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Elektromagnetisch direkt betätigtes Durchflußventil Die Erfindung
betrifft ein elektromagnetisch direkt betätigtes, einsitziges Durchflußventil mit
einem das gesamte axial durchfließende Medium ringförmig umschließenden, auf einem
Innenrohr angeordneten Elektromagneten.
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Es sind bereits elektromagnetisch betätigte, druckentlastete Durchflußventile
bekannt, bei denen die Magnetspule ein druckdichtes, das zu sperrende Medium führende,
sogenanntes Innenrohr umschließt, welches seinerseits als Führungsrohr für den hohlzylindrisch
gearbeiteten, aus ferromagnetischem Werkstoff bestehenden und an der äußeren Mantelfläche
mit in Längsrichtung verlaufenden Nuten versehenen, axial verschiebbaren Magnetanker
dient. Der Arbeitsluftspalt des das Ventil betätigenden Magnetsystems liegt hierbei
jedoch stets im Inneren des von der Magnetspule umschlossenen Raumes. Durch diese
Anordnung bedingt, sind zwangläufig Spulen größerer Länge erforderlich, insbesondere
dann, wenn infolge großer zu steuernder Durchflußquerschnitte des Ventils der hierfür
erforderliche Hub des Magnetankers ebenfalls groß gehalten werden muß.
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Längere Spulen ergeben aber einen höheren Aufwand an Kupfer für die
Wicklung und ein längeres äußeres Magnetgehäuse. Außerdem muß ein ebenfalls längerer
und im Material aufwendigerer, vorzugsweise aus teurem, nichtrostendem, magnetisierbarem
Stahl hergestellter Magnetanker verwendet werden, dessen großes Gewicht bei Bewegung
einen beträchtlichen Anteil der zur Verfügung stehenden Magnetkraft aufzehrt. Auch
weisen die bekannten Magnetsysteme zur Betätigung von Ventilen neben dem eigentlichen
Arbeitsluftspalt zwischen Polkern und Ankerstirnfläche noch einen weiteren Luftspalt
an der Übergangsstelle des magnetischen Flusses zwischen der äußeren Mantelfläche
des Ankers und dem Magnetgehäuse auf. In diesem Luftspalt verläuft der Magnetfluß
senkrecht zur Bewegungsrichtung des Magnetankers, und die im Spalt gespeicherte
magnetische Energie kann somit nicht zur Erzeugung einer Zugkraft in Bewegungsrichtung
des Magnetankers benutzt werden. Hierdurch wird besonders die Zugkraft des Magneten
in Hubanfangsstellung des Ankers geschwächt. Ein anderer Nachteil liegt in dem mindestens
um die doppelte Wandstärke des hohlzylindrischen Magnetankers größeren, äußeren
Durchmesser des Magnetsystems, gemessen an der der Erfindung zugrunde liegenden
Ausführung. Ein weiterer Nachteil ergibt sich daraus, daß bei einer eventuellen
Reparatur des elektrischen Teiles die Spule nur dann zugänglich ist, wenn gleichzeitig
der gesamte, das Durchflußmedium leitende Teil des Ventils sowie die meistens beidseitig
an den Stirnwänden des Magnetgehäuses angeflanschten Rohranschlußstücke, die gleichzeitig
Abdichtungen, Druckfedern und den eigentlichen Ventilsitz enthalten,. weitgehend
in ihre Bestandteile zerlegt werden. Der funktionsgerechte Zusammenbau ist dann
im allgemeinen nur durch geschultes Personal möglich und erfordert auch mehr Zeit.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Durchflußventil ohne
die genannten Nachteile zu schaffen.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Arbeitsluftspalt
in einem nach außen druckdichten Raum zwischen einem Polflansch und dem Innenrohr
ringförmig vor einer Stirnseite der Magnetspule angeordnet und der für den Einlauf
des Magnetankers zwischen dem Polflansch und dem Innenrohr zur Verfügung stehende
Raum radial beidseitig durch zylindrische Mantelflächen begrenzt ist.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht.
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A b b. 1 zeigt das Durchflußventil im Längsschnitt; A b b. 2 zeigt
die Draufsicht.
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Das zur Betätigung des Ventils dienende Magnetsystem besteht aus der
Magnetspule 1 auf dem Innenrohr 2, dem Deckel 3, dem Mantel 4, dem Polflansch 5
und dem aus nichtferromagnetischem Material, beispielsweise Messing, hergestellten,
mit dem Polflansch 5 und dem Innenrohr 2 vorzugsweise durch Löten, Schweißen oder
Kleben fest verbundenen Zwischenstück 6. In dem vorzugsweise aus Messing, Rotguß
oder Grauguß bestehenden, durch den Polflansch 5 zentrierten und mit diesem über
Schrauben 20 verbundenen, nach außen mittels Dichtring 7
druckfest
abgedichteten Ventilgehäuse 8 läuft der ausgebildete, aus nichtferromagnetischem
Material, vorzugsweise Leichtmetall, gearbeitete Verschlußteil 9. Dieser trägt durch
beispielsweise Schrauben befestigt und durch geeignete Mittel zentriert den ringförmigen
Magnetanker 10, der bei Erregung der Magnetspule 1 in das sich ringförmig zwischen
den als -Polschuhen ausgebildeten Teilen 5 und 2 ausbreitende. Magnetfeld gegen
die Kraft der Druckfedern 12 hineingezogen wird. Durch-den U-förmigen Querschnitt
des Magnetankers 10 wird ein die Magnetkraft fördernder Verlauf des magnetischen
Flusses im Arbeitsluftspalt erreicht.
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- Bei-Beaufschlagungder Spule mit-Gleichstrom-wirdder Einlauf des
Magnetankers 10 in das Magnetfeld begrenzt durch den Anschlag des Verschlußteils
9 am Innenrohr 2, beispielsweise so, daß zwischen-Magnetanker 10 und dem Polflansch
5 sowie dem Innenrohr 2 in axialer Richtung ein Restluftspält von 0,3 mm entsteht.
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Bei Erregung der Spule mit Wechselspannung wird durch Kürzung des
oberen Rohrendes des Verschlußteils 9 eine Auflage des Magnetänkers 10-gegen Hubende
auf dem Polflansch 5 und dem Innenrohr 2 erzwungen, damit die das Brummen verhütende
Kurzschlußwindung 11 zur Wirkung kommt.
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Bei nichterregter Spule drückt der Verschlußteil 9, niedergehalten
durch mindestens- drei zueinander versetzte Druckfedern 12, fest auf die Dichtplatte
13. Dadurch wird das in Pfeilrichtung eintretende Durchflußmedium gesperrt.
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Die Bohrungen 15. und 16 im Verschlußteil 9 dienen dem Ausgleich des
Durchflußmediums bei Bewegung des Verschlußteils. Durch wahlweises Vergrößern oder
Verringern- der Bohrungsdurchmesser kann die öffnungs- und Schließgeschwindigkeit
des Ventils in- Grenzen geregelt werden. Das ist von Vorteil, wenn, insbesondere
bei flüssigen Medien, durch zu große Schließgeschwindigkeit entstehende Stöße in
der Leitung vermieden werden sollen.
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Tritt bei geschlossenem Ventil auf der Eintrittsseite des Durchflußmediums
ein überdruck auf, so bewegt sich bei überschreiten eines mittels der Druckfeder
17 einstellbaren Mindestdruckes ein mit der Dichtplatte 13 fest verbundener, in
einem Abflußstutzen 18
gelagerter und in ihm axial verschiebbarer Dichtplattenträger
19 gegen die Kraft der Feder 17 nach unten. Dieser Bewegung folgt der Schließkörper
9 infolge der auf ihn durch die Druckfedern 12 ausgeübten Kraft so weit, bis er
im Ventilgehäuse 8 auf einem dafür angedrehten. .Vorsprung zur Auflage kommt. Bei
weiterer Bewegung des Dichtplattenträgers 19 gegen die -Feder 17 öffnet sich das
Ventil, und der- überdruck entweicht über die -radial angebrachten Bohrungen .des.-Abflußstutzens
18. Der Dichtplattenträger 19 kann wahlweise auch fest, insbesondere durch Löten
oder Kleben, mit dem Abflußstutzen 18 verbunden sein. In diesem Fall kann die Druckfeder
17 entfallen, und das Ventil arbeitet ohne selbsttätiges Öffnen bei Überdruck. Es
ist auch möglich, zu diesem Zweck die Teile 18 und 19 aus einem Stück herzustellen.