JP4597374B2 - 電磁弁 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念に記載した電磁弁に関する。
【０００２】
ドイツ連邦共和国特許出願公開第４２２１９８８号公報には、電磁的に励起されていないその基本位置で、弁閉鎖部材と弁座の間に圧力媒体通路を有する電磁弁が記載されている。弁ケーシングは快削鋼によって製作されている。選択された快削鋼が溶接しにくいので、磁気アーマチュアを取り囲むスリーブ状のケーシング部分は、ケーシング材料を外側からかしめることによって磁心に保持される。更に、あらゆる状況下で、弁外側範囲内のきわめて大きな腐食の危険を低下させるために、スリーブ状ケーシング部分は弁ケーシングと異なる、特に耐食性のオーステナイト材料からなっている。
【０００３】
そこで、本発明の根底をなす課題は、低コストの簡単な手段によって、機能的に信頼性のある電磁弁を提供し、電磁弁のケーシングがスリーブ状ケーシング部分に良好に溶接可能であり、大量生産のための弁の高い耐食性、非常に良好な切削性および高い機械的強度に関する要求が、できるだけ低コストで満たされるように、既に知られている構造の電磁弁を改良することである。
【０００４】
この課題は、冒頭に述べた種類の電磁弁において、本発明に従い、請求項１記載の特徴によって解決される。
【０００５】
本発明の他の特徴と効果は、特許請求の範囲と複数の実施の形態の次の説明から明らかになる。この実施の形態について、次に図に基づいて説明する。
【０００６】
図１は、基本位置で電磁的に励起されないで開放している電磁弁の詳細な構造を示す拡大図である。弁ケーシング１は冷間衝撃鍛造部品として形成され、例えばX6CrMoS17 合金または代替的にX14CrMoS17合金からなっている。この場合、自動化に適した切削性を改善するために、および耐食性に対する影響をできるだけ小さくするために、合金の炭素含有量は０．２％以下である。両材料は磁気回路に適した大量生産用の高合金鋼である。この高合金鋼は耐食性を有するだけでなく、材料コストと製作コストが安価であると共に、必要な機械的強度ときわめて良好な切削性を有し、レーザ溶接に適している。従って、材料の化学的な組成は、次の質量割合％を上回らないようにすべきである。炭素成分は最大で０．８０％、珪素成分は最大で１％、マンガン成分は最大で１％、リンは最大で０．０４５％である。更に、合金内の硫黄の質量割合は０．２〜０．３５％、クロムの質量割合は１６〜１８％、モリブデンの質量割合は０．２〜０．６％である。
【０００７】
弁ケーシング１は更に、カートリッジ構造であり、かしめ固定または剪断係合（剪断固定）によって、収容体（弁ブロック）５の段付き収容穴内に保持されている。収容体５は本実施の形態では、電磁弁の材料よりも軟らかい材料からなっている。それによって、軽金属鍛練用合金からなる収容体５の材料を、弁固定のために、アンダーカットを備えた弁ケーシング１の段付き部分９の方に押しのけることができる。これはしかし、例えば鋼で製作された収容体５内での代替的な固定方法のための、提案した電磁弁の本発明による部分の使用を不可能にする。
【０００８】
弁体１、ヨークリング２および磁気アーマチュア４のための冒頭に述べた材料は、要求に従って磁束を伝導する。この場合、ヨークリング２と弁ケーシング１の間の磁気回路は弁ケーシング１に取付けられた強磁性の環状部分によっておよび／または弁ケーシング１を支持する強磁性の収容体によって形成可能である。
【０００９】
図１の弁を詳しく観察すると、弁ケーシング１はスリーブ状のケーシング部分１′から離れた位置にある端面に、弁座体６の直径に適合した開口７を備えている。この開口には、弁座体６が遊びなしに嵌め込まれている。弁座体６の公称直径に適合した開口７の深さは、いかなる場合でも、弁座体６の厚さよりも大きくなっている。それによって、必要なときに、開口７内で弁座体を調節することができる。弁ケーシング１は収容体５内の段付き部分９の範囲内に、収容体５の方に開放した中空円筒状の旋削部分の輪郭を有する。この旋削部分には、片側が閉じたスリーブ状のケーシング部分１′を収容するために縮小した、磁心１９の機能を有する円筒状の延長部が接続している。この磁心は弁コイル８内まで延びている。スリーブ状のケーシング部分１′はドーム状に閉鎖され、特に深絞りによって、冒頭に述べた高合金鋼から製作されている。ケーシング部分１′は圧力媒体を漏らさぬように、溶接によって磁心１９に固定されている。スリーブ状のケーシング部分１′のために本発明では、最大含有率が炭素１％、珪素１％、マンガン２％、硫黄０．０１５％そして窒素０．１１％であるオーステナイト鋼合金が用いられる。クロムについては質量％で、合金の１７〜１８％であり、ニッケルは１１〜１３％である。リンの成分は鋼合金の０．０４５％以下である。従って、スリーブ状ケーシング部分１′を製作するために、例えばX4CrNi18-12 の鋼を使用することができる。合金内の元素の上記の百分率割合の組み合わせは更に、きわめて良好なレーザー溶接のための要求を満足する。
【００１０】
耐食性を改善するため、ひいては溶接継ぎ目範囲を保護するために、溶接継ぎ目２０は特に、二重溶接継ぎ目としてケーシング部分１′に設けられている。従って、その都度腐食作用にさらされる溶接継ぎ目は、いわゆる犠牲継ぎ目の機能を有する。
【００１１】
図１から更に判るように、スリーブ状のケーシング部分１′内に可動に配置された磁気アーマチュア４は、ケーシング部分１′のドーム状端範囲に当接し、同時に突棒に成形された球状の弁閉鎖部材１１は電磁的に励起されていないその開放切換え位置において、弁座体６から離れている。前述の基本位置のために、圧縮ばね１２が弁閉鎖部材１１の突棒状部分に固定されている。この圧縮ばねの一端は、磁心１９として形成された延長部の穴内に支持され、他端は磁気アーマチュア４に支持されている。
【００１２】
次に、図１の弁の実施の形態に関する細部について補足説明する。環状フィルタ１３の配置構造について詳細に説明する。環状フィルタは弁座体の上方の弁ケーシング１の開口の中央部分において、圧力媒体を案内する横方向通路１４の高さ位置に設けられている。更に、弁座体６の下方には、開口内に嵌め込まれたプレートフィルタ１５が設けられている。プレートフィルタ１５と弁座体６を通過するバイパス通路１６の間には、板状の逆止弁１７が設けられている。勿論、板状逆止弁１７の代わりに、球状の逆止弁を使用することができる。図から更に判るように、収容体５内に支持された弁ケーシング１の端範囲が、切刃状に面取りされているので、弁ケーシング１を圧入する際に、良好なシール作用のために、切刃状部分が収容体５の穴の底に侵入する。
【００１３】
弁ケーシング１とケーシング部分１′のために本発明に従って使用され、実施の形態に応じて溶接される材料、例えばX6CrMoS17 、X14CrMoS17またはX4CrNi18-12 は更に、耐食性を改善するために、必要に応じて表面にグリース、ワックスまたはラッカーを塗布することができる。これは大量生産では低コストの簡単な手段によって行うことができる。
【００１４】
弁外面のための代替的または補足的な他の腐食防止手段は、図２のいわゆる熱収縮ホース２１の使用である。この熱収縮ホースは複数の電磁弁のための予め製作された組み立てユニットとして、腐食しやすい溶接継ぎ目２０を覆うまで、スリーブ状ケーシング部分１′に同時に嵌められる。これは、上記の二重溶接継ぎ目を省略することができるという利点がある。熱収縮ホース２１は好ましくはポリマーまたはエラストマーからなり、熱を作用させてスリーブ状ケーシング部分１′上に真空気密的に嵌合収縮される。適当な耐食剤による熱収縮ホースの付加的な内面湿潤または被覆は、補助的な腐食防止手段である。図２は４つのグループの形をした単独で入手可能な適切な熱収縮ホース組み立てユニットを示している。このユニットは外形寸法が収容体５内の弁形状に適合し、熱収縮ホース２１に射出成形されたスペーサによって、組み立て前に正方形に配列されている。
【００１５】
次に説明する図３の電磁弁は、多くの詳細な構造的特徴が図１の弁に類似している。従って、次に、上記の電磁弁との違いについてのみ図３を参照して説明する。図に示した電磁弁の閉鎖した基本位置で、自己かしめによって磁気アーマチュア４に連結された弁閉鎖部材１１は、圧縮ばね１２の作用を受けて弁座体６上にとどまっている。冷間衝撃鍛造部品として形成された弁ケーシング１はレーザ溶接によって、同様に冷間衝撃鍛造部品として形成された、栓として示した磁心１９に連結されている。この連結は、ケーシング部分１′の形をしたできるだけ薄壁状の移行領域が残るように行われる。この移行範囲は、この範囲において磁気的な損失をできるだけ抑えるために、その壁の厚さが電磁弁の必要な強度寸法に制限される。電磁的に励起した後のいわゆる磁気アーマチュア付着を防止するために、弁閉鎖部材１１と反対側の磁気アーマチュア４の端面またはその代わりに磁心１９は、凹形である。それによって、インサートディスクを挿入しないで、空隙を有するアーマチュア端面が生じる。磁気アーマチュア４の外側の範囲と内側の範囲の間における圧力媒体交換は、均圧穴１８によって、できるだけ磁気アーマチュア４の中央に案内され、その際従来から使用されれている、磁気アーマチュア４の外周に形成された、磁力に不所望な影響を与える均圧溝は不要である。圧力媒体の低温での運転の際、磁気アーマチュア４の運動が大幅に改善される。アーマチュア端面を円錐状に形成することによっても、磁気アーマチュア４の範囲において圧力媒体が良好に分配される。二重に形成された溶接継ぎ目２０も好ましい。この場合、上側の溶接継ぎ目２０はスリーブ状ケーシング部分１′の端部における隙間腐食を回避するために、磁心１９に連結されている。
【００１６】
図３に示した、基本位置で閉じる電磁弁は、特にケーシング部分１′を備えた弁ケーシング１の輪郭が平らで一体的であるので、構造がきわめて簡単である。この場合、図１の対象と同様に、弁ケーシング１とケーシング部分１′のためにX6CrMoS17 またはその代わりにX14CrMoS17クラスの高合金鋼を使用することにより、大量生産において少ない材料コストで、きわめて良好な切削性とレーザ溶接可能性が保証される。
【００１７】
図３の電磁弁は、同一であるため、図１の電磁弁で既に説明した重要な要素をと、利点を利用することができる。図１の説明によって知られている本発明にとって重要なすべての特徴および重要でないすべての特徴が、図３の実施の形態について記載されていなくても、この特徴は制限されることなく図３の実施の形態に適用可能である。
【００１８】
要約すると、新しい弁材料の合目的な選択によって、冒頭で述べた適切な腐食防止手段の適用と、レーザ溶接連結の使用は、弁技術によって驚くほどの改良をもたらす。この弁技術は、低コストの大量生産のために、ケーシング範囲のための良好な溶接作業、非常に良好な切削性、良好な耐食性および高い機械的強度のような必要なすべての弁特性を互いに組み合わせる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 基本位置で電磁的に励起されないで開放する電磁弁を示す図である。
【図２】 収容体内に配置された多数の電磁弁のための熱収縮ホース組み立てユニットの形をした合目的な腐食防止手段を示す図である。
【図３】 基本位置で電磁的に励起されないで閉じる電磁弁のための本発明の代替的な用途を示す図である。
【符号の説明】
１ 弁ケーシング
１′ ケーシング部分
２ ヨークリング
３ 環状部分
４ 磁気アーマチュア
５ 収容体
６ 弁座体
７ 板弁
８ 弁コイル
９ 段付き部分
１０ 面取り部
１１ 弁閉鎖部材
１２ 圧縮ばね
１３ 環状フィルタ
１４ 圧力媒体穴
１５ プレートフィルタ
１６ バイパス通路
１７ 板状逆止弁
１８ 均圧穴
１９ 磁心
２０ 溶接継ぎ目
２１ 熱収縮ホース

Claims (8)

1. ケーシングと、
   スリーブ状のケーシング部分と、
   該ケーシング部分の外方に設けられた弁コイルと、
   前記ケーシング部分内で該ケーシング部分に溶接された磁心と、
   前記ケーシング部分内に可動に設けられつつ前記磁心に接触可能な磁気アーマチュアと、
   前記ケーシングの中心部に挿設されて案内される弁閉鎖部材と
   を備えて成り、前記弁コイルによって操作される前記磁気アーマチュアによって弁閉鎖部材が開弁位置と閉弁位置の間で変位し、前記ケーシング又はその一部が、快削鋼を切削加工することによって製作されている電磁弁において、
   前記ケーシング（１）と前記磁心（１９）が、同じ高合金クロムおよびモリブデン成分を含む材料を有し、前記ケーシング部分（１′）の材料がクロム−ニッケル−合金または高合金クロム−モリブデン−コンパウンドからなっているとともに、前記ケーシング部分（１′）と前記磁心（１９）の間における溶接継ぎ目（２０）を熱収縮ホース（２１）によって覆ったことを特徴とする電磁弁。
2. 前記ケーシング（１）と前記磁心（１９）がX6CrMoS17合金またはX14CrMoS17合金からなっていることを特徴とする請求項１記載の電磁弁。
3. 前記ケーシング（１）と前記磁心（１９）のために使用される材料の合金中の炭素含有量が０．２質量％以下であることを特徴とする請求項１記載の電磁弁。
4. 前記熱収縮ホース（２１）がポリマーまたはエラストマーからなっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電磁弁。
5. 前記熱収縮ホース（２１）が熱を作用させることにより、少なくとも前記溶接継ぎ目（２０）または更にスリーブ状の前記ケーシング部分（１′）上で真空気密的に収縮されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の電磁弁。
6. 前記熱収縮ホース（２１）の内面が、適当な腐食防止剤で湿潤または被覆されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の電磁弁。
7. 複数の電磁弁のための複数の熱収縮ホース（２１）がグループをなして、独立して取扱い操作可能なサブアセンブリおよびアセンブリユニットにまとめられ、このサブアセンブリとアセンブリユニットが収容体（５）内の弁形状に適合していることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の電磁弁。
8. 前記ケーシング（１，１′）と前記磁心（１９）がワックス層、ラッカー層またはグリース層によって覆われていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の電磁弁。

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