DE3939537B4

DE3939537B4 - Magnetventil

Info

Publication number: DE3939537B4
Application number: DE19893939537
Authority: DE
Inventors: Bruno Staiger; Klaus Schoch; Jochen Welz
Original assignee: STAIGER STEUERUNGSTECH; Steuerungstechnik Staiger & Co Produktions-Vertriebs-Kg GmbH
Current assignee: STAIGER STEUERUNGSTECH; Steuerungstechnik Staiger & Co Produktions-Vertriebs-Kg GmbH
Priority date: 1989-11-30
Filing date: 1989-11-30
Publication date: 2004-09-30
Anticipated expiration: 2009-12-01
Also published as: DE3939537A1

Abstract

Magnetventil mit einem an einem Ventilkörper (2) festlegbaren Magnetkopf (8), der einen mittels einer Elektromagnetspule (18) und einer Feder (26) in einem Ankerführungsrohr (9) axial verlagerbaren Anker (19) besitzt, der mittels einer Permanentmagnetkraft anhaltbar ist und eine gegen einen Ventilsitz (5) andrückbare Dichtung (20) aufweist, gekennzeichnet durch die für sich teilweise bekannten Merkmale, daß in dem Ankerführungsrohr (9) ein Kern (12) angeordnet ist, daß an der dem Anker (19) zugewandten Stirnseite des Kerns (12) eine durch ihre Magnetkraft selbsthaltende Permanentmagnetscheibe (22) festgelegt ist, daß in dem Ankerführungsrohr (9) an der dem Anker (19) zugewandten Seite der Permanentmagnetscheibe (22) eine als Kernscheibe ausgebildete Anschlagdämpfung (23) durch die Magnetkraft der Permanentmagnetscheibe (22) selbsthaltend festgelegt ist und daß ein Ende des Ankerführungsrohrs (9) an dem Ventilkörper (2) und das andere Ende an dem Kern (12) befestigt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Magnetventil mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Aus der DE 86 19 497 U1 ist ein Magnetventil bekannt, das einen Ventilkörper und einen an diesem befestigten Magnetkopf mit einer Elektromagnetspule, einer Feder, einem Anker, einem Ankerführungsrohr, einem Permanentmagneten, einem Ventilsitz und einer Dichtung aufweist. Der verhältnismäßig lang ausgebildete zylindrische Permanentmagnet ist in dem dem Ventilkörper abgewandten oberen Endbereich des Ankerführungsrohrs gelagert und dichtet letzteres gemeinsam mit einer oberen Scheibe nach außen hin ab. Die Scheibe und ein zugehöriger Mantel bestehen aus Eisen und bilden somit eine Abschirmung. Der Mantel ist unten an der dem Ventilkörper zugewandten Seite mit einem Flansch verschlossen, mit dem auch das Ankerführungsrohr dicht verbunden ist. Oben im Mantel befindet sich ein weiterer Flansch, der an der oberen Scheibe anliegt. Das obere Ende des Ankerführungsrohrs ist hier im Bereich des oberen Flansches und der oberen Scheibe befestigt. Wenn das Ventil geöffnet werden soll, wird ein Stromstoß durch die Elektromagnetspule geschickt. Dabei schlägt der Anker mit seiner oberen Stirnseite direkt und unmittelbar gegen den stoßempfindlichen Permanentmagneten.

Die US 4 383 234 offenbart ein Magnetventil mit einem zusätzlichen Permanentmagneten, der außerhalb des oben geschlossenen Ankerführungsrohrs zwischen einer Gehäusewand des Magnetkopfes und der Verschlusswand des Ankerführungsrohrs angeordnet ist. Das untere Ende des Ankerführungsrohrs ist mehrfach stufenförmig verbreitert und greift mit einem zylindrischen Wandteil in eine Ausnehmung des Ventilkörpers ein.

Der JP 60-210 806 A ist ein Magnetkopf mit einem äußeren Gehäuse, einer Elektromagnetspule, einem Eisenkern, einem Anker, einer Feder und einer magnetischen Gummischeibe zu entnehmen. Diese Gummischeibe haftet an dem Eisenkern und wirkt als Dämpfungsscheibe für den Anker.

Die US 3 893 052 zeigt einen Magnetkopf mit einem Gehäuse, einer Elektromagnetspule, einem mehrstufig abgesetzten Anker, einer Feder und einem an einer großflächigen Stirnseite des Ankers anliegenden Permanentmagneten.

Ein aus der DE 29 21 832 A1 bekanntes Magnetventil besitzt einen Magnetkopf, der auf einem Ventilkörper angeordnet ist. Der Magnetkopf weist ein Gehäuse, eine Elektromagnetspule, ein Ankerführungsrohr, einen Anker und einen Eisenkern auf. Der Anker ist aus einem stoßempfindlichen Permanentmagneten gebildet und schlägt beim Einschalten der Elektromagnetspule gegen den Eisenkern. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist der Permanentmagnet als auf dem Anker längsverschiebbar gelagertes Rohrstück ausgebildet, das ebenfalls erheblichen Schlagbeanspruchungen ausgesetzt und aufwendig ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Magnetventil der eingangs beschriebenen Art dahingehend weiterzubilden, dass mit einfachen Mitteln eine hohe Funktionstüchtigkeit und günstige Herstellung erzielt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen sowie weitere Vorteile und wesentliche Einzelheiten der Erfindung sind den Merkmalen der Unteransprüche, der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmen, die in einer einzigen Figur in schematischer teilweise geschnittener Darstellung bevorzugte Ausführungsformen 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 Ventilköpers 2, also zwischen dem Einlaß 3 und dem Auslaß 4 ist ein Ventilsitz 5 ausgebildet.
Auf dem Ventilkörper 2 befindet sich eine Befestigungsplatte 6, die einen Bördel 7 eines einem Magnetkopf 8 zugehörigen Ankerführungsrohres 9 übergreift. Die Befestigungsplatte 6 kann mittels Schrauben oder dergleichen 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 Ankerführungsrohres 9 ist bevorzugt mittels einer Schweißverbindung 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 axialverschiebbar gelagert ist. Am unteren Ende des Ankers 19 ist eine Dichtung 20 angeordnet, die in der dargestellten Verschlußstellung des Magnetventils 1 auf dem Ventilsitz 5 aufliegt. Der Durchmesser des im wesentlichen kreiszylindrischen Ankers 19 kann zweckmäßig nur geringfügig kleiner sein als der Innnendurchmesser des Ankerführungsrohres 9, so daß der Anker 19 weitgehend 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 Permanetmagnetscheibe 22 vorgesehen, die aufgrund ihrer Magnetkraft selbsttätig an der Stirnseite des Kerns 12 fest anhaftet. Die kreiszylindrische 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 Permanentmagnetscheibe 22 kann eine bevorzugt als Kernscheibe ausgebildete Anschlagdämpfung 23 für den Anker 19 vorgesehen sein, die durch die Magnetkraft der Permanentmagnetscheibe 22 selbsthaltend an deren Stirnfläche festgelegt ist. Die Anschlagdämpfung 23 ist maßlich etwa gleich der Permanentmagnetscheibe 22 ausgebildet und weist einen Durchmesser auf, der etwa gleich dem Durchmesser des Kerns 12, der Permanentmagnetscheibe 22 und des Ankers 19 ist. Die Dicke der scheibenförmigen Anschlagdämpfung 23 kann ebenfalls nur ein Drittel des Scheibendurchmessers betragen.
Wie der Zeichnung zu entnehmen ist, kann es günstig sein, sowohl den Kern 12 als auch die Permanentmagnetscheibe 22, die Anschlagdämpfung 23 und den Anker 19 koaxial zur Längsachse 24 in der Elektromagnetspule 18 vorzusehen. Außerdem ist zu erkennen, daß die Permanentmagnetscheibe 22 und die Anschlagdämpfung 23 zweckmäßig etwa in der Mitte der Elektromagnetspule 18 vorgesehen 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 erhält und zum anderen ein verhältnismäßig geringes Gewicht aufweist, so daß über den Magnetkopf 8 nur verhältnismäßig geringe Betätigungskräfte aufzubringen sind. Dazu kann es günstig sein, den in der dargestellten Verschlußstellung des Magnetventils 1 ersichtlichen Abstand 25 zwischen dem Anker 19 und der Anschlagdämpfung 23 verhältnismäßig klein zu halten und zweckmäßig kleiner auszubilden als die Dicke der Anschlagdämpfung 23 oder der Permanentmagnetscheibe 22.
Damit die Dichtung 20 in der dargestellten Verschlußstellung am Ventilsitz 5 dicht anliegt, kann es günstig 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 Elektromagnetspule 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 abgeschaltet werden. Der Anker 19 wird in seiner angehobenen Öffnungsstellung allein durch die Magnetkraft der Permanentmagnetscheibe 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 beispielsweise durch eine Elektroniksteuerung umgepolten Stromimpuls, so daß kurzzeitig ein in entgegengesetzter Richtung wirksames Elektromagnetfeld aufgebaut wird, das etwa mindestens so groß ist wie die Kraft der Permanentmagnetscheibe 22 und somit deren Haltekraft kurzzeitig 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 entfernt und die Dichtung 20 am Ventilsitz 5 zur Anlage kommt.
Ein wesentlicher Vorteil besteht darin, daß das vorteilhaft kleinbauend kompakte Magnetventil 1 einfach und kostengünstig hergestellt werden kann, da lediglich die dünne Permanentmagnetscheibe 22 in den Bereich 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 Permanentmagnetscheibe 22 gegeben und somit eine dauerhaft zuverlässige Funktionstüchtigkeit gewährleistet ist.

Claims

Magnetventil mit einem an einem Ventilkörper (2) festlegbaren Magnetkopf (8), der einen mittels einer Elektromagnetspule (18) und einer Feder (26) in einem Ankerführungsrohr (9) axial verlagerbaren Anker (19) besitzt, der mittels einer Permanentmagnetkraft anhaltbar ist und eine gegen einen Ventilsitz (5) andrückbare Dichtung (20) aufweist, gekennzeichnet durch die für sich teilweise bekannten Merkmale, daß in dem Ankerführungsrohr (9) ein Kern (12) angeordnet ist, daß an der dem Anker (19) zugewandten Stirnseite des Kerns (12) eine durch ihre Magnetkraft selbsthaltende Permanentmagnetscheibe (22) festgelegt ist, daß in dem Ankerführungsrohr (9) an der dem Anker (19) zugewandten Seite der Permanentmagnetscheibe (22) eine als Kernscheibe ausgebildete Anschlagdämpfung (23) durch die Magnetkraft der Permanentmagnetscheibe (22) selbsthaltend festgelegt ist und daß ein Ende des Ankerführungsrohrs (9) an dem Ventilkörper (2) und das andere Ende an dem Kern (12) befestigt ist.
Magnetventil nach vorstehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagnetscheibe (22) und die Anschlagdämpfung (23) in Längsrichtung des Kerns (12) gesehen etwa in der Mitte der Elektromagnetspule (18) vorgesehen sind.
Magnetventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagnetscheibe (22) und die Anschlagdämpfung (23) mit dem Kern (12) und dem Anker (19) koaxial in der Elektromagnetspule (18) angeordnet sind.
Magnetventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das an dem Ventilkörper (2) befestigte Ende des Ankerführungsrohrs (9) einen gegen einen Dichtring (10) anpressbaren Bördel (7) aufweist.
Magnetventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagnetscheibe (22) und die Anschlagdämpfung (23) einen mit dem Kern (12) und dem Anker (19) etwa gleich großen Durchmesser aufweisen.
Magentventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (19) einen im Durchmesser reduzierten Ansatz (21) aufweist, der gegen die Permanentmagnetscheibe (22) gerichtet und gegen die Anschlagdämpfung (23) anlegbar ist.
Magnetventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Ende der Feder (26) der Permanentmagnetscheibe (22) zugewandt und an der Anschlagdämpfung (23) abgestützt ist.
Magnetventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Ende der Feder (26) an der Dichtung (20) anliegt.
Magnetventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (26) in einer Axialbohrung des Ankers (19) gelagert ist.
Magnetventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagnetscheibe (22) und die Anschlagdämpfung (23) etwa gleich dick sind.
Magnetventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abstand (25) zwischen dem Anker (19) und der Anschlagdämpfung (23) etwa gleich oder kleiner ist als die Dicke der Permanentmagnetscheibe (22).
Magentventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zum beabstandeten Anker (19) weisende Anzugskraft der Permanentmagnetscheibe (22) kleiner ist als die Gegenkraft der Feder (26).
Magnetventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die den herangezogenen Anker (19) haltende Haltekraft der Permanentmagnetscheibe (22) größer ist als die Gegenkraft der Feder (26).