DE3338111C2 - magnetic valve - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Ventil mit einer in einem Ventilgehäuse angeordneten Ventilkammer mit Eingangs- und Auslaßöffnung, einem um die Eingangsöffnung angeordneten Ventilsitz, einem in der Ventilkammer zwischen einer Sperrstellung und einer Durchflußstellung beweglichen Ventilkörper und einer Schließvorrichtung für den Ventilkörper, wobei der Ventilkörper ein permanentmagnetisches Magnetelement aufweist und am Ventilsitz und/oder auf der davon abgewandten Seite der Bewegungsbahn des Ventilkörpers ein permanentmagnetischer Schließmagnet vorgesehen ist. Der Schließmagnet ist so angeordnet, daß er den Ventilkörper durch magnetische Krafteinwirkung permanent in dessen Sperrstellung drängt.The invention relates to a valve with a valve chamber arranged in a valve housing with inlet and outlet openings, a valve seat arranged around the inlet opening, a valve body movable in the valve chamber between a blocking position and a flow position and a closing device for the valve body, wherein the valve body has a permanent magnetic element and a permanent magnetic closing magnet is provided on the valve seat and/or on the side of the movement path of the valve body facing away from it. The closing magnet is arranged in such a way that it permanently forces the valve body into its blocking position by the action of magnetic force.
Description
Die Erfindung betrifft ein Magnetventil mit einem Ventilgehäuse einer darin angeordneten Ventilkammer mit einer Eingangsöffnung und einer Auslaßöffnung, einem in der Ventilkammer um die Eingangsöffnung angeordneten Ventilsitz, einem in der Ventilkammer angeordneten, zwischen einer Schließstellung und einer vom Ventilsitz abgehobenen Offenstellung axial verschiebbarem permanentmagnetischen Verschlußstück sowie einem in der Ventilkammer auf der vom Ventilsitz abgewandten Seite des Verschlußstücks koaxial angeordneten und dieses durch einander zugewandte gleichnamige Magnetpole in seine Schließstellung drängenden permanentmagnetischen Schließmagneten.The invention relates to a solenoid valve with a valve housing, a valve chamber arranged therein with an inlet opening and an outlet opening, a valve seat arranged in the valve chamber around the inlet opening, a permanent magnetic closure piece arranged in the valve chamber and axially displaceable between a closed position and an open position lifted off the valve seat, and a permanent magnetic closing magnet arranged coaxially in the valve chamber on the side of the closure piece facing away from the valve seat and urging the latter into its closed position by magnetic poles of the same name facing one another.
Bei dem aus der US-PS 26 67 895 bekannten Magnetventil dieser Art werden das permanentmagnetische Verschlußstück und der Schließmagnet jeweils unmittelbar von dem die Ventilkammer durchströmenden Durchflußmedium benetzt, was bei der Förderung aggressiver Flüssigkeiten zu rascher Korrosion und zum Ausfall des Ventils führt. Darüber hinaus besteht die Gefahr, daß das Verschlußstück beim Öffnen des Ventils hart gegen den Schließmagneten anprallt, wodurch sich die Permanentmagnetisierung beider Teile schnell vermindert.In the solenoid valve of this type known from US-PS 26 67 895, the permanent magnetic closure piece and the closing magnet are each directly wetted by the flow medium flowing through the valve chamber, which leads to rapid corrosion and failure of the valve when aggressive liquids are conveyed. In addition, there is a risk that the closure piece will collide hard with the closing magnet when the valve is opened, which quickly reduces the permanent magnetization of both parts.
Aus der DE-AS 10 51 589 ist ferner ein Ventil zum Einbau in den Verschlußstopfen eines Behälters bekannt, das ein in einem Ventilgehäuse axial verschiebbares Verschlußstück mit einem in Kunststoff eingebetteten Magneten aufweist, das durch im Ventilgehäuse eingebettete Schließmagneten in seine gegen einen Ventilsitz an der Auslaßöffnung anliegende Schließstellung gedrängt wird, wobei ein kugelförmiges Element durch seine Schwerkraftwirkung das Verschlußstück in seiner Offenstellung hält, solange der Behälter nicht um einen vorbestimmten Winkel gekippt ist. Diese bekannte Konstruktion erfordert sehr große Gehäusequerschnitte und verwendet seitlich neben der Bewegungsbahn des Verschlußstücks angeordnete Schließmagnete, so daß die zusammenwirkenden Polflächen der Magnete einander nicht koaxial gegenüberliegen und nur relativ kleine Schließkräfte erzielt werden.From DE-AS 10 51 589 a valve is also known for installation in the closure plug of a container, which has a closure piece which can be moved axially in a valve housing and has a magnet embedded in plastic, which is urged into its closed position against a valve seat at the outlet opening by closing magnets embedded in the valve housing, whereby a spherical element holds the closure piece in its open position by its gravitational effect as long as the container is not tilted by a predetermined angle. This known design requires very large housing cross-sections and uses closing magnets arranged laterally next to the movement path of the closure piece, so that the interacting pole faces of the magnets are not coaxially opposite one another and only relatively small closing forces are achieved.
Aus der DE-OS 30 14 690 ist schließlich ein magnetisch betätigtes Absperrventil bekannt, das ein in einem Durchflußkanal verdrehbar gelagertes, kugelförmiges Absperrglied mit zentrischer Durchflußbohrung aufweist, das über eine drehbare Betätigungswelle mit daran angeordneten Seltenerd/Kobalt-Magneten durch Verdrehen eines diese umschließenden Trägers mit Seltenerd/ Kobalt-Magneten verdreht wird. Dieses Ventil ist jedoch kompliziert und sperrig und überdies zum selbsttätigen Öffnen durch einen vorbestimmten Druck des Durchflußmediums nicht verwendbar.Finally, DE-OS 30 14 690 discloses a magnetically operated shut-off valve which has a spherical shut-off element with a central flow bore which is rotatably mounted in a flow channel and which is rotated via a rotatable actuating shaft with rare earth/cobalt magnets arranged thereon by rotating a carrier with rare earth/cobalt magnets which surrounds it. However, this valve is complicated and bulky and, moreover, cannot be used for automatic opening by a predetermined pressure of the flow medium.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Magnetventil der eingangs genannten Art zu schaffen, das bei einfacher Konstruktion auch bei stark korrosiven Durchflußmedien dauerhaft zuverlässig arbeitet.The object of the invention is therefore to provide a solenoid valve of the type mentioned at the outset which, despite its simple construction, operates reliably over the long term even with highly corrosive flow media.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Magnetventil der eingangs genannten Art erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmalen ausgestattet.To achieve this object, the solenoid valve of the type mentioned at the outset is equipped according to the invention with the features listed in the characterizing part of claim 1.
Da alle mit dem Durchflußmedium in Berührung kommenden Ventilteile ohne wesentliche Abschwächung der Federwirkung der Permanentmagneten mit korrosionsfestem Material, beispielsweise Polytetrafluorethylen beschichtet werden können, ist das Ventil in seinen Einsatzmöglichkeiten nur durch die Widerstandsfähigkeit dieses Beschichtungsmaterials begrenzt. Durch geeignete Wahl der permanentmagnetischen Seltenerd-Materialien sowie ihres Abstands voneinander kann die Schließkraft des Ventils in einem weiten Bereich gewählt werden.Since all valve parts that come into contact with the flow medium can be coated with corrosion-resistant material, such as polytetrafluoroethylene, without significantly weakening the spring effect of the permanent magnets, the valve's possible applications are only limited by the resistance of this coating material. By selecting the permanent magnetic rare earth materials and their spacing from one another, the closing force of the valve can be selected within a wide range.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Magnetventils ist im Unteranspruch 2 beschrieben.An advantageous embodiment of the solenoid valve is described in subclaim 2.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen des Magnetventils anhand der beigefügten Zeichnungen weiter erläutert.In the following, preferred embodiments of the solenoid valve are further explained with reference to the accompanying drawings.
Es zeigtIt shows
Fig. 1 eine erfindungsgemäßes Magnetventil und Fig. 1 a solenoid valve according to the invention and
Fig. 2 ein abgewandeltes Magnetventil. Fig. 2 a modified solenoid valve.
Das Ventilgehäuse 1 des in Fig. 1 dargestellten Magnetventils besteht aus einem eine Ventilkammer 2 enthaltenden Hauptteil 1 a und einem mit dazwischen eingesetztem Dichtring 1 d durch einen Verbindungsring 1 c mit dem Hauptteil 1 a verbundenen Auslaßteil 1 ab. Die Ventilkammer 2 weist eine Eingangsöffnung 3 und eine Auslaßöffnung 4 auf. In der Ventilkammer 2 ist um die Eingangsöffnung 3 ein Ventilsitz 5 angeordnet, der ventilaußenseitig von einem Dichtring 5 a zum dichtenden Anschluß einer (nicht gezeigten) Zuführleitung umschlossen ist. In der Ventilkammer 2 ist ein Verschlußstück 6 angeordnet, das zwischen einer gegen den Ventilsitz 5 anliegenden Schließstellung und einer davon abgehobenen Offenstellung beweglich ist und durch eine Schließvorrichtung 7 in Richtung auf den Ventilsitz 5 gedrängt wird, gegen den es sich in der Schließstellung so anlegt, daß ein auf der dem Ventilsitz 5 zugewandten Seite des Verschlußstücks 6 angeordneter Dichtring 6 a dichtend gegen den Ventilsitz 5 gepreßt wird.The valve housing 1 of the solenoid valve shown in Fig. 1 consists of a main part 1a containing a valve chamber 2 and an outlet part 1ab with a sealing ring 1d inserted between them and connected to the main part 1a by a connecting ring 1c . The valve chamber 2 has an inlet opening 3 and an outlet opening 4. In the valve chamber 2 , a valve seat 5 is arranged around the inlet opening 3 , which is enclosed on the outside of the valve by a sealing ring 5a for the sealing connection of a supply line (not shown). A closure piece 6 is arranged in the valve chamber 2 , which is movable between a closed position resting against the valve seat 5 and an open position raised therefrom and is urged by a closing device 7 in the direction of the valve seat 5 , against which it rests in the closed position in such a way that a sealing ring 6a arranged on the side of the closure piece 6 facing the valve seat 5 is pressed sealingly against the valve seat 5 .
Das Verschlußstück 6 enthält ein durch eine Hülle aus gegen das Durchflußmedium korrosionsfestem Material vollständig umschlossenes permanentmagnetisches Seltenerd-Magnetelement 8. Zwischen dem Verschlußstück 6 und der Auslaßöffnung 4 ist eine Schließvorrichtung 7 in Gestalt eines ebenfalls durch eine Hülle aus korrosionsfestem Material vollständig eingehüllten Schließmagnets 9 aus Seltenerd-Material so angeordnet, daß die einander zugewandten Magnetpole des Magnetelements 8 des Verschlußstücks 6 und des Schließmagneten 9 gleichnamig sind. Der Schließmagnet 9 stößt daher das Magnetelement 8 ab und drängt das Verschlußstück 6 in seine am Ventilsitz 5 anliegende Schließstellung.The closure piece 6 contains a permanent magnet rare earth magnet element 8 which is completely enclosed by a casing made of material which is corrosion-resistant to the flow medium. Between the closure piece 6 and the outlet opening 4 there is a closing device 7 in the form of a closing magnet 9 made of rare earth material which is also completely enclosed by a casing made of corrosion-resistant material, so that the mutually facing magnetic poles of the magnet element 8 of the closure piece 6 and the closing magnet 9 have the same name. The closing magnet 9 therefore repels the magnet element 8 and forces the closure piece 6 into its closed position resting on the valve seat 5 .
Wenn der über die Eingangsöffnung 3 auf das Verschlußstück 6 wirkende Druck des Durchflumediums größer wird als die Summe der das Verschlußstück 6 in seiner Schließstellung haltenden Abstoßungskraft des Schließmagneten 9 und der Kraft eines gegebenenfalls vorhandenen Rückdrucks von in der Ventilkammer 2 enthaltenem Durchflußmedium, hebt das Verschlußstück 6 vom Ventilsitz 5 ab und gestattet so den Durchfluß von Durchflußmedium durch die Eingangsöffnung 3 in die Ventilkammer 2 und an der Schließvorrichtung 7 vorbei durch die Auslaßöffnung 4. Das Verschlußstück 6 und die Schließvorrichtung 7 sind dabei so dimensioniert, daß zwischen ihren äußeren Umgangsflächen und der Innenwand der Ventilkammer 2 hinreichend große Durchflußöffnungen für das Durchflußmedium verbleiben. Die äußeren Umfangskanten der Schließvorrichtung 7 und des Verschlußstücks 6 sind leicht abgerundet, um ein Verkanten in der Ventilkammer 2 zu vermeiden, wozu auch der eine stärkere Schrägstellung gegen die Ventillängsachse verhindernde kleine Abstand voneinander beiträgt. Durch die Verwendung von permanentmagnetischen Seltenerd- Materialien werden besonders hohe Magnetkräfte erzielt. Dabei wird die mit zunehmender Annäherung immer größer werdende Abstoßungskraft zwischen Verschlußstück 6 und Schließvorrichtung 7 so gewählt, daß bei normalen Betriebsbedingungen auch bei schlagartigem Öffnen des Magnetventils das Verschlußstück 6 nicht zur Anlage gegen die Schließvorrichtung 7 kommt. Dadurch wird die permanente Magnetisierung der Magneten geschont und jede Schlagbeschädigung der Teile vermieden.If the pressure of the flow medium acting on the closure piece 6 via the inlet opening 3 becomes greater than the sum of the repulsive force of the closing magnet 9 holding the closure piece 6 in its closed position and the force of any back pressure from the flow medium contained in the valve chamber 2 , the closure piece 6 lifts off the valve seat 5 and thus allows the flow of flow medium through the inlet opening 3 into the valve chamber 2 and past the closing device 7 through the outlet opening 4. The closure piece 6 and the closing device 7 are dimensioned such that sufficiently large flow openings for the flow medium remain between their outer peripheral surfaces and the inner wall of the valve chamber 2. The outer peripheral edges of the closing device 7 and the closure piece 6 are slightly rounded in order to prevent tilting in the valve chamber 2 , which is also helped by the small distance between them, which prevents a greater inclination against the longitudinal axis of the valve. By using permanent magnetic rare earth materials, particularly high magnetic forces are achieved. The repulsion force between the closure piece 6 and the locking device 7 , which increases with increasing proximity, is selected so that under normal operating conditions, even if the solenoid valve is suddenly opened, the closure piece 6 does not come into contact with the locking device 7. This protects the permanent magnetization of the magnets and prevents any impact damage to the parts.
Fig. 2 zeigt ein abgewandeltes Magnetventil, bei welchem zusätzlich im Bereich des Ventilsitzes 5 angeordnete Schließmagneten 9&min; angeordnet sind, die mit ungleichnamigen Magnetpolen auf die ihnen zugewandten Pole des Magnetelements 8 gerichtet sind und somit das Verschlußstück 6 in seine Schließstellung ziehen. Alle Schließmagneten 9 drängen das Verschlußstück 6 in Richtung auf den Ventilsitz 5. Bei geeigneter Wahl der Schließmagneten 9 und 9&min; nimmt die Anziehungskraft der nahe dem Ventilsitz 5 angeordneten Schließmagneten 9&min; in dem Maß zu, wie die Abstoßungskraft des Schließmagneten 9 abnimmt, so daß die auf das Verschlußstück 6 einwirkende Magnetkraft fast über dessen gesamte Bewegungsbahn weitgehend gleichbleibt. Erst bei starker Annäherung an den abstoßenden Schließmagneten 9 wächst die Abstoßungskraft so stark an, daß ein Anschlag des Verschlußstücks 6 gegen den Schließmagneten 9 verhindert wird. Das in Fig. 2 dargestellte Magnetventil weist im Vergleich zu dem in Fig. 1 gezeigten, eine höhere Schließkraft auf. Fig. 2 shows a modified solenoid valve in which additional closing magnets 9' are arranged in the area of the valve seat 5 , which are directed with opposite magnetic poles towards the poles of the magnetic element 8 facing them and thus pull the closure piece 6 into its closed position. All closing magnets 9 push the closure piece 6 towards the valve seat 5. With a suitable choice of closing magnets 9 and 9', the attractive force of the closing magnets 9' arranged near the valve seat 5 increases as the repulsive force of the closing magnet 9 decreases, so that the magnetic force acting on the closure piece 6 remains largely the same over almost its entire path of movement. Only when the repulsive closing magnet 9 is approached closely does the repulsive force increase so much that a stop of the closure piece 6 against the closing magnet 9 is prevented. The solenoid valve shown in Fig. 2 has a higher closing force compared to the one shown in Fig. 1.
Claims (2)
1. Solenoid valve with a valve housing ( 1 ), a valve chamber ( 2 ) arranged therein with an inlet opening ( 3 ) and an outlet opening ( 4 ), a valve seat ( 5 ) arranged in the valve chamber ( 2 ) around the inlet opening ( 3 ), a permanent magnetic closure piece ( 6 ) arranged in the valve chamber ( 2 ) and axially displaceable between a closed position and an open position raised from the valve seat ( 5 ) and surrounded by the flow medium, and a permanent magnetic closing magnet ( 9 ) arranged coaxially in the valve chamber ( 2 ) on the side of the closure piece ( 6 ) facing away from the valve seat ( 5 ) and urging the latter into its closed position by magnetic poles of the same name facing one another, characterized in that
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