DE102007016736A1

DE102007016736A1 - Solenoid valve, has anchor area and medium area that are separated by bellows, where bellows is arranged in such a manner that bellows effects lateral spreading of iced fluid, where bellows surrounds end of plunger

Info

Publication number: DE102007016736A1
Application number: DE102007016736A
Authority: DE
Inventors: Werner DÖHLA; Rainer Dietel; Markus Kießling
Original assignee: Rausch and Pausch GmbH
Current assignee: Rausch and Pausch GmbH
Priority date: 2006-04-04
Filing date: 2007-04-03
Publication date: 2007-11-15

Abstract

The valve has a housing (10) with a medium-guiding wall, an inlet, an outlet and a sealing seat, where the inlet and the outlet are connected with a medium area (21) in an interior of the housing. An anchor area (14) and the medium area are separated by a bellows (24), where the bellows is arranged in such a manner that the bellows effects lateral spreading of iced fluid. The bellows surrounds an end of a plunger, which extends into the medium area.

Description

Die Erfindung betrifft ein frostsicheres Magnetventil, bei dem eine Ausdehnung eines Mediums in einem Medienraum sich nicht zerstörend auf das Ventil auswirkt. Dieses Ventil kann als 2/2 Ventile ausgestaltet sein.The The invention relates to a frost-proof solenoid valve, in which a Expansion of a medium in a media room is not destructive the valve affects. This valve can be configured as 2/2 valves be.

Seit Jahrzehnten sind diverse Absperrhähne bzw. Ventile für Medienleitungen, insbesondere zur Leitung flüssiger Medien, bekannt.since Decades, various shut-off valves and valves for media lines, in particular for the management of liquid Media, known.

Aus DE 42 06 423 A1 ist ein Absperrorgan für fluide Medien, mit Gehäuse mit Einrichtungen zum Einbau in eine Medien-führende Rohrleitung, Strömungskanal-bildender Durchflussbuchse und hahnförmigem Stellglied mit Durchflusskanal für die Steuerung des Durchflussmengenstromes bekannt. Die Durchflussbuchse besteht aus Ingenieurkeramik und weist eine Stellgliedaufnahme für das Stellglied auf. Die Durchflussbuchse erstreckt sich bis zu der Einrichtung zum Einbau des Gehäuses in die Rohrleitung. Das Stellglied ist zumindest im Bereich der Stellgliedaufnahme als im Querschnitt, bis auf den Bereich des Durchflusskanals, kreisförmiges Bauteil ausgeführt. Das Stellglied besteht zumindest im Bereich des Kontaktes mit dem fluiden Medium aus einem abrasions- und/oder kavitations- und/oder korrosionsfesten Werkstoff.Out DE 42 06 423 A1 is a fluid media obturator, with housings with means for incorporation into a media-carrying pipeline, flow channel-forming flow bushing, and flow-channeled, flow-control actuator for flow rate control. The flow bushing is made of engineering ceramics and has an actuator receptacle for the actuator. The flow bushing extends to the device for installation of the housing in the pipeline. The actuator is designed at least in the region of the actuator receiving as in cross section, except for the region of the flow channel, circular component. The actuator consists at least in the region of contact with the fluid medium from a abrasions- and / or cavitation and / or corrosion-resistant material.

DE 44 05 089 A1 offenbart eine Absperrvorrichtung für Fluids, insbesondere einen Hahn für eine Flüssigkeit. Diese Absperrvorrichtung besitzt ein Gehäuse mit Zulauf und wenigstens einem Auslauf. Darin drehbar ist ein passendes Küken mit wenigstens einem Durchlasskanal, dessen Mündungen in Offenstellung mit Zulauf und Auslauf am Gehäuse fluchten. Es ist eine die Kanalmündungen des Kükens freilassende, korrosionsfreie Dichtungsschicht vorhanden. Das Küken kann aus einer Keramikscheibe oder einer Scheibe aus Kunststoff bestehen. Die Innenfläche des Gehäuses oder ein Teil davon ist mit einer Schicht aus Keramik, Glas, Metall oder Kunststoff versehen. DE 44 05 089 A1 discloses a shut-off device for fluids, in particular a tap for a liquid. This shut-off device has a housing with inlet and at least one outlet. In it is rotatable a matching chicks with at least one passage channel whose mouths are aligned in the open position with inlet and outlet on the housing. There is a channel opening of the chicks left free, corrosion-free sealing layer. The chick may consist of a ceramic disc or a disc made of plastic. The inner surface of the housing or a part thereof is provided with a layer of ceramic, glass, metal or plastic.

Es ist bekannt, dass sich beim Gefrieren eines Mediums im Ventil eine temperaturabhängige Volumenänderung von ca. 10% einstellen kann.It It is known that when freezing a medium in the valve a temperature-dependent volume change of about 10%.

Der Nachteil aller voran stehenden Absperrvorrichtungen ist, dass sie nicht frostsicher sind.Of the Disadvantage of all upstream shut-off devices is that they not frost-proof.

Die DE 199 14 022 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Ansaugen von Wasser aus offenen Gewässern, welche in bekannter Weise als ein Ansaugrohr ausgebildet ist, das über eine in frostsicherer Tiefe unterhalb des Wasserspiegels platzierte Ansaugöffnung und eine vom Ufer des Gewässers zugängliche Wasserentnahmeöffnung verfügt. Bei der Vorrichtung gemäß DE 199 14 022 A1 sind sowohl die Ansaugöffnung als auch die Wasserentnahmeöffnung, solange wie über das Ansaugrohr kein Wasser angesaugt wird, geschlossen, wobei das Ansaugrohr in dem frostgefährdeten Bereich mit einem unter Überdruck stehenden Gas, beispielsweise Druckluft, befüllt ist. Hierdurch ist der Wasserspiegel im Ansaugrohr auf ein frostsicheres Niveau abgesenkt oder das Ansaugrohr vollständig vom Wasser entleert. Das Verschlussmittel für die Ansaugöffnung ist dabei als eine, mittels außerhalb des Wassers angeordneter Betätigungsmittel, fernwirkend zu betätigende Rückschlagklappe ausgebildet. Die Wirkverbindung zwischen diesem Betätigungsmittel und der Rückschlagklappe ist über frostsicher ausgebildete oder im Inneren des Ansaugrohres angeordnete Verbindungsmittel hergestellt.The DE 199 14 022 A1 discloses a device for aspirating water from open waters, which is formed in a known manner as an intake pipe, which has a placed in frostproof depth below the water level suction port and accessible from the bank of the water intake opening. In the device according to DE 199 14 022 A1 Both the suction port and the water discharge port, as long as no water is sucked in via the intake pipe, closed, wherein the intake pipe in the frost-prone area with a pressurized gas, such as compressed air, is filled. As a result, the water level in the intake pipe is lowered to a frost-proof level or the intake pipe completely emptied of water. The closure means for the suction opening is designed as a, arranged by means of outside of the water actuating means, acting remotely operable check valve. The operative connection between this actuating means and the non-return valve is made via frost-proof or arranged in the interior of the intake manifold connecting means.

Aus DE 39 22 379 A1 ist eine Absperreinrichtung für artesische Brunnen bekannt, bei der eine in einem Brunnenrohr festlegbare Packerdichtung ein Absperrventil aufweist, das unmittelbar durch ein von Obertage einsetzbares Probenentnahmerohr öffnenbar ist. Die Absperrabrichtung vermeidet Verluste und ist dabei frostsicher ausgebildet.Out DE 39 22 379 A1 a shut-off device for artesian wells is known in which a fixable in a well pipe packer seal has a shut-off valve which can be opened directly by a usable from Obertage sampling tube. The shut-off device avoids losses and is frost-proof.

Die DE 33 38 402 C2 betrifft ein selbstschließendes Absperrventil, dessen Hauptventil durch ein handbetätigtes Hilfsventil vorgesteuert ist, wobei die Aufgabe gestellt ist, das zum zeitverzögerten Schließen des Hilfsventils vorhandene Zeitwerk einfacher und störungsanfälliger auszubilden und die konstruktiven Vorraussetzungen zu schaffen, um solche Selbstschlussventile weitgehend frostsicher zu machen. Diese Aufgabe wird durch ein in sich geschlossenes 2-Kammer-Schubkolben-System gelöst, das mit Druckmittel gefällt ist, wobei das Druckmittel beispielsweise Wasser sein kann, das sich bei Frostgefahr ausdehnt und das Hilfsventil mit dem Hauptventil automatisch öffnet, so dass das fließende Leitungswasser nicht einfrieren kann.The DE 33 38 402 C2 relates to a self-closing shut-off valve, the main valve is pilot-operated by a manually operated auxiliary valve, the object is to provide the time delay for closing the auxiliary valve existing timer easier and more susceptible to failure and to create the design requirements to make such self-closing valves largely frost-proof. This object is achieved by a self-contained 2-chamber thrust piston system that is precipitated with pressure medium, the pressure medium may be, for example, water that expands at frost and automatically opens the auxiliary valve with the main valve, so that the flowing tap water can not freeze.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein frostsicheres Magnetventil zu schaffen, bei dem eine Ausdehnung eines Mediums in einem Medienraum sich nicht zerstörend auf das Ventil auswirkt und das auch unter extremen Temperatur- und Druckbelastungen haltbar ist und ohne Leckagen arbeitet.Of the The invention is therefore based on the object, a frost-proof solenoid valve to create an expansion of a medium in a media room not destructive affects the valve and that even under extreme temperature and pressure loads is durable and works without leaks.

Zusätzliche Anforderungen an das erfindungsgemäße Magnetventil bestehen in der Integration

– der Regelfunktion
– der Medienbeständigkeit der Werkstoffe
– einer hohen Lebensdauer.

Additional requirements for the solenoid valve according to the invention consist in the integration

- the control function
- the media resistance of the materials
- a long life.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Merkmale des ersten Patentanspruchs gelöst und durch die Merkmale der Unteransprüche vorteilhaft ausgestaltet.According to the invention This object is achieved by the features of the first claim solved and advantageously designed by the features of the subclaims.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht in einer Medientrennung des Ankerraums vom Medienraum durch einen Faltenbalg. Das hat zur Folge, dass der Anker- und Medienraum vor Frostkräften, allgemein vor Ausdehnungskräften geschützt wird, wobei der Faltenbalg so ausgeführt ist, dass er die Dehnung von gefrierenden bzw. gefrorenem Fluid aufnehmen kann. Gleichzeitig können die medienführenden Wandungen des Medienraums auch als Faltenbalg bzw. flexible Gummimembranen ausgeführt sein, so dass auch diese Wandungen nachgiebig gestaltet sind. Durch diese Gestaltung wird die Funktionsfähigkeit des Magnetventils auch bei sich im Medienraum ändernden Druckverhältnissen nicht beeinträchtigt. Insbesondere wird das erfindungsgemäße Ventil weder beschädigt noch wird der Stößel von seinem Dichtsitz abgehoben.The inventive solution exists in a media separation of the anchor space from the media space by a Bellows. As a result, the anchor and media room in front Frost forces, general before expansion forces protected is, wherein the bellows is designed so that it elongation of freezing or frozen fluid can absorb. simultaneously can the media-leading ones Walls of the media room also as bellows or flexible rubber membranes accomplished be so that even these walls are designed compliant. By This design will improve the functionality of the solenoid valve as well changing in the media room pressures not impaired. In particular, the valve according to the invention is neither damaged nor becomes the plunger of lifted off his seat.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:The Invention will be explained in more detail below with reference to the schematic drawing. It demonstrate:

1: eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen frostsicheren Magnetventils, 1 : a schematic representation of a first embodiment of the frost-proof solenoid valve according to the invention,

2: eine Ausschnittdarstellung eines ersten Details der Ausführungsform gemäß 1, 2 FIG. 2: a detail view of a first detail of the embodiment according to FIG 1 .

3: eine Ausschnittdarstellung eines zweiten Details der Ausführungsform gemäß 1, 3 FIG. 4: a detail view of a second detail of the embodiment according to FIG 1 .

4: eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen frostsicheren Magnetventils, 4 : a schematic representation of a second embodiment of the frost-proof solenoid valve according to the invention,

5. eine schematische Darstellung des Ausschnitts eines Ventilkörpers unter dem Faltenbalg gemäß 4 sowie 5 , a schematic representation of the section of a valve body under the bellows according to 4 such as

6a eine schematische Darstellung des Faltenbalgs (der Gummimembran) gemäß 4 in einer ersten Phase des Betriebszustandes (Faltenbalg drucklos bei geöffnetem Sitz), 6a a schematic representation of the bellows (the rubber membrane) according to 4 in a first phase of the operating condition (bellows pressureless with seat open),

6b eine schematische Darstellung des Faltenbalgs (der Gummimembran) gemäß 4 in einer zweiten Phase des Betriebszustandes (Faltenbalg unter 15 bar bei geöffnetem Sitz), 6b a schematic representation of the bellows (the rubber membrane) according to 4 in a second phase of the operating condition (bellows under 15 bar with the seat open),

6c eine schematische Darstellung des Faltenbalgs (der Gummimembran) gemäß 4 in einer dritten Phase des Betriebszustandes (Faltenbalg unter 15 bar bei geschlossenem Sitz) und 6c a schematic representation of the bellows (the rubber membrane) according to 4 in a third phase of operation (bellows below 15 bar with the seat closed) and

6d eine schematische Darstellung des Faltenbalgs (der Gummimembran) gemäß 4 in einer dritten Phase des Betriebszustandes (Faltenbalg unter 15 bar bei eingefrorenem Medium). 6d a schematic representation of the bellows (the rubber membrane) according to 4 in a third phase of the operating condition (bellows below 15 bar with frozen medium).

Wie in 1 dargestellt ist bei dem erfindungsgemäßen frostsicheren Magnetventil in einem Gehäuse 10, das aus Metall oder Kunststoff bestehen kann, ein Elektromagnet 11 angeordnet, der aus den Teilen Spule 12, Spulenträger 13, Ankerraum 14, Anker 15 mit Stößel 16 besteht. Der Anker 15 mit dem Stößel 16 ist mit Hilfe von S-Federn (Tellerfedern) 17, 18 im Ankerraum 14 axial verstellbar in Richtung eines Doppelpfeils 19 und im stromlosen Zustand anschlagsfrei gelagert. Die Anschlüsse des Elektromagneten 11 sind mit 20 bezeichnet.As in 1 is shown in the frost-proof solenoid valve according to the invention in a housing 10 , which can be made of metal or plastic, an electromagnet 11 Arranged from the parts coil 12 , Coil carrier 13 , Anchor room 14 , Anchor 15 with pestle 16 consists. The anchor 15 with the pestle 16 is with the help of S-springs (disc springs) 17 . 18 in the anchor room 14 axially adjustable in the direction of a double arrow 19 and stored without impact in the de-energized state. The connections of the electromagnet 11 are with 20 designated.

Im Gehäuse 10 ist ein Medienraum 21 mit den in Strömungsrichtung konischen Medienanschlüssen P und T vorgesehen, die sich in einem Strömungskörper 22 befinden. Die Konizität der Medienanschlüsse P und T soll Verstopfungen verhindern, die bspw. durch gefrorene Medienpfropfen auftreten können. Der Strömungskörper 22 begrenzt den Medienraum 21 einerseits, der andererseits von einer Druckscheibe 23 mit einem anvulkanisierten Faltenbalg 24 begrenzt wird. Der Faltenbalg 24 umschließt das in den Medienraum hineinragende Ende des Stößels 16.In the case 10 is a media room 21 provided with the conical in the flow direction media connections P and T, which are in a flow body 22 are located. The conicity of the media ports P and T is intended to prevent blockages that may occur, for example, due to frozen media plugs. The flow body 22 limits the media room 21 on the one hand, on the other hand, from a thrust washer 23 with a vulcanised bellows 24 is limited. The bellows 24 encloses the end of the plunger projecting into the media space 16 ,

In der Darstellung der 1 ist die dem Strömungskörper 22 zugekehrte Seite 241 des Faltenbalgs 24 von einem Strömungskörper vorgesehenen Dichtsitz 221 abgehoben. Das Magnetventil befindet sich in stromlosen Zustand. Im bestromten Zustand verschließt der Faltenbalg 24 mit seiner Seite 241 den Medienanschluss P, indem er gegen den Dichtsitz 221 gepresst wird.In the presentation of the 1 is the flow body 22 facing page 241 the bellows 24 provided by a flow body sealing seat 221 lifted. The solenoid valve is in de-energized state. When energized, the bellows closes 24 with his side 241 the media port P by pushing against the sealing seat 221 is pressed.

Die vorzugsweise zylindrische Wandung des Medienraums 21 wird von einer flexiblen Membran 25 gebildet, die an den Strömungskörper 22 anvulkanisiert ist und die vom Gehäuse 10 durch einen Dehnungsfreiraum 26 getrennt ist. Anstelle der flexiblen Membran 25 kann auch ein Faltenbalg Verwendung finden. Ebenso kann an Stelle des Faltenbalgs 24 eine dehnbare Membran vorgesehen sein. Die flexiblen Bauteile können aus Elastomeren oder anderen dehnbaren Materialien hergestellt sein.The preferably cylindrical wall of the media space 21 is made of a flexible membrane 25 formed, attached to the flow body 22 is vulcanized and the housing 10 through a stretching space 26 is disconnected. Instead of the flexible membrane 25 can also find a bellows use. Likewise, in place of the bellows 24 be provided a stretchable membrane. The flexible components may be made of elastomers or other stretchable materials.

Alternativ zu der zuvor stehend beschriebenen Ausführungsform des erfindungsgemäßen frostsicheren Magnetventils kann der zweiteilige Faltenbalg (flexible Gummimembran) mit einer Dichtstelle und Vulkanisierung durch eine einteilige Bauform ersetzt werden (4). Dabei ist der Faltenbalg (flexible Gummimembran) auf einen Ventilkörper geklemmt, wobei eine optimale Abdichtung nach Außen über eine gequetschte Wulst mit definierter Verpressung gewährleistet ist.As an alternative to the previously described embodiment of the frost-proof solenoid valve according to the invention, the two-part bellows (flexible rubber membrane) with a sealing point and vulcanization can be replaced by a one-piece design ( 4 ). In this case, the bellows (flexible rubber membrane) is clamped on a valve body, with an optimal seal is ensured to the outside via a crimped bead with defined compression.

Der Ventilkörper unter dem Faltenbalg weist eine konisch zulaufende Form auf (5) und generiert im Fall des Einfrierens ein sehr kleines, sich auf Grund des Frostes ausdehnendes Volumen (im befüllten Zustand Medienvolumen). Darüber hinaus weist dieser Ventilkörper eine schräge Einströmöffnung (für Medium, wie bspw. Harnstofflösung) auf und dient im Betriebszustand des erfindungsgemäßen Magnetventils der Verhinderung von Lufteinschlüssen im beströmenden Medium auf Grund des entsprechenden Strömungsbildes unterhalb des Faltenbalgs (der Gummimembran).The valve body under the bellows has a tapered shape ( 5 ) and generates in the case of freezing a very small, due to the frost expanding volume (in be filled state media volume). In addition, this valve body has an oblique inlet opening (for medium, such as urea solution) and serves in the operating state of the solenoid valve according to the invention the prevention of air inclusions in the flowing medium due to the corresponding flow pattern below the bellows (the rubber membrane).

Der Faltenbalg legt sich im Betriebszustand des Magnetventils unter Druck an die Stützwand an, wobei der Druck über die Vorspannung der Tellerfeder definiert vorgebbar ist. Beim Einfrieren gibt die Tellerfeder der steigenden Kraft auf die Stützwand nach, so dass sich die Stützwand verschieben kann.
(6a bis d).The bellows settles in the operating state of the solenoid valve under pressure to the support wall, wherein the pressure on the bias of the diaphragm spring can be predetermined defined. When freezing, the plate spring of the increasing force on the support wall, so that the support wall can move.
( 6a to d ).

Es versteht sich von selbst, dass der verstellbaren Lagerung des Ankers und Stößels Blatt- oder Schraubenfedern dienen können.It It goes without saying that the adjustable mounting of the anchor and pestle leaf or coil springs can serve.

Das den Medienraum umschließende Material muss gegen Korrosionen, die durch die Medien (bspw. Harnstofflösung) hervorgerufen werden können, beständig sein.The enclosing the media room Material must be resistant to corrosion caused by the media (eg urea solution) can be resistant be.

Ein großer Vorteil des erfindungsgemäßen Magnetventils besteht gegenüber dem Stand der Technik darin, dass es auch unter Druckbelastung frostsicher ist.One greater Advantage of the solenoid valve according to the invention exists opposite The prior art in that it is frost resistant even under pressure is.

Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.All in the description, the following claims and the drawing Features can both individually and in any combination with each other invention essential be.

1010: Gehäusecasing
1111: Elektromagnetelectromagnet
1212: SpuleKitchen sink
1313: Spulenträgercoil carrier
1414: Ankerraumarmature space
1515: Ankeranchor
1616: Stößeltappet
1717: S-Federn (Tellerfedern)S-springs (Plate springs)
1818: S-Federn (Tellerfedern)S-springs (Plate springs)
1919: Doppelpfeildouble arrow
2020: Anschlüsseconnections
2121: Medienraummedia room
221221: Dichtsitzsealing seat
2222: Strömungskörperflow body
2323: Druckscheibethrust washer
2424: Faltenbalgbellow
241241: dem Strömungskörper 22 zugekehrte Seite des Faltenbalgs 24 the flow body 22 facing side of the bellows 24
2525: flexible Membranflexible membrane
2626: DehnungsfreiraumExpansion space
P; T P; T: Medienanschlüssemedia connections

Claims

Frost-resistant magnetic valve comprising a housing with media-carrying walls, with inlet and outlet and with plunger and sealing seat, wherein the inlet and outlet communicates with a media room in the interior of the housing, characterized in that the armature space and the media space by a bellows are separated, wherein the bellows is designed so that it can absorb the expansion of frozen fluid.

Frost-proof magnetic valve according to claim 1, characterized that the media-leading Walls of the media room also as bellows or flexible rubber membranes are executed, so that even these walls are designed compliant.

A frost-proof magnetic valve according to claim 1, wherein in a housing ( 10 ) an electromagnet ( 11 ), a coil ( 12 ), a coil carrier ( 13 ), an anchor space ( 14 ) with anchor ( 15 ) and a pestle ( 16 ), wherein a media room ( 21 ) and a flow body ( 22 ) are fluidically connected, characterized in that a bellows 24 the flow body ( 22 ) limited.

Frost-proof magnetic valve according to claim 3, characterized in that the media space ( 21 ) is provided with flow-conical media ports P and T, which in the flow body ( 22 ), wherein the flow body ( 22 ) the media room ( 21 ) limited on the one hand, and the flow body ( 22 ) on the other hand from a thrust washer ( 23 ) with a vulcanized bellows ( 24 ) is limited.

Frost-proof magnetic valve according to claim 4, characterized in that the bellows ( 24 ) into the media room ( 21 ) projecting end of the plunger ( 16 ) encloses.

Frost-proof magnetic valve according to claim 5, characterized in that the flow body ( 22 ) facing page ( 241 ) of the bellows ( 24 ) of a in flow body ( 22 ) provided sealing seat ( 221 ) is lifted off.

Frost-proof magnetic valve according to claim 3, characterized in that the armature ( 15 ) with the plunger ( 16 ) by means of disc springs ( 17 . 18 ) in the anchor space ( 14 ) axially adjustable in the direction of a double arrow ( 19 ) and is stored without impact in the de-energized state.

Frost-proof magnetic valve according to one or more of the preceding claims, characterized in that the wall of the media space ( 21 ) is cylindrical and of a flexible Membrane ( 25 ) formed on the flow body ( 22 ) is vulcanised and the housing ( 10 ) by a stretching space ( 26 ) is disconnected.

A frost-proof magnetic valve according to claim 8, characterized in that the flexible membrane ( 25 ) is replaced by a bellows.

Frost-resistant solenoid valve according to one or more of the preceding standing claims, characterized in that the flexible components of elastomers or other expandable materials.