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Title:
SOLENOID VALVE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2005/026598
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a solenoid valve for controlling a fluid. Said valve comprises an actuator (14) with a housing (17), a pole core (18) and a coil (19) that is wound on a coil form (18), in addition to an armature (15), which is operated by means of the actuator (14) and co-operates with a valve seat (16) via a valve closing member. According to the invention, the actuator (14) is configured as a pot magnet.

Inventors:
BAUER BERTRAM (DE)
Application Number:
PCT/DE2004/001125
Publication Date:
March 24, 2005
Filing Date:
June 02, 2004
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
BAUER BERTRAM (DE)
International Classes:
F16K31/06; H01F7/08; H01F7/16; H01F17/04; (IPC1-7): F16K31/06; H01F7/08
Domestic Patent References:
WO2001006159A12001-01-25
Foreign References:
DE4419446A11995-12-07
US6362717B12002-03-26
US5924674A1999-07-20
US6182943B12001-02-06
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Claims:
Ansprüche
1. Magnetventil zur Steuerung eines Fluids, umfassend ei nen Aktuator (14) mit einem Gehäuse (17), einem Polkern (18) und einer Spule (19), die auf einen Spulenkörper (18) gewickelt ist, sowie einen mittels des Aktuators (14) betätigten Magnetanker (15), der über ein Ventil schließglied mit einem Ventilsitz (16) zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (14) nach dem Topfmagnet prinzip ausgebildet ist.
2. Magnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Polkern (18) den Spulenkörper bildet.
3. Magnetventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, dass an dem Polkern (18) ein Kontaktträger (20) angespritzt ist.
4. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Polkern (18) ein Spulenfuß (21) angespritzt ist.
5. Magnetventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenfuß (21) dichtend an einer Wandung des Gehäuses (17) anliegt.
6. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetanker (15) im Wesentli chen plattenartig ausgebildet ist und vorzugsweise zu mindest an seiner dem Polkern (18) abgewandten Seite zumindest bereichsweise mit einem Elastomer (28) verse hen ist, das mit dem Ventilsitz (16) zusammenwirkt.
7. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (14) in einer topfar tigen Aufnahme (23) eines Ventilkörpers (13) fixiert ist, der einen Ventilraum (22) begrenzt und den Ventil sitz (16) bildet.
8. Magnetventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierung des Aktuators (14) an dem Ventilkör per (13) mittels eines Fixierrings (24) erfolgt.
9. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Magnetanker (15) über ei ne Spiralfeder (29) an dem Aktuator (14) abstützt.
10. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekenn zeichnet durch Mittel zur Sicherung des Magnetankers.
11. Magnetventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Sicherung des Magnetankers mindes tens zwei Rasthaken umfassen, die vorzugsweise an den Spulenfuß (21) angespritzt sind und in korrespondieren de Aufnahmen des Magnetankers (15) eingreifen.
Description:
Magnetventil Stand der Technik Die Erfindung geht von einem Magnetventil zur Steuerung ei- nes Fluids gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art aus.

Ein derartiges Magnetventil ist aus der Praxis bekannt und dient beispielsweise im Bereich der Industriehydraulik als Arbeitsventil für einen hydraulischen Verbraucher.

Das bekannte Magnetventil, das in Relaisbauform oder in Hubmagnetbauform ausgeführt sein kann, umfasst einen Aktua- tor, der ein Gehäuse, einen Polkern und eine Spule auf- weist, die auf einen Spulenkörper gewickelt ist und im Be- trieb mit einer Spannungsquelle verbunden ist. Bei Anlegen einer Spannung an die Spule erfolgt eine Magnetisierung des Polka uns und des Gehäuses, so dass auf einen Magnetanker

ein magnetisches Moment ausgeübt wird, was eine Verschie- bung desselben auslöst. Der Magnetanker, der ein Ventil- schließglied bildet oder mit einem solchen verbunden ist, wirkt mit einem Ven- tilsitz zusammen, so dass eine Steuerung des Fluids von ei- ner Zuströmseite zu einer Abströmseite des Magnetventils erfolgen kann.

Bei dem bekannten Magnetventil besteht jedoch das Problem, dass Magnetfeldlinienverluste auftreten und sogenannte Schadspalte vorliegen, die auf die Verwendung von nicht komplett umschließenden Rückschlusselementen sowie auf Wicklungsträger aus nicht magnetisierbarem Maternal zurück- zuführen sind. Dadurch muss zur Erlangung der beim jeweili- gen Anwendungsfall erforderlichen Magnetkraft das Magnet- ventil hinsichtlich seiner Bauform und seiner Leistung vielfach sehr groß ausgelegt sein.

Vorteile der Erfindung Das erfindungsgemäße Magnetventil zur Steuerung eines Flu- ids mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff des Patenta- spruches 1 und einem nach dem Topfmagnetprinzip ausgebilde- ten Aktuator hat den Vorteil, dass hohe Magnetkräfte zur Schaltung des Ventilschließglieds bei gleichzeitig geringer Baugröße des Aktuators erreicht werden können. Insbesondere kann ein als Topfmagnet ausgebildeter Aktuator patronen- bzw. kartuschenartig ausgelegt sein und so mit hoher Flexi- bilität variabel in eine korrespondierende Aufnahme eines hydraulischen oder auch pneumatischen Systems eingesetzt

werden. Das Magnetventil nach der Erfindung kann mithin ein bauraum-und leistungsoptimiertes Magnetventil darstellen.

Ein erfindungsgemäß ausgelegtes Magnetventil eignet sich insbesondere zum Einsatz bei unterschiedlichen Medienver- teilersystemen, bei Arbeitsaggregaten, wie Zylindern, oder bei Kanalplatten oder auch zum Einsatz als Arbeitsventil oder als Vorsteuerventil eines Arbeitsventils.

Um magnetische Feldlinienverluste zu unterbinden bzw. zu minimieren und Schadspalte an dem Aktuator auszuschließen, bildet der Polkern bei einer bevorzugten Ausführungsform des Magnetventils nach der Erfindung den Spulenkörper.

Diese Bauart des Magnetventils nach der Erfindung ermög- licht eine große Wirkfläche, über die die magnetische Kraft übertragbar ist.

Zur weiteren Minimierung des beim Einbau des Magnetventils nach der Erfindung erforderlichen Bauraums ist es zweckmä- ßig, dass an dem Polkern ein Kontaktträger für elektrische Anschlüsse der Spule und/oder ein Spulenfuß angespritzt sind. Der Kontaktträger und der Spulenfuß dienen als axiale Begrenzungen der Spule.

Durch Einsatz des Tropfmagnetprinzips bei dem Magnetventil nach der Erfindung kann ein leichtes und geometrisch ein- fach ausgebildetes, den Magnetanker darstellendes Stellele- ment eingesetzt werden, das beispielsweise die Form einer scheibenförmigen Hubplatte hat. Bei dieser Ausführungsform kann zur Dichtung des Ventilsitzes ein Elastomer direkt auf

das Stellelement aufgespritzt werden. Durch ein Stellele- ment mit einem geringen Gewicht kann auch ein geräuschopti- miertes Schalten erreicht werden.

Eine zweckmäßige Befestigung des Aktuators liegt vor, wenn er in einer topfartigen Aufnahme eines Ventilkörpers fi- xiert ist, der einen Ventilraum begrenzt und den Ventilsitz bildet. Die Fixierung des Aktuators an dem Ventilkörper kann dann beispielsweise mittels eines Fixierrings erfol- gen, welcher als Verrastungsring oder auch als Schraubring ausgebildet sein kann.

Der Magnetanker ist in der Regel mittels einer Feder in Schließrichtung vorgespannt. Zur weiteren Bauraumoptimie- rung kann sich die beispielsweise als Spiraldruckfeder aus- gebildete Feder an dem Aktuator, insbesondere an dem Spu- lenfuß, der an dem Polkern angespritzt ist, abstützen.

Zur Fixierung der Spiraldruckfeder kann an der dem Magnet- anker zugewandten Stirnseite des Spulenfußes eine Ringnut ausgebildet sein.

Um den Magnetanker bei einem nach dessen Montage erfolgen- den Transport in Position zu halten, weist das Magnetventil nach der Erfindung vorzugsweise Mittel zur Sicherung des Magnetankers auf, welche beispielsweise mindestens zwei Rasthaken umfassen, die vorzugsweise an dem Spulenfuß ange- spritzt sind und in korrespondierende Aufnahmen des Magnet- ankers eingreifen. Die Rasthaken weisen zweckmäßigerweise jeweils eine Hinterschneidung auf, welche ein Verrasten an

einer Hinterschneidung der jeweils zugeordneten, beispiels- weise nutförmigen Aufnahme des Magnetankers ermöglicht.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Ge- genstandes nach der Erfindung ergeben sich aus der Be- schreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen.

Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel des Magnetventils nach der Erfin- dung ist in der Zeichnung schematisch vereinfacht darge- stellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher er- läutert.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt ein erfindungsgemäßes Magnetventil mit einem nach dem sogenannten Topfmagnetprin- zip ausgebildeten Aktuator.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels In der Zeichnung ist ein Magnetventil 10 dargestellt, das bei einem Medienverteilersystem zur Steuerung einer Flüs- sigkeit von einer sogenannten Zuströmseite 11 zu einer so- genannten Abströmseite 12 dient.

Das als 2/2-Ventil ausgeführte Magnetventil 10 umfasst ei- nen als Ventilaufnahme dienenden Ventilkörper 13 und einen Aktuator 14 zur Betätigung eines als Magnetanker ausgeführ- ten Ventilschließglieds 15, das mit einem von dem Ventil-

körper 13 gebildeten Ventilsitz 16 zur Steuerung des Flüs- sigkeitsstroms von der Zust römseite 11 zu der Abströmseite 12 zusammenwirkt.

Der Aktuator 14 ist nach dem Topfmagnetprinzip gefertigt und hat ein hülsenartiges Gehäuse 17, in dem im Wesentli- chen ein stabförmig ausgebildeter Polkern 18 angeordnet ist, der ein aus Weicheisen gefertigtes Drehteil darstellt.

Direkt auf den Polkern 18 ist zur Bildung einer Spule 19 ein Kupferdraht schadspaltlrei aufgewickelt, der in axialer Richtung einerseits von einem sogenannten Kontaktträger 20 mit elektrischen Anschlüssen 31 und 32 und andererseits von einem sogenannten Spulenfuß 21 begrenzt ist. Der Kontakt- träger 20, der zum Anschluss des Aktuators 10 an eine nicht- näher dargestellte Spannungsquelle dient, und der Spulenfuß 21 sind an dem aus Weicheisen bestehenden Polkern 18 ange- spritzt.

Der Polkern 18, die Spule 19, der Kontaktträger 20 und der Spulenfuß 21 bilden eine Baueinheit, welche in den Innen- raum des Gehäuses 17 eingepresst ist, wobei der Spulenfuß 21 die Spule 19 gegenüber einem von dem Ventilkörper 13 ge- bildeten Ventilraum 22, in welchem der Magnetanker 15 ange- ordnet ist, abdichtet.

Der Aktuator 14 ist wiederum in eine topfförmige Aufnahme 23 des Ventilkörpers 13 eingesetzt und mittels eines Rast- rings 24 gesichert.

Zur Abdichtung des Ventilraums 22 gegenüber der Umgebung ist im Bereich der topfförmigen Aufnahme 23 am Umfang des Gehäuses 17 eine Ringnut 25 ausgebildet, welche einen 0-Ring 26 aufnimmt.

Der Magnetanker 15 ist im Wesentlichen plattenförmig ausge- bildet und besteht aus einer Metallplatte 27, die an der dem Ventilsitz 16 zugewandten Seite mit einem Elastomer 28 umspritzt ist. Das Elastomer 28 dient beim Aufsetzen des Magnetankers 15 auf den Ventilsitz 16 als Dichtung und als Anschlagdämpfung.

Des Weiteren ist der Magnetanker 15 mittels einer Spiralfe- der 29, die in einer stirnseitigen Ringnut 30 des Spulenfu- ßes 21 fixiert ist, in Schließrichtung vorgespannt.

An dem Spulenfuß 21 sind an der dem Magnetanker 15 zuge- wandten Stirnseite drei hier nicht näher dargestellte Rast- haken angespritzt, die in nutenförmige Aufnahmen des Mag- netankers 15 eingreifen und zur Sicherung des Magnetankers 15 nach dessen Montage an dem Aktuator 14 dienen. Ferner dienen die Rasthaken beim Betrieb des Magnetventils 10 zur Führung des Magnetankers 15 bei dessen Öffnungs-bzw.

Schließbewegung, d. h. beim Schalten.




 
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