磁阀的磁芯以及磁阀的制作方法

磁阀的磁芯以及磁阀的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种磁阀的磁芯以及一种具有这样的磁芯的磁阀，所述磁芯在磁线圈（12）的芯引导管（22）中以轴向可移动的方式被引导并且在与通流口（31）相对置的第一端侧（44）上与密封系统共同作用，使得所述通流口（31）在第一极限位置中被关闭并且在第二极限位置被开启。所述磁芯与填充有介质，特别是高粘度的介质的阀腔流体连接。从与第一端侧相反的第二端侧（86）开始，沿着所述磁芯的圆周，特别是在纵向中轴线（L）的方向上伸展的多个纵向槽（88’）朝向第一端侧的方向延伸，其中所述纵向槽（88’）具有至少为磁芯直径（D）的25%的深度（t1，t2）。
【专利说明】磁阀的磁芯以及磁阀【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种磁阀的磁芯，所述磁芯在磁线圈的芯引导管中以轴向可移动的方式被引导并且在与通流口相对置的第一端侧上与密封系统共同作用，使得通流口在第一极限位置上被关闭并且在第二极限位置上被开启，其中所述磁芯与由介质特别是高粘度的介质填充的阀腔连接。除此之外本发明涉及一种磁阀，特别是油燃烧器-磁阀。
【背景技术】
[0002]与高粘度的液体结合使用的特别是与油燃烧器结合使用的磁阀经受高的要求。通常的条件是在粘度为大约75厘斯的油中在30巴范围中的介质压力和大约165° C的线圈温度。
[0003]由于30巴的压力，不能够使用介质分离的阀，也就是说具有膜的阀。但是这意味着，阀腔填充有介质并且磁芯由油在周围冲刷，在所述阀腔中磁芯在阀接通时运动。在接通过程期间，如果磁芯被牵拉，那么该磁芯必须将油推挤阀腔，所述阀腔位于磁芯的背侧上。但是高粘度的介质阻碍磁芯的运动，以至于运动被阻滞。介质必须能够在牵拉磁芯时在侧面经过磁芯流出到阀腔的另一个部段中。
[0004]在交流电磁铁中电压峰值和电压谷值交替导致这种情况加剧。如果磁芯在接通过程中尽管磁线圈已接通但没有被快速地牵拉，以至于工作间隙没有被关闭，那么磁芯由于线圈电流而剧烈上升。这会导致线圈烧断。
[0005]为了在油环境中实现磁芯的改善的运动性，从DE4343118A中已知，磁芯配备有纵向槽，所述纵向槽在接通过程中使得来自于阀腔的一个部段的油更好地流到阀腔的另一个部段中。但是在这里产生如下问题，即因为引入纵向槽，磁性的材料从磁芯中被去除，这削弱了磁阀的磁力。因此在现有技术中已知如下磁芯，所述磁芯具有少量的槽，所述槽也不是很深，以便不损失太多的磁性材料。
[0006]对于磁芯的构成，在DE102010024585A中描述了另一个解决方案。在这里应将在线圈中产生的热量传输到油上，以便降低其粘度。

【发明内容】

[0007]本发明的目的是，实现一种用于磁阀的磁芯，所述磁芯允许在粘稠的液体中进行容易的运动，并且所述磁芯的出色之处在于高的磁力。
[0008]这在之前提到类型的磁芯中通过如下方式实现，即从与第一端侧相反置的第二端侧开始，沿着磁芯的圆周，特别是在纵向中轴线的方向上伸展的多个纵向槽，在朝向第一端侧的方向上延伸，并且纵向槽至少具有为磁芯直径的25%的深度。
[0009]令人感到意外的是，在实验中已经明确地发现，多个非常深的槽完全不降低或者仅轻微地降低地磁力。大量的具有大的深度的槽的效果能够通过有效地减少有害的涡流来解释，这补偿了磁力的降低。
[0010]本发明的优选 的实施方式提出，槽的优选不变的宽度最多为磁芯的直径的10%。一般而言在磁芯的圆周上存在这样多的槽，使得槽宽的总和在磁芯的圆周长度的15%和25%之间。
[0011]除此之外优选应设置至少六个槽，优选至少八个槽。
[0012]优选磁芯具有第一和第二纵向槽，其中所述第一纵向槽与第二纵向槽相比具有更大的深度。通过槽深度的这种变化，优化了对磁力和横截面积的调整。
[0013]第二纵向槽应与两个第一纵向槽相邻，其中也可能的是，多个第一或第二纵向槽彼此邻接地设置，然后所述多个第一或第二纵向槽再与第二或第一纵向槽相邻。但是优选的实施方式是，第一和第二纵向槽在圆周方向上交替。
[0014]此外已经证实的作为有利因素的是，纵向槽的深度朝向第一端侧减小。在这个区域中在磁阀中在磁芯的侧面上已经邻接阀腔，以至于在所述磁芯的背侧上存在的、待向前推挤的液体能够径向地从槽中离开。
[0015]磁芯能够在靠近所述第一端侧处具有环绕的收缩部以用于容纳弹簧，所述弹簧在一个方向上加载磁芯。
[0016]在从收缩部到第一端侧的过渡部上，应构成有肩部作为用于弹簧在磁芯上的接触面。
[0017]纵向槽能够在轴向上在到达第一端侧之前终止，特别是在收缩部的区域中终止。收缩部特别是应具有比槽更小的深度。在安装状态中，液体因此从槽流到收缩部中并且在弹簧的圈之间穿流过。
[0018]在收缩部的区域中能够设置两个在轴向上彼此间隔的、优选也在圆周上间隔的横向孔，所述横向孔穿通磁芯，液体能够通过所述横向孔。
[0019]在第一端侧上根据优选的实施方式设置凹部以用于容纳密封系统。这个密封系统特别设计成，使得相对于密封座运动的密封元件在轴向上可运动地安置在凹部中。
[0020]通过具有能够贴靠在密封座上的可运动的密封元件的可运动的密封系统降低了制造公差。除此之外保证了在用于通过磁芯的运动提升密封元件的牵引力过低的或非常低的情况下仍不释放密封座，相反，该密封座应仅在线圈的明确的足够大的牵引力中才被释放。
[0021]凹部能够具有两个彼此连通的、具有不同的直径的部段，所述部段具有不同的功能并且容纳不同的部分。
[0022]优选地，横向孔中的每一个在具有不同的直径的凹部的一个中终止，以至于凹部的相应的部段向外与阀腔流体连接，并且横向孔用作为存在于凹部中的背侧上或者必须流入这个凹部中的液体的流入通道或流出通道。
[0023]本发明除此之外涉及一种磁阀，所述磁阀具有磁线圈和根据本发明的磁芯，所述磁芯可通过磁线圈接通。此外磁材具有由阀座围绕的、通过磁芯的运动来开启和关闭的通流口。
[0024]阀优选构成为，使得液体在阀的开启过程期间能够经由槽流到第二端侧。优选设置有环形腔，所述环形腔用于在朝向阀座的方向上预紧磁芯的弹簧，槽在其靠近阀座的端部上通到所述弹簧中。
[0025]磁芯在第一端侧上优选具有凹部，在轴向上预紧的密封系统插入到所述凹部中，所述密封系统确保即使在线圈的牵引力已经较低的情况下也关闭阀。[0026]磁芯中的横向孔应通到凹部中，也就是说优选一个横向孔在密封元件的背侧上通到凹部中和/或另一个横向孔在分配给密封元件的垫片的侧面上通到凹部中，以至于凹部在密封元件和/或相关联的垫片的背侧上不形成封闭的空腔。
【专利附图】

【附图说明】
[0027]本发明的其它的特征和优势通过参考附图从下面的描述和下面的附图中得出。在附图中不出:
[0028]图1示出根据本发明的用于油燃烧器的磁阀的纵向剖面图，
[0029]图2示出在关闭的阀座中，根据本发明的磁阀在根据本发明的密封系统的区域中的放大的剖面图，
[0030]图3相应于图2示出在开启的阀座中根据本发明的密封系统的放大的细节视图，
[0031]图4示出根据本发明的、在根据本发明的磁阀中使用的磁芯的立体视图，
[0032]图5示出在根据图4的磁芯上的俯视图，以及
[0033]图6示出一件式实施方式的垫片的横截面视图。
【具体实施方式】
[0034]在图1中描述了磁阀，所述磁阀由高粘度的油穿流，并且在油燃烧器中用于对油进行配量供给。
[0035]磁阀包括壳体10，所述壳体具有用于使操作元件14运动的电线圈12，所述操作元件在当前情况下构成为磁芯。但是在下文中为了简化总是将磁芯表示为操作元件。操作元件14能够经由线圈12在轴向方向上运动。
[0036]在壳体10的内部中存在空腔，所述空腔部分地由线圈12围绕，所述空腔在轴向方向上通过由铁磁材料构成的塞子16封闭。如果磁阀通过交流电来运行，那么在塞子16中的端侧上安置由铜或银构成的交流电环18。
[0037]操作元件14处于所谓的阀腔中，所述阀腔部分地通过操作元件14填充，但是所述阀腔在图1中所示出的磁阀关闭位置中包括在塞子16和操作元件14之间的间隙20。
[0038]所谓的芯引导管22设置在壳体10上的内侧并且在径向上向外对阀腔加衬。导向管22用作为滑动引导面，所述滑动引导面用于沿着其滑动的操作元件14。
[0039]油流经阀体24，在所述阀体上也放置壳体10。阀体具有第一开口 26以及第二开口 28，在所述第一开口和第二开口之间存在与阀座30连接的连接通道，所述阀座在阀关闭的情况下关闭连接通道并且在阀开启的情况下阀座被释放并且因此开启连接通道。阀座30是环形的面，优选是自由终止的、具有由阀座30围绕的作为连接通道的一部分的通流口 31的壁的环形的面。密封元件32能够被放置在阀座30上并且密封阀座30。
[0040]密封元件32由弹性体材料构成，但是特别是由聚四氟乙烯(PTFE)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)或者聚醚醚酮(PEEK)构成。
[0041]密封元件32是密封系统的一部分，所述密封系统在图2和3中清晰可见，并且所述密封系统包括密封保持件34、第一垫片36，第二垫片38以及弹簧元件40，所述密封保持件、第一垫片、第二垫片以及弹簧元件全部安置在操作元件14中的凹部42中。凹部42从操作元件14的靠近阀座30的端侧44开始延伸，并且设计为盲孔。[0042]密封保持件34和密封元件32形成预组装的单元和密封垫。
[0043]凹部42具有第一部段46和第二部段48，所述第一部段远离端侧44并且具有较小的直径，所述第二部段朝向端侧44连接在第一部段46上并且具有较大的直径。
[0044]这两个部段46，48相互连通。
[0045]在第一部段上安置弹簧元件40，以至于这个部段用作为用于弹簧元件40的容纳腔。
[0046]在第二部段48上安置密封保持件34、密封元件32和两个垫片36，38。
[0047]为了防止密封系统离开凹部42在轴向上向外运动，在凹部42的区域中设置有卡紧环50，所述卡紧环同时用作为轴向上的止挡部，所述止挡部用于可轴向运动的密封保持件34。
[0048]如在图2中所示出的，密封保持件34构成为环，所述环在圆柱形的凹部42中滑动。密封保持件34对此具有径向外部的圆周面52，所述圆周面在部段48的区域中贴靠操作元件14的用作为工作面的内侧并且沿其滑动。
[0049]环形的密封保持件34在内侧上具有内面54，所述内面优选密封地贴靠密封元件32的环绕的边缘并且围绕密封元件32。
[0050]内面54在其靠近阀座30的端部上终止于径向向内凸出的优选封闭地环绕的凸出部56。凸出部56是密封保持件34的一件式的组成部分并且具有用于在轴向上贴靠密封元件32的优选平坦的接触面58。
[0051 ] 密封元件32夹在凸出部56和密封保持件34的径向向内伸出的保持凸部60之间。保持凸部60通过密封保持件34的薄的、接片状的壁形成，所述壁围绕密封元件32的边缘弯边，以至于产生轴向上的夹紧。
[0052]密封保持件34在靠近阀座30的端侧上具有优选封闭地环绕的、在轴向上突出的突起62，所述突起是极窄的，并且所述突起如3所示，在阀的开启的位置中贴靠卡紧环50。因此突起62用作为阀的所谓的第二极限位置(开口位置)中的接触面。突起62在下述径向平面中终止，凸出部56的接触面58也位于所述径向平面中。
[0053]第一垫片64 (见图3)整面地贴靠在密封元件32的远离密封座30的端侧上。
[0054]第二垫片66再优选仅以基本的点接触在背侧贴靠在第一垫片64上，因为第二垫片66具有中心的拱起部68。这个拱起部确保通过弹簧元件40导致中心的力导入，所述中心的力导入实现了密封系统的均匀的移动。第一垫片64确保将力均匀地导入到密封元件32中并且防止密封元件32在使用过程中因弹簧力40在背侧上变形。
[0055]如所提到过的，弹簧元件40在朝向阀座30的方向上预紧密封元件，准确地说预紧密封系统的其余部分。
[0056]如图2和3所示，阀座30构成为，使得阀座在阀的关闭的状态中能够通过密封元件32关闭，其中密封保持件34以一定间距在径向上围绕阀座30，以至于仅密封元件32贴靠阀座30。
[0057]密封保持件34和/或两个垫片64，66中的一个或两个优选由金属制成。
[0058]凸出部56和卡紧环50的径向位置相互调整为，使得凸出部56与阀位置无关地不与卡紧环50接触，而是在开启的状态中(见图3)沉入由卡紧环50围绕的空腔中并且仅借助于轴向的突起62贴靠在卡紧环50上。[0059]操作元件14，如在图4中也可看出的，优选具有两个在径向上的横向孔70，72，所述横向孔在轴向上以及优选附加地也在圆周上彼此间隔，并且当前设计为通孔。也可在图2和3中看出的横向孔70通到凹部42的部段46中并且横向孔72通到部段48中。
[0060]优选横向孔72设置为，使得所述横向孔始终也在密封元件32的背侧上朝向凹部42敞开。
[0061]操作元件14在其与阀座相对置的端侧44附近具有环绕的收缩部74，所述收缩部在肩部76中终止并且所述收缩部用于容纳弹簧78(见图1)。弹簧一方面支撑在肩部76上并且另一方面支撑在通过管22的扩张形成的肩部80上。
[0062]管22同样朝向阀座30扩张并且在多次U形弯曲的法兰壁82 (见图1)中终止，其中在一个“U”中，朝向阀体24安置密封件84。
[0063]操作元件14，在这里是磁芯，除了表示为第一端侧的端侧44还具有一个相反置的第二端侧86。
[0064]从端侧86开始，在操作元件14中设置多个优选在径向上伸展的槽88，88’，所述槽沿着基本上圆柱形的操作元件14的中轴线A延伸。
[0065]但是槽88，88’不到达第二端侧44并且在所述第二端侧前终止，特别是在收缩部74的区域中终止。
[0066]槽88，88’形成纵向槽，所述纵向槽的深度T相应于操作元件14的直径D的至少25%，其中该直径D和线圈12的区域中的深度被测量。
[0067]设置具有不同深度的纵向槽，也就是说具有比槽88’的槽深tl小的槽深t2的纵向槽88。槽88’被称为第一纵向槽而槽88被称为第二纵向槽。这两个槽88和88’在轴向上优选伸展同样长，并且这两个槽在第二端侧86上开始。
[0068]槽深t2也为磁芯直径D的至少25%。
[0069]第一和第二纵向槽88，88’分别在圆周方向上交替，但是其中也可能的是，设置例如两个或多个相邻的第一纵向槽88’并且在第一纵向槽88’的组之间设置第二纵向槽88。
[0070]槽宽b对于这两个槽88，88’而言优选是相同的并且除此之外优选最大为直径D的 10% O
[0071]在所描述的实施例中，直径D为19mm，并且存在彼此交替的四个纵向槽88和四个纵向槽88’。纵向槽的深度一方面为5mm另一方面为6.75mm,槽宽仅为1.5mm。
[0072]由于大量的具有大的深度的槽88，88’，能够实现有效地降低有害的涡流。
[0073]弹簧78在收缩部74的区域中的位置确保必须去除操作元件14的非常少的材料，以便用于安置弹簧78。迄今为止的实施方式在端侧86的区域中设有用于放置弹簧78的凹部以，所述凹部自然导致磁力的剧烈降低。
[0074]如在图1至3中所示，纵向槽88’的深度以及纵向槽88的深度也在朝向第二端侧44的方向上减小，并且在某种程度上可以说在收缩部74的区域中终止。
[0075]根据本发明的磁阀和密封系统具有一些决定性的优点。
[0076]首先，弹性的密封元件32不摩擦凹部42的内侧，并且因此不遭受强烈的磨损。除此之外通过密封保持件34和操作元件14之间的金属/金属的材料对降低了摩擦。
[0077]此外密封保持件34和卡紧环50之间的非常小的接触面有助于:当这个密封系统在长时间的停用状态之后被使用时，不引起密封系统的粘合，因为在这个区域中由于缺少介质分离存在黏稠的油。除此之外，在凹部42的第一和第二部段46，48之间的端壁上的环绕的、突出的突起90也有助于这个目的，因为突起90用作为用于垫片38的止挡部(见图3)。
[0078]如果在密封保持件和凹部32的内侧之间除此之外仍存在径向的间隙，那么这甚至可能引起密封系统在操作元件14中的浮动式支承。
[0079]因为密封系统在轴向上可移动地容纳在操作元件14中，所以位于凹部42中介质必须能够在密封元件32的背侧上流入凹部42和从其中流出，这经由横向孔70，72实现。因此凹部42始终填充有油，垫片64，66之间的区域也填充有油。
[0080]在下文中阐述磁阀的工作原理。
[0081]在初始位置中，如果线圈12没有被电流流经，那么弹簧78在朝向阀座30的方向上挤压操作元件14，以至于密封元件32密封地贴靠在阀座30上。
[0082]纵向方向上的公差通过弹簧元件40来接受，所述弹簧元件确保附加的压紧力。
[0083]如果紧接着线圈被电流流经以用于打开阀，那么线圈12牵拉磁芯，在这里即操作元件14。首先操作元件14略微向上运动，其中在该初始运动中，弹簧元件40将密封元件32如之前地保持在密封座30上。在密封保持件34贴靠在这种情况下用作为止挡部的卡紧环50上时，密封元件32才从密封座30上抬起(见图3)。因此介质能够流经通流口 31和连接通道，以至于开口 26，28彼此流体连接。
[0084]为了让操作元件14运动到线圈中，介质，在这里即位于端侧86和塞子16之间的粘质的油必须被挤出。油的这种挤出经由纵向槽88，88’实现，以至于油在朝向端侧44的方向上流动，在管22的扩张部的区域中，在该处在某种程度上可以说存在朝向环形腔100(图3)的通道，所述环形腔在径向上位于阀座30之外并且所述在开启的状态中与通流口 31流体连接。
[0085]当密封元件32在操作元件14的内部相对于这个操作元件向下运动时(也就是说从关闭状态运动到开启状态)，通过这种运动，油经由横向孔70被吸入凹部72中。
[0086]当操作元件14运动到关闭的状态中时，油经由纵向槽88，88’被运回到间隙20中。
[0087]在根据图6的实施方式中密封垫一件式地构成并且由聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯或者聚醚醚酮构成。密封垫起初具有圆柱形的基本形状，但是为了减少接触面，设置有周向封闭的圆周沟槽102和设置在外圆周上的呈斜面104状的凹部，所述斜面将凹部中的圆周侧的接触面减小至少25%。通过圆周沟槽102，用作为止挡部的突起62被分开。但是在其它方面，对于由密封保持件和密封元件组成的单元，密封垫能够形成一个替选方案，以至于能够参见其它的附图。
【权利要求】
1.一种磁阀的磁芯,所述磁芯在磁线圈(12)的芯引导管(22)中以轴向能移动的方式被引导并且在与通流口(31)相对置的第一端侧(44)上与密封系统共同作用，使得所述通流口(31)在第一极限位置中被关闭并且在第二极限位置中被开启，其中所述磁芯与填充有介质，特别是高粘度的介质的阀腔流体连接，其特征在于，从与第一端侧相反置的第二端侧(86)开始、沿着所述磁芯的圆周、特别是在纵向中轴线(L)的方向上伸展的多个纵向槽(88，88’)在朝向第一端侧(44)的方向上延伸，并且所述纵向槽(88，88’)至少具有为磁芯直径(D)的25%的深度(tl，t2)。
2.根据权利要求1所述的用于磁阀的磁芯，其特征在于，所述磁芯具有第一纵向槽和第二纵向槽(88，88’)，其中所述第一纵向槽(88’)与所述第二纵向槽相比具有更大的深度。
3.根据权利要求2所述的用于磁阀的磁芯，其特征在于，所述第二纵向槽(88)分别与两个第一纵向槽(88’)相邻，优选其中所述第一纵向槽和所述第二纵向槽(88，88’)在圆周方向上交替。
4.根据权利要求1至3之一所述的用于磁阀的磁芯，其特征在于，所述纵向槽(88，88’ )的所述深度(tl，t2)朝向所述第一端侧减小。
5.根据上述权利要求之一所述的用于磁阀的磁芯，其特征在于，所述磁芯在靠近所述第一端侧处具有环绕的收缩部(74)以用于容纳弹簧(78)。
6.根据权利要求5所述的用于磁阀的磁芯，其特征在于，在从所述磁芯的所述收缩部(74)到所述第一端侧(44)的过渡部上构成肩部(76)作为用于所述弹簧(78)的接触面。
7.根据上述权利要求之一所述的，特别是根据权利要求5或6所述的用于磁阀的磁芯，其特征在于，所述纵向槽(88，88’)在轴向上在`到达所述第一端侧(44)之前终止，特别是在所述收缩部(74)的区域中终止，特别是其中所述收缩部(74)具有比所述纵向槽(88，88’)小的深度。
8.根据权利要求5至7之一所述的用于磁阀的磁芯，其特征在于，在所述收缩部(74)的区域中设置两个在轴向上彼此间隔的，优选也在圆周上间隔的横向孔(70，72)，所述横向孔伸到所述磁芯中。
9.根据上述权利要求之一所述的用于磁阀的磁芯，其特征在于，在所述第一端侧(44)上设置凹部(42)以用于容纳所述密封系统。
10.根据权利要求9所述的用于磁阀的磁芯，其特征在于，所述凹部(42)具有两个彼此连通的、具有不同的直径的部段(46，48)。
11.根据权利要求8和10所述的用于磁阀的磁芯，其特征在于，至少一个横向孔(70，72)通到所述凹部(42)的各个部段中。
12.一种磁阀，特别是油燃烧器-磁阀，具有:磁线圈；可通过所述磁线圈接通的、根据上述权利要求之一所述的磁芯；和由阀座(30)围绕的、待通过所述磁芯的运动来开启和关闭的通流孔(31)。
13.根据权利要求12所述的磁阀，其特征在于，所述阀构成为，使得液体在所述阀的开启过程期间能够经由所述纵向槽(88，88 ’)流到第一端侧(44 )。
14.根据权利要求12或13所述的磁阀，其特征在于，所述磁芯在所述第一端侧(44)上具有凹部(42)，在轴向上预紧的密封系统安置在所述凹部中。
15.根据权利要求14所述的磁阀,其特征在于,所述磁芯中的一个横向孔在密封兀件的背侧上通到所述凹部(42)中，和/或另一个横向孔(70，72)在分配给密封元件(32)的垫片(64，66)的侧 向上通到所述凹部(42)中。
【文档编号】H01F7/16GK103711974SQ201310452242
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年9月27日 优先权日:2012年9月28日
【发明者】艾伯特·莱迪格 申请人:比尔克特韦尔克有限公司