DE3006576A1

DE3006576A1 - Magnetventil zur fluid-durchsatzregelung

Info

Publication number: DE3006576A1
Application number: DE19803006576
Authority: DE
Inventors: Torazo Nishimiya
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1979-02-21
Filing date: 1980-02-21
Publication date: 1980-09-04
Also published as: GB2043841A; US4313590A; JPS6038593B2; JPS55112465A; GB2043841B; DE3006576C2

Description

HITACHI, LTD., Tokyo, Japan

Magnetventil zur Fluid-Durchsatzregelung

Die Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes Magnetventil zur Fluid-Durchsatzregelung. Ein bekanntes derartiges Magnetventil (vgl. z. B. US-PS 3 757 263) umfaßt einen Ventilkörper mit einem Leitweg für das zu regelnde Fluid und einen in dem Leitweg liegenden Ventilsitz sowie einen dem Ventilsitz gegenüberliegenden Hubmagneten zum Betätigen des Ventilglieds. Der Hubmagnet umfaßt ein Joch, eine Spule und einen beweglichen Anker und verschiebt das Ventilglied über eine Ausgangswelle, die mit dem beweglichen Anker verbunden ist, so daß der Fluiddurchsatz entsprechend dem Ventilglied-Hub regelbar ist.

Für die Fluid-Durchsatzregelung sind zwei Arten von Magnetventilen bekannt. Die eine ist ein Proportionalitäts-Magnetventil, das den Hubmagnet-Hub stufenlos regelt, so daß ein Fluiddurchsatz erhalten wird, der dem dem Hubmagneten

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zugeführten elektrischen Strom proportional ist. Die andere Magnetventilart ist ein Schaltventil, das den Fluidstrom einfach sperrt. Bei beiden Typen muß der Hubmagnet am Ventilkörper festgelegt werden.

Bei dem bekannten Magnetventil weist der Hubmagnet einen vorspringenden Befestigungsteil auf, der in den Ventilkörper geschraubt ist. Somit ist es schwierig, die Mitte der Ausgangswelle des Hubmagneten genau mit der Mitte des Ventilglieds auszurichten, so daß die beweglichen Teile, z. B. der bewegliche Anker des Hubmagneten und das Ventilglied, von einer außermittigen Last beaufschlagt werden. Diese außermittige Last bewirkt zwar keine merkliche Verschlechterung der Betriebskennlinie des Schalt-Magnetventils, wirkt sich aber auf die Betriebskennlinie des Proportionalitäts-Magnetventils sehr nachteilig aus und erzeugt eine Hysterese in der Durchsatz-Regelkennlinie.

Ferner ist bei dem bekannten Magnetventil, da der Hubmagnet in den Ventilkörper geschraubt ist, die Lage der Anschlußelemente des Hubmagnets nicht gleichbleibend und bei jedem Ventil verschieden. Dies erschwert die Verdrahtung der Anschlußelemente mit externen elektrischen Einrichtungen. Insbesondere bei dem Proportionalitäts-Magnetventil ist es praktisch unmöglich, die Anschlußorgane bei allen Ventilen in eine genau vorbestimmte Lage zu bringen, da die Regelkennlinie dadurch eingestellt wird, daß der Hubmagnet weiter verdreht oder in Gegenrichtung verdreht wird, um die Kraft der Feder zu verstellen.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Magnetventils für die Fluid-Durchsatzregelung, bei dem die Ausgangswelle des Hubmagneten in einfacher Weise genau mit dem Ventilglied ausrichtbar ist, die Anschlußelemente des Hubmagneten in einer

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unveränderlichen Stellung angeordnet sind und in bezug auf den Proportionalitäts-Ventiltyp ein erwünschter Anfangs-Durchsatz in der Durchsatz-Kennlinie erzielbar ist.

Bei diesem Magnetventil werden die beweglichen Teile nur mit einer vernachlässigbaren außermittigen Last beaufschlagt, und insbesondere das Proportionalitäts-Magnetventil hat eine Durchsatz-Regelkennlinie mit nur geringer Hysterese.

Das Magnetventil nach der Erfindung zur Fluid-Durchsatzregelung, mit einem Ventilkörper, der einen Leitweg für das zu regelnde Fluid aufweist, mit einem im Fluidleitweg liegenden Ventilsitz, mit einem dem Ventilsitz gegenüberliegenden Ventilglied, mit einer Ausgangswelle, und mit einer zylindrischen Spule, ist gekennzeichnet durch eine erste und eine zweite zylindrische Bohrung, die einander in bezug auf den Ventilsitz gegenüberliegen, durch eine ringförmige Ventilführung, die in die zweite zylindrische Bohrung eingefügt ist, durch ein Joch mit einem in die erste zylindrische Bohrung eingefügten Ringteil, mit einem dem Ringteil gegenüberliegenden ringförmigen feststehenden Anker, und mit einer den ringförmigen feststehenden Anker umgebenden und dazu parallel verlaufenden Haube, und durch einen dem ringförmigen feststehenden Anker gegenüberliegenden beweglichen Anker, wobei das Ventilglied eine verschiebbar in die ringförmige Ventilführung eingesetzte Ventilspindel aufweist, ein Ende der Ausgangswelle mit dem beweglichen Anker verbunden ist und das andere Wellenende durch den ringförmigen feststehenden Anker und das Ringteil verlaufend am Ventilglied anliegt, und die zylindrische Spule zwischen dem ringförmigen feststehenden Anker und der Haube koaxial in bezug auf den feststehenden Anker angeordnet ist.

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Durch die Erfindung wird also ein Magnetventil für die Fluid-Durchsatzregelung angegeben, mit einem Ventilkörper, der einen Fluidleitweg, einen in diesem liegenden Ventilsitz und zwei zylindrische Bohrungen aufweist, die einander in bezug' auf den Ventilsitz gegenüberliegen. In die zweite zylindrische Bohrung ist eine Ventilführung eingepaßt, und eine Ventilspindel des Ventilglieds ist in die Ventilführung eingesetzt. Ein ringförmiger Vorsprung des Hubmagneten ist in die zweite zylindrische Bohrung eingesetzt, und eine durch diesen ringförmigen Vorsprung verlaufende Ausgangswelle liegt am Ventilglied an.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen vertikalen seitlichen Querschnitt

durch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung; und

Fig. 2 die Durchsatz-Regelkennlinie des Magnetventils nach der Erfindung.

Nach Fig. 1 umfaßt ein Ventilkörper 10 Luftleitwege 12, 14, einen darin angeordneten Ventilsitz 16, eine erste zylindrische Bohrung 18 und eine zweite zylindrische Bohrung 20. Die beiden Bohrungen 18, 20 liegen einander gegenüber, und der Ventilsitz 16 befindet sich zwischen ihnen. Der Ventilkörper 10 ist als eine Einheit als Aluminiumdruckgußstück hergestellt. Eine ringförmige Ventilführung 22 besteht z. B. aus Nylonharz, das Molybdändisulf id enthält und einen niedrigen Reibwert hat, und ist in die Bohrung 20 ortsunveränderlich eingefügt. Die Ventilführung 22 weist einen in die Bohrung 20 eingepaßten Abschnitt 24- und einen in die Bohrung 20 geschraubten Abschnitt 26 auf. Die Bohrung 20 ist durch Klebstoff 28,z. B. Epoxidharz, verschlossen.

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Ein Ventilglied 30, das dem Ventilsitz 16 gegenüberliegt, weist in Axialrichtung verlaufende Spindeln 32 und 34 auf. Die Spindel 32 ist verschiebbar in einen in der Ventilführung 22 gebildeten Zylinderabschnitt 36 eingefügt. Zwischen dem Ventilglied 30 und der Ventilführung 22 ist eine Feder 38 vorgesehen, deren Druckkraft dadurch einstellbar ist, daß die Ventilführung 22 gedreht und dadurch axialverschoben wird. Da eine Justierung der Feder 38 nach ihrer Montage unnötig ist, ist die Bohrung 20 durch Klebstoff 28 verschlossen, der nach einer bestimmten Zeit aushärtet.

Ein Eisenjoch 40 besteht aus einem Ringteil 42, einem ringförmigen feststehenden Anker 44 und einer Haube 46. Der Ringteil 42 ist genau in die im Ventilkörper 10 gebildete Bohrung 18 eingefügt. Der ringförmige feststehende Anker ist gegenüber dem Ringteil 42 angeordnet und verläuft entgegengesetzt zu der Erstreckungsrichtung des Ringteils 42. Die Haube 46 umschließt den feststehenden Anker 44 und erstreckt sich parallel dazu.

Entgegengesetzt zu dem feststehenden Anker 44 des Jochs 40 ist ein Ring 48 aus Messing angeordnet, in den ein beweglicher Anker 50 verschiebbar eingefügt ist. Ein aus Isolierstoff, z. B. Nylonharz, bestehender Spulenkörper 54 mit einem Unterende 52 ist um den Ring 48 und den feststehenden Anker 44 herum eingefügt. Eine Feder 58 ist in eine in den beweglichen Anker 50 geschnittene Bohrung 56 eingesetzt. Eine Ausgangswelle 60 ist mit einem Ende starr mit dem beweglichen Anker 50 verbunden, und ihr anderes Ende verläuft durch den feststehenden Anker 44 und das Ringteil 42 und liegt an der Spindel 34 des Ventilglieds 30 an. Zwischen der Ausgangswelle 60 und dem feststehenden Anker 44 und dem Ringteil sind ein Messinglager 62 und ein Kunststofflager 64 angeordnet. Auf den Spulenkörper 54, der zwischen der Haube 46

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und dem feststehenden Anker 44 angeordnet ist, ist eine Spule 66 gewickelt. Ein eisernes Klemmorgan 68 ist in die Haube 46 eingefügt und damit durch ein Harz 70 so verbunden, daß der Spulenkörper 54 in seiner Lage auf dem 3och 40 gehalten wird. Äußere Anschlußelemente 72, 74 sind mit den Anschlüssen der Spule 66 verbunden.

Um auf dem Ventilkörper 10 einen Hubmagneten bzw. ein elektromagnetisches Antriebsteil 76, bestehend aus dem doch 40, der zylindrischen Spule 66 und dem beweglichen Anker 50, zu montieren, wird der Ringteil 42 des Oochs 40 in die Bohrung 18 des Ventilkörpers 10 eingesetzt, und dann wird ein Flansch mit Schrauben 78, 80 am Ventilkörper 10 festgelegt. Anschließend wird ein O-Dichtring 86, der in einer kanalförmigen Nut 84, die auf dem Umfang des Eintrittsendes der Bohrung 18 gebildet ist, sitzt, gegen die Außenfläche des Ringteils 42 gedruckt, so daß eine Dichtung erzielt wird. Durch Bearbeiten der Außenfläche des Ringteils 42 und der Innenfläche der Bohrung 18 mit hoher Genauigkeit ist die genaue Ausrichtung der Achsen von Ausgangswelle 60 und Ventilglied 30 möglich. Die Ventilführung 22, die die Spindel 32 des Ventilglieds 30 führt, weist den in die Bohrung 20 eingepaßten Abschnitt 24 auf, so daß ein Abweichen der Mitte des Ventilglieds 30 aus der genauen Lage nicht möglich ist. Somit unterliegt das Ventilglied 30 keiner außermittigen Belastung, wodruch die Hysterese in der Durchsatz-Regelkennlinie vermindert wird.

Da ferner die Lage des Hubmagneten 76 in bezug auf den Ventilkörper 10 immer gleichbleibend ist, sind auch die Lagen der äußeren Anschlußelemente 72, 74 gleichbleibend, wodurch die Verschaltung mit anderen elektrischen Bauteilen vereinfacht wird .

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Der mit dem Magnetventil nach Fig. 1 erhaltene Durchsatz
ist dem die zylindrische Spule 66 durchfließenden Eingangsstrom proportional (vgl. Fig. 2). Die Durchsatz-Regelkennlinie ist änderbar (vgl. die Kurven a und b), indem die Ventilführung 22 verdreht und damit axialverschoben wird. Wenn also die Ventilführung 22 nach rechts verschoben wird,
um die Anpreßkraft der Feder 58 größer als diejenige der
Feder 38 zu machen, liegt das Ventilglied 30 in einem vorbestimmten Abstand vom Ventilsitz 16, wenn durch die
zylindrische Spule 66 kein Strom fließt, so daß ein Anfangs-Durchsatz Fb (l/min) erzielbar ist. Wenn umgekehrt die Ventilführung 22 nach links verschoben wird, um die Druckkraft der Feder 38 größer als diejenige der Feder 58 zu machen,
beginnt sich das Ventilglied 30 erst zu öffnen, wenn ein
vorbestimmter Strom I durch die Spule 66 fließt. Damit ist es mit dem angegebenen Magnetventil möglich, die Durchsatz-Regelkennlinie des Ventils frei dadurch zu ändern, daß einfach die Ventilführung 22 in ihrer Axialrichtung verschoben wird .

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Claims

Ansprüche

TlJ Magnetventil zur Fluid-Durchsatzregelung,

- mit einem Ventilkörper, der einen Leitweg für das zu regelnde Fluid aufweist,

- mit einem im Fluidleitweg liegenden Ventilsitz,

- mit einem dem Ventilsitz gegenüberliegenden Ventilglied,

- mit einer Ausgangswelle, und

- mit einer zylindrischen Spule,
gekennzeichnet durch

- eine erste und eine zweite zylindrische Bohrung (18, 20), die einander in bezug auf den Ventilsitz (16) gegenüberliegen,

- eine ringförmige Ventilführung (22), die in die zweite zylindrische Bohrung (20) eingefügt ist,

- ein Joch (40) mit

- einem in die erste zylindrische Bohrung (18) eingefügten Ringteil (42),

- einem dem Ringteil (42) gegenüberliegenden ringförmigen feststehenden Anker (44), und

- einer den ringförmigen feststehenden Anker (44) umgebenden und dazu parallel verlaufenden Haube (46),

und

- einen dem ringförmigen feststehenden Anker (44) gegenüberliegenden beweglichen Anker (50),

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- wobei

- das Ventilglied (30) eine verschiebbar in die ringförmige Ventilführung (22) eingesetzte Ventilspindel (32) aufweist,

- ein Ende der Ausgangswelle (60) mit dem beweglichen Anker (50) verbunden ist und das andere Wellenende durch den ringförmigen feststehenden Anker (44) und das Ringteil (42) verlaufend am Ventilglied (30) anliegt, und

- die zylindrische Spule (66) zwischen dem ringförmigen feststehenden Anker (44) und der Haube (46) koaxial in bezug auf den feststehenden Anker (44) angeordnet ist.
2. Magnetventil nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch

- eine zwischen dem Ventilglied (30) und der ringförmigen Ventilführung (22) angeordnete Feder (38),

- wobei die Lage der Ventilführung (22) in ihrer Axialrichtung änderbar ist.
3. Magnetventil nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch

- einen zwischen dem Umfang des Ringteils (42) des Jochs (40) und dem Ventilkörper (10) liegenden 0-Dichtring (86).

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