DE2359998C3 - Magnetgesteuertes Ventil - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein magnetgesteuertes Ventil, bei dem in einer aus nichtmagnetischem Werkstoff bestehenden, mit dem Ventilgehäuse verbundenen Hülse ein Anker angeordnet ist, der an seinem einen Ende ein Verschlußstück trägt, während sein anderes Ende unter der Einwirkung des von einem Permanentmagneten erzeugten Magnetflusses steht, der auch die Hülse durchsetzt. Ein solches magnetgesteuertes Ventil ist aus der DE-PS 11 95 121 bekannt.

Magnetgesteuerte Ventile dieser Art werden insbesondere als stopfbuchsenlose handbetätigte Ventile eingesetzt.

Bei der bekannten Ausbildung ist der Permanentmagnet an dem von Hand zu bewegenden Betätigungsglied des Ventils befestigt.

In der Offenstellung des Ventils befindet sich der Anker im Kraftfeld des Permanentmagneten und wird dort entgegen der Kraft einer Druckfeder gehalten. Zum Schließen des Ventils wird durch Ziehen des Betätigungsglieds der Permanentmagnet aus dem Bereich des Ankers bewegt, wodurch die auf diesen wirkenden Haltekräfte abnehmen, so daß die Kraft der Druckfeder überwiegt und den Anker samt Verschlußstück in die Schließstellung drückt.

Nachteilig ist bei der bekannten Ausbildung die ungenügende Ausnutzung der Energie des Permanentmagneten.

Die Stabilität des Betriebs eines magnetgesteuerten Ventils ist in starkem Maße von der Stabilität der Kennlinien seines Permanentmagneten abhängig. Dieser wird in einer Rückführungslinie betrieben.

Bei der bekannten Ausbildung mit beweglichem Permanentmagneten ist in der Schließstellung des Ventils der abgesenkte Anker praktisch ganz aus dem Kraftfeld des Magneten herausgetreten und dessen Magnetkreis ist praktisch vollkommen geöffnet und die Rückführungslinie wird weit unterhalb der Magnetisierungsgrundkurve liegen.

Dadurch wird die magnetische Energie des Permanentmagneten nur unzureichend ausgenutzt und es müssen zur Erreichung der notwendigen Kraftwirkungen groß bemessene Magnete vorgesehen werden. Dies führt wiederum zu einer Vergrößerung der Ventilabmessungen insgesamt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, unter Vermeidung der beschriebenen Nachteile ein magnetgesteuertes Ventil zu schaffen, bei dem man aufgrund besserer Ausnutzung der magnetischen Energie mit S einem kleineren Magneten auskommen kann. Hierzu soll der Magnetfluß in beiden Endstellungen des Ankern einen geschlossenen Kreislauf darstellen.

Ausgehend von der eingangs beschriebenen Ausbildung wird zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß

ίο vorgeschlagen, daß der Permanentmagnet zwischen zwei aus weichmagnetischem Werkstoff bestehenden Haltescheiben angeordnet ist, die auf der Hülse starr befestigt und von einer Fassung aus weichmagnetischem Werkstoff umschlossen sind, die zur Umorientie- rung des Magnetflusses des Permanentmagneten beim Übergang des Ankers von einer Endstellung zur anderen in bezug auf die Haltescheiben axial verschiebbar angeordnet ist.

Aufgrund wirkungsvoller Ausnutzung der magneti-

sehen Energie des Permanentmagneten gewährleistet das gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführte magnetgesteuerte Venil eine relativ hohe Zugkraft bei verhältnismäßig kleinen Abmessungen des Permanentmagneten.

Außerdem verlängert eine derartige Anordnung des Permanentmagneten die Lebensdauer des Ventils; die Spielzahl nähen sich der der Ventile mit Elektromagnetantrieb. Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel des magnetgesteuerten Ventils gemäß der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch das erfindungsgemäße magnetgesteuerte Ventil in der Schließstellung des Ventils;

F i g. 2 den Längsschnitt gemäß F i g. 1 in der Offenstellung des Ventils;

F i g. 3 vergleichend die Betriebskennlinien der Permanentmagnete des bekannten und des erfindungsgemäßen magnetgesteuerten Ventils.

Das magnetgesteuerte Ventil enthält ein Gehäuse 1 mit Sitz 2, der mit einem Verschlußstück 3 abgesperrt wird. Das Verschlußstück 3 ist am Ende eines Ankers 4 befestigt, der sich in einer im Deckel 6 des Ventilgehäuses 1 starr befestigten Hülse 5 verschieben kann.

Auf der Hülse 5 sind Halitescheiben 7 und 8 aus weichmagnetischem Werkstoff starr angeordnet. Zwischen diesen Haltescheiben ist ein Permanentmagnet 9 untergebracht, der einen Ring darstellt, dessen flache Stirnseiten seine Pole bilden. Jeder dieser Pole ist an eine der weichmagnetischen Scheiben 7 und 8 dicht angedrückt.

Die Haltescheiben 7 und 8 sind an ihrem Umfang von einer ebenfalls aus weichmagnetischem Werkstoff bestehenden Fassung umschlossen. Diese ist zum Zwecke ihrer Verstellung mittels Schrauben 11 mit einem Bauteil 12 starr verbunden. Die Fassung 10 stützt sich auf einer Feder 13 ab, so daß sie zusammen mit dem Bauteil 12 in Axialrichtung federbelastet ist. Das Bauteil 12 ist mittels einer Sperrklinke (nicht dargestellt) von beliebiger, für diesen Zweck geeigneter Konstruktion in einer oberen und einer unteren Stellung feststellbar.

Der Permanentmagnet 9 ist zwischen den Haltescheiben 7 und 8 derart angeordnet, daß zwischen ihm und der Hülse 5 sowie zwischen ihm und der Fassung tO jeweils ringförmige Luftspalte 14 und 15 vorgesehen sind, so daß der größte Teil des Magnetflusses durch die Scheiben 7 und 8 geht.

Die Hülse 5 ist (gemäß der Zeichnung) oben mit einem aus weichmagnetischem Werkstoff bestehenden Pol 16 starr verbunden, der bei der Bewegung des Ankers 4 von der unteren zur oberen Endstellung als Anschlag dient. Um dem »Festkleben« des Ankers 4 am Pol 16 entgegenzuwirken, ist zwischen diesen Bauteilen eine Druckfeder 17 angeordnet.

Das magnetgesteuerte Ventil arbeitet wie folgt.

In geschlossener Ventilstellung, wenn also das Verschlußstück 3 den Sitz 2 absperrt, übergreift die Fassung 10 gleichzeitig die Haltescheiben 7 und 8, und der Magnetfluß durchsetzt vom Permanentmagneten 9 ausgehend die Haltescheibe 8, die Fassung 10 und die Haltescheibe 7 zurück zum Permanentmagneten 9, wie dies in F i g. 1 gestrichelt eingezeichnet ist.

Zum öffnen des Ventils wird das Bauteil 12 mit der Fassung in die obere Stellung geführt, wie dies in F i g. 2 gezeigt ist Dabei entsteht zwischen der Fassung 10 und der Haltescheibe 8 ein Spalt, der bedeutend größer ist als der Spalt zwischen dem Pol 16 und dem Anker 4. Unter dem Einfluß des vom Permanentmagneten 9 erzeugten Magnetfeldes überwindet der Anker 4 die Kraft der Feder 17 und wird an den Pol 16 angezogen. Das Verschlußstück 3 wird vom Sitz abgehoben, wobei er den Durchgang für das Medium öffnet.

In dieser Stellung des Ventils verläuft der Magnetfluß im geschlossenen Kr 's Permanentmagnet 9, Scheibe 7, Pol 16, Anker 4 und Scheibe 8, wie dies in F i g. 2 gestrichelt gezeigt ist.

Zum Schließen des Ventils wird das Bauteil 12 mit der Fassung 10 in die untere Endstellung bewegt. Der Magnetfluß schließt sich wieder zum größten Teil über die Fassung 10, so daß die Anzugskraft des Ankers 4 gegenüber dem Pol 16 stark nachläßt, was es der Feder 17 gestauet, den Anker 4 mit dem Verschlußstück 3 in die untere Endstellung zu drücken und den Durchgang im Ventilsitz abzusperren.

Die beschriebenen Arbeitsbewegungen sind in F i g. 3 anhand eines Diagramms gezeigt, in dem die Induktion S über der Feldstärke //aufgetragen ist

Der Permanentmagnet 9 wird somit in der Rückführungslinie AC betrieben. Der Anfangspunkt A der Rückführungslinie ergibt sich aus der magnetischen Leitfähigkeit des äußeren Magnetkreises, wenn ihr Wert minimal ist. Der minimale magnetische Leitwert des äußeren Magnetkreises entspricht der Summe aus dem Leitwert des Spaltes zwischen dem Anker 4 und dem Pol 16 und dem Streuleitwert.

Bei feststehendem Permanentmagneten, wenn der Magnetkreis geschlossen ist, ist der Streuleitwert minimal. Die Rückführungsiinie 4Cist daher beträchtlich näher der Magnetisierungsgrundkurve DEgelegen.

Falls dagegen der Permanentmagnet beweglich angeordnet wäre und er sich in eine Lage verschiebt, in der der Anker absinkt, so ist sein Magnetkreis praktisch fast vollkommen geöffnet, und der Punkt F der Rückführungslinie FG wird viel tiefer als der Punkt A liegen, was eine viel schlechtere Ausnutzung des Permanentmagneten darstellen würde.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Magnetgesteuertes Ventil, bei dem in einer aus nichtmagnetischem Werkstoff bestehenden, mit dem Ventilgehäuse verbundenen Hülse ein Anker angeordnet ist der an seinem einen Ende ein Verschlußstock trägt, während sein anderes Ende unter der Einwirkung des von einem Permanentmagneten erzeugten Magnetflusses steht, der auch die Hülse durchsetzt, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (9) zwischen zwei aus weichmagnetischem Werkstoff bestehenden Haltescheiben (7,8) angeordnet ist, die auf der Hülse (5) starr befestigt und von einer Fassung (10) aus weichmagnetischem Werkstoff umschlossen sind, die zur Umorientierung des Magnetflusses des Permanentmagneten beim Übergang des Ankers von einer Endstellung zur anderen in bezug auf die Haltescheiben axial verschiebbar angeordnet ist.