DE3939537A1 - Magnetventil - Google Patents
MagnetventilInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Magnetventil mit den Merk
malen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Ein aus der DE-OS 29 21 832 bekanntes Magnetventil die
ser Art weist einen auf einem Ventilkörper angeordne
ten Magnetkopf auf, der eine elektrische Spule besitzt,
die von einer äußeren und einer inneren magnetischen
Abschirmung umfaßt ist. In einer oberen Öffnung der
Spule ist ein Kern vorgesehen, gegen den ein axial
verlagerbarer Anker durch Einschalten des Elektroma
gneten heranziehbar ist. Am unteren Ende des Ankers
ist ein Dichtkörper vorgesehen, der durch das Eigen
gewicht des Ankers gegen einen Ventilsitz andrückbar
ist. Der verlagerbare Anker ist als Permanentmagnet
ausgebildet. Bei einem kurzzeitigen Einschalten des
Elektromagneten wird der stoßempfindliche Permanent
magnetanker nach oben verlagert und stößt dabei mit
seiner Stirnfläche gegen den Eisenkern. Nach dem Ab
schalten des Elektromagneten haftet der Anker aufgrund
seiner Dauermagnetkraft so lange an dem Eisenkern an,
bis durch eine Gegenkraft des umgepolten Elektroma
gneten der Dauermagnetanker von dem Eisenkern weg nach
unten zum Ventilsitz hin verlagert wird. Aufgrund des
als Permanentmagnet ausgebildeten Ankers ist das be
kannte Ventil verhältnismäßig aufwendig und teuer, wo
bei zudem die Gefahr einer Funktionsbeeinträchtigung
durch die Schlagbeanspruchung des Dauermagnetankers
besteht. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist der
Permanentmagnet als auf dem Anker längsverschiebbar
gelagertes Rohrstück ausgebildet, das ebenfalls erheb
lichen Schlagbeanspruchungen ausgesetzt und herstell
intensiv ist, so daß das Magnetventil insgesamt eben
falls sehr aufwendig ist.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Magnet
ventil der eingangs beschriebenen Art mit den Merkma
len des Oberbegriffs des Anspruchs 1 dahingehend wei
terzubilden, daß mit einfachen Mitteln eine hohe Funk
tionstüchtigkeit und günstige Herstellung erzielt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kenn
zeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen sowie
weitere Vorteile und wesentliche Einzelheiten der Er
findung sind den Merkmalen der Unteransprüche, der
nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung zu ent
nehmen, die in einer einzigen Figur in schematischer
teilweise geschnittener Darstellung bevorzugte Ausfüh
rungsformen als Beispiel zeigt.
Das in der Zeichnung dargestellte erfindungsgemäße Ma
gnetventil 1 weist einen Ventilkörper 2 auf, der einen
Einlaß 3 und einen Auslaß 4 für ein gasförmiges oder
flüssiges Medium besitzt. Etwa in der Mitte des Ventil
körpers 2, also zwischen dem Einlaß 3 und dem Auslaß
4 ist ein Ventilsitz 5 ausgebildet.
Auf dem Ventilkörper 2 befindet sich eine Befestigungs
platte 6, die einen Bördel 7 eines einem Magnetkopf
8 zugehörigen Ankerführungsrohres 9 übergreift. Die
Befestigungsplatte 6 kann mittels Schrauben oder der
gleichen am Ventilkörper 2 befestigt werden, und zwar
so, daß der Bördel 7 gegen einen Dichtring 10 gedrückt
wird, der in einer im Querschnitt U-förmigen Ringnut
des Ventilkörpers 2 gelagert sein kann.
Das dem Bördel 7 gegenüberliegende obere Ende des An
kerführungsrohres 9 ist bevorzugt mittels einer Schweiß
verbindung 11 an einem Eisenkern 12 befestigt, der in
das Ankerführungsrohr 9 hineinragt. Am oberen Ende des
Kerns 12 kann ein Gewindeansatz 13 ausgebildet sein,
auf den eine Befestigungsmutter aufschraubbar ist. Die
Befestigungsmutter 14 übergreift ein Magnetkopfgehäuse
15, das elektrische Anschlüsse 16, 17 aufweist und eine
Elektromagnetspule 18 übergreift, die den Kern 12 und
das Ankerführungsrohr 9 umschließt.
Im unteren Teil des Ankerführungsrohres 9 befindet sich
ein Anker 19, der in dem Ankerführungsrohr 9 axialver
schiebbar gelagert ist. Am unteren Ende des Ankers 19
ist eine Dichtung 20 angeordnet, die in der darge
stellten Verschlußstellung des Magnetventils 1 auf dem
Ventilsitz 5 aufliegt. Der Durchmesser des im wesent
lichen kreiszylindrischen Ankers 19 kann zweckmäßig
nur geringfügig kleiner sein als der Innnendurchmesser
des Ankerführungsrohres 9, so daß der Anker 19 weit
gehend spielfrei in dem Ankerführungsrohr 9 geführt
ist. Etwa in der Mitte des Ankerführungsrohres 9 weist
der Anker 19 an seinem oberen Ende einen im Durchmesser
reduzierten Ansatz 21 auf, wodurch die Gefahr einer
erhöhten Reibung an der Wand des Ankerführungsrohres
9 im Falle einer etwaigen Materialverformung am oberen
Ende des Ankers 9 unterbunden ist.
An der dem Anker 19 zugewandten Stirnfläche des Kerns
12 ist eine Permanentmagnetscheibe 22 vorgesehen, die
aufgrund ihrer Magnetkraft selbsttätig an der Stirn
seite des Kerns 12 fest anhaftet. Die kreiszylindri
sche Permanentmagnetscheibe 22 weist einen Durchmesser
auf, der im wesentlichen gleich dem Durchmesser des
Kerns 12 ist. Die Dicke der Permanentmagnetscheibe 22
ist wesentlich kleiner als der Scheibendurchmesser und
beträgt beim vorliegenden Ausführungsbeispiel etwa nur
ein Drittel des Durchmessers.
An der dem Anker 19 zugewandten Stirnseite der Perma
nentmagnetscheibe 22 kann eine bevorzugt als Kernschei
be ausgebildete Anschlagdämpfung 23 für den Anker 19
vorgesehen sein, die durch die Magnetkraft der Perma
nentmagnetscheibe 22 selbsthaltend an deren Stirnflä
che festgelegt ist. Die Anschlagdämpfung 23 ist maß
lich etwa gleich der Permanentmagnetscheibe 22 ausge
bildet und weist einen Durchmesser auf, der etwa gleich
dem Durchmesser des Kerns 12, der Permanentmagnetschei
be 22 und des Ankers 19 ist. Die Dicke der scheibenför
migen Anschlagdämpfung 23 kann ebenfalls nur ein Drit
tel des Scheibendurchmessers betragen.
Wie der Zeichnung zu entnehmen ist, kann es günstig
sein, sowohl den Kern 12 als auch die Permanentmagnet
scheibe 22, die Anschlagdämpfung 23 und den Anker 19
koaxial zur Längsachse 24 in der Elektromagnetspule
18 vorzusehen. Außerdem ist zu erkennen, daß die Perma
nentmagnetscheibe 22 und die Anschlagdämpfung 23 zweck
mäßig etwa in der Mitte der Elektromagnetspule 18 vor
gesehen sein können, so daß die Länge des Ankers 19
vorteilhaft so bemessen werden kann, daß der Anker 19
zum einen eine Führung in dem Ankerführungsrohr 9 er
hält und zum anderen ein verhältnismäßig geringes Ge
wicht aufweist, so daß über den Magnetkopf 8 nur ver
hältnismäßig geringe Betätigungskräfte aufzubringen
sind. Dazu kann es günstig sein, den in der dargestell
ten Verschlußstellung des Magnetventils 1 ersicht
lichen Abstand 25 zwischen dem Anker 19 und der An
schlagdämpfung 23 verhältnismäßig klein zu halten und
zweckmäßig kleiner auszubilden als die Dicke der An
schlagdämpfung 23 oder der Permanentmagnetscheibe 22.
Damit die Dichtung 20 in der dargestellten Verschluß
stellung am Ventilsitz 5 dicht anliegt, kann es gün
stig sein, eine Feder 26 vorzusehen, die bevorzugt als
schraubenförmige Druckfeder ausgebildet und in einer
Axialbohrung des Ankers 19 gelagert sein kann. Dabei
kann das eine untere Ende der Feder 26 an der Dichtung
20 anliegen, während sich das andere obere Ende der
Feder 26 an der Anschlagdämpfung 23 abstützen kann.
Die Kraft der Feder 26 ist so bemessen, daß sie in der
dargestellten Ventilverschlußstellung größer ist als
die Anzugskraft der Permanentmagnetscheibe 22, so daß
gewährleistet ist, daß die Dichtung 20 fest gegen den
Ventilsitz 5 gedrückt bleibt, solange der Magnetkopf
8 nicht aktiviert ist.
Zum Öffnen des Magnetventils 1 wird der Magnetkopf 8
impulsartig aktiviert, indem durch die Elektromagnet
spule 18 kurzzeitig ein elektrischer Strom fließt.
Durch das so aufgebrachte Elektromagnetfeld wird der
Anker 19 nach oben verlagert, so daß der Ansatz 21
an der Anschlagdämpfung 23 zur Anlage gelangt und die
Dichtung 20 von dem Ventilsitz abgehoben ist, so daß
das Medium vom Einlaß 3 zum Auslaß 4 strömen kann.
Wenn der Anker 19 an der Anschlagdämpfung 23 anliegt,
ist das Elektromagnetfeld für das Halten des Ankers
19 nicht mehr erforderlich und kann somit abgeschal
tet werden. Der Anker 19 wird in seiner angehobenen
Öffnungsstellung allein durch die Magnetkraft der Per
manentmagnetscheibe 22 gehalten, deren Haltekraft so
bemessen ist, daß sie in der Ventilöffnungsstellung,
wenn also der Ankeransatz 21 an der Anschlagdämpfung
23 anliegt, größer ist als die Gegenkraft der Feder
26.
Wenn das geöffnete Magnetventil 1 geschlossen werden
soll, erhält die Elektromagnetspule 18 einen beispiels
weise durch eine Elektroniksteuerung umgepolten Strom
impuls, so daß kurzzeitig ein in entgegengesetzter
Richtung wirksames Elektromagnetfeld aufgebaut wird,
das etwa mindestens so groß ist wie die Kraft der Per
manentmagnetscheibe 22 und somit deren Haltekraft kurz
zeitig aufhebt. Dabei wird der Anker 19 durch die Kraft
der Feder 26 in Richtung nach unten verlagert, so daß
sich der Ansatz 21 von der Anschlagdämpfung 23 ent
fernt und die Dichtung 20 am Ventilsitz 5 zur Anlage
kommt.
Ein wesentlicher Vorteil besteht darin, daß das vor
teilhaft kleinbauend kompakte Magnetventil 1 einfach
und kostengünstig hergestellt werden kann, da ledig
lich die dünne Permanentmagnetscheibe 22 in den Be
reich zwischen dem Kern 12 und dem Anker 19 vorzusehen
ist, wobei durch die ebenfalls einfach herzustellende
scheibenförmige Anschlagdämpfung 23 eine mechanische
Abschirmung der ansonsten stoßempfindlichen Permanent
magnetscheibe 22 gegeben und somit eine dauerhaft zu
verlässige Funktionstüchtigkeit gewährleistet ist.
Claims (15)
1. Magnetventil mit einem an einem Ventilkörper (2)
festlegbaren Magnetkopf (8), der eine Elektromagnet
spule (18), einen Kern (12) und einen eine gegen ei
nen Ventilsitz (5) andrückbare Dichtung (20) aufwei
senden Anker (19) besitzt, der axial verlagerbar und
mittels einer Permanentmagnetkraft am Kern (12) an
haltbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Perma
nentmagnet (22) als eine am Kern (12) angeordnete dün
ne Scheibe ausgebildet ist.
2. Magnetventil nach vorstehendem Anspruch, dadurch
gekennzeichnet, daß die Permanentmagnetscheibe (22)
am Kern (12) durch die Magnetkraft selbsthaltend fest
gelegt ist.
3. Magnetventil nach einem oder mehreren der vorste
henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der
dem Kern (12) gegenüberliegenden, dem Anker (19) zu
gewandten Seite der Permanentmagnetscheibe (22) eine
bevorzugt als Kernscheibe ausgebildete Anschlagdämp
fung (23) angeordnet ist.
4. Magnetventil nach einem oder mehreren der vorste
henden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die An
schlagdämpfung (23) an der Permanentmagnetscheibe (22)
durch deren Magnetkraft selbsthaltend festgelegt ist.
5. Magnetventil nach einem oder mehreren der vorste
henden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Per
manentmagnetscheibe (22) und/oder die Anschlagdämpfung
(23) in Längsrichtung des Kerns (12) gesehen etwa in
der Mitte der Elektromagnetspule (18) vorgesehen ist.
6. Magnetventil nach einem oder mehreren der vorste
henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Per
manentmagnetscheibe (22) und/oder die Anschlagdämpfung
(23) mit dem Kern (12) und dem Anker (19) koaxial in
der Elektromagnetspule (18) angeordnet ist.
7. Magnetventil nach einem oder mehreren der vorste
henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Per
manentmagnetscheibe (22) und/oder die Anschlagdämpfung
(23) in einem Führungsrohr (9) des Ankers (19) vorge
sehen ist.
8. Magnetventil nach einem oder mehreren der vorste
henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das die
Permanentmagnetscheibe (22) umfassende Führungsrohr
(9) am Kern (12) befestigt ist und bevorzugt einen der
Befestigung entferntliegenden Bördel (7) zur Anpres
sung gegen einen Dichtring (10) aufweist.
9. Magnetventil nach einem oder mehreren der vorste
henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Per
manentmagnetscheibe (22) und/oder die Anschlagdämpfung
(23) einen mit dem Kern (12) und/oder dem Anker (19)
etwa gleich großen Durchmesser aufweist.
10. Magnetventil nach einem oder mehreren der vorste
henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der An
ker (19) einen im Durchmesser reduzierten Ansatz (21)
aufweist, der gegen die Permanentmagnetscheibe (22)
gerichtet und bevorzugt gegen die Anschlagdämpfung
(23) anlegbar ist.
11. Magnetventil nach einem oder mehreren der vorste
henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der An
ker (19) eine gegen den Ventilsitz (5) gerichtete Fe
der (26) aufweist, deren eines Ende der Permanentma
gnetscheibe (22) zugewandt und bevorzugt an der An
schlagdämpfung (23) abgestützt ist.
12. Magnetventil nach einem oder mehreren der vorste
henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Per
manentmagnetscheibe (22) und die Anschlagdämpfung (23)
etwa gleich dick sind.
13. Magnetventil nach einem oder mehreren der vorste
henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ab
stand (25) zwischen dem Anker (19) und der Permanent
magnetscheibe (22) oder der Anschlagdämpfung (23) etwa
gleich oder kleiner ist als die Dicke der Permanent
magnetscheibe (22).
14. Magnetventil nach einem oder mehreren der vorste
henden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die zum
beabstandeten Anker (19) weisende Anzugskraft der Per
manentmagnetscheibe (22) kleiner ist als die Gegen
kraft der Feder (26).
15. Magnetventil nach einem oder mehreren der vorste
henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die den
herangezogenen Anker (19) haltende Haltekraft der Per
manentmagnetscheibe (22) größer ist als die Gegenkraft
der Feder.
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