DE4009535C2 - Magnetventil - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein proportional arbeitendes Magnet
ventil.
Es sind zahlreiche Magnetventile bekannt, bei denen Elektro
magnete dazu benutzt werden, eine hydraulische oder pneuma
tische Strömung zu regeln. Typischerweise arbeiten derartige
Magnetventile mit einer Ein-Aus-Charakteristik. Wenn eine
Modulation erwünscht ist, werden häufig zwei Ventile in
einer zeitgesteuerten, abwechselnden Betriebsweise verwen
det, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das eine Funktion
der Zeitsteuerung und der beiden Eingangssignale ist.
Diese Art von Modulation läßt sich auch mit einem einzelnen
Ventil erzielen, bei dem der Anker zwischen zwei entgegenge
setzt gerichteten Ventilsitzen bewegbar ist, um eine
Mischung eines Strömungsmittels bei atmosphärischem Druck
und eines Strömungsmittels bei einem höheren oder niedrige
ren Druck zu ermöglichen. Bei einem derartigen Magnetventil
wird der aus Eisen bestehende Anker hoher Masse von einer
Feder gegen einen ersten Ventilsitz vorgespannt und dazu
benutzt, eine Strömung durch den Ventilsitz hindurch zu
unterbinden. Wenn sich das Magnetventil in dieser Stellung
befindet, kann das Strömungsmittel atmosphärischen Drucks
durch einen zweiten Ventilsitz in das Magnetventil einströ
men. Zu bestimmten Zeiten wird eine elektromagnetische Spule
mit Strom beaufschlagt, und die gegen den Anker wirkende
Federkraft wird von dem Magnetfluß überwunden, worauf der
Anker einen Luftspalt überquert, bis er an dem zweiten
Ventilsitz anliegt, der sich auf der gegenüberliegenden
Seite des Magnetventiles befindet. Wenn der Anker an dem
zweiten Ventilsitz anliegt, kann das Fluid atmosphärischen
Drucks nicht mehr durch den zweiten Ventilsitz in das
Magnetventil einströmen. Ein Strömungsmittel entweder eines
höheren Drucks (oberhalb Atmosphärendruck) oder eines
niedrigeren Drucks (unterhalb Atmosphärendruck) kann dann
durch den ersten Ventilsitz in das Ventil einströmen.
Zu einem späteren Zeitpunkt im Betriebszyklus wird der Strom
in der Spule verringert, und der Elektromagnet wird entregt,
wobei die Federkraft einem Hystereseverhalten des Ankers
entgegenwirkt und den Anker veranlaßt, über den Luftspalt
hinweg zu dem ersten Ventilsitz zurückzuwandern. Dies
verhindert eine Strömung von der Hochdruck- oder Nieder
druckquelle durch den ersten Ventilsitz und sorgt dafür, daß
Strömungsmittel atmosphärischen Drucks durch den zweiten
Ventilsitz wieder in das Magnetventil einströmen kann. Bei
dieser Ein-Aus-Betriebsweise sorgt der Anker abwechselnd und
periodisch dafür, daß Strömungsmittel in das Ventil durch
den ersten Ventilsitz oder den zweiten Ventilsitz eindrigen
kann. Durch Wahl eines geregelten Arbeitszyklus, bei dem die
Einlässe durch den ersten und zweiten Ventilsitz abwechselnd
geöffnet und geschlossen werden, sucht das Ventil eine Annä
herung an einen gewünschten Auslaßdruck zu liefern. Diese
Ventile sind jedoch nicht in der Lage, durch diese elektro
nische Ein- und Aus-Charakeristik eine ausreichende
Geschwindigkeit oder Regelung des Auslaßdruckes zu liefern,
und es fehlt an einer linearen Beziehung zwischen dem
Stromeingangssignal und dem Druckausgangssignal. Solche
Ventile erfordern häufig eine Feedback-Regelung bzw. eine
Betriebsweise mit geschlossener Schleife.
Einige der vorbekannten Magnetventile benutzen komplizierte
Einrichtungen, die in Verbindung mit Kugelventilen arbeiten.
Andere vorbekannte Magnetventile benutzen klappenartige
Ventilglieder, die die elektromagnetischen Kräfte gegen die
Strömungskräfte auszugleichen versuchen.
Viele der Nachteile der vorbekannten Magnetventile wurden
durch die proportional arbeitenden Magnetventile nach den
US-Patenten US 45 34 375 und US 47 15 396 vermieden. Diese propor
tional arbeitenden Magnetventile erlauben es, den Differenz
druck in einer Kammer zwischen einer Unterdruckquelle und
der Umgebung dadurch zu modulieren, daß der Erregungswert
der elektrischen Spule geändert wird. Dieses Magnetventil
enthält eine Strömungsdrossel in der Strömungsmittelleitung
zwischen der Unterdruckquelle und der Differenzdruck-Kammer.
Solch eine Strömungsdrossel verringert, die für eine Betäti
gung erforderliche Strömung beträchtlich. Der schwergewich
tige Anker der vorbekannten Magnetventile wurde durch einen
leichtgewichtigen Anker ersetzt, welcher für ein rasches
Ansprechverhalten sorgt und eine proportionale Regelung und
nahezu lineare Beziehung zwischen dem Strom-Eingangssignal
und dem Differenzdruck-Ausgangssignal liefert.
Bei der Entwicklung dieses proportional arbeitenden Magnet
ventils wurde eine Möglichkeit geschaffen, eines der magne
tischen Teile in dem Magnetkreis verstellen zu können. Diese
Verstellung erlaubt eine Änderung des Einstellpunktes der
Kurve, die den Strom über dem Differenzdruck darstellt.
Hierdurch ergab sich eine bedeutend verbesserte Kontrolle
dieser Beziehung. Auch wurde auf diese Weise das Erfordernis
einer Feedback-Regelung für Eichzwecke vermieden.
Durch die vorliegende Erfindung sollen ein Magnetventil und
ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Magnetventiles
geschaffen werden, die eine Weiterentwicklung der beschrie
benen Technik darstellen. Insbesondere soll ein Magnetventil
geschaffen werden, das mit "Nullvorspannung" arbeitet, das
heißt, das praktisch keinen Differenzdruck liefert, wenn die
elektrische Spule des Elektromagneten entregt ist. Das
heißt, daß ein Durchlecken von Strömungsmittel vermieden
werden soll, wenn das Magnetventil stromlos ist. Außerdem
soll das Magnetventil ein rasches Ansprechverhalten und eine
hohe Ansprechempfindlichkeit haben.
Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfin
dung sind in den Ansprüchen angegeben.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung besitzt das
Magnetventil eine elektrische Spule und einen Magnetkreis
mit einem Magnetflußpfad, der mehrere aneinander angrenzende
magnetische Teile in Form eines zylindrischen Innenteils,
eines Außenteils und eines Endteiles umfaßt. Das Endteil
befindet sich angrenzend an einem Ende eines Strömungskana
les, der zumindest teilweise von dem magnetischen Innenteil
gebildet wird. Zumindest eines der magnetischen Teile ist
innerhalb des Magnetventiles relativ zu dem Magnetflußpfad
bewegbar, um einen in dem Magnetflußpfad befindichen
Abschnitt eines der magnetischen Teile und dadurch die Größe
eines Luftspaltes angrenzend an den bewegbaren Teil zu
verstellen. Unter "bewegbar" ist hierbei jede Verstellbewe
gung in Form einer translationsförmigen Bewegung, einer
Drehung oder anderen Art von Bewegung zu verstehen. Der
Ausdruck "Luftspalt" umfaßt jeden nichtmagnetischen Spalt im
Magnetflußpfad, der Luft, ein anderes Strömungsmittel,
nichtmagnetische Festkörper oder eine Kombination derselben
enthalten kann.
Das Magnetventil umfaßt ein den Ventilsitz bildendes unmag
netisches Teil mit einer zentralen Öffnung, die zu dem
Strömungskanal ausgerichtet ist und in der Nähe des
Auslaßendes des Strömungskanales angeordnet ist. Der Ventil
sitz befindet sich vorzugsweise nah der Mitte der Längsachse
eines Spulenkörpers oder anderen Körpers zum Abstützen der
elektrischen Spule. Das Magnetventil umfaßt ferner ein
magnetisches Verschlußglied, das angrenzend an dem unmagne
tischen Ventilsitz angeordnet und zur Stelle maximalen
Magnetflusses beabstandet ist. Das Verschlußglied kann von
einem oder mehreren der magnetischen Teile gebildet werden
und vervollständigt den Magnetflußpfad. Die von dem Ventil
sitz und dem Verschlußglied gebildete Öffnung steht mit
einer Differenzdruck-Kammer in Verbindung, derart, daß ein
vorgegebener Differenzdruck in der Kammer durch Ändern des
Erregungswertes der elektrischen Spule moduliert werden
kann. Eine Bewegung des verstellbaren magnetischen Teils
entlang des Magnetflußpfades ändert die Reluktanz des
Magnetflußpfades und die Luftspaltgröße, wodurch das
Ansprechverhalten des Magnetventils auf einen vorgegebenen
Erregungswert der elektrischen Spule zur Erzeugung einer
bestimmten Druckdifferenz entsprechend verstellt wird. Dies
ist eine Verstellung, die normalerweise zur Zeit der Her
stellung des Magnetventiles durchgeführt wird, wodurch eine
anschließende Eichung oder Feedback-Regelung vermieden wird.
Das Magnetventil umfaßt eine Kammer, die den unmagnetischen
Ventilsitz und zumindest einen Abschnitt des magnetischen
Verschlußgliedes (Anker) umschließt bzw. teilweise von
diesen gebildet wird. Vorzugsweise wird die Kammer zumindest
teilweise von einer zylindrischen Wand begrenzt, die die
Bewegung des Ankers im wesentlichen parallel zur Längsachse
der Magnetflußquelle führt und insbesondere einen Spulenkör
per umfaßt, der die elektrische Spule trägt. Der Anker
besteht vorzugsweise aus einem länglichen topfförmigen Teil
kleiner Masse. Er hat einen ebenen Endabschnitt und einen
länglichen Seitenwandabschnitt, der in einem unteren
Abschnitt endet. In der Nähe des unteren Abschnittes sind
Nuten in dem Seitenwandabschnitt gebildet, was eine Strömung
durch die Unterseite des Ankers ermöglicht.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Magnetventiles ist an der Unterseite des Ankers eine ebene
Scheibe vorgesehen. Diese Scheibe wird im Anker durch eine
Reihe von Vertiefungen gehalten. Wenn die Spule stromlos
ist, liegt die Scheibe an einem Ankersitz an, wodurch ein
Ein- bzw. Ausströmen von Luft in bzw. aus der Differenz
druck-Kammer verhindert wird. Bei einem weiteren Ausfüh
rungsbeispiel befindet sich innerhalb des Ankersitzes eine
Strömungsdrossel. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel
kann der Anker so ausgebildet sein, daß sein Endabschnitt an
dem Ankersitzz anliegt und eine Strömung zwischen der Unter
druckquelle und der Differenzdruck-Kammer verhindert.
Durch die Erfindung wurde somit ein proportional arbeitendes
Magnetventil geschaffen, das die Wirkungen, die dem Bereich
höchster Magnetflußdichte im Magnetkreis eigen sind, besser
ausnutzt. Das den Ventilsitz bildende nichtmagnetische Teil
befindet sich innerhalb der Mitte der Spule im Bereich der
höchsten Magnetflußdichte des Magnetkreises. Der Anker ist
so ausgebildet, daß er bei Nullstrom keinen Differenzdruck
liefert. Bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Magnetventil
sind die Ansprechgeschwindigkeit und die Auslaßkraft opti
mal, während gleichzeitig der Vorzug geringen Durchsatzes
des proportional arbeitenden Magnetventiles beibehalten
wird.
Darüberhinaus zeichnet sich die Erfindung durch konstruktive
Einfachheit, hohe Betriebssicherheit und geringe Herstel
lungkosten aus.
Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der
Erfindung erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 eine Seitenansicht eines proportional arbeitenden
Magnetventiles;
Fig. 2 eine Draufsicht auf das Magnetventil der Fig. 1;
Fig. 3 eine Schnittansicht längs der Linie 3-3 in Fig. 2
zur Veranschaulichung des Magnetkreises;
Fig. 4 eine perspektivische Explosionsdarstellung ver
schiedener Teile des Magnetkreises;
Fig. 5 eine Schnittansicht längs der Linie 5-5 in
Fig. 4;
Fig. 6 eine Seitenansicht der inneren Teile des Magnet
ventiles;
Fig. 7 eine Draufsicht auf den in Fig. 6 gezeigten
Ventilteil;
Fig. 8 eine Seitenansicht eines anderen Ausführungsbei
spiels des Magnetventils, bei dem eine ebene
Scheibe am Boden des Ankers vorgesehen ist;
Fig. 9 eine perspektivische Explosionsdarstellung ver
schiedener Teile des Magnetkreises des Ausfüh
rungsbeispiels von Fig. 8;
Fig. 10 eine Schnittansicht längs der Linien 10-10 in
Fig. 9, wobei ein Teil weggebrochen ist;
Fig. 11 eine Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbei
spiels eines Magnetventiles, bei dem ein End
abschnitt des Ankers an einem Ankersitz anliegt;
Fig. 12 ein Diagramm, in dem die Druckdifferenz über dem
Strom in Form empirischer Daten aufgetragen ist.
Das in den Fig. 1 und 2 gezeigte Magnetventil 10 besitzt
an der Oberseite eine Einlaßöffnung 12 für ein Strömungsmit
tel atmosphärischen Drucks und eine Auslaßöffnung 14, die zu
einer Unterdruckquelle (unterhalb Atmosphärendruck) führt.
Eine Arbeitsöffnung 16 liefert einen Zugang zu dem Diffe
renzdruck innerhalb des Magnetventils. Die Arbeitsöffnung 16
kann zu einem Unterdruckmotor oder einer membranbetätigten
Vorrichtung oder einer anderen druckbetätigten Einrichtung
führen.
Das Magnetventil 10, das in Fig. 3 genauer dargestellt ist,
umfaßt mehrere aneinander angrenzende magnetische Teile, die
einen Magnetkreis mit einem Magnetflußpfad bilden. Diese
magnetischen Teile umfassen ein aus Eisen bestehendes Außen
teil 18 in Form eines Befestigungsbügels mit zwei Endab
schnitten, die vorzugsweise aus einem oberen Abschnitt 20
und einem unteren Abschnitt 22 bestehen. Außerdem befindet
sich in dem Magnetkreis ein zylindrisches Innenteil 24. Das
Innenteil 24 besitzt eine Bohrung, die einen Strömungskanal
26 mit einem Einlaß 28 und einem Auslaß 30 bildet. Das
Innenteil 24 besteht aus Eisen oder einem anderen ferroma
gnetischen Material.
Das Innenteil 24 ist in Fig. 4 genauer dargestellt. Es
besteht aus mehreren zylindrischen Abschnitten 31, 32, 33,
34, 35, 36. Die inneren Abschnitte 32, 33, 34, 35 sind
vorzugsweise abgestuft oder abgeschrägt zueinander. Der
obere Endabschnitt 31 des Innenteils 24 ist ebenfalls zylin
drisch und besitzt einen Schlitz 38, der quer über seine
Mitte verläuft. Der Schlitz 38 erstreckt sich von der Ober
seite 40 des oberen Abschnitts 31 zur Unterseite 42 des
inneren Abschnittes 32. Der Schlitz 38 ermöglicht eine
größere Strömung in das Innenteil 24 des Magnetventils.
Der untere Endabschnitt 36 des Innenteils 24 ist ebenfalls
zylindrisch ausgebildet und hat vorzugsweise einen Durchmes
ser, der ein Gleiten entlang einer vertikalen Achse inner
halb eines einen Ventilsitz 44 bildenden runden unmagneti
schen Ringteiles erlaubt. Das Innenteil 24 besitzt Rippen
47, 48, und der Ventilsitz 44 besitzt Rippen 49, welche eine
Preßverbindung innerhalb des Magnetventiles ermöglichen. Der
Ventilsitz 44 weist eine Unterseite 50 und eine Oberseite 51
auf. Außerdem besitzt er eine zentrale Öffnung 52. Innerhalb
dieser Öffnung 52 des Ventilsitzes 44 gleitet der untere
Endabschnitt 36 des Innenteils 24 längs einer vertikalen
Achse.
Eine elektrische Spule 54, die in Fig. 6 genauer darge
stellt ist, befindet sich oberhalb des Innenteils 24 und des
Ventilsitzes 44. Der Ventilsitz 44 ist vorzugsweise in der
Nähe der Mitte der vertikalen Achse der Spule 54 angeordnet.
Die Spule 54 ist an seiner Oberseite, seiner Unterseite und
seinen Innenflächen von einem Spulenkörper 56 umschlossen,
der aus Kunststoff oder einem anderen unmagnetischen
Material besteht. Der Spulenkörper 56 bildet eine zylindri
sche Kammer 58, die zur Aufnahme des Innenteils 24 und des
Ventilsitzes 44 dient. Das Innenteil 24 ist längs der verti
kalen Achse der Spule 54 verstellbar bzw. verschiebbar, und
zwar zwischen einer Stellung, in der er an der Oberseite 51
des Ventilsitzes 44 anliegt, und einer Stellung oberhalb des
Ventilsitzes 44.
Die Spule 54 ist mit zwei Anschlußklemmen 60, 62 verbunden
(Fig. 7). Die Anschlußklemmen 60, 62 sind mit einer Ener
giequelle verbindbar, welche den elektrische Strom für die
Spule 54 liefert. Die Energiequelle kann eine Gleichstrom
quelle, ein Rechteckwellengenerator, ein veränderlicher
Widerstand, ein Impulsbreitenmodulationskreis oder ein
Kraftfahrzeug-Computer sein, der als Signalquelle dient.
Die Anschlußklemmen 60, 62 und der Spulenkörper 56 werden
von einem Gehäuse 64 gehalten. Das Gehäuse 64, das vorzugs
weise aus Kunststoff besteht, dient als Abstützung für den
Spulenkörper 56 und das Innenteil 24. Das Gehäuse 64 ist mit
einem seitlichen Abschnitt 66 versehen, der sich um das
Außenteil 18 herumerstreckt und als Abstützung und Deckel
für das Außenteil 18 dient. Das Gehäuse 64 ist ferner mit
einem Bodenabschnitt 68 versehen, in dem zwei Leitungen 70,
72 gebildet sind. Die erste Leitung 70 endet in der Arbeits
öffnug 16. Die Leitung 72 endet in der Auslaßöffnung 14. Die
beiden Leitungen 70, 72 schneiden sich in einer Strömungs
mittelkammer 74.
Eine Strömungsdrossel 75 in Form einer Drosselöffnung ist in
der zweiten Leitung 72 vorgesehen. Die Strömungsdrossel 75
befindet sich in der Nähe der Auslaßöffnung 14 und dient zum
Drosseln der Strömung innerhalb des Magnetventils. Die Dros
selöffnung hat einen Strömungsquerschnitt, der wesentlich
kleiner als der Strömungsquerschnitt des Strömungskanals 26
im Innenteil 24 ist.
Oberhalb des Innenteils 24 befindet sich ein Filter 76, das
um den oberen Endabschnitt 31 des Innenteils 24 verläuft.
Oberhalb des Filters 76 befindet sich eine Kappe 78, die vom
Gehäuse 64 entfernbar ist, um eine Verstellung der inneren
Teile des Magnetventiles zu ermöglichen. In dem Gehäuse 64
ist ferner eine Klammer 80 gebildet, die eine Befestigung
des Magnetventiles erlaubt.
Unterhalb des unmagnetischen Ventilsitzes 44 befindet sich
ein von dem Anker gebildetes magnetisches Verschlußglied 82.
Wie in den Fig. 4 und 5 gezeigt, ist das Verschlußglied
82 vorzugsweise als längliches topfförmiges Teil mit einem
ebenen Endabschnitt 84 und einem Wandabschnitt 86 ausgebil
det. Der Wandabschnitt 86 erstreckt sich von dem oberen
Endabschnitt 84 zu einem unteren Abschnitt 88. In der Nähe
des unteren Abschnitts 88 sind Nuten 90 in dem Wandabschnitt
86 vorgesehen und bilden hierbei mehrere Finger 92. Bei dem
bevorzugten Ausführungsbeispiel sind vier Finger 92 vorgese
hen.
Der Wandabschnitt 86 bildet einen hohlen Innenabschnitt des
Ankers. Dieser hohle Innenabschnitt bildet die Strömungsmit
telkammer 74, die in Fig. 8 zu sehen ist. Diese Differenz
druck- oder Strömungsmittelkammer 74 steht mit der ersten
und zweiten Leitung 70, 72 in Strömungsverbindung. Das von
dem Anker gebildete Verschlußglied 82 liegt an einem einen
Ankersitz 96 bildenden Teil an. Der Ankersitz 96 ist in den
unteren Abschnitt 68 des Gehäuses 64 einstückig integriert.
Die Verwendung eines länglichen Verschlußgliedes bzw. Ankers
macht das Erfordernis einer Feder zum Halten des Ankers in
der Betriebsstellung überflüssig.
Der Ventilsitz 44 besteht aus einem weichen Material wie
Messing und der Anker aus einem härteren Material wie Eisen
oder Stahl, so daß durch die Kombination weiches Mate
rial/härteres Material eine gute Dichtwirkung erzielt wird.
Der Ventilsitz kann jedoch auch aus einem härteren Material
wie unmagnetischem rostfreiem Stahl oder Kunststoff beste
hen.
Ein anderes Ausführungsbeispiel des das Verschlußglied
bildenden Ankers ist in den Fig. 8, 9 und 10 gezeigt. Bei
diesem Ausführungsbeispiel enthält das Verschlußglied 82a
eine ebene Scheibe 98. Die ebene Scheibe 98 wird innerhalb
des unteren Abschnittes 88a des Verschlußgliedes 82a durch
mehrere Vertiefungen 100, 102 am unteren Abschnitt des
Ankers gehalten. Die eben Scheibe 98 ist rund ausgebildet
und wird in den Vertiefungen 100, 102 sicher, jedoch paßfrei
gehalten.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 9 ist die Strömungs
drossel 75a der zweiten Leitung unmittelbar unterhalb des
unteren Abschnittes des Verschlußgliedes 82a angeordnet. An
dieser Stelle dient die Strömungsdrossel 75a als Ankersitz
96a. Die Abdichtung zwischen der ebenen Scheibe 98 und der
Strömungsdrossel 75a ist ausreichend, um eine Leckage aus
der zweiten Leitung 72 in die Strömungsmittelkammer 94 zu
verhindern, wenn sich das Verschlußglied 82a in seiner an
dem Ankersitz 96a anliegenden Ruhestellung befindet.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel des Magnetventils ist in
Fig. 11 gezeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel hat das von
dem Anker gebildete Verschlußglied 82b eine kürzere Länge.
Das Verschlußglied 82b erstreckt sich vorzugsweise minde
stens über das Ende des magnetischen Außenteils 18 hinaus,
um den Magnetkreis zu vervollständigen. Bei diesem Ausfüh
rungsbeispiel sind keine Nuten an der Unterseite des
Verschlußgliedes erforderlich.
Auch eine ebene Scheibe fehlt bei diesem Ausführungsbei
spiel. An ihrer Stelle erstreckt sich die Strömungsdrossel
75b in das Verschlußglied 82b hinein. Der Ankersitz 96b
befindet sich somit innerhalb des Verschlußgliedes 82b. Die
Abdichtung zwischen dem Endabschnitt 84 des Verschlußgliedes
82b und der Strömungsdrossel 75b ist ausreichend, um eine
Leckage aus der zweiten Leitung 72 in die Strömungsmittel
kammer 74 zu verhindern, wenn sich das Verschlußglied 82b in
seiner an dem Ankersitz 96b anliegenden Ruhestellung
befindet. Diese Unterbindung einer Leckage liefert die
"Nullvorspannungs"-Eigenschaft des erfindungsgemäß ausgebil
deten Magnetventils. Die Verlängerung des Ankersitzes in das
Verschlußglied hinein braucht keine Drosselöffnung zu
enthalten. Das heißt, der Ankersitz kann in der gezeigten
Weise verlängert sein, während jedoch die Drosselöffnung an
einer Stelle in der Nähe der Auslaßöffnung 14 angeordnet
wird.
Bei allen drei Ausführungsbeispielen wirkt die ebene Ober
seite 84 des Verschlußgliedes 82 mit der Öffnung in der
Unterseite 50 des unmagnetischen Ventilsitzes 44 zusammen.
Das Verschlußglied 82 übt seine Funktion an verschiedenen
Stellen zwischen der Schließstellung, in der das Verschluß
glied 82 an dem Ventilsitz 44 anliegt, und der vollen
Öffnungsstellung aus, in der das Verschlußglied 82 seine
unterste Stellung in der zylindrischen Kammer 58 einnimmt
und an dem Ankersitz 96 anliegt. Das Öffnen des Verschluß
gliedes 82 durch seine Bewegung in der vertikal abwärtigen
Richtung ermöglicht eine Strömung durch den Strömungskanal
26 und den Ventilsitz 44 sowie um die Außenseite des Wandab
schnittes 86 des Verschlußgliedes durch die zylindrische
Kammer 58 in die, Strömungsmittelkammer 74. Die abwärts
gerichtete Bewegung des Verschlußgliedes 82 erzeugt somit
eine Strömungsöffnung zwischen der Unterseite 50 des Ventil
sitzes 44 und der ebenen Oberseite 84 des Verschlußgliedes
82. Die Strömungsmittelkammer 74 steht mit der ersten und
zweiten Leitung 70, 72 in Strömungsverbindung.
Der Durchmesser Ales Strömungsquerschnittes des Strömungska
nals 26 liegt vorzugsweise in der Größenordnung von 2,54 mm.
Der Strömungsquerschnitts-Innendurchmesser des
Ventilsitzes 44 liegt vorzugsweise in der Größenordnung von
5,08 mm. Diese Durchmesser sind wesentlich
größer als der Durchmesser der Öffnung der Strömungsdrossel
75, welcher vorzugsweise in der Größenordnung von 0.508 mm
liegt.
Wie oben erwähnt, befindet sich der Ventilsitz 44 vorzugs
weise in der Mitte der vertikalen Achse der Spule 54, was in
der Nähe des Punktes größter Magnetflußdichte der Spule ist.
Der das Verschlußglied bildende Anker 82 wird daher eben
falls in der Nähe des gleichen Punktes größter Flußdichte
angeordnet. Der Wandabschnitt 86 des Verschlußgliedes 82
erstreckt sich zur Vervollständigung des Magnetkreises vor
zugsweise von diesem Punkt aus nach unten. Diese Länge
erstreckt sich mindestens bis zu dem Punkt der Unterseite 22
des Außenteils 18.
Das Innenteil 24 ist innerhalb der zylindrischen Kammer 58
gleitbar. Eine Verschiebung des Innenteils 24 in der verti
kalen Richtung hat zur Wirkung, daß sich die Größe eines
Luftspaltes zwischen der Unterseite des Endabschnitts 36 des
Innenteils 24 und dem ebenen oberen Abschnitt 84 des
Verschlußgliedes 82 ändert. Eine Änderung dieser Luftspalt
größe ändert die Reluktanz des Magnetkreises aus Innenteil,
Anker und Außenteil. Das Innenteil 24 kann in seiner
verschobenen Stellung von den Rippen 47, 48 gehalten werden,
die mit Paßsitz an der Innenseite des Spulenkörpers 56
anliegen. Zugang zu dem Innenteil 24 ist über die entfern
bare Kappe 78 möglich. Wenn die richtige Stelle für das
Innenteil 24 gefunden ist, wird das Innenteil 24 durch
beliebige Mittel wie Schweißen oder Einkapseln fixiert.
Im Betrieb spricht das von dem Anker gebildete Verschluß
glied 82 sehr rasch auf einen Magnetfluß an, der von einem
durch die elektrische Spule 54 laufenden Strom induziert
wird. Der Magnetfluß wird durch die Spule in dem Magnetkreis
aus Innenteil 24, Verschlußglied 82, Außenteil 18 und Luft
spalt zwischen Verschlußglied und Innenteil erzeugt. Wenn
die Spule 54 mit Strom beaufschlagt wird, wird das Ver
schlußglied 82 gegen den Ventilsitz 44 gezogen. Bei
Unterbrechung des Stroms fällt das Verschlußglied 82 auf
grund von Schwerkraft und Strömungskräften gegen den Anker
sitz 96.
Wenn ein Druck, der kleiner ist als Atmosphärendruck (also
ein Unterdruck), an die Auslaßöffnung 14 angelegt wird, wird
dieser Unterdruck durch die Strömungsdrossel 75 und die
Leitung 72 an die Strömungsmittelkammer 74 weitergegeben.
Von dem Strömungsmittel atmosphärischen Drucks, das durch
den Einlaß 28 des Innenteils 24, den Strömungskanal 28 und
durch den Auslaß 30 strömt, wird ein Differenzdruck in der
Strömungsmittelkammer 74 erzeugt. Das Strömungsmittel strömt
weiter durch die Öffnung 52 in dem Ventilsitz 44, den
zwischen dem Ventilsitz 74 und dem Verschlußglied 82 vorhan
denen Strömungsweg und entlang der Außenseite des Wandab
schnitts 86 des Verschlußgliedes 82 in der zylindrischen
Kammer 58 durch die Nuten 90 des Verschlußgliedes 82, und
von da in die Strömungsmittelkammer 74. Der Differenzdruck
in der Strömungsmittelkammer 74 kann durch die Leitung 70
und die Arbeitsöffnung 18 abgenommen werden.
Der Differenzdruck in der Strömungsmittelkammer 74 wird
durch die Bewegung des Verschlußgliedes 82 in Abhängigkeit
von einer Änderung des Erregungswertes der Spule 54
geändert. Diese Bewegung des Verschlußgliedes ändert den
Durchsatz von der Strömungsmittelkammer 74 zugeführtem Strö
mungsmittel atmosphärischem Drucks. Bei Erregung der Spule
74 wird der das Verschlußglied bildende Anker gegen das
Innenteil 24 gezogen, wodurch die Schwerkraft und die Kraft
der durch die Öffnung im Ventilsitz 44 strömenden Medien
überwunden werden. Die aufwärts gerichtete Bewegung des
Verschlußgliedes 82 wird von dem Ventilsitz 44 begrenzt.
Eine empirische Darstellung der Änderung der Druckdifferenz
(in Millimeter Quecksilbersäule) als Funktion des Stroms (in
Milliampere) ist in Fig. 12 gezeigt. Es handelt sich hier
bei um Versuchsergebnisse eines konkreten Ausführungsbei
spieles eines erfindungsgemäß ausgebildeten Magnetventils.
Eine Verschiebung des Innenteils 24 entlang des Magnet
flußpfades ändert den Abschnitt des Innenteils, der sich im
Magnetflußpfad befindet. Hierdurch wird somit die Größe des
Luftspaltes zwischen dem Anker und dem Innenteil und somit
die Reluktanz des Magnetkreises geändert. Das Innenteil 24
wird dementsprechend auf der vertikalen Achse so lange
verschoben, bis der richtige Einstellpunkt für die Betriebs
weise des Magnetventils gefunden ist. Wenn dieser Einstell
punkt gefunden ist, wird das Innenteil 24 an dieser Stelle
fixiert. Das Magnetventil arbeitet dann auf der
Strom/Druckdifferenz-Kurve für diesen Einstellpunkt.
Im Betrieb bewegt sich der Anker vertikal innerhalb der von
dem Spulenkörper 56 gebildeten Kammer 58. Die Strömung um
die Außenseite des Wandabschnitts 86 des Verschlußgliedes 82
dient als "Hülse" für die Bewegung des Verschlußgliedes 82.
Die Verwendung der Strömungsdrossel 75 sorgt für geringe
Strömungsdurchsätze und eine Begrenzung der zum Ändern der
Druckdifferenz erforderlichen Bewegung des Ankers.
Die ebene Scheibe 98 an der Unterseite des Verschlußgliedes,
die sich an den Ankersitz 96 anlegt, verhindert eine Leckage
aus der Strömungsmittelkammer, wenn sich das Verschlußglied
in seiner Ruhestellung am Ankersitz befindet und die Spule
stromlos ist. Dies liefert das "Nullvorspannungs"-Verhalten
des Magnetventils, das heißt, daß bei Nullstrom der
Ausgangsdruck Null ist. Diese Beziehung ist in dem Diagramm
der Fig. 11 veranschaulicht. Außerdem verändert die Anord
nung der Strömungsdrossel 75a am Punkt des Ankersitzes 96
unterhalb der ebenen Scheibe 98 die Hystereseeffekte. Dies
ist ein Ergebnis der kleineren Strömungsleitung an diesem
Punkt.
Dadurch, daß der Ventilsitz 44 an oder in der Nähe des
Punktes der größten Magnetflußdichte innerhalb der elektri
schen Spule angeordnet ist, ergibt sich eine genauere
Kontrolle und Wiederholbarkeit der vom Magnetventil gelie
ferten Beziehung zwischen Differenzdruck und Strom. Die Lage
des Luftspaltes zwischen Anker und Innenteil an oder in der
Nähe dieses Punktes größten Magnetflusses verbessert eben
falls die Wirkungsweise und das Ansprechverhalten des
Magnetventils. Außerdem erlaubt dies die Verwendung eines
Ankers kleinerer Masse. Der Wandabschnitt 86 des Verschluß
gliedes 82 muß jedoch so lang sein, daß das Verschlußglied
in all seinen Betriebsstellungen im Magnetflußpfad bleibt;
das bedeutet, daß sich der Wandabschnitt 86 in allen
Betriebsstellungen mindestens bis zur Unterseite des Außen
teils 18 erstrecken muß.
Bei der Herstellung des Magnetventils werden die magneti
schen Teile zur Bildung eines Magnetkreises zusammengesetzt.
Zunächst wird das Verschlußglied von oben in das Ventil
eingeführt, bis es an dem Ankersitz 96 an der Unterseite des
Gehäuses 64 anliegt. Der Ventilsitz 44 wird dann in die
Mitte der vom Spulenkörper gebildeten Kammer eingetrieben.
Der Ventilsitz 44 wird vorzugsweise so nahe wie möglich an
der Mitte der Längsachse der elektrischen Spule, das heißt
am Punkt der höchsten Magnetflußdichte, angeordnet. Die
Rippen am Ventilsitz 44 sorgen für einen Paßsitz, der erfor
derlich ist, um den Ventilsitz in seiner Lage zu halten.
Anschließend wird das Innenteil 24 in die Mitte des Ventils
oberhalb des Ventilsitzes eingetrieben. Die Spule wird mit
Strom beaufschlagt, und eine Unterdruckquelle wird mit der
Auslaßöffnung 14 verbunden. Der Differenzdruck in der Strö
mungsmittelkammer 74 wird über die Arbeitsöffnung 16
abgenommen und gemessen. Das Innenteil 24 wird dann weiter
in das Ventil hineingetrieben, und es werden Messungen
durchgeführt, bis der richtige Einstellpunkt des Differenz
druck-Ausgangssignals für einen gegebenen Unterdruck
erreicht ist. An diesem Punkt wird das Innenteil 24 durch
Schweißen oder andere Mittel fixiert. Anschließend werden
die restlichen Teile des Ventils einschließlich des Filters
eingebaut, und die Kappe wird auf die Oberseite des Innen
teils 24 aufgesetzt.
Claims (36)
1. Magnetventil, gekennzeichnet durch eine elektrische Spule (54), einen ei
nen Magnetflußpfad bildenden Magnetkreis für die Spule (54) aus mehreren an
grenzenden magnetischen Teilen (18, 24, 82) in Form eines zylindrischen Innenteils
(24), das sich über einen Abschnitt der axialen Länge der Spule (54) erstreckt und
einen Strömungskanal (26) bildet, einem Außenteil (18) und einem Endteil (82), das
angenzend an einem ersten Ende des Strömungskanals (26) angeordnet ist,
einen ringförmigen unmagnetischen Ventilsitz (44) mit einer zentralen Öff nung (52), die zu dem Strömungskanal (26) ausgerichtet und in der Nähe des ande ren Endes des Strömungskanals (26) innerhalb der axialen Länge der Spule (54) angeordnet ist,
ein vom magnetischen Teil (82) gebildetes magnetisches Verschlußglied (82), das an dem Ventilsitz (44) angeordnet und über einem Abschnitt der axialen Länge der Spule (54) bewegbar ist, wobei das Verschlußglied (82) den Magnetfluß pfad schließt, derart, daß die Strömung, welche von einer vorgegebenen Druckdiffe renz durch den Strömungskanal (26) und die zentrale Öffnung (52) des Ventilsitzes (44) gedrückt wird, durch eine veränderliche Erregung der elektrischen Spule (54) moduliert werden kann, und
einen eine Kammer (58) bildenden Spulenkörper (56) mit einem zylindri schen Abschnitt angrenzend am Ventilsitz (44), der das magnetische Verschlußglied (82) umschließt und die Bewegung des magnetischen Verschlußgliedes (82) im we sentlichen parallel zu der besagten axialen Länge der Spule (54) führt, wobei sich das Verschlußglied (82) zumindest teilweise innerhalb der besagten axialen Länge der Spule (54) befindet und zwischen einer Stellung, in der es am Ventilsitz (44) anliegt, und einer Stellung, in der es zum Ventilsitz (44) beabstandet ist, bewegbar ist.
einen ringförmigen unmagnetischen Ventilsitz (44) mit einer zentralen Öff nung (52), die zu dem Strömungskanal (26) ausgerichtet und in der Nähe des ande ren Endes des Strömungskanals (26) innerhalb der axialen Länge der Spule (54) angeordnet ist,
ein vom magnetischen Teil (82) gebildetes magnetisches Verschlußglied (82), das an dem Ventilsitz (44) angeordnet und über einem Abschnitt der axialen Länge der Spule (54) bewegbar ist, wobei das Verschlußglied (82) den Magnetfluß pfad schließt, derart, daß die Strömung, welche von einer vorgegebenen Druckdiffe renz durch den Strömungskanal (26) und die zentrale Öffnung (52) des Ventilsitzes (44) gedrückt wird, durch eine veränderliche Erregung der elektrischen Spule (54) moduliert werden kann, und
einen eine Kammer (58) bildenden Spulenkörper (56) mit einem zylindri schen Abschnitt angrenzend am Ventilsitz (44), der das magnetische Verschlußglied (82) umschließt und die Bewegung des magnetischen Verschlußgliedes (82) im we sentlichen parallel zu der besagten axialen Länge der Spule (54) führt, wobei sich das Verschlußglied (82) zumindest teilweise innerhalb der besagten axialen Länge der Spule (54) befindet und zwischen einer Stellung, in der es am Ventilsitz (44) anliegt, und einer Stellung, in der es zum Ventilsitz (44) beabstandet ist, bewegbar ist.
2. Magnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das magneti
sche Verschlußglied (82) Wandabschnitte (86) aufweist, die im wesentlichen paral
lel zu der axialen Länge der Spule (54) verlaufen, und daß die Kammer (58) ent
sprechende Wandabschnitte aufweist, um das Verschlußglied (82) zu führen.
3. Magnetventil nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Spu
lenkörper (56), der die Spule (54) trägt und das magnetische Innenteil (24) und den
Ventilsitz (44) abstützt.
4. Magnetventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulen
körper (56) die Kammer begrenzende Wandabschnitte zum Führen des magneti
schen Verschlußgliedes (82) aufweist.
5. Magnetventil nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das
magnetische Innenteil (24) und der Ventilsitz (44) innerhalb des Spulenkörpers (56)
relativ zueinander bewegbar sind, wodurch der Luftspalt zwischen dem magneti
schen Innenteil (24) und dem Verschlußglied (82) verstellt werden kann.
6. Magnetventil nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der Spulenkörper (56) Teil eines Ventilgehäuses (64) bildet, das eine Auslaß
öffnung (14) für die Kammer (58) und eine Arbeitsöffnung (16) zum Abfühlen des
Drucks in der Kammer (58) umfaßt, wobei die Auslaßöffnung (14) eine Strömungs
drossel (75) enthält.
7. Magnetventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß zwischen dem Verschlußglied (82) und dem die Kammer (58)
bildenden Körper (56) ein ausreichender Zwischenraum für eine praktisch unge
drosselte Strömung vorhanden ist.
8. Magnetventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet
durch einen unteren Endabschnitt (36) des Innenteils (24), der sich in Richtung auf
die zentrale Achse der elektrischen Spule (54) angrenzend an dem magnetischen
Verschlußglied (82) erstreckt.
9. Magnetventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß nur ein axialer Abschnitt des magnetischen Verschlußgliedes (82)
sich in dem Magnetkreis befindet.
10. Magnetventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der im
Magnetkreis befindliche Abschnitt des magnetischen Verschlußgliedes (82) verän
derlich ist in Abhängigkeit von der Erregung der Spule (54) und der Lage des
magnetischen Innenteiles (24) und unmagnetischen Ventilsitzes (44) relativ zuein
ander.
11. Magnetventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß das magnetische Innenteil (24) einen Abschnitt (36) aufweist, der
sich in den Ventilsitz (44) hineinerstreckt, um den Luftspalt klein zu halten.
12. Magnetventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß sich ein Ansatz (96, 96a) des die Kammer (58) bildenden Kör
pers (56) in das Verschlußglied (82) erstreckt, um die Bewegung des Verschlußglie
des (82) weg von dem Ventilsitz (44) zu begrenzen.
13. Magnetventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß mindestens das magnetische Innenteil (24) innerhalb des
Magnetventiles entlang des Magnetflußpfades verschiebbar ist, um den Abschnitt
des Teils (24), der sich im Magnetflußpfad befindet, und damit die Größe eines
Luftspaltes angrenzend am Teil (24) einzustellen, wobei eine Verschiebung dieses
Teiles (24) den im Magnetflußpfad befindlichen Abschnitt des Teiles (24) und die
Luftspaltgröße verändert und somit die Reluktanz des Magnetkreises verändert, um
das Ansprechverhalten des Magnetventiles auf einen vorgegebenen Erregungswert
der elektrischen Spule zur Erzeugung einer vorgegebenen Druckdifferenz entspre
chend einzustellen.
14. Magnetventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Ventilsitz (44) im mittleren Bereich der besagten axialen
Länge der Spule (54) angeordnet ist.
15. Magnetventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß das magnetische Verschlußglied (82) ein längliches topfförmiges
Teil ist, dessen Endabschnitt sich angrenzend an dem Ventilsitz (44) befindet.
16. Magnetventil nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das
topfförmige Teil (82, 82a) einen im wesentlichen ebenen Endabschnitt (84), einen
im wesentlichen zylindrischen Wandabschnitt (86) und einen Bodenabschnitt (88)
aufweist, wobei der Wandabschnitt (86) von dem Endabschnitt (84) zu dem Boden
abschnitt (88) verläuft und durch den die zylindrische Kammer (58) bildenden Kör
per (56) geführt wird.
17. Magnetventil nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß sich der
Wandabschnitt (86) des topfförmigen Teils (82, 82a) teilweise über die besagte
axiale Länge der Spule (54) hinaus erstreckt.
18. Magnetventil nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß
das topfförmige Teil (82a) eine im wesentlichen ebene Scheibe (98) umfaßt, die
senkrecht zu dem Wandabschnitt an dem Bodenabschnitt verläuft.
19. Magnetventil nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Bo
denabschnitt (88) des topfförmigen Teils (82a) mehrere Vertiefungen (100, 102)
aufweist, die die Scheibe (98) innerhalb des Bodenabschnitts (88) des topfförmigen
Teils (82a) halten.
20. Magnetventil nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeich
net, daß der Wandabschnitt (86) des topfförmigen Teils (82) mindestens eine Nut
(90) aufweist.
21. Magnetventil nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere
Nuten (90) vorgesehen sind, die eine Anzahl von Fingern (88) bilden.
22. Magnetventil nach einem der Ansprüche 16 bis 21 in Verbindung mit
Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß der Kammer (58) in dem
Ansatz (96, 96a) gebildet ist, so daß ein Endabschnitt des Verschlußgliedes (82, 82a,
82b) in seiner zum Ventilsitz (44) beabstandeten Stellung zusammen mit dem An
satz (98) eine Abdichtung bildet.
23. Magnetventil, gekennzeichnet durch eine elektrische Spule (54),
einen Magnetkreis, der mit der Spule (54) magnetisch gekoppelt ist und einen Magnetflußpfad bildet, wobei der Magnetkreis mehrere aneinander angrenzende magnetische Teile (18, 24, 82, 82a, 82b) in Form eines zylindrischen Innenteils (24) mit einem Strömungskanal (26), einem Außenteil (18) und einem Endteil (82) auf weist, das angrenzend an einem Einlaßende des Strömungskanals (26) angeordnet ist,
einen ringförmigen unmagnetischen Ventilsitz (44) mit einer zentralen Öff nung, die zu dem Strömungskanal (26) ausgerichtet ist und um das Auslaßende des Strömungskanal (26) verläuft sowie sich über das Innenteil (24) hinaus erstreckt, wobei die zentrale Öffnung einen Bereich für eine Druckerzeugung bildet,
ein magnetisches Verschlußglied (82, 82a, 82b), das angrenzend an dem Ventilsitz (44) angeordnet ist und zum Schließen der zentralen Öffnung des Ven tilsitzes (44) dient,
wobei das magnetische Innenteil (24) innerhalb des Magnetventiles entlang des Magnetflußpfades verschiebbar ist, um einen in dem Magnetflußpfad befindli chen Abschnitt des Innenteils (24) und die Größe eines Luftspaltes zwischen dem Auslaßende des Innenteils (24) und des Verschlußgliedes (82, 82a, 82b) zu verstel len,
einen Körper (56), der eine zylindrische Kammer (58) angrenzend an dem Ventilsitz (44) bildet, um den Ventilsitz (44) und zumindest einen Abschnitt des Verschlußgliedes (82, 82a, 82b) zu umschließen und die Bewegung des Ver schlußgliedes (82, 82a, 82b) im wesentlichen parallel zur Längsachse des Strö mungskanals zu führen, und zwar zwischen einer Stellung, in der es an dem Ven tilsitz (44) anliegt, und einer Stellung, in der es zu dem Ventilsitz (44) beabstandet ist, wobei der die Kammer (58) bildende Körper (56) aus einem Spulenkörper (56) besteht, der die elektrische Spule (54) im wesentlichen umschließt,
wobei das magnetische Verschlußglied (82, 82a, 82b) mit den magnetischen Teilen den Magnetflußpfad derart schließt, daß die Strömung, die von einer vorge gebenen Druckdifferenz durch den Strömungskanal (26) und die zentrale Öffnung des Ventilsitzes (44) gedrückt wird, durch Änderung des Erregungswertes der elek trischen Spule (54) moduliert werden kann, wobei eine Verschiebung des magneti schen Innenteils (24) entlang des Magnetflußpfades den im Magnetflußpfad liegen den Abschnitt des Innenteils (24) verändert und den Luftspalt zwischen dem magnetischen Innenteil (24) und dem Verschlußglied (82, 82a, 82b) und somit die Reluktanz des Magnetkreises ändert, um das Ansprechverhalten des Magnetventiles auf einen vorgegebenen Erregungswert der elektrischen Spule (54) zur Erzeugung einer vorgegebenen Druckdifferenz entsprechend zu verstellen.
einen Magnetkreis, der mit der Spule (54) magnetisch gekoppelt ist und einen Magnetflußpfad bildet, wobei der Magnetkreis mehrere aneinander angrenzende magnetische Teile (18, 24, 82, 82a, 82b) in Form eines zylindrischen Innenteils (24) mit einem Strömungskanal (26), einem Außenteil (18) und einem Endteil (82) auf weist, das angrenzend an einem Einlaßende des Strömungskanals (26) angeordnet ist,
einen ringförmigen unmagnetischen Ventilsitz (44) mit einer zentralen Öff nung, die zu dem Strömungskanal (26) ausgerichtet ist und um das Auslaßende des Strömungskanal (26) verläuft sowie sich über das Innenteil (24) hinaus erstreckt, wobei die zentrale Öffnung einen Bereich für eine Druckerzeugung bildet,
ein magnetisches Verschlußglied (82, 82a, 82b), das angrenzend an dem Ventilsitz (44) angeordnet ist und zum Schließen der zentralen Öffnung des Ven tilsitzes (44) dient,
wobei das magnetische Innenteil (24) innerhalb des Magnetventiles entlang des Magnetflußpfades verschiebbar ist, um einen in dem Magnetflußpfad befindli chen Abschnitt des Innenteils (24) und die Größe eines Luftspaltes zwischen dem Auslaßende des Innenteils (24) und des Verschlußgliedes (82, 82a, 82b) zu verstel len,
einen Körper (56), der eine zylindrische Kammer (58) angrenzend an dem Ventilsitz (44) bildet, um den Ventilsitz (44) und zumindest einen Abschnitt des Verschlußgliedes (82, 82a, 82b) zu umschließen und die Bewegung des Ver schlußgliedes (82, 82a, 82b) im wesentlichen parallel zur Längsachse des Strö mungskanals zu führen, und zwar zwischen einer Stellung, in der es an dem Ven tilsitz (44) anliegt, und einer Stellung, in der es zu dem Ventilsitz (44) beabstandet ist, wobei der die Kammer (58) bildende Körper (56) aus einem Spulenkörper (56) besteht, der die elektrische Spule (54) im wesentlichen umschließt,
wobei das magnetische Verschlußglied (82, 82a, 82b) mit den magnetischen Teilen den Magnetflußpfad derart schließt, daß die Strömung, die von einer vorge gebenen Druckdifferenz durch den Strömungskanal (26) und die zentrale Öffnung des Ventilsitzes (44) gedrückt wird, durch Änderung des Erregungswertes der elek trischen Spule (54) moduliert werden kann, wobei eine Verschiebung des magneti schen Innenteils (24) entlang des Magnetflußpfades den im Magnetflußpfad liegen den Abschnitt des Innenteils (24) verändert und den Luftspalt zwischen dem magnetischen Innenteil (24) und dem Verschlußglied (82, 82a, 82b) und somit die Reluktanz des Magnetkreises ändert, um das Ansprechverhalten des Magnetventiles auf einen vorgegebenen Erregungswert der elektrischen Spule (54) zur Erzeugung einer vorgegebenen Druckdifferenz entsprechend zu verstellen.
24. Magnetventil nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das
magnetische Verschlußglied (82, 82a, 82b) innerhalb des die zylindrische Kammer
(58) bildenden Körpers (56) angeordnet ist, um einen Strömungskanal zwischen
dem Verschlußglied (82) und dem Körper (56) zu bilden.
25. Magnetventil nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß
das magnetische Innenteil (24) mehrere zylindrische Abschnitte (31-36) einschließ
lich eines ersten Endabschnittes (31) und eines zweiten Endabschnittes (36) umfaßt.
26. Magnetventil nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der erste
Endabschnitt (31) des magnetischen Innenteils (24) einen Schlitz (38) aufweist.
27. Magnetventil nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, daß
der zweite Endabschnitt (36) des magnetischen Innenteils (24) zu einer Stelle in der
Nähe der zentralen Öffnung (52) des Ventilsitzes (44) verschiebbar ist.
28. Magnetventil, gekennzeichnet durch:
eine elektrische Spule (54),
einen Magnetkreis aus einer Anzahl von aneinander angrenzenden magneti schen Teilen (18, 24, 82a) in Form eines zylindrischen Innenteiles (24) mit einem Strömungskanal (26), eines Außenteiles (18) und eines das Verschlußglied (82a) bildenden Endteiles angrenzend an einem ersten Ende des Strömungskanales (26),
einen ringförmigen unmagnetischen Ventilsitz (44) mit einer zentralen Öff nung, die zu dem Strömungskanal (26) ausgerichtet und in der Nähe des ersten En des des Strömungskanales (26) angeordnet ist,
ein magnetisches Verschlußglied (82a), das angrenzend an dem unmagneti schen Sitz (44) angeordnet ist und mit den magnetischen Teilen (18, 24, 82a) den Magnetflußpfad derart vervollständigt, daß die Strömung, die von einer vorgegebe nen Druckdifferenz durch den Strömungskanal (26) und die zentrale Öffnung des Ventilsitzes (44) gedrückt wird, durch Ändern des Erregungswertes der elektrischen Spule (54) moduliert werden kann, wobei das Verschlußglied (82a) eine ringför mige Verschlußfläche bildet, die im wesentlichen senkrecht zur Achse des Strö mungskanals (26) verläuft,
wobei mindestens das magnetische Innenteil (24) innerhalb des Magnetventi les entlang des Magnetflußpfades verschiebbar ist, um den Abschnitt des Teils (24), der sich im Magnetflußpfad befindet, sowie die Größe eines Luftspaltes angrenzend am Teil (24) einzustellen,
wobei diese Verschiebung des magnetischen Teiles (24) den im Magnetfluß pfad befindlichen Abschnitt des magnetischen Teiles (24) sowie die Luftspaltgröße verändert und somit die Reluktanz des Magnetkreises entsprechend ändert, um das Ansprechverhalten des Magnetventils auf einen vorgegebenen Erregungswert der elektrischen Spule zur Erzeugung einer vorgegebenen Druckdifferenz entsprechend einzustellen,
einen eine Kammer (58) bildenden Körper (56) mit einem zylindrischen Ab schnitt angrenzend an dem Ventilsitz (44) zur Aufnahme des Ventilsitzes (44) und eines Abschnittes des Verschlußgliedes (82a) und zur Führung des Verschlußgliedes (82a) im wesentlichen parallel zur Längsachse des Strömungskanals zwischen einer Stellung, in der es an dem Ventilsitz (44) anliegt, und einer Stellung, in der es zu dem Ventilsitz (44) beabstandet ist, wobei der die Kammer (58) bildende Körper (56) aus einem Spulenkörper (56) zur Aufnahme der elektrischen Spule (54) besteht,
wobei das magnetische Verschlußglied (82a) ein längliches topfförmiges Teil (82a) ist, das einen im wesentlichen ebenen Endabschnitt, einen im wesentli chen zylindrischen Wandabschnitt und einen Bodenabschnitt aufweist, wobei der Wandabschnitt von dem Endabschnitt zu dem Bodenabschnitt verläuft,
eine im wesentlichen ebene Scheibe (98), die entlang des Bodenabschnitts des topfförmigen Teiles angeordnet ist,
eine Strömungsmittelkammer (74), die mit dem Strömungskanal (26) durch die zentrale Öffnung in Strömungsverbindung steht,
eine Strömungsleitung (72), die sich mit einem ersten Ende von der Strö mungsmittelkammer (74) erstreckt, so daß eine Druckdifferenz zwischen dem ande ren Ende des Strömungskanales (26) und dem anderen Ende der Strömungsmittellei tung (72) angelegt werden kann,
eine Arbeitsöffnung (16) für den Zugang zu dem Druck in der Strömungsmit telkammer (74), und
eine Strömungsdrossel (75a) in der Strömungsleitung (72), deren Strömungs querschnitt kleiner als die Strömungsquerschnitte der Strömungsleitung (72) und des Strömungskanales (26) und der Strömungsmittelöffnung (16) für die Betriebs stellungen des Verschlußgliedes ist.
eine elektrische Spule (54),
einen Magnetkreis aus einer Anzahl von aneinander angrenzenden magneti schen Teilen (18, 24, 82a) in Form eines zylindrischen Innenteiles (24) mit einem Strömungskanal (26), eines Außenteiles (18) und eines das Verschlußglied (82a) bildenden Endteiles angrenzend an einem ersten Ende des Strömungskanales (26),
einen ringförmigen unmagnetischen Ventilsitz (44) mit einer zentralen Öff nung, die zu dem Strömungskanal (26) ausgerichtet und in der Nähe des ersten En des des Strömungskanales (26) angeordnet ist,
ein magnetisches Verschlußglied (82a), das angrenzend an dem unmagneti schen Sitz (44) angeordnet ist und mit den magnetischen Teilen (18, 24, 82a) den Magnetflußpfad derart vervollständigt, daß die Strömung, die von einer vorgegebe nen Druckdifferenz durch den Strömungskanal (26) und die zentrale Öffnung des Ventilsitzes (44) gedrückt wird, durch Ändern des Erregungswertes der elektrischen Spule (54) moduliert werden kann, wobei das Verschlußglied (82a) eine ringför mige Verschlußfläche bildet, die im wesentlichen senkrecht zur Achse des Strö mungskanals (26) verläuft,
wobei mindestens das magnetische Innenteil (24) innerhalb des Magnetventi les entlang des Magnetflußpfades verschiebbar ist, um den Abschnitt des Teils (24), der sich im Magnetflußpfad befindet, sowie die Größe eines Luftspaltes angrenzend am Teil (24) einzustellen,
wobei diese Verschiebung des magnetischen Teiles (24) den im Magnetfluß pfad befindlichen Abschnitt des magnetischen Teiles (24) sowie die Luftspaltgröße verändert und somit die Reluktanz des Magnetkreises entsprechend ändert, um das Ansprechverhalten des Magnetventils auf einen vorgegebenen Erregungswert der elektrischen Spule zur Erzeugung einer vorgegebenen Druckdifferenz entsprechend einzustellen,
einen eine Kammer (58) bildenden Körper (56) mit einem zylindrischen Ab schnitt angrenzend an dem Ventilsitz (44) zur Aufnahme des Ventilsitzes (44) und eines Abschnittes des Verschlußgliedes (82a) und zur Führung des Verschlußgliedes (82a) im wesentlichen parallel zur Längsachse des Strömungskanals zwischen einer Stellung, in der es an dem Ventilsitz (44) anliegt, und einer Stellung, in der es zu dem Ventilsitz (44) beabstandet ist, wobei der die Kammer (58) bildende Körper (56) aus einem Spulenkörper (56) zur Aufnahme der elektrischen Spule (54) besteht,
wobei das magnetische Verschlußglied (82a) ein längliches topfförmiges Teil (82a) ist, das einen im wesentlichen ebenen Endabschnitt, einen im wesentli chen zylindrischen Wandabschnitt und einen Bodenabschnitt aufweist, wobei der Wandabschnitt von dem Endabschnitt zu dem Bodenabschnitt verläuft,
eine im wesentlichen ebene Scheibe (98), die entlang des Bodenabschnitts des topfförmigen Teiles angeordnet ist,
eine Strömungsmittelkammer (74), die mit dem Strömungskanal (26) durch die zentrale Öffnung in Strömungsverbindung steht,
eine Strömungsleitung (72), die sich mit einem ersten Ende von der Strö mungsmittelkammer (74) erstreckt, so daß eine Druckdifferenz zwischen dem ande ren Ende des Strömungskanales (26) und dem anderen Ende der Strömungsmittellei tung (72) angelegt werden kann,
eine Arbeitsöffnung (16) für den Zugang zu dem Druck in der Strömungsmit telkammer (74), und
eine Strömungsdrossel (75a) in der Strömungsleitung (72), deren Strömungs querschnitt kleiner als die Strömungsquerschnitte der Strömungsleitung (72) und des Strömungskanales (26) und der Strömungsmittelöffnung (16) für die Betriebs stellungen des Verschlußgliedes ist.
29. Magnetventil nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die ebene
Scheibe (98) in der Nähe des ersten Endes der Strömungsmittelleitung (72) ange
ordnet ist, um eine Strömung durch das erste Ende der Strömungsleitung (72) zu
verhindern, wenn die Erregung der Spule (54) kleiner als ein vorgegebener Min
destwert ist.
30. Magnetventil nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, daß
die Strömungsdrossel (75a) aus einem Ankersitzteil (75a) an dem ersten Ende der
Strömungsleitung besteht.
31. Magnetventil, gekennzeichnet durch:
eine elektrische Spule (54),
einen Magnetkreis aus mehreren aneinander angrenzenden magnetischen Teilen (18, 24, 82b) in Form eines zylindrischen Innenteils (24), das sich über einen Abschnitt der axialen Länge der Spule (54) erstreckt und einen Strömungskanal (26) bildet, eines Außenteils (18) und eines Endteils (82b) angrenzend an einem ersten Ende des Strömungskanals (26),
einen ersten ringförmigen unmagnetischen Ventilsitz (44) mit einer zentralen Öffnung (52), die zu dem Strömungskanal (26) ausgerichtet und nahe des anderen Endes des Strömungskanales (26) innerhalb der besagten axialen Länge der Spule (54) angeordnet ist,
ein magnetisches Verschlußglied (82b), das aus dem Endteil (82b) besteht und angrenzend an dem ersten Ventilsitz (44) angeordnet sowie relativ zu diesem axial beweglich ist, wobei das Verschlußglied (82b) den Magnetflußpfad derart ver vollständigt, daß die Strömung, die von einer vorgegebenen Druckdifferenz durch den Strömungskanal (26) und die zentrale Öffnung des ersten Ventilsitzes (44) ge drückt wird, durch Ändern des Erregungswertes der elektrischen Spule (54) modu liert werden kann,
einen Körper (56), der eine zylindrische Kammer (58) angrenzend an dem Ventilsitz (44) bildet, um das Verschlußglied (82b) zu umschließen und das Ver schlußglied (82b) im wesentlichen parallel zu der besagten axialen Länge der Spule (54) zu führen, wobei das Verschlußglied (82b) zumindest teilweise innerhalb der besagten axialen Länge angeordnet und zwischen einer Stellung, in der es an dem ersten Ventilsitz (44) anliegt, und einer Stellung, in der es zum Ventilsitz (44) be abstandet ist, bewegbar ist,
eine Strömungsmittelkammer (74), die mit dem Strömungskanal (26) durch die zentrale Öffnung (52) in Strömungsverbindung steht,
eine Strömungsmittelleitung (72) mit einem ersten Ende, die sich von der Strömungsmittelkammer (74) wegerstreckt, wodurch eine Druckdifferenz zwischen dem anderen Ende des Strömungskanales (26) und dem anderen Ende der Strö mungsmittelleitung (72) angelegt werden kann,
einen zweiten ringförmigen Ventilsitz (75b) mit einer Öffnung, die zu der Strömungsmittelleitung (72) ausgerichtet und in der Nähe des ersten Endes der Strömungsmittelleitung (72) angeordnet ist, um dazwischen eine Abdichtung zu bilden, wenn sich das Verschlußglied (82b) in der beabstandeten Stellung befindet,
eine Arbeitsöffnung (16) für den Zugang zu dem relativen Druck in der Strömungsmittelkammer (74), und
eine Strömungsdrossel (75b) in der Strömungsmittelleitung (72), deren Strö mungsquerschnitt kleiner als die Strömungsquerschnitte der Strömungsmittelleitung (72) und des Strömungskanals (26) ist.
eine elektrische Spule (54),
einen Magnetkreis aus mehreren aneinander angrenzenden magnetischen Teilen (18, 24, 82b) in Form eines zylindrischen Innenteils (24), das sich über einen Abschnitt der axialen Länge der Spule (54) erstreckt und einen Strömungskanal (26) bildet, eines Außenteils (18) und eines Endteils (82b) angrenzend an einem ersten Ende des Strömungskanals (26),
einen ersten ringförmigen unmagnetischen Ventilsitz (44) mit einer zentralen Öffnung (52), die zu dem Strömungskanal (26) ausgerichtet und nahe des anderen Endes des Strömungskanales (26) innerhalb der besagten axialen Länge der Spule (54) angeordnet ist,
ein magnetisches Verschlußglied (82b), das aus dem Endteil (82b) besteht und angrenzend an dem ersten Ventilsitz (44) angeordnet sowie relativ zu diesem axial beweglich ist, wobei das Verschlußglied (82b) den Magnetflußpfad derart ver vollständigt, daß die Strömung, die von einer vorgegebenen Druckdifferenz durch den Strömungskanal (26) und die zentrale Öffnung des ersten Ventilsitzes (44) ge drückt wird, durch Ändern des Erregungswertes der elektrischen Spule (54) modu liert werden kann,
einen Körper (56), der eine zylindrische Kammer (58) angrenzend an dem Ventilsitz (44) bildet, um das Verschlußglied (82b) zu umschließen und das Ver schlußglied (82b) im wesentlichen parallel zu der besagten axialen Länge der Spule (54) zu führen, wobei das Verschlußglied (82b) zumindest teilweise innerhalb der besagten axialen Länge angeordnet und zwischen einer Stellung, in der es an dem ersten Ventilsitz (44) anliegt, und einer Stellung, in der es zum Ventilsitz (44) be abstandet ist, bewegbar ist,
eine Strömungsmittelkammer (74), die mit dem Strömungskanal (26) durch die zentrale Öffnung (52) in Strömungsverbindung steht,
eine Strömungsmittelleitung (72) mit einem ersten Ende, die sich von der Strömungsmittelkammer (74) wegerstreckt, wodurch eine Druckdifferenz zwischen dem anderen Ende des Strömungskanales (26) und dem anderen Ende der Strö mungsmittelleitung (72) angelegt werden kann,
einen zweiten ringförmigen Ventilsitz (75b) mit einer Öffnung, die zu der Strömungsmittelleitung (72) ausgerichtet und in der Nähe des ersten Endes der Strömungsmittelleitung (72) angeordnet ist, um dazwischen eine Abdichtung zu bilden, wenn sich das Verschlußglied (82b) in der beabstandeten Stellung befindet,
eine Arbeitsöffnung (16) für den Zugang zu dem relativen Druck in der Strömungsmittelkammer (74), und
eine Strömungsdrossel (75b) in der Strömungsmittelleitung (72), deren Strö mungsquerschnitt kleiner als die Strömungsquerschnitte der Strömungsmittelleitung (72) und des Strömungskanals (26) ist.
32. Magnetventil nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Strö
mungsdrossel (75b) aus dem zweiten ringförmigen Ventilsitz besteht.
33. Magnetventil nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß das
magnetische Verschlußglied (82b) mit durch die ebene Scheibe gebildeten Vor
spannmitteln (98) versehen und zwischen einer Stellung, in der es an dem zweiten
Ventilsitz (75b) anliegt, und einer Stellung, in der es zu diesem beabstandet ist, be
wegbar ist.
34. Magnetventil nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß das Ver
schlußglied (82b) einen im wesentlichen ebenen Endabschnitt aufweist, der die Vor
spannmittel bildet.
35. Magnetventil nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß das Ver
schlußglied als längliches topfförmiges Teil (82a) ausgebildet ist und eine im we
sentlichen ebene Scheibe (98) senkrecht verlaufend zu dem topfförmigen Teil ange
ordnet ist, wobei die Vorspannmittel von der ebenen Scheibe (98) gebildet werden.
36. Verfahren zum Herstellen eines Magnetventiles mit einer elektrischen
Spule, mehreren elektrischen Teilen, von denen eines ein zylindrisches Teil ist, ei
nem ringförmigen nichtmagnetischen Ventilsitz, einem magnetischen Verschluß
glied, einem Körper, der eine zylindrische Kammer bildet und einen Spulenkörper
umfaßt, der die elektrische Spule im wesentlichen umschließt, und einem Gehäuse,
das eine Strömungsmittelkammer bildet, in der der Differenzdruck durch Ändern
des Erregungswertes der elektrischen Spule moduliert werden kann, insbesondere
nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die folgenden
Schritte:
die magnetischen Teile werden zur Bildung eines Magnetkreises zusammen gebaut, wobei das zylindrische Teil zu der zentralen Flußachse der Spule ausgerich tet wird, um einen Strömungskanal zu bilden,
der Ventilsitz wird im wesentlichen in der Nähe der Mitte der vertikalen Achse des Spulenkörpers angeordnet,
ein erstes Ende des zylindrischen magnetischen Teils wird in der Nähe des Ventilsitzes angeordnet, wodurch eine zentrale Öffnung für den Strömungskanal gebildet wird,
das Verschlußglied wird angrenzend an der zentralen Öffnung so angeordnet, daß es relativ zu dem Strömungskanal beweglich ist,
der Ventilsitz und ein Abschnitt des magnetischen Verschlußgliedes werden innerhalb des die zylindrische Kammer bildenden Körpers eingeschlossen, wobei der Körper die Bewegung des Verschlußgliedes im wesentlichen parallel zur Längs achse des Strömungskanales führt, und zwar zwischen einer Stellung, in der es an dem Ventilsitz anliegt und einer Stellung, in der es vom Ventilsitz beabstandet ist,
die zentrale Öffnung und das Verschlußglied werden im Gehäuse einge schlossen, um einen Strömungspfad zwischen dem anderen Ende des zylindrischen magnetischen Teils und der Strömungsmittelkammer zu bilden,
zumindest eines der magnetischen Teile wird so angebracht, daß es relativ zu einem angrenzenden magnetischen Teil bewegbar ist, um einen Luftspalt zu bilden, ein vorgegebener elektrischer Strom wird an die elektrische Spule angelegt,
an das andere Ende des zylindrischen magnetischen Teils wird ein Druck angelegt, der relativ zu dem Druck in der Strömungsmittelkammer positiv ist, und
das bewegbare magnetische Teil wird verstellt, um den Luftspalt zu ändern und einen erwünschten Differenzdruck in der Strömungsmittelkammer für den vor gegebenen Strom zu erzeugen.
die magnetischen Teile werden zur Bildung eines Magnetkreises zusammen gebaut, wobei das zylindrische Teil zu der zentralen Flußachse der Spule ausgerich tet wird, um einen Strömungskanal zu bilden,
der Ventilsitz wird im wesentlichen in der Nähe der Mitte der vertikalen Achse des Spulenkörpers angeordnet,
ein erstes Ende des zylindrischen magnetischen Teils wird in der Nähe des Ventilsitzes angeordnet, wodurch eine zentrale Öffnung für den Strömungskanal gebildet wird,
das Verschlußglied wird angrenzend an der zentralen Öffnung so angeordnet, daß es relativ zu dem Strömungskanal beweglich ist,
der Ventilsitz und ein Abschnitt des magnetischen Verschlußgliedes werden innerhalb des die zylindrische Kammer bildenden Körpers eingeschlossen, wobei der Körper die Bewegung des Verschlußgliedes im wesentlichen parallel zur Längs achse des Strömungskanales führt, und zwar zwischen einer Stellung, in der es an dem Ventilsitz anliegt und einer Stellung, in der es vom Ventilsitz beabstandet ist,
die zentrale Öffnung und das Verschlußglied werden im Gehäuse einge schlossen, um einen Strömungspfad zwischen dem anderen Ende des zylindrischen magnetischen Teils und der Strömungsmittelkammer zu bilden,
zumindest eines der magnetischen Teile wird so angebracht, daß es relativ zu einem angrenzenden magnetischen Teil bewegbar ist, um einen Luftspalt zu bilden, ein vorgegebener elektrischer Strom wird an die elektrische Spule angelegt,
an das andere Ende des zylindrischen magnetischen Teils wird ein Druck angelegt, der relativ zu dem Druck in der Strömungsmittelkammer positiv ist, und
das bewegbare magnetische Teil wird verstellt, um den Luftspalt zu ändern und einen erwünschten Differenzdruck in der Strömungsmittelkammer für den vor gegebenen Strom zu erzeugen.
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
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