DE10215592C1 - Valve for gaseous and liquid has electrical coil winding in pot-shaped magnetic yoke whose floor bounds valve chamber and forms hermetically sealed unit with side walls of magnetic yoke - Google Patents
Valve for gaseous and liquid has electrical coil winding in pot-shaped magnetic yoke whose floor bounds valve chamber and forms hermetically sealed unit with side walls of magnetic yokeInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Ventil für gasförmige und flüssige Medien.The invention relates to a valve for gaseous and liquid media.
Die DE 197 29 304 A1 offenbart ein elektromagnetisch betätigbares Ventil mit einem Ventilkörper und einem Magnetkopf, der eine elektrische Spulenwicklung und ein Magnetjoch mit einem Innenkern und einem Außenkern aufweist. Der Außenkern umschließt die Spulenwicklung am Außenumfang und an den Stirnseiten. Der als Einzelteil ausgebildete rohrförmige Innenkern des Magnetjochs ragt teilweise in den Bereich der Spulenwicklung hinein und befindet sich in einer ferritischen Hülse, die zwischen dem Innenkern und der Spulenwicklung vorgesehen ist.DE 197 29 304 A1 discloses an electromagnetically actuated valve with a Valve body and a magnetic head that has an electrical coil winding and a Magnet yoke with an inner core and an outer core. The outer core encloses the coil winding on the outer circumference and on the end faces. The as Individual tubular inner core of the magnetic yoke partially protrudes into the Area of the coil winding and is located in a ferritic sleeve that is provided between the inner core and the coil winding.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Ventil der vorbeschriebenen Art dahinge hend weiterzubilden, dass mit einfachen Mitteln eine kleinbauende Ventileinheit mit hoher Funktionstüchtigkeit auch bei extremen Beanspruchungen erzielt wird.The object of the invention is to provide a valve of the type described above hend further training that with simple means a small valve unit with high functionality is achieved even under extreme loads.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche gekennzeichnet.This object is achieved according to the invention by the features of claim 1. Appropriate refinements and developments of the invention are characterized by Characteristics of the subclaims marked.
Weitere Vorteile und wesentliche Einzelheiten der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmen, die in schematischer Darstellung bevorzugte Ausführungsformen als Beispiel zeigt. Es stellen dar:Further advantages and essential details of the invention are the following Description and the drawing can be seen in the schematic representation shows preferred embodiments as an example. They represent:
Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Ventil in einer vergrößerten Darstellung in einer geschnittenen Seitenansicht und Fig. 1 shows an inventive valve in an enlarged view in a sectional side view and
Fig. 2 ein anderes erfindungsgemäßes Ventil in einer vergrößerten Darstellung in einer geschnittenen Seitenansicht. Fig. 2 shows another valve according to the invention in an enlarged view in a sectional side view.
Das in der Zeichnung dargestellte Ventil ist für gasförmige und flüssige Medien vorge sehen und ist im wesentlichen als kreisförmiger zylindrischer Körper ausgebildet. Das Ventil weist einen Ventilkörper 1 und einen mit diesem verbundenen Magnetkopf 2 auf. Der Ventilkörper 1 besitzt eine Ventilkammer 3, die von einer Grundwand 4 und einer Außenwand 5 mitbegrenzt ist. In der Grundwand 4 des Ventilkörpers 1 befinden sich ein bezüglich der Mittenachse 6 des Ventils koaxial angeordneter Eingang 7 mit einem in die Ventilkammer 3 einmündenden Ventilsitz 8 und ein mit der Ventilkammer 3 verbundener Ausgang 9 für das Medium.The valve shown in the drawing is seen for gaseous and liquid media and is essentially designed as a circular cylindrical body. The valve has a valve body 1 and a magnetic head 2 connected to it. The valve body 1 has a valve chamber 3 which is delimited by a base wall 4 and an outer wall 5 . In the base wall 4 of the valve body 1 there are an inlet 7 arranged coaxially with respect to the central axis 6 of the valve with a valve seat 8 opening into the valve chamber 3 and an outlet 9 connected to the valve chamber 3 for the medium.
In der Ventilkammer 3 ist ein plattenförmiger Magnetanker 10 gelagert, der einen koaxial angeordneten Dichtkörper 11 aufweist, der mit dem Ventilsitz 8 korrespondiert. Dem Magnetanker 10 ist eine scheibenförmige Formfeder 12 zugeordnet, die mit ihrem Umfangsbereich 13 auf einem Vorsprung 14 des Ventilkörpers 1 aufliegt und mittels einer Buchse 15 festgelegt ist, die mit ihrer Außenfläche an der Innenfläche der Außenwand 5 des Ventilkörper 1 presssitzend anliegt. Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, die Formfeder 12 nicht mittels der Buchse 15, sondern auf eine andere Art und Weise am Ventilkörper 1 festzulegen, beispielsweise mittels einer Schweißverbin dung. An der in der Zeichnung nach unten weisenden Seite des Ventilkörpers 1 kann eine Formdichtung 16 angeordnet sein.In the valve chamber 3 , a plate-shaped armature 10 is mounted, which has a coaxially arranged sealing body 11 , which corresponds to the valve seat 8 . The magnet armature 10 is assigned a disk-shaped form spring 12 , which rests with its circumferential region 13 on a projection 14 of the valve body 1 and is fixed by means of a bushing 15 , the outer surface of which rests on the inner surface of the outer wall 5 of the valve body 1 with a press fit. It is also within the scope of the invention to determine the form spring 12 not by means of the bush 15 , but in a different way on the valve body 1 , for example by means of a welded joint. A molded seal 16 can be arranged on the side of the valve body 1 pointing downward in the drawing.
Der Magnetkopf 2 des in der Fig. 1 dargestellten Ventils weist ein hermetisch dichtes topfförmiges Magnetjoch 17 auf, das eine Bodenwand 18 sowie eine von einem Innenkern 19 gebildete innere Wand und eine als Außenkern 20 ausgebildete äußere Wand besitzt. Die Bodenwand 10, der Innenkern 19 und der Außenkern 20 sind materialeinheitlich einstückig aus einem magnetisierbaren Material hergestellt und so ausgeführt, dass die Bodenwand 18 dem Ventilkörper 1 zugewandt ist und die Ventil kammer 3 über dem Magnetanker 10 mitbegrenzt. Der Innenkern 19 weist eine koa xiale Enlüftungsbohrung 21 und einen der Ventilkammer 3 zugewandten ventilsitzför migen Ringbund 22 auf, gegen den die dem Ventilsitz 8 gegenüberliegende Seite des bevorzugt aus einem gummielastischen Material bestehenden Dichtkörpers 11 an drückbar ist. Die Bodenwand 18 besitzt an der der Ventilkammer 3 zugewandten Seite eine die Dicke der Bodenwand 18 verjüngende bzw. reduzierende Ausnehmung 23, so dass die Bodenwand 18 in dem Bereich der Ausnehmung 23 lediglich einen sehr dünnen magnetflusshemmenden Wandungsteil 24 aufweist, der deutlich dünner ist als die Wand des Innenkerns 19.The magnetic head 2 of the valve shown in FIG. 1 has a hermetically sealed cup-shaped magnetic yoke 17 which has a bottom wall 18 and an inner wall formed by an inner core 19 and an outer wall designed as an outer core 20 . The bottom wall 10 , the inner core 19 and the outer core 20 are made in one piece from a magnetizable material and made so that the bottom wall 18 faces the valve body 1 and the valve chamber 3 is limited by the magnet armature 10 . The inner core 19 has a coaxial vent hole 21 and a valve chamber 3 facing ventilsitzför shaped collar 22 , against which the valve seat 8 opposite side of the sealing body 11 , which is preferably made of a rubber-elastic material, can be pressed. The bottom wall 18 has, at which the valve chamber 3 side facing the thickness of the bottom wall 18 tapering or reducing recess 23, so that the bottom wall 18 in the region of the recess 23 only a very thin magnet flow impeding wall part 24 which is significantly thinner than the Wall of the inner core 19 .
Der Außenkern 20 des Magnetjochs 17 bildet den Außenmantel des Magnetkopfes 2 und kann einen im Durchmesser etwas reduzierten Umfangsteil 25 aufweisen, der von der die Ventilkammer 3 überragenden Außenwand 5 des Ventilkörpers 1 übergriffen ist. Der Außendurchmesser des Umfangsteils 25 und der Innendurchmesser der Außenwand 5 können zweckmäßig so bemessen sein, dass beim feinfühligen Hinein schieben des Magnetkopfes 2 in den Ventilkörper 1 ein Presssitz 26 erzielt wird, wodurch eine exakte Justierung der Teile zueinander und eine dauerhaft feste Monta geposition gegeben ist. Zur Erzielung einer zuverlässigen Abdichtung kann zwischen dem Umfangsteil 25 des Außenkerns 20 und der Außenwand 5 des Ventilkörpers 1 zudem ein Kapillarkleber 27 vorgesehen sein.The outer core 20 of the magnetic yoke 17 forms the outer jacket of the magnetic head 2 and can have a circumferential part 25 which is somewhat reduced in diameter and which is overlapped by the outer wall 5 of the valve body 1 which projects beyond the valve chamber 3 . The outer diameter of the peripheral part 25 and the inner diameter of the outer wall 5 can be expediently dimensioned such that when the magnetic head 2 is delicately pushed into the valve body 1, a press fit 26 is achieved, as a result of which an exact adjustment of the parts to one another and a permanently fixed mounting position are provided , To achieve a reliable sealing of the outer core 20 and the outer wall also a capillary adhesive may be between the peripheral portion 25 5 of the valve body 1 may be provided 27th
In einem von dem Innenkern 19, der Bodenwand 18 und dem Außenkern 20 begrenz ten Ringraum 28 des Magnetjochs 17 befindet sich ein Spulenkörper 29 mit einer elektrischen Spulenwicklung 30, wobei eine Stirnwand 31 des Spulenkörpers 29 an der Innenfläche der Bodenwand 18 anliegt. Über der Spulenwicklung 30, also an der der Bodenwand 18 gegenüberliegenden Seite, befindet sich in dem Ringraum 28 des Magnetjochs 17 eine magnetisierbare Jochplatte 32, die von dem Innenkern 19 und von Leiteranschlussteilen 33, 34 der Spulenwicklung 30 durchsetzt ist. Die Jochplatte 32 ist so positioniert, dass sie mit einer der Spulenwicklung 30 zugewandten Stirnseite auf einer Schulter 35 des Innenkerns 19 aufliegt und mit einer Lochwandfläche am Umfang des Innenkerns 19 sowie einer Umfangsfläche an der Innenfläche des Außen kerns 20 anliegt.In one of the inner core 19 , the bottom wall 18 and the outer core 20 th annular space 28 of the magnetic yoke 17 there is a coil body 29 with an electrical coil winding 30 , wherein an end wall 31 of the coil body 29 abuts the inner surface of the bottom wall 18 . Above the coil winding 30 , that is to say on the side opposite the bottom wall 18 , there is a magnetizable yoke plate 32 in the annular space 28 of the magnetic yoke 17 , which is penetrated by the inner core 19 and by conductor connection parts 33 , 34 of the coil winding 30 . The yoke plate 32 is positioned so that it rests with an end facing the coil winding 30 on a shoulder 35 of the inner core 19 and bears with a perforated wall surface on the circumference of the inner core 19 and a circumferential surface on the inner surface of the outer core 20 .
Außerdem kann in dem Ringraum 28 des Magnetjochs 17 eine elektrische Leiterplatte 36 gelagert sein, die zweckmäßig auf der der Spulenwicklung gegenüberliegenden Seite auf Abstand zur Jochplatte 32 angeordnet ist. Die Leiterplatte 36 kann, mit elektronischen Bauteilen bestückt, für eine Schutzbeschaltung vorgesehen sein und wird von dem aus dem Magnetkopf 2 herausragenden Innenkern 19 und den ebenfalls aus dem Magnetkopf 2 herausragenden Leiteranschlussteilen 33, 34 durchsetzt. Durch die besondere Ausbildung und Anordnung des Magnetjochs 2, wobei die Bodenwand 18 der Ventilkammer 3 zugewandt ist, ist die Spulenwicklung 30 gegenüber der Ventil kammer 3 hermetisch dicht abgeschirmt, so dass eine hohe Funktionstüchtig gewähr leistet ist. Um den Magnetkopf 2 vollständig abzudichten, kann zudem eine isolierende Vergussmasse 37 vorgesehen sein, die in dem Ringraum 28 vorgesehen ist, die Leiteranschlussteile 33, 34 und den Innenkern 19 oben dicht umschließt und in der die Spulenwicklung 30, der Spulenkörper 29, die Jochplatte 32 sowie die Leiterplatte 36 dicht eingebettet sind.In addition, an electrical circuit board 36 can be mounted in the annular space 28 of the magnetic yoke 17 , which is expediently arranged on the side opposite the coil winding at a distance from the yoke plate 32 . The printed circuit board 36 , equipped with electronic components, can be provided for a protective circuit and is penetrated by the inner core 19 protruding from the magnetic head 2 and the conductor connecting parts 33 , 34 also protruding from the magnetic head 2 . Due to the special design and arrangement of the magnetic yoke 2 , with the bottom wall 18 facing the valve chamber 3 , the coil winding 30 is hermetically sealed from the valve chamber 3 , so that a high level of functionality is guaranteed. In order to completely seal the magnetic head 2 , an insulating potting compound 37 can also be provided, which is provided in the annular space 28 , tightly encloses the conductor connection parts 33 , 34 and the inner core 19 at the top and in which the coil winding 30 , the coil former 29 , the yoke plate 32 and the circuit board 36 are tightly embedded.
Das in der Fig. 2 dargestellte Ventil ist im Wesentlichen gleich dem in der Fig. 1 dargestellten Ventil ausgeführt, mit der Ausnahme, dass das Magnetjoch 38 nicht aus einem einzigen Material hergestellt ist. Das Magnetjoch 38 besteht vielmehr aus einem magnetisierbaren Innenkern 39, einem ebenfalls magnetisierbaren Außenkern 40 und einer Ringscheibe 41, deren Material nicht magnetisierbar ist. Die Ringscheibe 41 ist ein Teil der die Ventilkammer 3 mitbegrenzenden Bodenwand 42 des Magnetjochs 38 und ist mit dem Innenkern 39 und dem Außenkern 40 hermetisch dicht verbunden. Die Ringscheibe 41 besteht zweckmäßig aus einem nicht magnetisierbaren Metall und ist mit dem Innenkern 39 und dem Außenkern 40 verschweißt, vorzugsweise mittels Laserschweißung. Durch die nicht magnetisierbare Ringscheibe 41, die bevorzugt dünner ausgebildet sein kann als der übrige Teil der Bodenwand 42, wird erreicht, dass bei aktiviertem Magnetkopf 43 ein optimaler Magnetkraftfluss von dem Innenkern 39 und dem Außenkern 40 auf den Magnetanker 10 wirkt.The valve shown in FIG. 2 is essentially the same as the valve shown in FIG. 1, with the exception that the magnet yoke 38 is not made from a single material. Rather, the magnetic yoke 38 consists of a magnetizable inner core 39 , a likewise magnetizable outer core 40 and an annular disk 41 , the material of which cannot be magnetized. The annular disk 41 is part of the bottom wall 42 of the magnetic yoke 38, which also delimits the valve chamber 3, and is hermetically sealed to the inner core 39 and the outer core 40 . The annular disk 41 is advantageously made of a non-magnetizable metal and is welded to the inner core 39 and the outer core 40 , preferably by means of laser welding. The non-magnetizable annular disk 41 , which can preferably be made thinner than the rest of the bottom wall 42 , ensures that when the magnetic head 43 is activated, an optimal magnetic force flow from the inner core 39 and the outer core 40 acts on the magnet armature 10 .
Wenn die Spulenwicklung 30 über die Leiteranschlussteile 33, 34 mit einer elektrischen Spannung versorgt wird, wird der Magnetkopf 2, 43 aktiviert, so dass der Magnetanker 10 durch die Magnetkraft des Innenkerns 19, 39 und des Außenkerns 20, 40 gegen die Kraft der Formfeder 12 nach oben gezogen wird. Dadurch gibt der Dichtkörper 11 den Ventilsitz 8 frei und das Medium kann fließen. Durch die Verlagerung des Dichtkörpers 11 nach oben wird letzterer zudem gegen den Ringbund 22 des Innenkerns 19, 39 gedrückt, wodurch die Entlüftungsbohrung 21 gesperrt wird.When the coil winding 30 is supplied with an electrical voltage via the conductor connection parts 33 , 34 , the magnetic head 2 , 43 is activated, so that the magnet armature 10 by the magnetic force of the inner core 19 , 39 and the outer core 20 , 40 against the force of the form spring 12 is pulled up. As a result, the sealing body 11 releases the valve seat 8 and the medium can flow. By moving the sealing body 11 upwards, the latter is also pressed against the annular collar 22 of the inner core 19 , 39 , as a result of which the vent hole 21 is blocked.
Schließlich sei noch darauf hingewiesen, dass es gemäß eines in der Zeichnung nicht dargestellten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Ventils auch vorteilhaft sein kann, das Magnetjoch aus zwei Teilen so herzustellen, dass der eine Teil aus dem Außenkern und dem einstückig angeformten Boden besteht und der andere Teil von dem Innenkern gebildet ist. Der Außenkern und der angeformte geschlossene Boden bilden somit einen Topf, während der vorzugsweise zylindrische Innenkern in der Mitte des Topfes auf dem Boden aufsteht. Der Topf kann dabei zweckmäßig aus einem ferritischen Stahl hergestellt sein, wobei der Boden bei genügender mechanischer Festigkeit so dünn ausgeführt ist, dass der magnetische Kurzschluss zwischen dem Innenkern und dem Außenkern äußerst gering ist, so dass keine wesentlichen Beein trächtigungen entstehen können. Darüber hinaus kann bei dieser Ausführungsform der Innenkern vorteilhaft aus einem weitgehend reinen Ferritmaterial hergestellt sein, so dass der Magnetkreis auf Grund der verhältnismäßig hohen magnetischen Sätti gungsinduktion des ferritischen Innenkerns in seiner Leistung optimal verstärkt wird. Der Innenkern kann dabei je nach Ventilart z. B. ähnlich wie bei den Fig. 1 und 2 mit einer Entlüftungsbohrung versehen sein oder ohne Entlüftungsbohrung ausgeführt sein.Finally, it should also be pointed out that, according to an exemplary embodiment of the valve according to the invention, which is not shown in the drawing, it can also be advantageous to manufacture the magnetic yoke from two parts in such a way that one part consists of the outer core and the integrally molded base and the other part of the inner core is formed. The outer core and the integrally formed closed bottom thus form a pot, while the preferably cylindrical inner core stands on the bottom in the middle of the pot. The pot can be expediently made of a ferritic steel, the base being made so thin with sufficient mechanical strength that the magnetic short circuit between the inner core and the outer core is extremely low, so that no significant adverse effects can arise. In addition, in this embodiment, the inner core can advantageously be made from a largely pure ferrite material, so that the magnetic circuit is optimally reinforced in its performance due to the relatively high magnetic saturation induction of the ferritic inner core. The inner core can z. B. similar to FIGS. 1 and 2 may be provided with a vent hole or be designed without a vent hole.
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