Beschreibung

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Magnetventil gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Magnetventile werden auch als elektromagnetisch betätigte Ventile, oder auch als EBVs bezeichnet.

In einem Kraftstoffversorgungssystem für gasförmige Kraftstoffe wie z.B. Erdgas oder Wasserstoff herrschen Speicherdrücke oder auch Nenndrücke bis zu ca. 700 bar auf der Hochdruckseite und Arbeitsdrücke auf der Verbraucherseite von bis ca. 20 bar. Die Verbraucherseite wird auch als Niederdruckseite bezeichnet. Sowohl auf der Hochdruckseite als auch auf der Niederdruckseite werden in derartigen Systemen Magnetventile verbaut, welche beispielsweise einen Betankungs- und/oder den Entnahmeweg öffnen und/oder verschließen. Das Öffnen und/oder das Verschließen kann hierbei durch Anlegen einer elektrischen Spannung an das jeweilige Magnetventil, oder durch Trennen der Spannungsversorgung des Magnetventils erfolgen.

Im Stand der Technik bekannte Magnetventile bestehen aus einem Gehäuse, innerhalb dessen ein Strömungspfad verläuft, und einem Verschlusssystem zum Verschließen bzw. zur Freigabe des Strömungspfads. Das Verschlusssystem umfasst eine Magnetspule, welche dazu dient mittels einer Lageveränderung zumindest einer Komponente des Verschlusssystems den Strömungspfad freizugeben und/oder zu verschließen. Magnetventile gemäß dem Stand der Technik sind beispielsweise aus den Veröffentlichungen DE 601 02 241 T2 oder EP 2 857 727 Al bekannt. Die DE 601 02 241 T2 offenbart ein Magnetventil, welches auf einer Innenseite eines Behälterventils angeordnet ist. Ein Gehäuse und die Magnetspule des Magnetventils ragen hierbei in einen Hochdruckbehälter und sind innerhalb dieses Behälters allseitig einem Fluiddruck ausgesetzt. Die elektrische Versorgung der Magnetspule erfolgt über eine separat angeordnete, druckfeste und druckdichte Kabeldurchführung, die den drucklosen Außenraum von der druckbeaufschlagten Seite des Behälterventils trennt. Das Gehäuse ist infolge der druckdichten und druckfesten Kabeldurchführung nicht druckfest und nicht druckdicht ausgeführt. Ein Nachteil dieses vorbekannten Magnetventils liegt in dessen hohen konstruktiven Aufwand für die Kabeldurchführung, welcher in hohen Produktionskosten resultiert. Zudem bedingt die benötigte Kabeldurchführung zusätzliche Dichtstellen an der Kabeldurchführung, welche mögliche Schwachstellen bilden und an denen Leckagen auftreten können.

Die EP 2 857 727 Al offenbart ein Magnetventil, welches auf der Außenseite eines Behälterventils angeordnet ist, wobei ein Ankerraum und die Innenseite des Gehäuses einem Fluiddruck ausgesetzt sind, und die Außenseite des Gehäuses sowie die auf dem Gehäuse mit geringem Spiel aufgesetzte Magnetspule Kontakt zur Umgebungsluft haben. Hierdurch ist die Magnetspule nicht dem Fluiddruck ausgesetzt. Das Gehäuse erfüllt auch ohne montierte Magnetspule die erforderlichen Anforderungen an die Druckfestigkeit und an die Dichtheit. Nachteilig an dieser Konstruktion ist, dass das Gehäuse durch den Fluiddruck beansprucht wird und daher druckfest und druckdicht ausgeführt sein muss. Dies bedingt eine Wandstärke, welche sicherstellt, dass die hierbei auftretenden Materialspannungen bei allen Betriebsbedingungen vom Gehäuse aufgenommen werden können. Es muss sichergestellt sein, dass sich das Gehäuse nicht soweit verformt, dass das Gehäuse seine Funktion nicht mehr erfüllt. Eine derartige Verformung wird im Rahmen dieser Beschreibung als unzulässige Verformung bezeichnet. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn das Gehäuse in Folge einer Verformung keine Führung für die im Gehäuse angeordneten Komponenten mehr bereitstellt, und infolgedessen das Magnetventil nicht mehr öffnet und/oder nicht mehr schließt, undicht ist, oder das Gehäuse birst. Weiters muss bei wasserstoffhaltigen Fluiden der Effekt der Wasserstoffversprödung bei der Wahl des Werkstoffs berücksichtigt werden. Dies bedingt im Normalfall die Fertigung des Gehäuses aus einem austenitischen, nichtmagnetischen Werkstoff, wodurch die elektrische Leistungsaufnahme, die Abmessungen und das Gewicht des Magnetventils steigen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden, insbesondere durch eine Senkung der Leistungsaufnahme, des Gewichtes und der Abmessungen des Magnetventils, sowie die Minderung des Effekts der Wasserstoffversprödung.

Erfindungsgemäß wird die vorliegende Aufgabe durch Bereitstellung eines Magnetventils mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.

Das erfindungsgemäße Magnetventil umfasst ein Gehäuse mit einem Zulauf und einem Ablauf, zwischen welchen ein, das Magnetventil durchlaufender Strömungspfad definiert ist, einen in dem Strömungspfad angeordneten Ventilsitz, einen Ventilkolben, welcher einen magnetisch leitenden Anker und einen Dichtkörper umfasst, eine Schließfeder, eine Magnetspule und einen magnetisch leitenden Rückschluss. Die Magnetspule umfasst ihrerseits einen Spulenkörper, und eine Wicklung.

Die Schließfeder ist dazu ausgebildet, den Dichtkörper in einem geschlossenen Zustand des Magnetventils gegen den Ventilsitz zu drücken, und der Dichtkörper ist dazu ausgebildet, in dem geschlossenen Zustand des Magnetventils gegen den Ventilsitz zu dichten. Die Magnetspule ist dazu ausgebildet ist, den Anker mittels einer magnetischen Kraft zu bewegen.

Erfindungsgemäß umfasst das Magnetventil einen, in der radialen Richtung wirkenden lasttragenden Verbund aus aneinandergrenzenden Bauteilen, welcher dazu ausgebildet ist, einen in dem Strömungspfad vorherrschenden Nenndruck aufzunehmen, wobei eine radiale Aufweitung des lasttragenden Verbunds bei der Aufnahme des Nenndrucks kleiner als 200 pm und bevorzugt kleiner als 20 pm ist.

Der Nenndruck ist eine Referenzgröße für druckbeaufschlagte Systeme, insbesondere Rohrleitungen und Armaturen. Der Nenndruck kennzeichnet den hochstzulässigen Druck. Anhand des Nenndrucks erfolgt die Auslegung von Fluidsystemen bezüglich Wandstärken von Rohren und Abmessungen von Verbindungen und Anschlüssen.

Vorzugsweise umfasst das Magnetventil eine zwischen dem Strömungspfad und der Magnetspule angeordnete Hülse. Die Hülse steht mit einem in dem Strömungspfad befindlichen Fluid in Kontakt, und dichtet die Wicklung gegenüber dem Strömungspfad ab. Der lasttragende Verbund umfasst hierbei den Spulenkörper, und zumindest eines aus der Wicklung, dem Rückschluss, und der Hülse.

Vorzugsweise steht der Spulenkörper mit einem in dem Strömungspfad befindlichen Fluid in Kontakt, und der Spulenkörper dichtet gegenüber dem Strömungspfad ab, wobei der lasttragende Verbund den Spulenkörper und des Weiteren zumindest eines aus der Wicklung und dem Rückschluss umfasst.

Vorzugsweise umfasst das Magnetventil eine zwischen dem Strömungspfad und der Magnetspule angeordnete Hülse, wobei die Hülse mit einem in dem Strömungspfad befindlichen Fluid in Kontakt steht, und die Hülse gegenüber dem Strömungspfad abdichtet, wobei der lasttragende Verbund die Hülse und des Weiteren zumindest eines aus dem Spulenkörper, der Wicklung und dem Rückschluss umfasst.

Des Weiteren kann das Magnetventilzwi sehen der Hülse und der Magnetspule in einer auf die radiale Richtung im Wesentlichen normal orientierten, axialen Richtung aufeinanderfolgend angeordnet, eine magnetisch leitende erste Magnetflussführung, ein magnetisch nicht leitendes Zwischenstück und eine magnetisch leitende zweite Magnetflussführung umfassen, wobei die Hülse mit einem in dem Strömungspfad befindlichen Fluid in Kontakt steht, und die Hülse gegenüber dem Strömungspfad abdichtet, wobei der lasttragende Verbund die Hülse und des Weiteren zumindest eines aus dem Spulenkörper, der Wicklung und dem Rückschluss, sowie einer Kombination aus der ersten Magnetflussführung, dem Zwischenstück, und der zweiten Magnetflussführung umfasst.

Zudem kann das erfindungsgemäße Magnetventil einen Tragkörper umfassen, wobei der lasttragende Verbund den Tragkörper umfasst.

Die Magnetspule umfasst vorzugsweise ein Füllmaterial, wobei der lasttragende Verbund das Füllmaterial umfasst. Vorzugsweise ist die Magnetspule gegenüber dem Gehäuse abgedichtet.

Zudem ist das Gehäuse vorzugsweise gegenüber dem Tragkörper abgedichtet, und/oder der Spulenkörper gegenüber dem Rückschluss abgedichtet.

Die Abdichtung erfolgt vorzugsweise mittels zumindest einer Dichtung oder einer kraftschlüssigen Verbindung.

Zwischen der Magnetspule und dem Strömungspfad ist ein Innengehäuse angeordnet, welches die Hülse umfasst.

Das Innengehäuse ist zudem vorzugsweise aus einem nichtmagnetischen Werkstoff gefertigt.

Das Gehäuse umfasst zudem eine Führung zur Lagerung des Ankers umfasst, wobei der Anker in dem Spulenkörper der Magnetspule geführt ist. Alternativ kann zwischen der Magnetspule und dem Strömungspfad ein Innengehäuse angeordnet sein, wobei der Anker in dem Innengehäuse geführt ist.

Gemäß der bevorzugten Ausführungsform ist die Magnetspule, vorzugsweise mittels zumindest einer Dichtung gegenüber dem Gehäuse abgedichtet. Zudem sind die Magnetspule und das Gehäuse vorzugsweise mittels einer kraftschlüssigen Verbindung verbunden, wobei die kraftschlüssige Verbindung vorzugsweise flüssigkeitsdicht ausgeführt ist. Hierdurch wird der Vorteil erreicht, dass keine zusätzlichen Dichtstoffe notwendig sind.

Gemäß einer alternativen Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Magnetventils ist zwischen der Magnetspule und dem Strömungspfad ein Innengehäuse angeordnet. Hierdurch wird ein direkter Fluidkontakt zwischen der Magnetspule und dem Fluid vermieden. Dies ist insbesondere bei chemisch aggressiven Fluiden vorteilhaft um zu vermieden, dass die Magnetspule durch das Fluid angegriffen wird. Vorzugsweise ist das Innengehäuse aus einem nichtmagnetischen Werkstoff gefertigt. Hierdurch wird vermieden, dass das von der Magnetspule erzeugte Magnetfeld durch das Innengehäuse beeinflusst wird. Hierbei steht das Innengehäuse vorzugsweise in Kontakt mit einem, den Strömungspfad durchlaufenden Fluid.

Gemäß der bevorzugten Ausführungsvariante steht die Magnetspule in dem geöffneten Zustand und/oder dem geschlossenen Zustand zumindest abschnittsweise in Kontakt mit einem, den Strömungspfad durchlaufenden Fluid.

Vorzugsweise ist das Gehäuse in einem Trägerkörper angeordnet. Zudem ist vorzugsweise zwischen dem Gehäuse und dem Trägerkörper zumindest eine Dichtung angeordnet. Der Trägerkörper kann beispielsweise ein Teil eines Druckgefäßes oder Druckreservoirs, oder eine Komponente eines Motors sein. Das Gehäuse ist gemäß der bevorzugten Ausführungsvariante mittels einer kraftschlüssigen Verbindung mit dem Trägerkörper verbunden, wobei die kraftschlüssige Verbindung vorzugsweise flüssigkeitsdicht ausgeführt ist.

Gemäß der bevorzugten Ausführungsform umfasst die Magnetspule einen Spulenkörper, zumindest eine Wicklung und ein Füllmaterial, wobei der Spulenkörper einteilig oder mehrteilig ausgeführt ist, und vorzugsweise aus einem nichtmagnetischen Material besteht.

Vörteilhafterweise umfasst das Gehäuse eine Führung zur Lagerung des Ankers, ist der Anker in einem Spulenkörper der Magnetspule geführt, oder zwischen der Magnetspule und dem Strömungspfad ist ein Innengehäuse angeordnet, und der Anker ist in dem Innengehäuse geführt. Hierdurch wird ein sicheres Öffnen und Verschließen des Strömungspfades auch unter hohem Druck ermöglicht.

Vorzugsweise beträgt eine radiale Verformung des Spulenkörpers oder des Innengehäuses bei einer Druckbeaufschlagung durch einen in dem Strömungspfad vorherrschenden Nenndruck maximal 200 pm.

Gemäß einer alternativen Ausführungsvariante umfasst das Innengehäuse eine Hülse zur Führung des Ankers.

Die Erfindung nutzt, dass in einem lasttragenden Verbund das Spannungs-Dehnungsverhalten jedes einzelnen Bauteils einer Hybridstruktur durch die Steifigkeit der einzelnen Bauteile bestimmt wird: Bauteile mit hoher Steifigkeit im Verbund sind lasttragend, direkt für die Druckfestigkeit verantwortlich und sollten bei Kontakt mit einem wasserstoffhältigen Fluid aus einem wasserstoffversprödungsunempfindlichen Werkstoff bestehen. Bauteile mit niedriger Steifigkeit im Verbund sind nicht oder untergeordnet lasttragend und übertragen die Kräfte an benachbarte Bauteile, sind daher nicht direkt für die Druckfestigkeit verantwortlich und können aufgrund des geringen mechanischen Spannungen (Zugspannungen, Druckspannungen) bei Kontakt mit einem wasserstoffhältigen Fluid auch aus einem wasserstoffversprödungsempfindlichen Werkstoff bestehen.

Gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung ist die Magnetspule entweder zumindest auf der dem Anker zugewandten Innenseite der Magnetspule vom Fluid beaufschlagt oder wird von einer vorzugsweise rohrförmigen Hülse eines Innengehäuses, die auf der dem Anker zugewandten Innenseite vom Fluid beaufschlagt ist, vor dem Fluid geschützt. Einzelteile der Magnetspule oder die Magnetspule wird, unabhängig ob sie Kontakt zum Fluid hat oder durch ein Innengehäuse vor dem Fluid geschützt ist und somit keinen Kontakt zum Fluid hat, von den aus der Druckbeaufschlagung resultierenden Kräften beansprucht und leitet diese Kräfte oder einen Teil dieser Kräfte an andere Bauteile weiter und/oder nimmt diese Kräfte oder einen Teil dieser Kräfte auf.

Zur Weiterleitung der Kräfte liegen aneinander angrenzende Bauteile mit geringem Spiel zwischen den Bauteilen oder ohne Spiel zwischen den Bauteilen aneinander an.

Der druckbeaufschlagte Raum wird durch Dichtungen oder durch eine kraftschlüssige Verbindung wie z.B. eine Presspassung abgedichtet.

Die radiale und wahlweise axiale Druckfestigkeit bzw. die Dichtheit eines erfindungsgemäß ausgeführten innendruckbeaufschlagten und wahlweise außendruckbeaufschlagten Magentventils wird im Bereich der Magnetspule nur mit einer verbauten Magnetspule erreicht, d.h. ohne verbaute Magnetspule erfüllt das erfindungsgemäß ausgeführte innendruckbeaufschlagte und wahlweise außendruckbeauf schlagte elektromagnetisch betätigte Ventil nicht die Anforderung an die radiale und wahlweise axiale Druckfestigkeit im Bereich der Magnetspule und/oder an die Dichtheit.

Die mechanischen Spannungen im Gehäuse des erfindungsgemäßen Magentventils sind aufgrund der Ausführung mit einer lasttragenden Magnetspule oder einem lasttragenden Verbund aus Magnetspule und Gehäuse sowie der großflächigen Abstützung der Magnetspule am Gehäuse und der großflächigen Abstützung des Gehäuses am Trägerkörper geringer, wodurch die negativen Effekte der Wasserstoffversprödung vermieden werden.

Die Erfindung kann unabhängig von der Funktionsweise in direkt oder indirekt gesteuerten Magnetventilen und für alle Typen von Magentventilen wie z.B. Absperrventile, Stromregelventile oder Mehrwegeventile eingesetzt werden.

Die Erfindung nutzt bisher ungenutzte Teile des Magentventils zur Sicherstellung der Druckfestigkeit und erhöht die Funktionalität der Magnetspule: die Magnetspule übernimmt neben der Lagebeeinflussung des Verschlusssystems die Lastaufnahme und/oder die Lastübertragung in radialer und wahlweise axialer Richtung.

Die Erfindung reduziert die Abmessungen und das Gewicht des Magentventils durch die Funktionserweiterung der Magnetspule.

Die Erfindung verhindert eine unzulässige Verformung des ankerführenden Bauteils eines erfindungsgemäß ausgeführten Magentventils im Bereich zwischen den Außenseiten der Magnetspule in Längsrichtung des Ventils durch die Funktionserweiterung der Magnetspule, wobei unter einer zulässigen Verformung eine radiale Aufweitung des ankerführenden Bauteils im Längsbereich der Magnetspule kleiner als 200 pm und bevorzugt kleiner als 20 pm verstehen ist. Die Erfindung reduziert die Wasserstoffversprödung der Bauteile mit Kontakt zu wasserstoffhältigen Fluiden durch die geänderte Spannungsverteilung.

Die Erfindung reduziert die Leistungsaufnahme des Magnetventils durch den möglichen Einsatz von magnetischen Werkstoffen und/oder den Einsatz eines dünnwandigeren Innengehäuses infolge der geänderten Spannungsverteilung.

Die Erfindung reduziert den händischen Arbeitsaufwand zur Herstellung der elektrischen Verbindungen zwischen der Magnetspule und dem Elektrikstecker durch den Entfall der dazwischenliegenden elektrischen Durchführung.

Die Erfindung reduziert die Gesamtkosten des Magnetventils.

Das erfindungsgemäße Magnetventil sowie alternative Ausführungsvarianten werden in weiterer Folge anhand der Figuren erläutert.

Figur 1 zeigt eine Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Magnetventils in einer bevorzugten Ausführungsform.

Figur 2 zeigt das erfindungsgemäße Magnetventil in einer alternativen Ausführungsvariante mit beidseitigem Druckanschluss und einer Magnetspule ohne Fluidkontakt im geschlossenen Zustand Figur 3 zeigt eine weitere alternative Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Magnetventils mit einem Trägerkörper mit einer Magnetspule mit Fluidkontakt im geschlossenen Zustand. Figur 4 zeigt eine weitere alternative Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Magnetventils mit einem Trägerkörper mit einer Magnetspule ohne Fluidkontakt im geschlossenen Zustand.

Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Magnetventil 100 zum beidseitigen Anschluss einer Druckleitung in einem geschlossenen Zustand mit einem mehrteiligen Gehäuse 1 welches vorzugsweise aus einem magnetischen Werkstoff d.h. einem ferro- oder ferrimagneti sehen Werkstoff gefertigt ist, und mit einer mehrteiligen Magnetspule 2 aus einem vorzugsweise nichtmagnetischen Werkstoff, d.h. aus einem dia-, para- oder antiferromagnetischen Werkstoff, wobei einzelne Flächen des Gehäuses 1 und der Magnetspule 2 Kontakt zu einem Fluid haben und das Gehäuse 1 sowie die Magnetspule 2 die Dichtheit des Magnetventils 100 sicherstellen. Das Gehäuse 1 umfasst einen Zulauf la, welcher als eingangsseitiger Druckanschluss ausgeführt ist, einen Ablauf 1b, welcher als ausgangsseitiger Druckanschluss ausgeführt ist, und vorzugsweise einen Rückschluss 1c als Verbindung der beiden Druckanschlüsse la und 1b mit einem beidseitigen Schraubgewinde. Das Fluid fließt im geöffneten Zustand des erfindungsgemäßen Magnetventils 100 vom Zulauf la zu dem Ablauf 1b. Zwischen dem Zulauf la und dem Ablauf 1b ist ein Strömungspfad 11 definiert, entlang dessen das Fluid fließt. Innerhalb des Gehäuses 1 ist die Magnetspule 2 aus einem Spulenkörper 2a zur Aufnahme einer Wicklung 2b aus einem elektrisch leitenden Isolierdraht in vorzugsweise mehreren Lagen und wahlweise einem Füllmaterial 2c zur vollständigen Ausfüllung des Spulenkörpers 2a angeordnet, wobei die Magnetspule 2 mit zumindest einer Dichtung 3 gegen die die angrenzenden Teile des Gehäuses 1 abdichtet, sodass die Wicklung 2b keinen Kontakt zum Fluid hat. In dem Strömungspfad 11 ist ein Ventilsitz 12 angeordnet. Der magnetische Kreis, welcher mit der Magnetflusslinie MFL in Figur 1 gekennzeichnet ist umfasst einen Rückschluss 1c, den Ablauf 1b, einen Anker 4 und den Zulauf la. Der Anker 4 ist auf der Innenseite des Spulenköpers 2a und des Ablaufs 1b axial beweglich mit geringem Spiel geführt. Der Zulauf la hat die Funktion des Gegenpols im Magnetkreislauf und nimmt eine Schließfeder 5 auf. Ein Dichtkörper 6 dichtet gegen den Ablauf 1b. Das erfindungsgemäße Magnetventil 100 umfasst einen Ventilkolben umfassend den Anker 4 und einen Dichtkörper 6. Der Dichtkörper 6 kann mit dem Anker 4 verbunden sein. Das Magnetventil 100 umfasst zudem die Schließfeder 5, welche dazu ausgebildet ist den Dichtkörper 6 in einem, in Figur 1 dargestellten, geschlossenen Zustand des Magnetventils 100 gegen den Ventilsitz 12 zu drücken, oder den Dichtkörper 6 in einem geöffneten Zustand des Magnetventils 100 von dem Ventilsitz 12 abzuheben, und die Magnetspule 2, welche dazu ausgebildet ist den Anker 4 mittels einer magnetischen Kraft zu bewegen. Die Magnetspule 2 ist in zumindest einem von dem geöffneten Zustand und/oder dem geschlossenen Zustand zumindest abschnittsweise mittelbar oder unmittelbar angrenzend zum Strömungspfad 11 angeordnet. Gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung steht die Magnetspule 2 in zumindest einem von dem geöffneten Zustand und/oder dem geschlossenen Zustand zumindest abschnittsweise in Kontakt mit einem, den Strömungspfad 11 durchlaufenden Fluid. Die Magnetspule 2 nimmt den in dem Strömungspfad 11 vorherrschenden Druck zumindest teilweise auf. Durch beaufschlagen der Magnetspule 2 mit einer elektrischen Spannung wird eine Verschiebung des Ankers 4 erreicht, wodurch auch der Dichtkörper 6 zwischen dem geöffneten Zustand und dem geschlossenen Zustand verlagerbar ist.

Figur 2 zeigt eine alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Magnetventils 100 im geschlossenen Zustand mit einem Gehäuse 1, welches ein mehrteiliges Innengehäuse Id aus einem nichtmagnetischen Werkstoff, und ein mehrteiliges Außengehäuse le aus magnetischen und nichtmagnetischen Einzelteilen umfasst. Das Magnetventil gemäß Figur 2 umfasst zudem eine mehrteilige Magnetspule 2 aus einem nichtmagnetischen Werkstoff, wobei nur einzelne Flächen des Innengehäuses Id Kontakt zum Fluid haben und, vorzugsweise nur das Innengehäuse Id die Dichtheit des Magnetventils 100 sicherstellt. Das Innengehäuse Id umfasst den Zulauf la als eingangsseitigen Druckanschluss, den Ablauf 1b als ausgangsseitigen Druckanschluss und eine damit verbundene, vorzugsweise rohrförmige Hülse If, die mit einer Dichtung 3 gegen den Zulauf la dichtet. Das Außengehäuse le umfasst einen Rückschluss 1c und eine damit verbundene erste Magnetflussführung 1g, ein Zwischenstück 1h und eine zweite Magnetflussführung li und verbindet den Zulauf la und den Ablauf 1b mit einem beidseitigen Schraubgewinde. Im Außengehäuses le besteht vorzugsweise nur das Zwischenstück 1h aus einem nichtmagnetischen Werkstoff. Zwischen dem Innengehäuses Id und dem Außengehäuse le ist die Magnetspule 2 aus einem Spulenkörper 2a, einer Wicklung 2b und wahlweise einem Füllmaterial 2c angeordnet. Der magnetische Kreis, welcher mittels der Magnetflusslinie MFL dargestellt ist, umfasst den Rückschluss 1c, die erste Magnetflussführung 1g, den Anker 4, den Gegenpol 7 und die zweite Magnetflussführung li. Der Anker 4 nimmt gemäß dieser Ausführungsvariante die Schließfeder 5 auf und ist auf einer Innenseite der Hülse If axial beweglich mit geringem Spiel geführt. Die Hülse If nimmt einen Gegenpol 7 auf und stützt den axial unbeweglichen Gegenpol 7 an einem Ende der Hülse If ab. Der Dichtkörper 6 dichtet gegen den Ablauf 1b.

Figur 3 zeigt eine weitere alternative Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Magnetventils 100 mit einem, das Gehäuse 1 zumindest teilweise umschließenden Trägerkörper 8 im geschlossenen Zustand. Das Gehäuse 1 ist hierbei zumindest teilweise in dem Trägerkörper 8 angeordnet. Das Gehäuse 1 ist gemäß dieser Ausführungsvariante vorzugsweise aus einem magnetischen Werkstoff gefertigt. Zudem umfasst das Magnetventil 100 gemäß dieser Ausführungsvariante eine mehrteilige Magnetspule 2 aus einem nichtmagnetischen Werkstoff, wobei einzelne Flächen des Gehäuses 1 und der Magnetspule 2 Kontakt zum Fluid haben und das Gehäuse 1 sowie die Magnetspule 2 die Dichtheit des Magnetventils 100 sicherstellen. Der Trägerkörper 8 umfasst einen ausgangsseitigen Tragekörperablauf 8a und eine Bohrung 8b zur Aufnahme des Gehäuses 1 des Magnetventils 100 mit einem Ventilsitz 12 zur Abdichtung gegen den Dichtkörper 6 des Magnetventils 100. Der Ablauf 1b des Gehäuses 1 ist im Bereich des Tragekörperablaufs 8b angeordnet, und mit diesem in einer, vorzugsweise durch den Dichtkörper 6 im geschlossenen Zustand des Magnetventils 100 unterbrechbaren Fluidverbindung. Der Trägerkörper 8 umfasst eine Stützfläche zur axialen Ab Stützung des Gehäuses 1 am Trägerkörper 8, einer Führungsfläche zur radialen Führung des Gehäuses 1 im Trägerkörper 8 und einem radialen Einstich zur Befestigung des Gehäuses 1 im Trägerkörper 8 mit einem elastischen Befestigungselement 9, dass auch die Fertigungstoleranzen in axialer Richtung ausgleicht. Das Gehäuse 1 umfasst einen Rückschluss 1c und eine damit verbundene erste Magnetflussführung 1g. Innerhalb des Gehäuses 1 und des Gegenpols 7 ist die Magnetspule 2 aus einem Spulenkörper 2a zur Aufnahme zumindest einer Wicklung 2b und wahlweise einem Füllmaterial 2c angeordnet. Die Magnetspule 2 dichtet mit Dichtungen 3 gegen die die angrenzenden Teile des Gehäuses 1 und des Gegenpols 7 ab, sodass die Wicklung 2b keinen Kontakt zum Fluid hat. Der magnetische Kreis, welcher durch die Magnetflusslinie MFL dargestellt ist, umfasst den Rückschluss 1c, die erste Magnetflussführung 1g, den Anker 4 und den Gegenpol 7. Der Anker 4 ist auf der Innenseite der ersten Magnetflussführung 1g axial beweglich mit geringem Spiel geführt. Der Gegenpol 9 hat die Funktion des eingangsseitigen Zulaufs. Der Dichtkörper 6 dichtet gegen den Trägerkörper 8. Vorzugsweise ist zwischen dem Gehäuse 1 und dem Trägerkörper 8 zumindest eine Dichtung angeordnet. Des Weiteren ist das Gehäuse 1 vorzugsweise mittels einer kraftschlüssigen Verbindung mit dem Trägerkörper 8 verbunden, wobei die kraftschlüssige Verbindung vorzugsweise flüssigkeitsdicht ausgeführt ist. Zudem sind vorzugsweise die Magnetspule 2 und das Gehäuse 1 mittels einer kraftschlüssigen Verbindung verbunden, welche vorzugsweise flüssigkeitsdicht ausgeführt ist.

Figur 4 zeigt eine weitere alternative Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Magnetventils mit einem Trägerkörper 8 im geschlossenen Zustand und mit einem vorzugsweise mehrteiligen Innengehäuse Id, welches zwischen der Magnetspule 2 und dem in Figur 4 nicht ersichtlichen Strömungspfad 11 angeordnet, und vorzugsweise aus einem nichtmagnetischen Werkstoff gefertigt ist. Zudem ist in Figur 4 ein mehrteiliges Außengehäuse le aus einem magnetischen Werkstoff und eine mehrteiligen Magnetspule 2 aus einem vorzugsweise nichtmagnetischen Werkstoff dargestellt. Hierbei stehen vorzugsweise nur einzelne Flächen des Innengehäuses Id in Kontakt mit dem, den Strömungspfad 11 durchlaufenden Fluid und vorzugsweise nur das Innengehäuse Id stellt die Dichtheit des Magnetventils 100 sicher. Der Trägerkörper 8 umfasst einen eingangsseitigen Zulauf 8c, einen ausgangsseitigen Ablauf 8a und eine Bohrung 8b zur Aufnahme des Gehäuses 1 des Magnetventils 100 mit einem Ventilsitz 12 zur Abdichtung gegen den Dichtkörper 6 des Magnetventils 100. Der Ablauf 1b des Gehäuses 1 ist im Bereich des Tragekörperablaufs 8b angeordnet, und mit diesem in einer, vorzugsweise durch den Dichtkörper 6 im geschlossenen Zustand des Magnetventils 100 unterbrechbaren Fluidverbindung. Der Trägerkörper 8 umfasst zudem eine Stützfläche zur axialen Abstützung des Magnetventils 100 am Trägerkörper 8, eine Führungsfläche zur radialen Führung des Magnetventils 100 im Trägerkörper 8 und einem Befestigungsgewinde zur Befestigung Magnetventils 100 im Trägerkörper 8. Das Innengehäuse Id umfasst eine Abstützung Ij die mit einer Dichtung 10 gegen den Trägerkörper 8 dichtet und eine damit verbundene rohrförmige Hülse If mit einem Boden 1k. Das Außengehäuse le umfasst einen Rückschluss 1c, eine damit verbundene erste Magnetflussführung 1g und eine zweite Magnetflussführung li und drückt das Innengehäuse Id mit einem Schraubgewinde gegen den Trägerkörper 1. Zwischen dem Innengehäuse Id und dem Außengehäuse le ist die Magnetspule 2 aus einem Spulenkörper 2a mit einem damit verbundenen Zwischenstück 2d, einer Wicklung 2b und wahlweise einem Füllmaterial 2c angeordnet. Der magnetische Kreis, welcher durch die Magnetflusslinie MFL dargestellt ist umfasst beziehungsweise besteht aus dem Rückschluss 1c, der zweiten Magnetflussführung li, dem Anker 4, dem Gegenpol 7 und der ersten Magnetflussführung 1g. Der Anker 4 ist auf der Innenseite der Hülse If axial beweglich mit geringem Spiel geführt. Die Hülse If nimmt den Gegenpol 7 auf und stützt den axial unbeweglichen Gegenpol 7 mit der innenliegenden Schließfeder 5 am Boden 1k ab. Der Dichtkörper 6 dichtet gegen den Trägerkörper 8. Vorzugsweise umfasst das Gehäuse 1 eine Führung zur Lagerung des Ankers 4. Alternativ kann der Anker 4 in dem Spulenkörper 2a der Magnetspule 2 geführt sein. Gemäß einer weiteren Alternative kann zwischen der Magnetspule 2 und dem Strömungspfad 11 das Innengehäuse Id angeordnet sein, wobei der Anker 4 in dem Innengehäuse Id geführt ist. Elektrische Leitungen zur Bestromung der Magnetspule 2 werden in radialer oder axialer Richtung in einer Versorgungsbohrung aus dem Gehäuse 1 und wahlweise dem Trägerkörper 8 geführt, wobei die Versorgungsbohrung bei Bedarf durch zumindest eine Dichtung abgedichtet wird.

Die Magnetspule 2 samt Dichtungen 3 oder das Innengehäuse Id trennt eine dem Anker 4 zugewandte Hochdruckseite des Magnetventils 100 von der, der Versorgungsbohrung des Gehäuses 1 zugewandten Niederdruckseite der Magnetspule 2 und übernimmt mit der bei Bedarf eingesetzten Abdichtung der Versorgungsbohrung die Funktion der elektrischen Durchführung als Trennelement zwischen der Hochdruckseite und der Niederdruckseite.

Die radiale Druckfestigkeit und die Dichtheit des erfindungsgemäßen Magnetventils 100 wird im Längsbereich zwischen den beiden Außenseiten der Magnetspule 2 überwiegend durch einzelne Teile der Magnetspule 2 oder die gesamte Magnetspule 2 als lasttragenden Verbund oder durch einen lasttragenden Verbund beziehungsweise eine Hybridstruktur aus Magnetspule 2 und Gehäuse 1 oder durch einen lasttragenden Verbund aus Magnetspule 2, Gehäuse 1 und Trägerkörper 8 sichergestellt. Ohne die lasttragende Magnetspule 2 bzw. den lasttragenden Verbund aus Magnetspule 2 und Gehäuse 1 wird das Magnetventil 100 bei einer Druckbeaufschlagung undicht und/oder das Innengehäuse Id unzulässig verformt. In der Regel ist das innendruckbeaufschlagte Innengehäuse Id nicht dazu ausgebildet alleine den gesamten innerhalb des Strömungspfades auftretenden Druck aufzunehmen.

Je nach Aufbau des Magnetventils 100 im Bereich der Magnetspule 2 werden in radialer Richtung unterschiedliche Einzelteile beansprucht. Wird die radiale Druckfestigkeit des Magnetventils 100 im Bereich der Magnetspule 2 durch den Spulenkörper 2a der Magnetspule 2 sichergestellt, so wird die aus der Druckbeaufschlagung des Spulenkörpers 2a oder des Innengehäuses Id resultierende Kraft in radialer Richtung nur bis zum Spulenkörper 2a übertragen, nicht jedoch an die Wicklung 2b, das Füllmaterial 2c, das Außengehäuse le oder den Trägerkörper 8 weitergeleitet. Wird die radiale Druckfestigkeit des Magnetventils 100 im Bereich der Magnetspule 2 durch einen lasttragenden Verbund aus Spulenkörper 2a und Wicklung 2b sichergestellt, so wird die aus der Druckbeaufschlagung des Wickelkörpers 2a oder des Innengehäuses Id resultierende Kraft in radialer Richtung nur bis zur Wicklung 2b übertragen, nicht jedoch an das Füllmaterial 2c, das Außengehäuse le und den Trägerkörper 8 weitergeleitet. Wird die radiale Druckfestigkeit des Magnetventils 100 im Bereich der Magnetspule 2 durch einen lasttragenden Verbund aus Spulenkörper 2a, Wicklung 2b und Füllmaterial 2c sichergestellt, so wird die aus der Druckbeaufschlagung des Spulenkörpers 2a oder des Innengehäuses Id resultierenden Kraft in radialer Richtung nur bis zum Füllmaterial 2c übertragen, nicht jedoch an das Außengehäuse le und den Trägerkörper 8 weitergeleitet. Wird die radiale Druckfestigkeit des Magnetventils 100 im Bereich der Magnetspule 2 durch einen lasttragenden Verbund aus Magnetspule 2 und Außengehäuse le sichergestellt, so wird die aus der Druckbeaufschlagung des Spulenkörpers 2a oder des Innengehäuses Id resultierende Kraft in radialer Richtung nur bis zum Außengehäuse le übertragen, nicht jedoch an den Trägerkörper 8 weitergeleitet. Wird die radiale Druckfestigkeit der Magnetspule 100 im Bereich der Magnetspule 2 durch einen lasttragenden Verbund aus Magnetspule 2, Außengehäuse le und Trägerkörper 8 sichergestellt, so wird die aus der Druckbeaufschlagung des Wickelkörpers 2a oder des Innengehäuses Id resultierende Kraft in radialer Richtung bis zum Trägerkörper 8 übertragen.

Analog zur radialen Richtung wird die Festigkeit des Magnetventils 100 im Bereich der Magnetspule 2 in axialer Richtung nur durch einzelne Teile der Magnetspule 2 oder die gesamte Magnetspule 2 als lasttragenden Verbund oder durch einen lasttragenden Verbund beziehungsweise eine Hybridstruktur aus Magnetspule 2 und Gehäuse 1 oder durch einen lasttragenden Verbund aus Magnetspule 2, Gehäuse 1 und Tägerkörper 8 sichergestellt, wobei je nach Aufbau des Magnetventils im Bereich der Magnetspule 2 unterschiedliche Einzelteile beansprucht werden.

Wahlweise sind die Einzelteile kraftschlüssig z.B. durch eine Presspassung, eine Gewindeverbindung, durch Kleben, Löten, Schweißen, Clinchen oder dgl. miteinander verbunden, dichten wahlweise durch eine kraftschlüssige Verbindung ab und übertragen Axialkräfte durch die kraftschlüssige Verbindung.

Wahlweise sind dargestellte Bauteile oder deren Elemente mehrteilig ausgeführt und wahlweise sind dargestellte Bauteile oder deren Elemente zu einem einteiligen Bauteil zusammengeführt.

Wahlweise besteht das Innengehäuse Id vollständig oder teilweise aus einem magnetischen Werkstoff.

Wahlweise sind dargestellte Bauteile oder deren Elemente des Gehäuses 1 in die Magnetspule 2 integriert und wahlweise sind dargestellte Bauteile oder deren Elemente der Magnetspule 2 in das Gehäuse 1 integriert.

Wahlweise bilden die erste Magnetflussführung 1g, das Zwischenstück 1h und die zweite Magnetflussführung li den Spulenkörper 2a.

Wahlweise ist die Magnetspule 2 ohne Spulenkörper 2a ausgeführt.

Bevorzugt ist der Trägerkörper 8 ein Behälterventil für einen Druckgastank und/oder eine Aufnahme des Druckgastanks für das Behälterventil, wobei das Magnetventil 100 bevorzugt konzentrisch zum und wahlweise innerhalb des Befestigungsgewindes und/oder des Dichtbereiches zum Druckgastank positioniert ist. Bevorzugt ist der Spulenkörper 2a aus einem nichtmagnetischen Metall oder aus einem Polymer gefertigt. Wahlweise besteht der Spulenkörper 2a der Magnetspule 2 teilweise oder vollständig aus einem magnetisierbaren Material und ist ein-oder mehrteilig ausgeführt. Wahlweise sind Teile der Magnetspule 2 oder die Magnetspule 2 umspritzt oder beschichtet. Wahlweise sind dargestellte Einzelteile des Gehäuses 1 in die Magnetspule 2 integriert.