DK164239B

DK164239B - Elektromagnetventil, isaer en udloebsventil til kogevand

Info

Publication number: DK164239B
Application number: DK402388A
Authority: DK
Inventors: Hermann Moldenhauer
Original assignee: Mueller A & K Gmbh Co Kg
Priority date: 1987-07-21
Filing date: 1988-07-19
Publication date: 1992-05-25
Also published as: DK402388D0; DK402388A; NO167826C; EP0300280A1; DE3861074D1; US4826132A; EP0300280B1; NO883187L; NO167826B; CA1304342C; ATE58425T1; DE8709978U1; DK164239C; NO883187D0

Description

i

DK 164239 B

Den foreliggende opfindelse angår en elektromagnetventil, især en udløbsventil til kogevand, med et ventilhus, hvori der er tilvejebragt et vent i 1 kammer, der er direkte forbundet med en tilløbskanal og via et ventilsæde er forbundet med en afløbs-5 kanal og med et på ventilhuset anbragt magnetsystem med en magnetspole, i hvilken der er anbragt et i et styrerør styret magnetanker, der ligger over for et i magnetspolens øvre del anbragt topstykke, der er forbundet med et magnetåg, og som på dets mod ventilsædet vendende ende via et ventilskaft er for- 10 bundet med en vent i 1 ta 11erken, og hvor vent i 1 kammeret er lukket mod styrerørets indre rum ved hjælp af en skillemembran, hvis yderrand er tætnende forbundethed ventilhuset, og hvis inderrand er tætnende forbundet med vent i 1 tal 1erknen.

15 Sådanne såkaldt medieadskilte elektromagnetventiler, der fremfor alt benyttes til varmdriksautomater, er i og for sig kendt. En ventil af den ovenfor anførte konstruktion er f.eks. beskrevet i det ældre DE-offent1 iggerelsesskrift 36 13 481.

20 Benyttes ventilerne som udløbsventiler for kogevand, er de udsat for en meget kraftig påvirkning, og skal regelmæssigt vedligeholdes og efter forholdsvis kort brugstid også udskiftes. Det har vist sig, at en række årsager er ansvarlig for denne kraftige påvirkning.

25

Ved meget kalkholdigt vand danner der sig forholdsvis hurtigt kalkaflejringer i ventilhuset og især på ventilsædet og venti Itallerknen. Dette fører i begyndelsestrinnet til visse lækager, men dog ikke til ventilens fuldstændige svigten. Men da 30 det på grund af lækagen forekommende drypvand fordamper ved skæringsstedet mellem den vandførende del af ventilen og den frie atmosfære, aflejrer de i vandet værende hårdhedsdannere sig der, således at ventilen til sidst svigter fuldstændigt. Processen fremmes ved mediets høje temperatur.

I blødtvandsområdet har forkalkningen som årsag til svigt lille betydning, men til gengæld dannes der ved magnetankerets 35 2

DK 164239 B

mekaniske friktion i styreroret ferritho 1dige bestanddele, der aflejres i det lukkede ankerrum. Der opstår et over for korrosion lidet modstandsdygtigt pulver, der sætter sig fast i ventilens magnetsystein og korroderer der. Denne proces fremmes 5 yderligere ved, at der til trods for skillemembranen mellem vent i 1 kammeret og styrerørets indre rum med tiden kan komme fugt ind i dette indre rum. Dette skyldes, at der som skillemembraner benyttes tyndvæggede membraner af silikonemateriale. Gennem dette materiale kan vanddamp, især tæt ved kogepunktet, 10 diffundere i lille målestok. På den mod styrerørets indre rum vendende side af membranen opsamles et kondensat, der er kalkfrit, men som dog bevirker, at magnetankerets ferritholdige afslidte materiale omdannes til ferrooxid. På grund af dette afslidte korroderede materiale kommer det, afhængigt af om-15 skiftningshyppigheden, hyppigt til magnetankerets blokering. Endvidere kan det ved ansamling af kondensvand ved fastgørelsesstedet mellem ventilskaftet og den i almindelighed med skillemembranen i ét stykke forbundne ventiltallerken komme til slaglængdeændringer, der fører til unøjagtigheder for do-20 seri ngen.

I særligt ugunstige tilfælde kan vandets diffusion gennem skillemembranen oven i købet føre til, at det elektriske styresystem svigter.

25

Endeligt har det vist sig, at magnetankeret, trods høj fremstilli ngsnøjagtighed, forsøger at indtage en foretrukken stilling i styrerøret. Dette medfører, at venti 1 tal!erknen i tætningsområdet er udsat for et asymmetrisk fladetryk. På stedet 30 for det mindste fladetryk er kalkaflejringerne kraftigst.

Det er den foreliggende opfindelses formål at udforme en magnetventil af den indledningsvist omtalte konstruktion således, at de ovenfor nævnte mangler ikke forekommer, og især at en 35 kalkaflejring forhindres i området mellem vent i 1 tallerknen og ventilsædet. Endvidere skulle det med den nye elektromagnetventil være muligt at forhindre dannelsen af kondensvand i

DK 164239 B

a ύ st-yrerørets indre rum. Hermed skulle en sådan ventils levetid være væsentligt forøget.

For at tilgodese ovennævnte formål er den indledningsvist om-5 talte magnetventil ifølge opfindelsen ejendommelig ved, at ventilsædet indeholder en langs dets indre periferi koaksialt med vent i 1 skaftet anbragt folie af polytetraf1uorethylen, hvilken folie på den mod ventiltallerknen vendende side rager ud over ventilsædets overflade med en forud given længdeandel, og hvor 10 overfladen af den mod vent i 1 ta 1lerknen vendende kant af folien ligger i et lukkeplan, der er anbragt vinkelret på ventilskaftets akse, og at ventiItallerknen består af et gummielastisk materiale, der har en ringere hårdhed end folien, og hvis mod ventilsædet vendende flade i det mindste ved anlægsområderne i 15 radial retning med lukkeplanet indeslutter en spids vinkel.

Det har vist sig som særlig fordelagtigt, når den udover ventilsædets overflade ragende folie er formet som et lukket rørstykke, og hvor den længdeandel, med hvilken folien rager ud 20 over ventilsædets overflade, i det væsentlige kan være lig med folietykkelsen.

Endvidere har det vist sig fordelagtigt, når styrerørets indre rum i området umiddelbart ovenfor skillemembranen via mindst 25 én udluftningsåbning er forbundet med det ydre rum uden for ventilen med henblik på undertrykkelse af kondensvanddannelse inden for skillemembranen. I denne forbindelse kan der være tilvejebragt flere udluftningsåbni nger fordelt på ventilhusets omkreds i et plan vinkelret på ventilskaftets akse.

30

Den i det væsentlige som et keglestubformet legeme udformede ventiltallerken kan via en skrueforbindelse være fastgjort på ventilskaftet på den måde, at der på vent i 1 skaf tets ende er anbragt en gevindtap, der har et ikke-skærende gevind, der er 35 skruet i en boring i ventiltallerknen. Endvidere kan der i den i det væsentlige som et keglestubformet legeme udformede ventiltallerken koaksialt med vent i 1 skaftet være anbragt en rør- 4

DK 164239 B

formet støttede!, der er ført ud af venti 1 ta 11erknen i retning mod magnetankeret og ind i styrerørets indre rum og mindst på sin ydre frembringerflade har i længderetningen hen over hele sin længde forløbende dræneringsrender.

5

En udførelsesform for ventilen ifølge opfindelsen med særlig lang levet id får man på grund af den her forekommende særdeles lille afslidning ved magnetankerets forskydning i styrerøret, når der i det til topstykket tilstødende afsnit af styrerøret 10 og omsluttende magnetankeret på dets frembri ngerf1ade på en forud given længde indlægges en folie af en fluorhold ig polymer, der indeholder grafit eller kulstof som fyldstof, og som i det mindste er fastgjort aks i alt og radialt på den mod topstykket vendende ende.

15 Således som det er forklaret nærmere nedenfor på grundlag af et udførelseseksempel, har det vist sig, at der ved elektromagnetventilen ifølge opfindelsen ikke forekommer nogen kalkaflejringer, og at kondensvanddannelsen inden for skillemem-20 branen, især ved de foretrukne udførelsesformer, kan undertrykkes, og at der kan opnås en lang levetid for ventilen.

Nedenfor forklares på grundlag af tegningen et udførelseseksempel for en elektromagnetventil ifølge opfindelsen.

25 På tegningen viser fig. 1 en elektromagnetventil i længdesnit, 30 fig. 2 en i forhold til fig. 1 forstørret gengivelse af et udsnit af den i fig. 1 viste ventil i ventil sædeområdet, fig. 3 og 4 hver i perspektivisk gengivelse enkeltdele af ventilen vist i fig. 1 og 2.

Den i fig. 1 til 3 viste elektromagnetventil, der er tænkt anvendt som udløbsventil i varmdriksautomater, har et ventilhus 35 5

DK 164239 B

1, hvori der er tilvejebragt et ventilkammer 2. I ventilkammeret munder et tilløb Z. På huset l's underside er der anbragt en underdel 25, der har det nedad udad førte aflob A, og på hvis overdel, der begrænser vent i 1 kammeret 2, der er anbragt 5 et ventilsæde 3, der ligger over for den i vent i 1 kammeret 2 anbragte ventiItallerken 10.

Vent i 1 ta 11erknen 10 er formet som et i det væsentlige kegle-stubformet legeme og består hensigtsmæssigt af et silikonema-10 teriale. På sin øvre rand går den i ét stykke over i en skillemembran 12, der ved sin ydre rand 12a tætnende er forbundet med ventilhuset 1. Det oven for skillemembranen 12 beliggende rum er på denne måde adskilt væsketæt fra vent i 1 kammeret 2. Vent i 1 ta 11erkenen 10 er på en nedenfor nærmere forklaret måde 15 fastgjort til et ventilskaft 9, der er udformet som en ansats på et magnetanker 6. Det til elektromagnetventi lens magnetsystem hørende magnetanker 6 er styret i et styrerør 5, der er anbragt inden for en magnetspole 4. I magnetspolen 4's overdel befinder der sig et topstykke, der er forbundet med et magnet-20 spolen 4 omgribende magnetåg 7. På magnetsystemets side er der anbragt en elektrisk tilslutning 25.

t

Den som rullemembran udformede skillemembran 12 og den deri integrerede vent i 1 ta 1lerken 10 er udformet således, at den i 25 åbningsretningen opadtil virksomme virkeflade af rullemembranen 12 er mindre end den i lukkestilling virkende virkeflade af vent i 1 tallerknen 10. Herved opnår man dels, at ventilens lukning understøttes ved medietrykket, og dels, at der fra magnetsystemet kun skal påføres den åbningskraft, der er givet 30 ved differencen mellem de på de to virkeflader virkende trykkræfter .

Som det især fremgår af fig. 2, er der i ventilsædet indsat en som rørstykke udformet folie 13 af polytetrafluorethylen på en 35 sådan måde, at den rager ud over ventilsædet ved den mod ven-tiltallerknen 10 vendende side med en længdeandel, der omtrent svarer til foliens tykkelse. Denne tykkelse kan f.eks. andrage 0,5 mm.

6

DK 164239 B

Selvfølgelig kan der i stedet for et rørstykke også indlægges et folieafsnit langs ventilsædet 3's periferi.

Udformningen er således, at folien 13' s overkant 13a ligger i 5 et plan S, der står vinkelret på midteraksen M, og som kan betegnes som "lukkeplan". Venti 1 tal 1erknen 10 er af et materiale, hvis hårdhed er mindre end folien 13's hårdhed. Den mod ventilsædet 3 vendende overflade af vent i 1 ta 11erknen 10 er udformet svagt konkav, og de ved ventilens lukning mod ventilsæ-10 det siddende anlægsområder 10a danner i radial retning spidse vinkler α med lukkeplanet S.

I fig. 2 ses en ventiltallerken 10 under lukkeprocessen. Her viser fig. 2's højre halvdel ventiltallerknen 10's stilling 15 kort før den endelige lukkestilling nås i det øjeblik, hvor anlægsområderne 10a sættes på folien 13's overkant 13a.

Fig. 2's venstre halvdel viser den endelige lukkestilling, i hvilken der på grund af det blødere materiale på ventiltal-20 lerknen 10's underside forefindes en svag deformering af anlægsområderne 10a.

Den ovenfor beskrevne udformning af ventiItallerknen 10's sædeparti på den øvre rand af ventilsædet 3's folie 13 medfører, 25 at venti 1 tallerknen ligger an mod ventilsædet med et specifikt stort fladetryk, uden at ventiItallerknens overflade ødelæg ges. Tværtimod opnås ved hjælp af den elastiske optræden af ventiItallerknen 10's materiale en relativ forskydning, ved hvilken eventuelt vedhæftende kalkpartikler, der vil afsætte 30 sig på ventilsædets inderside, automatisk løsnes. Folien 13's materiale er på grund af sin overfladeegenskab kalkafvisende, således at en forkalkning næsten er udelukket i dette vigtige funktionsområde. Det har vist sig, at det af folien 13's overkant dannede ventilsæde tilnærmer sig venti 1 tallerknen 10's 35 kontur, men at ventilsædets skarpe kant dog bevares og ikke mister sin virkning. I mediet medførte kalkpartikler aflejres ikke på ventilsædet, men aflejres enten i forvejen eller føres med mediestrømmen gennem ventilen.

7

DK 164239 B

På grund af det store specifikke fladetryk mellem ventiltallerken og ventilsæde er det ikke længere nødvendigt at fremtvinge ventilens tæthed ved en kraftig returfjeder. Dette aflaster ventilens elektriske udstyr.

5

Som specielt vist i fig. 2 er ventiltallerknen 10 fastgjort til vent i 1 skaftet 9 via en skrueforbindelse. Til dette har vent i 1 skaftet 9 en gevindtap 15, der forlænger dette, og som har et ikke-skærende gevind, der er skruet ind i ventiltal-10 lerknen 10's boring 16. Gevindet skal i denne forbindelse være udformet således, at materialet i afhængighed af silikonematerialets Shore-hårdhed udfylder en størst mulig del af gevindet. Dette betyder, at der ved et hårdere materiale vælges et finere gevind og ved et blødere materiale et grovere ge-15 vind. Denne form for befæstigelse har endvidere den fordel, at vent i 1 tal 1erknen er godt styret, og at man undgår en afvigelse i sideretningen, og dels at man ved en eventuel opsamling af væske bag skillemembranen 12 undgår en slaglængdeændring for ventilen.

20

Ansamling af gennem sk i 1l^membranen 12 diffunderende vand undgås imidlertid også ved en række andre forholdsregler. I første linie sker dette ved, at styrerøret 5’s indre rum 11 udluftes tilstrækkeligt i området umiddelbart ovenfor skillemem-25 branen 12 således, at fra skillemembranen 12 udtrædende vand slet ikke kan trænge dybere ind i det indre rum, men i forvejen fordamper uden nogen rest. Hertil tjener udluftningsåbningerne 14a-14d, der er anbragt fordelt på ventilhusets omkreds i et plan vinkelret på vent i 1 skaftet 9's akse M.

30

Som fig. 4 viser i forbindelse med fig. 2 er udluftningsåbningerne 14a-14d anbragt i en plade 23, der kan lægges ind i huset, og hvorpå styrerørets underste del 5a, der udvider sig flangeagt igt, sidder.

Til videre understøttelse af udluftningen også af ventiltallerknen 10's indre rum er der i det viste udførelseseksempel i 35 8

DK 164239 B

ventiltallerknen 10 koaks i alt med ventilskaftet 9 med aksen M anbTragt en rørformet støttede! 17, der nærmere er vist i fig.

3. Støttedelen 17 har på sin yderside dræneringsrender 17a og på sin inderside dræneringsrender 17b. Den er anbragt således 5 inden for venti 1 tal lerknen 10, at dens overdel er ført ind i styrerøret 5's indre rum 11 og støtter sig mod magnetankeret 6's nedre flade. Dræner ingsrenderne 17a og 17b er dermed ført direkte ind i det indre rum 11, i hvilken forbindelse de indre dræneringsrender 17b er forbundet med dette indre rum 11 via 10 åbninger 17c, der ved støttedelen 17's øvre ende forbinder støttedelens indre rum med styrerørets indre rum 11. Denne udformning bevirker, at vent i 1 rummets udluftning også strækker sig over ventiltallerknen 10's indre rum og fastgørelsesmåden. Udformningen af en sådan støttedel er frem for alt fordelag-15 tig ved større ventiler.

For at modvirke en afslidningskorrosion af magnetankeret 6 er der i det til topstykket 8 tilstødende afsnit af styrerøret 5 på en forud given længde indlagt en folie, der omslutter mag-20 netankeret 6's frembri ngerf1ade. Folien 18 består af en fluorhold i g polymer, der som fyldstof indeholder grafit eller kulstof, og er fikseret i styrerøret i radial og aksial retning. Denne udførelsesform har den fordel, at der ikke dannes nogen ferritisk afslidning på magnetankeret 6’s overflade, og at 25 ventilens levetidsforhold forøges væsentligt. Ved tilsvarende nøjagtigt afpassede tolerancer for magnetankeret og folien 18 er det muligt at begrænse magnetankerets afvigelse i sideretningen til et minimum. Dette medfører igen, at ventiltallerkenen 10 altid indtager den samme position på folien 13’s øvre 3o rand i ventilsædet 3.

I en længdeboring 19 i magnetankeret 6 er der som returfjeder anbragt en skruetrykfjeder 20, der via en i boringen 19 indgribende ansats 21 er fastgjort på topstykket 8. For at for-35 hindre metal afsiidning af skruetrykfjederen 20 er der i længdeboringen 19 ligeledes indlagt en folie 22 af en fluorholdig polymer med grafit eller kulstof som fyldstof og omsluttende skruetrykfjederen 20.

Claims

1. Elektromagnetventil, især en udløbsventil til kogevand, med et ventilhus (1), i hvilket der er tilvejebragt et ventil-30 kammer (12), der er direkte forbundet med en tilløbskanal (Z) og via et ventilsæde (3) er forbundet med en afløbskanal (A), og med et på ventilhuset anbragt magnetsystem med en magnetspole (4), i hvilken der er anbragt et i et styrerør (5) styret magnetanker (6), der ligger over for et i magnetspolens 35 overdel anbragt topstykke (8), der er forbundet med et magnet-åg (7), og som på dets mod ventilsædet vendende ende via et ventilskaft (9) er forbundet med en vent i 1 ta 11erken (10), og 10 DK 164239 B hvor venti Ikammeret (2) ved hjælp af en skillemembran (12) er aflukket over for styrerorets indre rum (11), idet skillemembranens ydre rand (12a) er tætneno'e forbundet med ventilhuset (1) og dens indre rand er tætnende forbundet med ventiltal-5 lerkenen (10), k e n d e t e g n e t ved, at ventilsædet (3) i ndeholder en langs dets indre periferi koaks i alt med ventilskaftet anbragt folie (13) af polytetrafluorethylen, der på den mod ventiltallerknen (10) vendende side rager ud over ventilsædets (3) overflade med en forud given længdeandel, og 10 hvor foliens (13) mod venti 1 tal lerknen vendende kant (13a) ligger i et lukkeplan (S), der er anbragt vinkelret på ventilskaftets akse (M), og hvor venti 1 tal 1erkenen (10) består af et gummi elastisk materiale, der har en mindre hårdhed end folien (13), og hvis mod ventilsædet (3) vendende overflade i 15 det mindste ved anlægsområderne (10a) i radial retning med lukkeplanet (S) indeslutter en spids vinkel (a).

2. Elektromagnetventil ifølge krav 1, kendetegnet ved, at skillemembranen (12) er forbundet i et stykke med ven- 20 tiltallerkenen (10). /

3. Elektromagnetventil ifølge krav 2, kendetegnet ved, at skillemembranen (12) og ventiltallerknen (10) består af silikonemateriale. 25

4. Elektromagnetventil ifølge et af kravene 1 til 3, kendetegnet ved, at folien (13) er udformet som et lukket rørstykke. 1

5. Elektromagnetventil ifølge et af kravene 1 til 4, ken detegnet ved, at den længdeandel, med hvilken folien (13) rager ud over ventilsædets (3) overflade, i det væsentlige er lig med folietykkelsen. 11 DK 164239 B udluftningsåbning (14a-14d) er forbundet med det ydre rum uden for venti len.

6. Elektromagnetventil ifølge et af kravene 1 til 5, ken detegnet ved, at styrerørets (5) indre rum (11) i om rådet umiddelbart oven for skillemembranen (12) via mindst én

7. Elektromagnetventil ifølge krav 6, kendetegnet 5 ved, at der fordelt på ventilhusets (1) periferi i et plan vinkelret på vent ilskaftets akse (M) er tilvejebragt flere udluftningsåbninger (14a-14d).

8. Elektromagnetventil ifølge et af kravene 1 til 7, k e n - 10 detegnet ved, at den i det væsentlige som et kegle- stubformet legeme udformede vent il tallerken (10) er fastgjort på vent i 1 skaftet (9) via en skrueforbindelse på den måde, at der på vent i 1 skaf tets (9) ende er anbragt en gevindtap (15), der har et ikke-skærende gevind, der er skruet ind i en boring 15 (16) i vent i 1 tal 1erkenen (10).

9. Elektromagnetventil ifølge et af kravene 1 til 8, kendetegnet ved, at der i den i det væsentlige som et keglestubformet legeme udformede ventiltallerken (10) koak- 20 sialt med vent i 1 skaftet er anbragt en rørformet støttedel (17), der er ført ud af venti Itallerknen (10) i retning mod magnetankeret (6) ind i styrerørets (5) indre rum (11), og som i det mindste på sin ydre kappeflade har i sin længderetning over hele sin længde forløbende dræneringsrender (17a, 17b). 25

9 DK 164239 B Via de elektriske tilslutninger 26 tilføres den nødvendige elektriske energi til magnetspolen 4. For at der i udløbet A efter ventilens lukning ikke skal blive 5 noget vand tilbage, der ville blive afkølet til den næste tapning og dermed nedsætte vandets udleveringstemperatur, er der tilvejebragt en udluftnings indretning med en udluftningsåbning 24a inden for udløbet A, til hvilken der slutter sig et udluftningsrør 24, der er ført op til en forud given højde, der 10 en ikke vist måde ligger ovenfor vandspejlet i en med ven tilen forbundet beholder. Ventilens åbning sker ved at slutte strømmen til magnetspolen 4 og derved magnetankeret 6's antrækning mod returfjederen 15 20's virkning. Ved afbrydelse af strømmen til magnetspolen 4 lukker ventilen under fjederen 20's påvirkning, hvorved der på grund af udformningen af den til vent i 1 kammeret 2 knyttede side af ventiltallerknen 10 i forhold til membranen 12's virkeflade forekommer en understøtning af lukkekraften ved hjælp 20 af medietrykket. På underdelen 25 er der desuden anbragt en drossel indretning 27.

25 Patentkrav.

10. Elektromagnetventil ifølge krav 9, kendetegnet ved, at støttedelen (17) omslutter ventilskaftet (9) og støtter sig mod magnetankeret (6), og hvor der i det mindste i dræner ingsrendernes (17a, 17b) område i den ende af støttede- 30 len (17), der ligger an mod magnetankeret (6), er tilvejebragt åbninger (17c), der forbinder støttedelens indre rum med styrerørets indre rum (11).

11. El.ektromagnetventi 1 ifølge et af kravene 1 til 10, k e n -35 detegnet ved, at en folie (18) af en fluorholdig polymer, der indeholder grafit eller kulstof som fyldstof, er indlagt i det til topstykket (8) tilstødende afsnit af styrerøret 12 DK 164239 B (5)^, og på en forud given længde omslutter magnetankeret (6) på dettes frembringerflade, og i det mindste er aksialt og radialt fastgjort ved den mod topstykket (8) vendende ende.

12. Elektromagnetventil ifølge krav 11, k e n d e t e g n e t ved, at magnetankeret (6) på den mod topstykket (8) vendende side har en længdeboring (19) af en forud given dybde, hvori der er anbragt en skruefjeder (20), og at topstykket (8) har en i denne længdeboring (19) indgribende ansats (21), på hvil-10 ken en ende af skruefjederen (20) er fastgjort, og at der i længdeboringen (19) og omsluttende skruefjederen (20) er indlagt en folie (22) af en fluorholdig polymer, der indeholder en grafit eller kulstof som fyldstof. 15 20 25 1 35