DE-102013011759-B4 - Magnetventil

Abstract

Magnetventil mit einem Ventilgehäuse (2), an dem ein Eingangsanschluss (3) und ein Ausgangsanschluss (4) ausgebildet sind, und mit einem Fluidkanal (10), der sich zwischen dem Eingangsanschluss (3) und dem Ausgangsanschluss (4) durch das Ventilgehäuse (2) erstreckt, sowie mit einem längs einer Bewegungsachse (9) linearbeweglich im Ventilgehäuse (2) aufgenommenen Ventilkörper (8), der für eine Einstellung eines freien Querschnitts des Fluidkanals (10) ausgebildet ist, wobei im Ventilgehäuse (2) eine Antriebseinrichtung (15) zur Einleitung von Antriebskräften auf den Ventilkörper (8) angeordnet ist, die eine elektrische Spulenanordnung (16) und eine Permanentmagnetanordnung (7) umfasst, wobei der Ventilkörper (8) mit der Spulenanordnung (16) versehen ist und die Permanentmagnetanordnung (7) dem Ventilgehäuse (2) zugeordnet ist und wobei die Permanentmagnetanordnung (7) wenigstens zwei Permanentmagnete (29, 30, 31) mit jeweils axialer Magnetisierung umfasst, die in axialer Richtung beabstandet voneinander mit gegensinniger Polarisierung angeordnet sind und wobei die Spulenanordnung (16) wenigstens zwei Spulenabschnitte (17, 18, 19, 20) umfasst, die zur Bereitstellung gegensinnig ausgerichteter Magnetfelder ausgebildet sind, wobei die Spulenabschnitte (17, 18, 19, 20) auf einem Spulenkörper (8) aufgewickelt sind, der zumindest abschnittsweise hülsenförmig ausgebildet ist und der mehrere radial abragende, ringförmig umlaufende und zur Gleitführung des Spulenkörpers (8) im Ventilgehäuse (2) dienende Trennabschnitte (21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28) aufweist und wobei der Ventilkörper (8) und die Permanentmagnetanordnung (7) für eine gegenseitige Gleitlagerung ausgebildet sind.

Inventors

• Jürgen Gerhartz
• Markus Lenz
• Sebastian Müller
• Gebhard Munz
• Tamas Szili

Assignees

• FESTO SE & CO. KG

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20130713

Claims (9)

1. Magnetventil mit einem Ventilgehäuse (2), an dem ein Eingangsanschluss (3) und ein Ausgangsanschluss (4) ausgebildet sind, und mit einem Fluidkanal (10), der sich zwischen dem Eingangsanschluss (3) und dem Ausgangsanschluss (4) durch das Ventilgehäuse (2) erstreckt, sowie mit einem längs einer Bewegungsachse (9) linearbeweglich im Ventilgehäuse (2) aufgenommenen Ventilkörper (8), der für eine Einstellung eines freien Querschnitts des Fluidkanals (10) ausgebildet ist, wobei im Ventilgehäuse (2) eine Antriebseinrichtung (15) zur Einleitung von Antriebskräften auf den Ventilkörper (8) angeordnet ist, die eine elektrische Spulenanordnung (16) und eine Permanentmagnetanordnung (7) umfasst, wobei der Ventilkörper (8) mit der Spulenanordnung (16) versehen ist und die Permanentmagnetanordnung (7) dem Ventilgehäuse (2) zugeordnet ist und wobei die Permanentmagnetanordnung (7) wenigstens zwei Permanentmagnete (29, 30, 31) mit jeweils axialer Magnetisierung umfasst, die in axialer Richtung beabstandet voneinander mit gegensinniger Polarisierung angeordnet sind und wobei die Spulenanordnung (16) wenigstens zwei Spulenabschnitte (17, 18, 19, 20) umfasst, die zur Bereitstellung gegensinnig ausgerichteter Magnetfelder ausgebildet sind, wobei die Spulenabschnitte (17, 18, 19, 20) auf einem Spulenkörper (8) aufgewickelt sind, der zumindest abschnittsweise hülsenförmig ausgebildet ist und der mehrere radial abragende, ringförmig umlaufende und zur Gleitführung des Spulenkörpers (8) im Ventilgehäuse (2) dienende Trennabschnitte (21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28) aufweist und wobei der Ventilkörper (8) und die Permanentmagnetanordnung (7) für eine gegenseitige Gleitlagerung ausgebildet sind.
2. Magnetventil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass die Spulenanordnung (16) die Permanentmagnetanordnung (7) radial beabstandet umlaufend umgibt.
3. Magnetventil nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet , dass benachbart angeordnete Spulenabschnitte (17, 18, 19, 20) elektrisch in Reihe geschaltet sind und mit einer gegensinnigen Wicklungsrichtung ausgebildet sind.
4. Magnetventil nach Anspruch 1 , 2 oder 3 , dadurch gekennzeichnet , dass die Permanentmagnete (29, 30, 31) als Stabmagnete ausgebildet sind und zwischen den Permanentmagneten (29, 30, 31) magnetisch leitfähige, insbesondere aus weichmagnetischem Material hergestellte, Flussleitstücke (35, 36, 37, 38) angeordnet sind.
5. Magnetventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass der Ventilkörper (8) einstückig mit dem Spulenkörper (8) ausgebildet ist und/oder dass an einer Stirnseite des Ventilkörpers (8) ein Dichtelement (12) angeordnet ist, das zur Anlage an einem im Fluidkanal (10) ausgebildeten Dichtsitz (12) zur zeitweiligen Blockierung des Fluidkanals (10) ausgebildet ist.
6. Magnetventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Spulenanordnung (16) zwischen der Permanentmagnetanordnung (7) und einem radial außenliegenden Rückschlussmantel (39) schiebebeweglich gelagert ist.
7. Magnetventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass zwischen dem Ventilkörper (8) und dem Ventilgehäuse (2) oder dem Ventilkörper (8) und der Permanentmagnetanordnung (7) ein vorgespanntes Federmittel (44) zur Gewährleistung einer Vorzugsstellung für den Ventilkörper (8) angeordnet ist.
8. Magnetventil nach Anspruch 7 , dadurch gekennzeichnet , dass der Ventilkörper (8) und die Permanentmagnetanordnung (7) einen Bewegungsraum (51) bestimmen, in dem das Federmittel (44) angeordnet ist und der mit einer Drainagebohrung (49, 50) versehen ist, die vorzugsweise im Bereich des Dichtsitzes (12) in den Fluidkanal (10) mündet.
9. Magnetventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass eine, insbesondere am Ventilkörper (8) angebrachte, Sensoreinrichtung (53) zur Ermittlung einer relativen Lage des Ventilkörpers (8) gegenüber dem Ventilgehäuse (2) ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Magnetventil mit einem Ventilgehäuse, an dem ein Eingangsanschluss und ein Ausgangsanschluss ausgebildet sind, und mit einem Fluidkanal, der sich zwischen dem Eingangsanschluss und dem Ausgangsanschluss durch das Ventilgehäuse erstreckt, sowie mit einem längs einer Bewegungsachse linearbeweglich im Ventilgehäuse aufgenommenen Ventilkörper, der für eine Einstellung eines freien Querschnitts des Fluidkanals ausgebildet ist, wobei im Ventilgehäuse eine Antriebseinrichtung zur Einleitung von Antriebskräften auf den Ventilkörper angeordnet ist, die eine elektrische Spulenanordnung und eine Permanentmagnetanordnung umfasst, wobei vorgesehen ist, dass der Ventilkörper mit der Spulenanordnung versehen ist und die Permanentmagnetanordnung dem Ventilgehäuse zugeordnet ist und dass die Permanentmagnetanordnung wenigstens zwei Permanentmagnete mit jeweils axialer Magnetisierung umfasst, die in axialer Richtung beabstandet voneinander mit gegensinniger Polarisierung angeordnet sind und dass die Spulenanordnung wenigstens zwei in axialer Richtung beabstandet voneinander angeordnete Spulenabschnitte umfasst, die zur Bereitstellung gegensinnig ausgerichteter Magnetfelder ausgebildet sind. Die gattungsbildende DE 103 60 713 A1 offenbart einen elektromagnetischen Linearaktuator mit mindestens einem eine magnetische Einheit aufweisenden Stator zur Ausbildung eines Magnetfeldes in mindestens einem Zwischenraum und mit einem eine Spuleneinheit aufweisenden Läufer, der mit Luftspalten vom Stator getrennt in dem Zwischenraum entlang der Längsachse des Linearaktuators beweglich angeordnet ist, so dass ein Magnetfluss im Luftspalt senkrecht zur Bewegungsrichtung des Läufers verläuft, und der derart ausgebildet ist, dass die magnetische Einheit des Stators sich konisch in Richtung des Zwischenraums zum Läufer hin verjüngende Permanentmagnete hat und angrenzend an die Permanentmagnete im Stator sich konisch in Richtung des Zwischenraums zum Läufer hin verbreiternde Flusskonzentratorelemente angeordnet sind. Die in der JP 2012 - 038 813 A offenbarte Ventilvorrichtung umfasst erste bis vierte Antriebsspulen und einen Ventilkörper, der durch Erregung der ersten bis vierten Antriebsspulen bewegt wird. Der Ventilkörper hat einen Halter und erste bis dritte Permanentmagnete sowie ein elastisches Element, die in dem Halter gelagert sind. An einem offenen Ende des Halters ist ein unterer gebogener Abschnitt ausgebildet, der in einem Winkel von 90 Grad und mehr nach innen gebogen ist. Auf diese Weise wird eine Abmessung des Halters in einer axialen Richtung auf eine vorbestimmte Abmessung eingestellt und die ersten bis dritten Permanentmagneten werden so fixiert, dass sie durch die elastische Rückstellkraft des elastischen Elements, das in der axialen Richtung elastisch verformt und zusammengedrückt wird, nicht innerhalb des Halters bewegt werden. Die US 4 649 925 A offenbart eine Ultraschallwandler-Sonde, bei der der Wandler durch eine Kurbelwelle zur Sektorabtastung in Schwingung versetzt wird. Die Kurbelwelle wird von einem Motor angetrieben, der eine bewegliche Magnetstapelanordnung in einem röhrenförmigen Satz elektromagnetischer Spulen aufweist. Der Motor bewegt auch einen Bimetallstift durch eine Positionssensorspule, so dass die Position des Wandlers durch die erfasste Induktivitätsänderung der Spule dargestellt wird. Aus der DE 40 12 832 A1 ist ein Magnetventil mit wenigstens einer Magnetspule bekannt, in der ein mit dem Ventilelement versehener Magnetanker axial verschiebbar geführt ist. Dabei arbeiten die Magnetspule und der Magnetanker als magnetkernloses Tauchanker-Magnetsystem, wobei der Magnetanker wenigstens teilweise als Permanentmagnet ausgebildet ist. Die US 8 415 838 B1 offenbart einen Linearmotor, der eine Baugruppe aus zwei oder mehr Sätzen von Magneten und Polschuhen umfasst, wobei die Baugruppe derart koaxial im Inneren eines Gehäuses befestigt ist, dass ein Luftspalt ausgebildet wird. Die Magnete sind so angeordnet, dass jeder Magnet relativ zu seinem benachbarten Magneten entgegengesetzte Magnetisierungsrichtungen aufweist. Die Ausführung des Motors umfasst einen Spulenträger mit einer einzelnen elektrischen Spule aus zwei oder mehr Abschnitten, wobei jeder Abschnitt in entgegengesetzter Richtung zum benachbarten Abschnitt gewickelt und in den entsprechenden Wicklungsbereichen des Trägers angeordnet ist. Der Spulenträger ist beweglich in dem Luftspalt positioniert und umgibt die Baugruppe, wodurch er sich entlang einer axialen Richtung des Motors bewegt, wenn Strom an die Spule angelegt wird. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Magnetventil bereitzustellen, das einen kompakten Aufbau aufweist und für schnelle Stellvorgänge ausgebildet ist. Diese Aufgabe wird für ein Magnetventil der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hierbei ist vorgesehen, dass die Spulenabschnitte auf einem Spulenkörper aufgewickelt sind, der zumindest abschnittsweise hülsenförmig au