DE2910660C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Magnetventil mit einem Magnet­ kopf und einem darin in einer Kammer angeordneten, gegen die Kraft einer Feder zu einem Magnetkern hin bewegbaren Magnetanker, der zwischen zwei Kanälen angeordnet ist und zu diesen hin Dichtflächen aufweist, wobei in einem ersten Montagezustand der Magnetanker zu einem dieser Kanäle eine stromlos offene und in einem zweiten Montage­ zustand eine stromlos geschlossene Stellung einnimmt und wobei ein dritter Kanal in der Kammer mündet.

Ein derartiges 3-Wege-Ventil ist aus der DE-OS 21 47 044 bekannt, bei dem die Stirnflächen des zwischen den beiden Kanälen angeordneten Ankers als Dichtflächen ausgebildet sind. Bei diesem bekannten Ventil muß die gesamte, aus Anker, Gehäuse-Mittelteil, Ventilkammer, Magnetspule und Magnetkern bestehende Einheit umgedreht werden, um die beiden Montagezustände vorzugeben. Hierzu muß das Ventil nahezu vollständig zerlegt werden, das heißt, die beiden an das Mittelteil angrenzenden Endstücke müssen gelöst und das Mittelteil ausgebaut werden. Dies kann bei fest installierten Magnetventilen in einer pneumatischen Anordnung zu Problemen führen. Darüber hinaus müssen die an das Mittelteil angesetzten Rand­ bereiche des Ventils eine besondere Anpassung erfahren und mit einem Einlegeteil zusammenwirken, da von einer Seite her zwei und von der anderen Seite her nur eine Leitung einmünden. Dies macht die gesamte Anordnung aufwendig und teuer.

In der US-PS 28 60 850 ist ein umdrehbarer, einseitig mit einer Dichtfläche versehener Magnetanker im Magnet­ joch eines Magnetventils angeordnet, um ein 2-Wege-Ventil zu schaffen, das in Abhängigkeit der Lage des Magnet­ ankers als Öffner- oder Schließerventil arbeiten kann. Durch die Anordnung im Joch und die im Magnetanker angeord­ nete Schraubenfeder, gegen die der Anker bei Erregung der Magnetwicklung bewegt wird, ist jedoch in beiden Lagen des Magnetankers nur eine einzige Bewegungsrichtung bei Erregung der Magnetwicklung möglich. Dieses Ventil eignet sich daher schon prinzipiell nicht zur Verwendung oder zur Umrüstung als variables 3-Wege-Ventil.

Aus der DE-OS 27 57 659 ist es an sich bekannt, eine Kammer für einen Magnetanker im Magnetkern vorzusehen. Dies dient jedoch dort nicht zur Umkehrung der Richtung der Magnetkraft beim Umdrehen des Magnetankers, so daß auch der Gegenstand dieser Entgegenhaltung keine Anregun­ gen zur Schaffung eines variablen 3-Wege-Ventils vermittelt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das aus der DE-OS 21 47 044 bekannte 3-Wege-Ventil so weiter­ zubilden, daß durch Drehung des Magnetankers eine ein­ fache und schnelle Umstellung der Montagezustände möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

• a) der Magnetanker zusammen mit einer Scheibenfeder und einem Dichtbolzen in der Kammer eine umdreh­ bare Einheit bildet, wobei durch Umdrehen dieser Einheit die beiden Montagezustände vorgebbar sind,
• b) die Kammer in den Bewegungsrichtungen des Magnet­ ankers beidseitig von Magnetkernen oder Magnetkern­ teilen begrenzt ist, zu denen der Magnetanker in den beiden Montagezuständen jeweils verschiedene Abstände aufweist, und
• c) in jedem der beiden Montagezustände jeweils der den größeren Abstand zum Magnetkern aufweisende Kanal bei stromloser Spulenwicklung federnd ge­ schlossen ist.

Das erfindungsgemäße Magnetventil hat gegenüber den bekannten Anordnungen den Vorteil, daß die aus Magnet­ anker, Scheibenfeder und Dichtbolzen bestehende Einheit schnell und einfach zur Vorgabe der beiden Montagezustände umgedreht werden kann, wodurch gleichzeitig die magneti­ sche Kraftrichtung umgedreht wird. Dadurch kann auf einfache Weise eine Einstellung dahingehend erfolgen, welcher von zwei gegeneinander in die Kammer einmündenden Kanälen im nicht erregten Zustand geschlossen und welcher geöffnet ist, wobei im erregten Zustand jeweils eine Umkehrung erfolgt. Die in den beiden Lagen entgegenge­ setzt wirkende Magnetkraft wird auf einfache Weise durch eine asymmetrische Anordnung des Magnetankers in der Kammer, also zwischen den Magnetkernen bzw. Magnetkern­ teilen, erreicht. Da die Feder in dieser umdrehbaren Einheit miteinbezogen ist, wird bei der Drehung auch gleichzeitig die Richtung der Federkraft umgedreht.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Magnetventils möglich.

Nach einer bevorzugten Ausführung ist in Bewegungsrichtung des Magnetankers die Kammer in der Mitte des Magnetfeldes angeordnet. Dadurch ist gewährleistet, daß aufgrund der beiden im wesentlichen gleich groß ausgebildeten Magnetkerne unabhängig von der Einbaulage des Steuerteils in der Kammer die bei Stromfluß am Magnetanker angreifenden Kräfte gleich stark sind, so daß im Anwendungsfalle "stromlos geschlossen" der Magnetanker mit der gleichen Magnetkraftstärke gegen den oberen Magnetkern gezogen wird, wie er im umgekehrten Anwendungsfall "stromlos offen" gegen den unteren ventilkörperseitigen Magnetkern gezogen wird.

Ein weiterer Vorteil tritt dadurch auf, daß die Höhe der Kammer in Bewegungsrichtung des Magnetkerns kleiner ist als in Querrichtung und daß der Magnetanker als flache Scheibe ausgebildet ist. Durch diese Ausgestaltung wird eine kompakte Ausführungsform erreicht, wobei der Magnetanker, der Dichtbolzen und die Feder platzsparend untergebracht sind und dementsprechend klein ausgebildet sind.

Es ist zweckmäßig, daß die Scheibenfeder topfförmig ausgebildet ist und eine Grundplatte mit einer Seitenwand aufweist, die höher ist als die Scheibenstärke des Magnet­ ankers, so daß letzterer in der Scheibenfeder schalen­ förmig gelagert und von der Seitenwand, die sich gegen den jeweiligen Magnetkern abstützt, überragt wird.

Dabei ist es günstig, daß die Seitenwand aus Stützstegen gebildet ist, die von der Grundplatte der Scheibenfeder abgebogen sind, so daß hier einmal die Gefahr von Material­ rissen bzw. -verformungen vermieden ist, wie sie bei Stanz-/Biegeherstellung der Scheibenfeder mit durch­ gehender Seitenwand zu befürchten sind, und außerdem ein elastischeres Federungsverhalten erzielt wird.

Hierbei ist es besonders günstig, ausschließlich drei Stützstege in gleichmäßiger Aufteilung am Umfang der Grundplatte anzuordnen, da durch die Dreipunktabstützung eine gleichmäßige, wackelfreie Anlage der Scheibenfeder gewährleistet ist.

Außerdem ist vorgesehen, daß die Grundplatte Federstege aufweist, zwischen denen Durchbrüche angeordnet sind. Dadurch ergibt sich der Vorteil einer Erhöhung der Fede­ rungselastizität, wobei die Durchbrüche die Steifigkeit der Grundplatte unterbrechen und die Federstege einen größeren Verformungsgrad auffangen können.

Dabei ist es auch zweckmäßig, daß die Federstege und die Durchbrüche kreissegmentförmig ausgebildet sind, denn durch die Kreissegmentform wird in Richtung senkrecht zur Grundplattenebene ein großer Federweg erzielt.

Es ist weiterhin vorteilhaft, die Scheibenfeder mit dem Magnetanker zu verbinden, indem der in der topf­ förmigen Scheibenfeder gelagerte Magnetanker im strom­ losen Steuerzustand durch die Kraft der Scheibenfeder über die Verbindung vom korrespondierenden Magnetkern fortgezogen wird, während er bei eingeschaltetem Magnet­ feld die Scheibenfeder über die Verbindung in Richtung gegen den korrespondierenden Magnetkern biegt und damit die Federkraft für das Zurückschnellen beim Ausschalten des Magnetfeldes aufbaut.

Hierzu ist es von Vorteil, wenn der Federsteg mit dem Magnetanker durch Laserstrahlschweißung verbunden ist, da dadurch eine hohe Festigkeit bei sehr kleiner Punkt­ schweißung erzielt werden kann.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Dichtbolzen in einem Mittelloch der Grundplatte der Scheibenfeder formschlüssig eingespritzt, so daß­ für den Dichtbolzen ein hartes Elastikmaterial in An­ wendung gebracht werden kann, da die über die Dichtfläche in den Dichtbolzen eingeleitete Gegenkraft direkt von der Scheibenfeder aufgenommen wird.

Nach einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist es auch möglich, den Dichtbolzen formschlüssig in einer Mittenbohrung des Magnetankers einzuspritzen, wobei der Dichtbolzen bevorzugt aus einem weichen Material mit hoher Elastizität gebildet ist.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in den Zeich­ nungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Teil eines Magnetventils in geschnittener Ansicht,

Fig. 2 den Steuerteil des Magnetventils gemäß Fig. 1 in vergrößerter Darstellung, wobei zwei verschiedene Einbaulagen gezeigt sind,

Fig. 3 die Feder des Steuerteils gemäß Fig. 2 in einer Draufsicht,

Fig. 4 einen anderen Steuerteil des Magnetventils nach Fig. 1 in vergrößerter Darstellung in zwei verschiedenen Einbaulagen und

Fig. 5 die Feder des Steuerteils gemäß Fig. 4 in einer Draufsicht.

Auf dem Ventilkörper 1 des in der Fig. 1 dargestellten Magnetventils ist ein Magnetkopf 2 mittels einer Schraube 3 befestigt, wobei zwischen dem Ventilkörper 1 und dem Magnetkopf 2 eine Flachdichtung angeordnet ist. Der Magnetkopf 2 weist ein Gehäuse 4 auf, in dem eine Magnet­ spule 5 angeordnet ist, die einen Spulenkörper 6, eine Spulenwicklung 7 und einen Isoliermantel 8 besitzt und an deren beiden Stirnseiten je eine Flußscheibe 9, 9′ gelagert ist. Im Spulenkörper 6 befindet sich ein erster Magnetkern 10, der oben an der dem Ventilkörper 1 entfernt liegenden Seite des Magnetkopfes 2 angeordnet ist und eine als Kanal 11 ausgebildete Entlüftungsbohrung be­ sitzt, und ein zweiter Magnetkern 12, der unten an der dem Ventilkörper 1 zugewandten Seite des Magnetkopfes 2 angeordnet ist und einen Flansch 13 sowie einen Kanal 14 und eine Bohrung 15 für den Durchgang des Mediums aufweist. Die beiden Magnetkerne 10 und 12 sind am Umfang mittels Dichtringen 16 gegen den Spulenkörper 6 abge­ dichtet.

Zwischen den beiden Magnetkernen 10, 12 ist in der Mitte der Magnetspule 5 eine Kammer 17 angeordnet, die an ihrem Umfang von einem die Magnetkerne 10, 12 auf Abstand haltenden Distanzring 18 nach oben vom Magnetkern 10 und nach unten vom Magnetkern 12 begrenzt ist. Die Höhe der Kammer 17 ist etwa ein Drittel kleiner als der Durch­ messer der Kammer 17. In der Kammer 17 befindet sich ein Steuerteil, der einen als flache Scheibe ausgebildeten Magnetanker 19, einen Dichtbolzen 20 mit an beiden Stirn­ seiten ausgebildeten Dichtflächen 21, 21′ und eine Scheiben­ feder 22 umfaßt, die eine Grundplatte 23 sowie eine Seitenwand 24 aufweist und topfförmig gestaltet ist. Dabei ist der Magnetanker 19 in der topfförmigen Scheiben­ feder 22 gelagert und mit letzterer verbunden, und die Seitenwand 24, die am oberen Magnetkern 10 anliegt, überragt den Magnetanker 19 derart, daß ein kleiner Abstand 25 zwischen dem Magnetanker 19 und dem oberen Magnetkern 10 gebildet ist. Weiterhin ist zu erkennen, daß der Dichtbolzen 20 in einem Mittelloch der Grundplatte 23 formschlüssig eingespritzt ist, so daß der Steuerteil eine einzige Baueinheit ist. Das Maß zwischen dem Magnet­ anker 19 und dem unteren Magnetkern 12 ist bedeutend größer als der Abstand 25 zwischen dem Magnetanker 19 und dem oberen Magnetkern 10.

In Fig. 1 ist die Steuerfunktion "stromlos geschlossen" dargestellt, wobei der Dichtbolzen 20 durch die Kraft der Scheibenfeder 22 mit seiner Dichtfläche 21 die Mündung des Kanals 14 verschließt. Beim Einschalten der elektri­ schen Spannung wird über die Magnetspule 5 im Bereich der Magnetkerne 10, 12 ein Magnetfeld aufgebaut, durch das der Magnetanker 19 wegen seines geringen Abstandes 25 entgegen der Kraft der Scheibenfeder 22 zum oberen Magnetkern 10 gezogen wird. Dabei hebt die Dichtfläche 21 von der Mündung des Kanals 14 ab und das Medium kann über die Kammer 17 in die Bohrung 15 strömen.

In Fig. 2 sind der obere Magnetkern 10 und der untere Ma­ gnetkern 12 in einem Führungsrohr 26 gelagert, das gleich­ zeitig die Kammer 17 im Umfang begrenzt. Der Steuerteil in der Kammer 17 ist jeweils nur zur Hälfte in zwei verschiedenen Steuerfunktionen dargestellt. Die in der Fig. 2 linke Hälfte des Steuerteils ist in der Position "stromlos geschlossen" und identisch mit der Steuer­ funktion in Fig. 1. Bei der in der Fig. 2 rechten Hälfte des Steuerteils ist dagegen die Steuerfunktion "stromlos offen" gegeben. Die Umkehrung der Steuerfunktion läßt sich in dem Magnetventil auf einfache Weise dadurch erreichen, daß durch Öffnen des Magnetkopfes 2 der Steuer­ teil um 180° gewendet in die Kammer 17 eingesetzt wird, so daß die Seitenwand 24 der Scheibenfeder 22 am unteren Magnetkern 12 anliegt und nunmehr zwischen dem Magnet­ anker 19 und dem unteren Magnetkern 12 der kleine Abstand 25 vorliegt und die Dichtfläche sich in abgehobener Stellung über der Mündung des Kanals 14 befindet. Dabei wird beim Einschalten der Spannung aufgrund des kleinen Abstandes 25 der Magnetanker 19 gegen die Kraft der Scheibenfeder 22 nach unten gegen den Magnetkern 12 gezogen, so daß die Dichtfläche 21′ des Dichtbolzens 20 gegen die Mündung des Kanals 14 gepreßt wird und den Durchgang des Mediums sperrt.

Der Fig. 3 ist zu entnehmen, daß die Grundplatte 23 der Scheibenfeder 22 kreissegmentförmige Federstege mit dazwischen angeordneten schmalen Durchbrüchen 28, die ebenfalls kreissegmentförmig verlaufen, aufweist. Dabei sind mehrere Federstege 27 parallel nebeneinander angeordnet, wodurch ein großer Federweg mit hoher Elasti­ zität gegeben ist. Die Seitenwand 24 ist aus Stützstegen 29 gebildet, die durch Umbiegen der freien Enden der Federstege 27 geformt sind, wobei insgesamt drei Stützstege 29 in gleichmäßiger Aufteilung am Umfang der Grundplatte 23 angeordnet sind. Die Scheibenfeder 22 ist an drei Stellen durch eine äußerst kleinpunktförmig ausgeführte Laserstrahlschweißung 30 mit dem Magnetanker 19 verbunden.

Die Fig. 4 zeigt wie beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 die linke Hälfte des Steuerteils in der Steuer­ funktion "stromlos geschlossen" und die rechte Hälfte des Steuerteils in der umgekehrten Steuerfunktion "stromlos offen". Hierbei ist jedoch der Dichtbolzen 31 formschlüssig in einer Mittenbohrung des Magnetankers 32 eingespritzt, während die topfförmige Scheibenfeder 33 mit Seitenwand 34 und Grundplatte 35 in letzterer ein größeres Mitten­ loch besitzt und ausschließlich mit dem Magnetanker 32 über die Laserstrahlschweißung 36 verbunden ist.

Aus der Fig. 5 wird deutlich, daß auch bei der Scheiben­ feder 33 die Grundplatte 35 kreissegmentförmige Federstege 37 mit dazwischen angeordneten Durchbrüchen 38 aufweist. Die Federstege 37 besitzen einen kürzeren Federweg, weshalb für den Elastizitätsausgleich der Dichtbolzen 31 aus einem weicheren Material gefertigt ist. Auch bei dieser Ausführung der Scheibenfeder 33 ist die Seitenwand 34 aus drei Stützstegen 39 gebildet, die gleichmäßig am Umfang der Grundplatte 35 aufgeteilt und durch Umbiegen der freien Enden der Federstege 37 geformt sind.

Claims (12)

1. Magnetventil mit einem Magnetkopf und einem darin in einer Kammer angeordneten, gegen die Kraft einer Feder zu einem Magnetkern hin bewegbaren Magnetanker, der zwischen zwei Kanälen angeordnet ist und zu diesen hin Dichtflächen aufweist, wobei in einem ersten Montage­ zustand der Magnetanker zu einem dieser Kanäle eine stromlos offene und in einem zweiten Montagezustand eine stromlos geschlossene Stellung einnimmt und wobei ein dritter Kanal in der Kammer mündet, dadurch gekenn­ zeichnet, daß

• a) der Magnetanker (19; 32) zusammen mit einer Scheiben­ feder (22; 33) und einem Dichtbolzen (20; 31) in der Kammer (17) eine umdrehbare Einheit bildet, wobei durch Umdrehen dieser Einheit die beiden Montagezustände vorgebbar sind,
• b) die Kammer (17) in den Bewegungsrichtungen des Magnetankers (19; 32) beidseitig von Magnetkernen (10, 12) oder Magnetkernteilen begrenzt ist, zu denen der Magnetanker (19; 32) in den beiden Montage­ zuständen jeweils verschiedene Abstände aufweist, und
• c) in jedem der beiden Montagezustände jeweils der den größeren Abstand zum Magnetkern aufweisende Kanal (14 bzw. 11) bei stromloser Spulenwicklung (7) federnd geschlossen ist.

2. Magnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Bewegungsrichtung des Magnetankers (19, 32) die Kammer (17) in der Mitte des Magnetfeldes angeordnet ist.

3. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Kammer (17) in Bewegungsrichtung des Magnetankers (19, 32) kleiner ist als in Querrichtung und daß der Magnetanker (19, 32) als flache Scheibe ausgebildet ist.

4. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibenfeder (22, 33) topfförmig ausgebildet ist und eine Grundplatte (23, 35) mit einer Seitenwand (24, 34) aufweist, die höher ist als die Scheibenstärke des Magnetankers (19, 32).

5. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwand (24, 34) aus von der Grundplatte (23, 35) der Scheibenfeder (22, 35) abgebogenen Stützstegen (29, 39) gebildet ist.

6. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in gleichmäßiger Aufteilung am Umfang der Grundplatte (23, 35) drei Stützstege (29, 39) angeordnet sind.

7. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (23, 35) Federstege (27, 37) mit dazwischen angeordneten Durch­ brüchen (28, 38) aufweist.

8. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Federstege (27, 37) und die Durchbrüche (28, 38) kreissegmentförmig ausge­ bildet sind.

9. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibenfeder (22, 33) mit dem Magnetanker (19, 32) verbunden ist.

10. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Federsteg (27, 37) mit dem Magnetanker (19, 32) durch Laserstrahlschweißung (30, 36) verbunden ist.

11. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtbolzen (20) in einem Mittenloch der Grundplatte (23) der Scheibenfeder (22) formschlüsig eingespritzt ist.

12. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtbolzen (31) formschlüssig in einer Mittenbohrung des Magnetankers (32) eingespritzt ist.