DK155105B - - Google Patents

Description

i

DK 155105 B

Den foreliggende opfindelse angår en elektromagnetisk betjent ventil af den i krav l's indledning angivne art.

Til sprøjteudstyr indenfor landbruget har man normalt brugt 5 manuelt betjente ventiler for at tilslutte og afbryde sprøjtebomme og sprøjteapparater af den art, der normalt trækkes ved hjælp af en typisk landbrugstraktor. Nogle kan være indbygget i specielt konstruerede maskiner, som kun benyttes til at sprøjte forskellige kemikalier på store landområder. Land-jq brugsudstyr af denne art forbedres konstant og bliver til stadighed forfinet. En større komfort for brugeren er et stadigt formål og al ny udrustning er konstrueret herefter.

Sprøjteapparater med førerkabine har haft styreventiler og tilknyttede ledninger i førerhuset, og dette har skabt en po- 15 tentiel risiko for brugeren, da førerhusets indvendige side meget hurtigt ville blive oversvømmet med de kemikalier, der udsprøjtes, hvis af en eller anden grund de således anbragte ventiler eller slanger skulle svigte. Nogle af de benyttede kemikalier er giftige og kunne foranledige en alvorlig beska- 20 digelse af brugeren, og for at undgå dette eller reducere denne risiko til et minimum bør ventilerne og slangeforbindelserne anbringes væk fra brugeren og fortrinsvis udenfor førerhuset. Elektromagnetiske ventiler giver en hensigtsmæssig måde til at opnå dette.

25

De elektromagnetiske ventiler, der for øjeblikket er til rådighed til brug på sprøjteapparater indenfor landbrug synes imidlertid ikke at være andet end typiske industriventiler, der i nødvendigt omfang er tilpasset anvendelsen i forbindelse 30 med landbrugsudstyr. Den eneste ændring, der er foretaget ved en sådan tilpasning, omfatter normalt, at den industrielt benyttede spole udskiftes med én, der kan bruges i forbindelse med elektriske systemer i forbindelse med motorkøretøjer. Sådanne elektromagnetiske ventiler er normalt af den art, der 35 betjenes ved hjælp af en lukket indre styring og bruger systemets tryk til at medvirke ved ventilens åbning og lukning. Sådanne ved et styr betjente ventiler har typisk en membran med en forholdsvis stor diameter og med to små huller. Et hul i

DK 155105 B

2 membranens centrum er større end det andet, der er anbragt tæt ved membranens ydre omkreds. Et metalanker, som styrer ventilens drift, er lejret på midterhullet, når den elektriske strøm er tilsluttet, og ankret fjernes fra midterhullet for at 5 lade fluidum strømme gennem ventilen. Da midterhullet er større end det ydre hul, dannes der et trykdifferentiale hen over et stort område af membranen og den resulterende kraft løfter membranen fri af hovedlejet og tillader en fuld strøm gennem ventilen. Når strømmen afbrydes, tvinges det fjederbelastede 10 anker til at lejres på midterhullet. Fjederkraften fortsætter med at føre membranen hen imod hovedlejet, således at strømmen gennem ventilen begrænses og der dannes et trykdifferentiale. Dette tvinger membranen til indgreb med hovedlejet, hvorved al strøm standses. Da ankret kun fungerer til at styre et 15 lille areal, kan kraften frembragt ved hjælp af spolen være lille og følgelig kan en forholdsvis lille spole benyttes til at styre en stor fluidumstrøm.

Denne art elektromagnetiske ventiler har imidlertid visse 2ø mangler. Ankret er nedsænket i fluidummet og følgelig må ankerets materiale være belagt eller beskyttet, således at det ikke angribes af fluidet. Frigangene mellem ankret og røret, i hvilket det forskydes, er små, og følgelig vil ethvert uopløseligt fremmed stof, såsom sand, ruststykker eller tilsvarende 25 stumper, få ankret til at binde eller sætte sig fast.

Fluidumhastigheden på membranens ankerside er meget lille, og fugtbare pudderopløsninger, der almindeligvis benyttes indenfor landbruget, har en tendens til at fældes ud i dette område og begrænse ankrets bevægelse. Et minimumstrykdifferentiale er 30 hyppigt nødvendigt til at åbne og lukke ventilen helt. En direkte virkende ventil kunne benyttes til reduktion af disse problemer til et minimum, men en sådan ventil med de samme strømningsmuligheder som en ved styringen (pilot) betjent ventil ville kræve en meget stor spole, og den nødvendige kraft 35 for en sådan spole er så stor, at den gør den upraktisk på grund af, at der skal udvikles tilstrækkelig kraft til at overvinde belastningen dannet ved det tryk, der virker på hele lejeområdet.

3

DK 155105 B

Fra US-patentskrift nr. 2.826.215 kendes en nyere konstruktion, der er blevet benyttet til at isolere ankeret fra fluidumstrømmen ved hjælp af en elektromagnetisk ventil, samtidig med at man bevarer minimale krav for den tilførte kraft. I 5 denne konstruktion er et anker i en direkte liniekontakt med ventilen, men en membran isolerer ventilen fra ankerlegemet. For at få tilnærmelsesvis ens tryk ved såvel ventilens indløbs- som dens udløbsside og derved bevare det meget ønskede karakteristikum for minimal krafttilførsel, er der tilve-10 jebragt en anden membran. Den anden membran er placeret på den modsatte side af ventilsædet i forhold til den første membran og isolerer ventilen fra sin understøtningsbasis modstående til ankeret. Fluidumtrykket samvirker med begge membranerne for at meddele ventilen aksiale kræfter. På grund af membra-15 nernes relative placeringer er kræfterne imidlertid modsat rettede og har en tendens til at ophæve hinanden. Som følge af ophævningen af disse kræfter, forskyder ankeret ventilen under anvendelse af en forholdsvis lille kraft. En sådan konstruktion omtales undertiden som et "balanceret sædearrange-20 ment".

Det er den foreliggende opfindelses formål at anvise en for enklet konstruktion til en elektromagnetisk ventil, der benytter et balanceret sædearrangement.

25

Dette formål tilgodeses ved, at den indledningsvist omtalte elektromagnetisk betjente ventil er ejendommelig ved det i den kendetegnende del af krav 1 anførte. Der anvises således ifølge opfindelsen et øvre og et nedre membranhus på hver side af venti 1 legemet, og at membranerne ved deres ydre omkreds klem-30 mes mellem husene og venti 1 legemet. Endvidere er ankeret anbragt til at gå aksialt frem og tilbage gennem det øvre membranhus, medens stemplet er anbragt til at gå frem og tilbage gennem det nedre membranhus. Det nedre membranhus er aftageligt fastgjort til ventillegemet ved hjælp af en bundplade og 35 smlingen bestående af bundpladen, det øvre og det nedre membranhus og ventillegemet holdes sammen ved hjælp af et fælles forbindelsesorgan, hvilket muliggør en nem adskillelse for

DK 155105 B

4 vedligeholdelse. Der anvises herved en konstruktion, der er uafhængig af et minimalt driftstryk og som sikrer en fri og åben gennemstrømning til forhindring af, at ventilen tilstoppes. Ventilen er desuden enkelt opbygget og nem at vedlige-5 holde, henholdsvis rense.

Ovenstående og andre og mere specielle formål for den foreliggende opfindelse opnås ved hjælp af elektromagnetventilkon-struktionen og udformningen vist på tegningen, hvor 10 fig. 1 viser set fra siden et arrangement for en elektromagnetisk styreventil, fig. 2 set fra siden den elektromagnetiske ventil, men drejet 90° fra den stilling, der er vist i fig. 1, og 15 fig. 3 et lodret snit gennem den elektromagnetiske ventil langs linien 3-3 i fig. 2.

Som vist på tegningen har den elektromagnetiske ventilenhed et ventilhus 10, der i den viste udformning er udformet ud fra 20 polypropylen. Et øvre membranhus 11 og et nedre membranhus 12 er anbragt henholdsvis over og under ventilhuset og er fastgjort ved hjælp af skruer eller bolte 13, hvoraf mindst to går gennem en bundplade 14 og er skruet i en spændbøjle 15 ved toppen. Den øvre 16 og den nedre membran 17 er spændt mellem 25 de pågældende huse 11 og 12 og ventilhuset 10. Den øvre spændbøjle 15 og bundpladen 14 trækker de pågældende membranhuse 11 og 12 til indgreb med de pågældende membraner 16 og 17 under påvirkning af skruerne 13 til tilvejebringelse af spænd- og klemmevirkningen langs membranernes omkreds.

30

Den øvre spændbøjle 15 er anbragt på membranhuset 11 og har en centralt anbragt åbning 18, der er i indgreb rundt om en opad-stående flange 19 på dette. Bundpladen 14 har en midteråbning 20, der går i indgreb omkring det nedre membranhus 12's legeme 35 og pladen er i indgreb med en klemmeflange 21 på dette, som påfører spænd- og klemtrykket på membranen 17. Membranen 17 er indsat recessagtigt i den nedre ende af ventilhuset 10, som vist ved henvisningstallet 22,og flangen 21 passer ind i denne 5

DK 155105 B

indskæring, når membranen er spændt ind på plads. Det øvre membranhus 11 går direkte i indgreb med membranen 16, og det bemærkes, at denne membran er lejret forholdsvis dybt i ven-tillegemet, som ved henvisningstallet 23, med en opadstående 5 flange 24 på legemet omgivende huset for en væsentlig del af dets dybde.

Bundhuset har en midteråbning 25 og et nedre membranstempel 26 er anbragt således, at det kan gå lodret frem og tilbage gen-jq nem denne åbning. Stemplet 26 har en gevindskåren forlængelse 27, der går opad gennem et midterhul i membranen 17 og er skruet ind i den lodrette ventilspindel 28 med en spændskive 29 anbragt mellem spindelens bundende og membranen 17, og når stemplet 26 spændes ind i spindelen 28 udøves en klemvirkning på membranens midterområde ved hjælp af spændskiven 29. Ventilspindelen 28 forløber opad gennem området for et ventilsæde 30 og den øvre side af ventilsædet omfatter en ventildel udformet som en ikke metallisk spændskive 31, fremstillet af gummi eller et tilsvarende materiale og monteret på spindelen 2o i en relativ korrekt stilling til indgreb med sædet 30 i ventilens lukkede stilling. Den øvre ende af ventilspindelen 28 er såvel udvendigt som indvendigt gevindskåret og en leje-spændskiveholder 32 er fastgjort på det ydre gevind. Leje-spændskiven 31 er spændt mellem holderen 32 og et med flange 25 forsynet afstandsstykke 33 monteret på spindelen og båret på et skulderfremspring på spindelen til optagelse af reaktionen af spænd- eller klemkraften, når holderen 32 spændes ned på spindelens ydre gevind med spændskiven 31's bundflade fri til indgreb med sædet 30. Ventilhuset 10 har en eller flere ind-30 løbsåbninger 34 under området for ventilsædet og en udløbsåbning 35 over ventilsædet, således at ventilvirkningen af sædet 30 og spændskiven 31 effektivt styrer strømmen af fluider gennem ventillegemet, og det bemærkes, at passagerne gennem legemets områder er rigelige og tilstrækkeligt fri og åbne til at 35 forhindre enhver tilbøjelighed til, at ventilen bliver stoppet. Ventilen aktiveres til ad elektrisk vej og til dette formål rager et anker 36 gennem det øvre membranhus 11 omgivet af en spole 37, som aktiverer ankeret. Et ankerstop 38 begrænser

DK 155105 B

6 ankerets maksimale opadgående bevægelse. Dette stop 38 er monteret på en spoledækplade 39 og er monteret indstilleligt deri ved hjælp af en gevindksåren forbindelse gennem et midterhul i pladen og fastgjort ved hjælp af en låsemøtrik 40.

5 Spoledækslet 39 er fastgjort ved hjælp af skruer 41 til indad-rettede flanger 42 på opstående vægge 42, der er i ét med spændbøjlen 15. En ankerfjeder 43 omgiver ankeret 36 og er i indgreb med en holdering 44 ved sin nedre ende, hvilken ring er monteret på ankeret. Den øvre ende af fjederen ligger an 10 imod undersiden af det øvre membranhus 11's topvæg, således at fjederens 43 tryk på ankeret er rettet nedad.

Ankeret 36 har forneden en gevindskåret forlængelse 45, der rager ned gennem et midterhul i den øvre membran 16 og er 15 fastgjort i den øvre ende af ventilspindelen 28 ved indgreb med det indre gevind i dette område af spindelen. En spændskive 46 er anbragt på ankerforlængelsen 45 og membranen 46 klemmes mellem denne spændskive og bundenden af ankeret 36, når den gevindskårne forbindelse mellem ankeret og ventilspin-0q delen 28 strammes.

Membranerne 16 og 17 er således anbragt på modstående sider af ventilsædet 30, og spindelen 28 giver en stiv forbindelse med en fast længde mellem membranerne, medens midterankeret 36 og det nedre stempel giver en aksial styrevirkning. Membranstem- 25 plet 26 er dækket af et fleksibelt dæksel 47, der ved en snap-låseagtig virkning er sat på plads over det nedre membranhus 12 for at indelukke stemplet 26, hvilket dæksel nemt kan fjernes for adgang til stemplet, og hvorved ventilspindelen 28 kan bevæges eller forskydes manuelt.

30

Spolen 37 er indkapslet i nylon og har spadestik 48 til at give elektrisk forbindelse med en elektrisk strømkilde. Elektrisk betjening af denne styreventil fra traktorens elektriske system gør det muligt, at den elektromagnetisk styrede ventil 35 bliver anbragt langt væk og uden for brugerens førerhus, og der skulle således kun være behov for elektriske forbindelser og kontakter eller tilsvarende betjeningsorganer tæt ved den person, der betjener traktoren og styrer betjeningen af sprøj- 7

DK 155105 B

teudstyret fra førerhuset. Ventilen kan være anbragt på sprøjteudstyret eller -grejet eller i den mest fordelagtige stilling til at reducere længden og antallet af slanger til et minimum og derved reducere omkostningerne. Efter den første 5 installation kan efterfølgende sammenkoblinger på et slæbegrej afsluttes ved blot at etablere de elektriske forbindelser, således at styreventilen er klar til drift. Spolen 37 kan fjernes uden at afmontere styreventilen ved at fjerne dækpladen 39, hvilket giver adgang til spolen, således at den kan løftes 10 ud af den øvre spændbøjlekonsol 15 uden at genere nogen nedenfor liggende del af ventilenheden. Hele ventilenheden kan monteres på landbrugsudstyret efter ønske ved hjælp af de ge-vindskårne bolthuller 49 i en af spændbøjlekonsollen 15's opstående vægge 42. De elektriske terminaler 48 kan være anbragt 15 ved enhver af konsollen 15's to åbne sider blot ved at vende spolen i konsollen efter ønske.

Alle denne ventils indre dele, der kan komme i berøring med fluider, der skal styres ved hjælp af denne ventil, er af 2o rustfrit stål. Spindelen 28 er af rustfrit stål, hvilket også gælder spændskiverne 29 og 46, holderen 32 og afstandsstykket 33. Det nedre stempel 26 er ligeledes af rustfrit stål og huset 12 for den nedre membran er af rustfrit stål. Det øvre membranhus 11 er fremstillet af stål og electroless-nikkelplet-25 teret. Ankeret 26, ankerstoppet 38 og låsemøtrikken 40 er også alle fremstillet af stål og electroless-nikkelpletterede. Spoledækpladen 39 og spændbøjlekonsollen 15 omfattende de opstående vægge 42 og bundpladen 14 er alle fremstillet af stål og er givet en beskyttende belægning med epoxymaling.

30

Ved drift af denne ventil ses det, at med ventilen i den åbne stilling vil venti liejet ikke længere have nogen virkning på forskydning af ventilspindelen 28. Det tilstedeværende tryk vil nu virke på begge sider af sædet og alle opstående kræfter vil derfor ophæve hinanden. Sædeområderne repræsenteret ved de 35 øvre og nedre membraner 16 og 17 er lige store og trykket virkende på disse membraner vil danne lige store kræfter, der virker i modsatte retninger, således at de ophæver hinanden og

DK 155105 B

8 den totale kraft, der virker på vent i 1spindel en 28, er nul. Hvad enten ventilen er åben eller lukket, og hvis der er tryk på enten den ene eller på begge sider af lejet 30, er følgelig kun en lille kraft nødvendig til at forskyde ventilspindelen 5 op eller ned.

Spolen 37 er forholdsvis lille,og når der tilføres strøm til den, giver den den lille ydre kraft, der er nødvendig til at åbne ventilen. Ventilen lukkes ved hjælp af virkningen af den 10 forholdsvis lette fjeder 43, der fører ankeret 36 og ventilspindelen 28 med lejespændskiven 31 tilbage til indgreb med lejet 30, således at ventilen lukkes. Ventilen er direkte virkende. Ankeret og spindelen er fast forbundet til hinanden, hvorved man får et stiv enhed, således at når ankeret forskyd-15 ekstrusion, forskydes hele ventilspindelen med denne, og på grund af dette er ventilen ikke afhængig af et minimalt driftstryk. Ventilens drift er således, at ventilen vil åbne fuldt eller lukke ved trykket nul.

Alle kamre og passager i de væsketransporterende områder for 20 denne ventil er store og åbne, således at konstruktionen giver en ventil, der kun meget vanskeligt tilstoppes, og hvori pulveropløsninger ikke vil udfældes og modvirke ventilens ydelse. Membrantætningerne 16 og 17 er rullende mebrantætninger, således at der ikke er nogen relativ glidningsbevægelse mellem 25 tætningsorganerne, og derfor forefindes der praktisk taget ikke noget slid hidrørende fra friktion. Ankeret 36 fastgjort til den øvre ende af ventilspindelen 28 og arbejdende indenfor spolen 37 er adskilt fra de fluida, som passerer gennem ventilen ved hjælp af membrantætningen 16, og fordi den ikke så-30 ledes er nedsænket i væske er enhver mulighed for korrosion på grund af væskens tilstedeværelse forhindret.

Af ovenstående ses det, at der er blevet anvist en elektromagnetisk ventil, der er specielt tilpasset til brug ved land-35 brugsudstyr, og hvor ventilen er en balanceret konstruktion, hvorved de kræfter, der virker på ventilspidelen på grund af væsketrykket er nul, hvorved ventilen kan aktiveres ved hjælp af en relativ lille kraft, der kræver blot en lille spole til

Claims (6)

1. Elektromagnetisk betjent ventil, der omfatter et ventilhus (10), i ventilhuset en indre gennemstrømninsåbning med indløbs- og udløbsåbninger (henholdsvis 34 og 35), en ventil- 10 del (31) og et ventilsæde (30) placeret i den indre gennemstrømningsåbning for at forhindre forbindelse mellem indløbs-(34) og udløbs- (35) -åbningerne, når ventildelen er i indgreb med ventilsædet, en ventilspindel (28) forbundet med ventilen, et anker (36) aksialt på linie og stift forbundet med ventil-15 spindelen (28), en elektrisk aktiveret spole (37), der omgiver ankeret og forskyder ventildelen i forhold til sædet, membrantætninger (16, 17), der har lige stort areal og som tætner ventilhusets indre ved åbningernes (henholdsvis 34 og 35) top-henholdsvis bundsider, kendetegnet ved, at øvre og 20 nedre membranhuse (11, 12) er fastgjort til ventilhuset (10), at de pågældende membrantætninger (16, 17) er spændt langs deres omkreds mellem membranhusene og ventilhusets øvre og nedre ender, at ankeret (36) er anbragt til at gå aksialt frem og tilbage igennem det øvre membranhus (11) og det nedre mem- 2 5 branstempel (26) er anbragt til at gå aksialt frem og tilbage igennem det nedre membranhus (12), at et aftageligt dæksel (47) indeslutter membranstemplets (26) bundender, at en bundplade (14) er monteret på det nedre membranhus (12), og at et forbindelsesorgan (13) fastgør bundpladen (14), det nedre mem- 3 0 branhus (12), ventilhuset (10) og det øvre membranhus (11) til hi nanden.

2. Elektromagnetisk ventil ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det nedre membranstempel (26) er anbragt ak- 35 sialt på linie med og stift forbundet til den nedre ende af ventilspindelen (28), og at membrantætningerne (16, 17) spændes gennem deres midterområde mellem ankeret (36) og ventilspindelen (28), henholdsvis mellem det nedre membranstempel (26) og ventilspindelen (28). DK 155105 B

3. Elektromagnetisk ventil ifølge krav 2, kendetegnet ved, at en fjeder (43) er monteret i det øvre membranhus (11) til indgreb med ankeret (36), og at spolen (37), når den aktiveres, forskyder ankeret i en retning, og at fjederen, 5 når der ikke længere føres strøm til spolen, forskyder ankeret 1 den modsatte retning.

4. Elektromagnetisk ventil ifølge et eller flere af kravene 1, 2 eller 3, kendetegnet ved, at spolen (37) bæres i 10 en indesluttende konsol (15, 42) og af en dækplade (39), der ligger hen over og aftageligt er fastgjort til konsollen (15, 42), og et ankerstop (38) aksialt på linie med ankeret (36), der er fastgjort på dækpladen.

5. Elektromagnetisk ventil ifølge krav 4, kendeteg- 15 net ved, at konsollen (15, 42) ved hjælp af det fælles forbindelsesorgan (13) er spændt fast sammen med bundpladen (14), det nedre membranhus (12), ventilhuset (10) og det øvre membranhus (11).

5 Patentkrav.

6. Elektromagnetisk ventil ifølge et eller flere af oven stående krav, kendetegnet ved, at ventilhuset (10) er fremstillet af polypropylen, at ventilspindelen (28), det nedre stempel (26) og det nedre membranhus (12) er fremstillet af rustfrit stål, at det øvre membranhus (11), ankerstoppet (38) omfatter electroless-nikkelpletteret stål, og at spolen (37) er indkapslet i nylon. 25 30 35