Zustand erlaubt das Magnetventil 400 eine Mediumsströmung zwischen den Öffnungen 430, 426 und verhindert eine Mediumsströmung zwischen den Öffnungen 424, 428.
Fig. 11 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel des Magnetventils 600, welches drei Membran-Einrichtungen 602, 604, 606 umfaßt, wobei jede dieser Einrichtungen den gleichen Aufbau hat wie die Membran-Einrichtungen 432, 434 in Fig. 10, was aus Fig. 11 nicht ersichtlich ist. Das Magnetventil 600 nach Fig. 11 hat einen oberen Teil 608, der insgesamt neun Öffnungen 610, 612, 614, 616, 618, 620, 622, 624 und 626 aufweist, die in drei Gruppen zu je drei Öffnungen zusammengefaßt sind. Jede Gruppe von Öffnungen führt zu inneren Kanälen und Ausnehmungen, die im wesentlichen den gleichen Aufbau haben wie die inneren Kanäle und Ausnehmungen in Fig. 1, was aus Fig. 11 nicht ersichtlich ist. Das in Fig. 10 vorhandene rechteckige Betätigungsjoch 558 ist nunmehr durch eine kreisförmige Betätigungsplatte 628 ersetzt, auf der die drei Druckkugeln 630, 632, 634 angeordnet sind, wobei jede Druckkugel für eine der Membran-Einrichtungen 602, 604, 606 bestimmt ist. Wenn die nicht dargestellte, im Gehäuse 636 angeordnete Magnetwicklung erregt wird, wird die Druckplatte 628 über einen mit gestrichelten Linien dargestellten Ankerteil 638 betätigt, und die Druckkugeln 630, 632, 634 wirken auf die Membran-Einrichtungen 602, 604, 606 zum Öffnen und Schließen der verschiedenen Öffnungen in der früher schon beschriebenen Weise. Wenn der Solenoid nicht erregt wird, wirken die Druckfedern auf die Membran-Einrichtungen 602, 604, 608 in der ebenfalls früher bereits beschriebenen Weise. Das Ventilgehäuse 636 ist auf dem oberen Teil 608 mittels Schrauben 640 und 642 befestigt.
Im nicht erregten Zustand erlaubt das Magnetventil 600 einen Strömungsmittelfluß zwischen den Öffnungen 610, 612, weiterhin zwischen den Öffnungen 616, 618 und zwischen den Öffnungen 622, 626 und verhindert einen Strömungsmittelfluß zwischen allen anderen Öffnungen. Im erregten Zustand erlaubt das Magnetventil 600 einen Strömungsmittelfluß zwischen den Öffnungen 612, 614, weiterhin zwischen den Öffnungen 618, 620 und zwischen den Öffnungen 622, 624 und verhindert einen Strömungsmittelfluß zwischen allen anderen Öffnungen.
Bei einer zweiten Ausführungsform des Magnetventils 700 sind zwei Paare von Öffnungen 702, 704 vorhanden, die in den Ventilkörper 404 nach Fig. 9 eingearbeitet sind. Die innere Verbindung der Öffnungen 424, 430, 426, 428, 702, 704 bei dieser zweiten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes wird anhand der Fig. 10 und den schematischen Durchflußdiagrammen in den Fig. 10A und 10B erläutert. Die Öffnung 424 steht in Verbindung mit dem zentralen Kanal 584. Die Öffnung 428 steht in Verbindung mit dem oberen Teil 586 der Ausnehmung 414, und die Öffnung 704 steht in Verbindung mit dem unteren Teil 582 der Ausnehmung 414. In gleicher Weise steht die Öffnung 430 in Verbindung mit dem zentralen Kanal 570. Die Öffnung 426 ist mit dem oberen Teil 574 der Ausnehmung 414 verbunden, und die Öffnung 702 ist mit dem unteren Teil 578 der Ausnehmung 412 verbunden. Die Öffnungen 430, 702 und die Öffnungen 424, 704 bilden zwei unabhängige, üblicherweise offene Durchflußkanäle, wie es in Fig. 10A gezeigt ist. Die Öffnungen 430, 426 und 424, 428 bilden zwei unabhängige, normalerweise geschlossene Durchflußkanäle.
In den Fig. 12 bis 17 ist eine weitere Ausführungsform eines Magnetventils 800 dargestellt. Das Magnetventil 800 ist normalerweise geschlossen und weist einen Ventilkörper 802 auf, der zwischen einer Kopfplatte 804 und einer Bodenplatte 806 mittels zwei Maschinenschrauben 808, 810 befestigt ist, wobei diese Schrauben in Gewindelöchern der Kopfplatte 804 eingeschraubt sind. Die Bodenplatte 806 weist ebenfalls zwei Gewindelöcher 812, 814 auf, die dazu dienen um das Magnetventil an einer gewünschten Stelle befestigen zu können. Der Ventilkörper 802 und die Kopfplatte 804 sowie die Bodenplatte 806 haben zylindrische Form.
Der Ventilkörper 802 hat eine linke Öffnung 816 und eine rechte Öffnung 818. Die Bezeichnung linke Öffnung 816 und rechte Öffnung 818 bezieht sich auf die Darstellung des Magnetventils 800 in Fig. 13, wobei diese Bezeichnungen nur zum besseren Verständnis dienen. Die linke Öffnung 816 steht über eine Leitung 822 mit einer zentralen Bohrung 820 in Verbindung. Diese zentrale Bohrung 820 steht in Verbindung mit einer Ausnehmung 870, die in den oberen Teil 826 des Ventilkörpers 802 eingearbeitet ist und ein neues Merkmal der Erfindung darstellt.
Die rechte Öffnung 818 steht über einen geneigten Kanal 828 mit der Ausnehmung 870 in Verbindung, wobei die Leitung 828 zu einer horizontalen Leitung 830 führt. An der Schnittstelle eines geneigten Abschnittes 825 der Ausnehmung 870 mit der zentralen Bohrung 820 wird ein Ventilsitz 824 gebildet.
Ein einstückiger Membranteil 832 umfaßt einen Membranabschnitt 834, einen Ventil-Schließkörper 836 und einen Schaft 838. Der Schaft 838 ist mit einer Ankerscheibe 840 auf eine neuartige Weise verbunden, die im folgenden beschrieben wird und ein neues Merkmal der Erfindung ist. Die Ankerscheibe 840 wird durch eine Schraubenfeder 842 nach unten gedrückt, wobei diese Feder in einer Ausnehmung 844 des Gehäuses 846 liegt, das an der Kopfplatte 804 befestigt ist. Das untere Ende 849 der Schraubenfeder 842 liegt an einem Federsitz 850 an, der wiederum an der oberen Stelle 832 der Ankerscheibe 840 anliegt. Eine Bewegung der Ankerscheibe 840 nach unten hat zur Folge, daß der Ventilschließkörper 836 in Anlage mit dem Ventilsitz 824 kommt, so daß ein Durchfluß zwischen der linken Öffnung 816 und der rechten Öffnung 818 verhindert wird und das Magnetventil 800 geschlossen ist. Das Magnetventil 800 verbleibt in dieser geschlossenen Stellung, bis die Magnetwicklung 854 über die Anschlußstellen 858, 860 erregt wird, wobei die Magnetwicklung 854 in einer Ausnehmung 856 des Gehäuses 846 liegt. Bei Erregung der Magnetwicklung 854 wird die Ankerscheibe 840 nach oben gezogen und bewegt den Schließkörper 836 weg vom Ventilsitz 824. Die Magnetwicklung 854 wird durch einen Haltering 855 an ihrem Platz gehalten, wobei dieser Haltering 855 in einer Rinne 853 des Gehäuses 836 liegt. Die Anschlüsse 858, 860 ragen durch eine Öffnung 861 im Gehäuse 846. Das Gehäuse 846 weist vier aus Fig. 14 ersichtliche Gewindelöcher 857 auf, die dafür verwendet werden können, um das Magnetventil 800 an einer gewünschten Stelle zu befestigen, damit eine Wärmeübertragung vom Solenoid zu einem Gestell erleichtert wird.
Der Ventilsitz 824 und der Membranteil 832 sind am besten aus Fig. 15 ersichtlich, wobei die Ausnehmung 870 einen konischen Teil 862 aufweist, der mit einer zentralen Bohrung 820 in Verbindung steht. Der äußere Rand 864 des konischen Teils 862 führt zu einer V-förmigen Rinne 866, die im Ventilkörper 802 ausgeformt ist. Die Rinne 866 nimmt eine V-formige Lippe 868 auf, die sich am Membranteil 834 befindet. Durch die Form der Ausnehmung 870 in Verbindung mit dem Membranteil 832 verringert den Innenraum der Ausnehmung 870 des Magnetventils 800 und erhöht die Verwendbarkeit des Ventils, indem die Anlagefläche zwischen dem Ventilschließkörper 836 und dem Ventilsitz 824 erhöht wird, wodurch die Flächenpressung verringert wird und die Lebensdauer des Magnetventils erhöht wird, wobei dieser erläuterte Aufbau im folgenden detailliert beschrieben wird. Durch diese Ausbildung wird auch der Grad der Deformation des Ventilsitzes 824 bei der Arbeitsweise des Ventils verringert.
Aus den Fig. 15 und 16 ist ersichtlich, daß der Schaft 838 des Membranteils 832 vom Membranabschnitt 834 aus nach oben ragt und einen verjüngten Abschnitt 872 hat. Der Schaft 838 ragt durch eine Durchgangsbohrung 874 der Kopfplatte 804, und der obere Abschnitt 876 des Schaftes ist mit der Ankerplatte 840 verbunden. Der Ventilschließkörper 936 ragt von der unteren Fläche 878 der Membranscheibe 834 aus nach unten und umfaßt einen sphärischen Abschnitt 880. Der Schließkörper 836 hat weiterhin eine konische Hinterschneidung 882, die an der Schnittstelle zwischen dem Schließkörper 836 und der Membranscheibe 834 liegt.
Der Membranteil 832 besteht aus einem Kunststoff, der die erforderlichen Eigenschaften hinsichtlich Festigkeit, Elastizität und Zähigkeit aufweist. Ein Kunststoffmaterial, welches die erforderlichen physikalischen Eigenschaften aufweist, ist unter dem Handelsnamen Teflon bekannt. Andere Materialien, die diese erforderlichen Eigenschaften haben, können ebenfalls verwendet werden.
Aus Fig. 16 ist ersichtlich, daß der Membranteil 834 in der geschlossenen Stellung deformiert ist und der Membranteil 834 von der Kopfplatte 804 um das Ausmaß der Bewegung des Schließkörpers 836 abgehoben ist. Fig. 15 zeigt auch das Magnetventil 800 in der geöffneten Stellung. In der geöffneten Stellung ist der Membranteil 834 nicht deformiert und liegt vollständig an der Kopfplatte 804 an.
Der Anker 840 hat eine zentrale Bohrung 884 mit einem konischen Abschnitt 886 sowie eine Gegenbohrung 888. Der konische Abschnitt 886 der Bohrung 884 und der konische Teil des Schaftes 838 sind so proportioniert, daß beim Zusammenbauen das konische obere Ende 876 des Schaftes 838 in den konischen Abschnitt der Bohrung 884 eingesetzt wird und der Ankerteil 840 nach unten auf den Schaft 838 gepreßt wird, bis eine kritische Höhe erreicht worden ist. Diese kritische Höhe ist eine vorgewählte, genaue Abmessung, wie es vorgängig beschrieben worden ist, und zwar zwischen dem Membranabschnitt 834 und der Oberseite des Ankers 840. Diese Abmessung ist in Fig. 15 mit dem Bezugszeichen A gezeigt. Wenn der Ankerteil 840 auf den Schaft 838 gepreßt wird, wird der Schaftteil 876 zusammengedrückt. Der sich innerhalb der Gegenbohrung 888 befindliche Schaftteil 876 wird durch den konischen Abschnitt des Ankerteils 840 zusammengedrückt, dehnt sich in die Gegenbohrung 888 aus und verriegelt hierdurch den Schaftteil 838 und den Ankerteil 840 gegeneinander. Das obere Ende des Schaftes wird dann mit der Fläche 890 des Ankerteils 840 spanabhebend bündig bearbeitet. Obwohl aus unterschiedlichen Materialien bestehend, bilden der Armaturenteil 840 und der Membranteil 832 eine einfache, zuverlässige verbundene Einheit, die leicht zusammengesetzt werden kann, um eine vorgewählte genaue dimensionsmäßige Zuordnung zwischen dem Membranteil 834 und der Oberseite 890 des Ankers zu bilden. Die Abmessung A in Fig. 15 wird beim Zusammenbauen eingestellt und ist identisch dem Abstand zwischen der Fläche 891 des Gehäuses 846 und der Fläche 893 der Kopfplatte 804. Dies erlaubt den vollen Bewegungsweg des Membranteils 832 und des Schließkörpers 836.
Die genaue dimensionsmäßige Zuordnung zwischen dem Membranteil 834 und der Oberseite 890 des Ankers 840 erleichtert die Arbeitsweise des Magnetventils 800 mit einem begrenzten Bewegungsweg des Membranteils 832. Dieser begrenzte Bewegungsweg des Membranteils 832 ermöglicht das Arbeiten des Magnetventils 800 bei verhältnismäßig hohen Drücken, ohne Gefahr einer Zerstörung des Membranteils 834 Dies wird durch die Verwendung der Kopfplatte 804 erreicht, die einen Teil des Membranabschnitts 334 unterstützt und erlaubt, daß der Membranabschnitt 834 nur auf seinem nicht unterstützten Teil vom Druck beaufschlagt wird. Die Notwendigkeit, den Bewegungsweg des Membranteils 832 zu begrenzen, um das Ausmaß des nicht unterstützten Teils des Membranabschnitts 834 möglichst klein zu halten, erfordert eine genaue Zuordnung zwischen dem Membranabschnitt 834 und dem Gehäuse 854. Dies ist einfach erreichbar durch den genauen Zusammenbau des Membranabschnitts 832 und dem Anker 840, wie es vorgängig beschrieben wurde.
Die Arbeitsweise des Magnetventils 800 ist bei einem Druck auf den Membranabschnitt 834 durch den geringen Bewegungsweg des Membranteils 832 verhältnismäßig nicht feinfühlig.
Fig. 17 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Magnetventils 900. Das Ausführungsbeispiel 900 ist ein normalerweise offenes Magnetventil mit einem Ventilkörper 902, der zwischen einer Bodenplatte 904 und einem Kernteil 906 durch mehrere Maschinenschrauben angebracht ist, wobei in Fig. 17 nur zwei Schrauben 908, 910 mit unterbrochenen Linien dargestellt sind. Der Ventilkörper 902, die Bodenplatte 904 und der Kernteil 906 weisen je eine zylindrische Form auf.
Der Ventilkörper 902 hat eine linke Öffnung 912 und eine rechte Öffnung 914. Die Bezeichnungen linke Öffnung 912 und rechte Öffnung 914 beziehen sich auf die Darstellung des Magnetventils 900 in Fig. 17, wobei diese Bezeichnungen nur beispielsweise gemacht werden. Die linke Öffnung 912 steht über eine horizontale Leitung 918 mit einer zentrischen Bohrung 916 in Verbindung. Die zentrale Bohrung 916 steht mit einer Ausnehmung 920 in Verbindung, deren Ausbildung bereits aus Fig. 15 ersichtlich ist. Die Ausnehmung 920 steht über eine geneigte Leitung 922 mit der rechten Öffnung 914 in Verbindung. Am Übergang eines konischen Abschnittes der Ausnehmung 920 mit der zentralen Bohrung 916 wird ein Ventilsitz 921 gebildet.
Der Membranteil 924 hat im wesentlichen den gleichen Aufbau wie der bereits beschriebene Membranteil 832. Der Membranteil 924 hat einen einstückigen ausgebildeten Ventil-Schließkörper 926 und einen einstückigen Schaftabschnitt 928. Der Schaftabschnitt 928 sitzt eingepreßt in einer Bohrung 932 eines Schaftes 930. Der Schaft 930 ragt nach oben durch eine Bohrung 934 im Kernteil 906 und ist mit einer Ankerscheibe 936 dadurch verbunden, daß das Schaftende 938 in eine zentrale Bohrung 940 der Ankerscheibe 936 eingepreßt ist.
Der obere Abschnitt 942 der Bohrung 934 hat einen vergrößerten Durchmesser und dient zur Aufnahme einer Schraubenfeder 944. Die Schraubenfeder 944 drückt die Ankerscheibe 936 nach oben, bis die Ankerscheibe an einer Platte 946 anliegt, die in üblicher Weise mit dem Kernteil 906 verbunden ist. Die Platte 946 weist eine Wartungsöffnung 947 auf. Aus Fig. 17 ist die obere Stellung der Ankerscheibe 936 ersichtlich, wobei der Ventil-Schließkörper 926 des Membranteils 924 weg vom Ventilsitz 921 gehalten wird, so daß hierdurch eine Verbindung zwischen der linken Öffnung 912 und der rechten Öffnung 914 im Ventilkörper 902 geschaffen ist.
Das Magnetventil 900 enthält eine Magnetwicklung 948, die innerhalb einer Ausnehmung 951 des Kernteils 906 angeordnet ist. Wenn die Magnetwicklung über die Anschlüsse 950, 952 erregt wird, wird die Ankerscheibe 936 gegen die Kraft der Schraubenfeder 944 zur Magnetwicklung 948 hin gezogen, so daß hierdurch der Ventilschließkörper 926 an den Ventilsitz 921 angelegt wird, so daß hierdurch das Magnetventil 900 geschlossen wird. Die Anschlüsse 950, 952 ragen durch eine Öffnung 953, die im Kernteil 901 ausgearbeitet ist.
Beim Ausführungsbeispiel 900 besteht der Schaft 930 aus einem nichtmagnetischen Material und der Membranteil 924 besteht aus einem Material geeigneter Flexibilität, wie z. B. ein Kunststoffmaterial, z. B. Delrin.
Es soll darauf hingewiesen werden, daß der Ventilkörper und die Membran aus verschiedenen Materialien abhängig von der jeweiligen Verwendung bestehen können. So können der Ventilkörper und die Membran aus Teflon oder aus KEL-F-Material bestehen, so daß mit agressigen Chemikalien gearbeitet werden kann. Bei weniger anspruchsvollen Anwendungen jedoch kann der Ventilkörper aus Metall bestehen, wie z. B. rostfreier Stahl, Messing oder Aluminium, und die Membran kann aus Gummi bestehen.
Obwohl die Magnetventile gemäß der Erfindung zum Steuern von Strömungsmedien beschrieben worden sind, ist darunter zu verstehen, daß diese Ventile auch zum Steuern von Gasen verwendet werden können.

Claims

1. Magnetventil (10), mit:

Einem Ventilkörper (24) mit einem Ventil-Hohlraum (60), einem ersten Kanal (152), welcher in dem Ventilkörper (24) angeordnet ist und mit dem Ventil-Hohlraum (60) in Verbindung steht, einem zweiten Kanal (154), der in dem Ventilkörper (24) angeordnet und mit dem Ventil- Hohlraum (60) in Verbindung steht, einem Ausmündungs- Element (172) mit einer Austrittsöffnung (176), wobei das Ausmündungselement (172) in dem Ventil-Hohlraum (60) eingebaut und so angeordnet ist, daß es den ersten Kanal (152) und den zweiten Kanal (154) voneinander trennt, einer elektrisch betätigten Magnetspulenvorrichtung, die auf dem Ventilkörper (24) montiert ist und die eine Magnetspule (18) Sowie einen Anker (16) aufweist, der zum Zwecke einer Betätigung durch die Magnetspule (18) angeordnet ist, einer Membran-Einrichtung (62), welche einen flexiblen, scheibenförmig ausgebildeten Membranteil (70) aufweist, der in dem Ventil-Hohlraum angeordnet ist, wobei die Membran-Einrichtung als eine Dichtung gegenüber einer Flüssigkeitsleckage aus dem Ventil-Hohlraum wirkt, einem Ventilkegel (86), welcher als ein Teil der Membran-Einrichtung (62) ausgebildet ist, wobei dieser Ventilkegel (86) in der Weise betriebsfähig ist, daß er die Austrittsöffnung (176) verschließt, die Membran-Einrichtung (62) und der Ventilkegel (86) ein einstückig geformtes, einheitliches Element aufweisen und wobei der Ventilkegel (86) sich auf der Membran-Einrichtung (62) in einer zentrierten Anordnung befindet, sowie mit einer Federvorrichtung (92), welche an dem Ventilkörper (24) angebracht und so angeordnet ist, um die Membran-Einrichtung (62) zu stützen und die Membran-Einrichung (62) und den Ventilkegel (86) in einer ersten Richtung vorzuspannen, um hierdurch die Austrittsöffnung (176) zu verschließen, während die Magnetspulen-Vorrichtung (18) den Ventilkegel (86) in einer zweiten Richtung antreibt, um hierdurch die Austrittsöffnung (176) zu öffnen, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (16) sich in einer frei anstoßenden Angriffs- Position in bezug auf den Ventilkegel (86) befindet und eine Druckplatte (52) an der äußeren Oberfläche des Ventilkörpers (24) angebracht ist und den flexiblen Membranteil der Membran-Einrichtung (62) trägt, um hierdurch die Fähigkeit der Membran-Einrichtung (62) zu erhöhen, dem Flüssigkeitsdruck standzuhalten, wobei die Magnetspulen-Vorrichtung (18) dazu befähigt ist, die Membran-Einrichtung (62) sowie den Ventilkegel (86) in einer zweiten Richtung vorzuspannen, welche zu der ersten Richtung entgegengesetzt gerichtet ist'

2. Magnetspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federvorrichtung (92) so angeordnet ist, um die Membran-Einrichtung (62) und den Ventilkegel (86) zu einer normalerweise geschlossenen Position hin vorzuspannen, und daß der Anker (16) durch die Magnetspulen-Vorrichtung betätigt wird, um die Membran- Einrichtung sowie den Ventilkegel in eine geöffnete Position zu treiben.

3. Magnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Stoßstelle zwischen dem Ventilkegel (86) und der Membran-Einrichtung (62) ein hinterschnittener Abschnitt (182) vorgesehen ist, wobei diese Hinterschneidung nach einwärts in bezug auf den Ventilkegel gerichtet ist.

4. Magnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es ein zweites Ausmündungs-Element mit einer Austrittsöffnung (176), eine zweite Membraneinrichtung (84), sowie einen zweiten Ventilkegel (86) aufweist, wobei die zweite Membran-Einrichtung und der zweite Ventilkegel so angeordnet sind, um die vorgenannte Austrittsöffnung an dem zweiten Ausmündungs- Element zu verschließen, und daß eine Verbindungsvorrichtung (74, 82) zum Verbinden des ersten Ventilkegels mit dem zweiten Ventilkegel vorgesehen ist.

5. Magnetventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß es einen dritten Kanal (160) und innere Durchgänge aufweist, welche so angeordnet sind, daß sie den Fluß zwischen dem ersten Kanal und dem dritten Kanal erlauben, während der Fluß durch den zweiten Kanal unterbunden ist, solange der Ventilkegel sich in einer ersten Position befindet, und den Fluß zwischen dem dritten Kanal und dem zweiten Kanal erlauben und den Fluß durch den ersten Kanal unterbinden, wenn der genannte Ventilkegel sich in einer zweiten Position befindet.

6. Magnetventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß es aufweist: Einen dritten Kanal und einen vierten Kanal, eine zweite Membran-Einrichtung und einen zweiten Ventilkegel, ein zweites Ausmündungs-Element, wobei ein jedes der Ausmündungs-Elemente eine Austrittsöffnung besitzt, eine unterhalb von beiden Membran-Einrichtungen (432, 434) angeordnete Betätigungsstange (558) und ein Paar von Druck-Kugeln (436, 438), welche sich auf den beiden Membran- Einrichtungen abstützen, sowie eine Betätigungs- Vorrichtung (546), welche an einem mittleren Abschnitt der Betätigungsstange abgestützt ist, um zu verursachen, daß die Druck-Kugeln auf die Membran- Einrichtungen zum Zwecke der Betätigung der Ventilkegel einwirken, um die Strömung zwischen dem ersten Kanal (424) und dem zweiten Kanal (426) und zwischen dem dritten Kanal (428) und dem vierten Kanal (430) gleichzeitig zu steuern.

7. Magnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es aufweist: Einen zweiten Ventil-Hohlraum und einen dritten Ventil-Hohlraum, eine Gesamtheit von drei, in einem jeden der Ventil-Hohlräume jeweils angeordneten Membran-Einheiten (602, 604, 606) und eine Druck-Platte (628), welche zwischen der Membran-Einrichtung und den Membran-Einheiten zum Zwecke einer gleichzeitigen Betätigung dieser drei Membran-Einheiten angeordnet ist,

8. Magnetventil nach Anspruch 1, bei dem die Membran-Einrichtung (62) eine obere Oberfläche und eine untere Oberfläche aufweist, der Ventilkegel (86) auf der unteren Oberfläche der Membran-Einrichtung angeordnet ist, wobei dieser Ventilkegel zum Zwecke des Schließens der Austrittsöffnung (176) wirksam ist, ein Schaft (16) auf der oberen Oberfläche der Membran-Einrichtung angeordnet ist, wobei dieser Schaft ein Verbindungselement zum Verbinden des Schaftes mit dem Anker (14) aufweist, sowie eine so angeordnete Federvorrichtung (842) vorgesehen ist, daß sie sich auf dem Anker abstützt und den Anker in einer ersten Richtung von der Magnetspule weg vorspannt, wobei der Ventilkegel die Austrittsöffnung verschließt und wobei die Magnetspule dazu befähigt ist, den Anker in einer zweiten Richtung vorzuspannen, welche zu der ersten Richtung entgegengesetzt gerichtet ist, wodurch die Austrittsöffnung geöffnet wird.

9. Magnetventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran-Einrichtung (924), der Ventilkegel (926) und der Schaft (928) ein unitäres Element aufweisen.

10. Magnetventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkegel einen halbkugelförmigen Endabschnitt (836) sowie einen konischen Abschnitt (882) mit einem größeren Durchmesser und mit einem kleineren Durchmesser aufweist, wobei sich der größere Durchmesser an den halbkugelformigen Endabschnitt angrenzend und der kleinere Durchmesser an die Membran-Einrichtung angrenzend befinden.

11. Magnetventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (840) eine erste Fläche und eine zweite Fläche aufweist und eine mittig angeordnete, sich konisch verjüngende Bohrung (884) enthält, wobei der größere Durchmesser der sich konisch verjüngenden Bohrung an die erste Fläche des Ankers angrenzt.

12. Magnetventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (838) zum Verbinden des Schaftes mit dem Anker einen sich konisch verjüngenden Abschnitt (872) aufweist, der an dem Schaft ausgebildet und so bemessen ist, daß er einen Festsitz bezüglich der sich konisch Verjüngenden Bohrung (884) in dem Anker bildet.

13. Magnetventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (944) so angeordnet ist, daß sie den Anker in der genannten zweiten Richtung vorspannt, wodurch der Ventilkegel von der Austrittsöffnung weggetrieben wird, wobei die Magnetspule dazu befähigt ist, den Anker in der ersten, die Austrittsöffnung Verschließenden Richtung vorzuspannen.