Title:
Ventileinrichtung
Kind Code:
A1


Abstract:

Die Erfindung betrifft eine Ventileinrichtung zur Beeinflussung eines Fluidstroms, mit einem Ventilraum (4; 114), der in einem Ventilgehäuse (74; 174) ausgebildet ist und in dem eine Spulenanordnung (67; 167) sowie eine Permanentmagnetanordnung (65; 165) angeordnet sind, sowie mit einem Fluidkanal. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Spulenanordnung (67; 167) schwenkbeweglich im Ventilgehäuse 4; 104 gelagert ist und von einer Spulenausnehmung (26; 126) durchsetzt ist und dass die Permanentmagnetanordnung (65; 165) im Ventilgehäuse (4; 104) festgelegt ist und in die Spulenausnehmung (26; 126) hineinragt, wobei die Spulenanordnung (67; 167) für eine Freigabe oder Blockierung der Mündungsöffnung (83, 84; 183, 184) des Fluidkanals in Abhängigkeit von einer Schwenkstellung der Spulenanordnung (67; 167) gegenüber dem Ventilgehäuse (4; 104) ausgebildet ist.




Inventors:
Herrig, Martin (73265, Dettingen, DE)
Stark, Andreas (71672, Marbach, DE)
Application Number:
DE102016214160A
Publication Date:
02/01/2018
Filing Date:
08/01/2016
Assignee:
FESTO AG & Co. KG, 73734 (DE)
International Classes:
Domestic Patent References:
DE102014113103A1N/A2016-03-17
DE69219877T2N/A1997-09-11
DE3739048A1N/A1989-05-24



Attorney, Agent or Firm:
Patentanwälte Magenbauer & Kollegen Partnerschaft mbB, 73730, Esslingen, DE
Claims:
1. Ventileinrichtung zur Beeinflussung eines Fluidstroms, mit einem Ventilraum (4; 114), der in einem Ventilgehäuse (74; 174) ausgebildet ist und in dem eine Spulenanordnung (67; 167) sowie eine Permanentmagnetanordnung (65; 165) angeordnet sind, mit einem Fluidkanal, der von einem Fluidanschluss an einer Außenoberfläche des Ventilgehäuses (74; 174) bis zu einer gegenüberliegend zur Spulenanordnung (67; 167) angeordneten Mündungsöffnung (83, 84; 183, 184) im Ventilraum (4; 104) erstreckt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenanordnung (67; 167) schwenkbeweglich im Ventilgehäuse 4; 104 gelagert ist und von einer Spulenausnehmung (26; 126) durchsetzt ist und dass die Permanentmagnetanordnung (65; 165) im Ventilgehäuse (4; 104) festgelegt ist und in die Spulenausnehmung (26; 126) hineinragt, wobei die Spulenanordnung (67; 167) für eine Freigabe oder Blockierung der Mündungsöffnung (83, 84; 183, 184) des Fluidkanals in Abhängigkeit von einer Schwenkstellung der Spulenanordnung (67; 167) gegenüber dem Ventilgehäuse (4; 104) ausgebildet ist.

2. Ventileinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenanordnung (67; 167) eine erste Spule (22; 122) und eine zweite Spule (23; 123) aufweist, die an einander entgegengesetzten Oberflächen (19, 20; 119, 120) eines formstabilen Trägerteils (14; 114), insbesondere einer gedruckten Schaltung, angeordnet sind, und dass das Trägerteil (14; 114) eine Lagereinrichtung für die schwenkbewegliche Lagerung der Spulenanordnung (67; 167) gegenüber dem Ventilgehäuse (4; 104) ausbildet oder aufweist.

3. Ventileinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Spulen (22, 23; 122, 123) der Spulenanordnung (67; 167) derart elektrisch miteinander verbunden sind, dass bei Bereitstellung einer Versorgungsspannung an die Spulenanordnung (67; 167) eine Stromrichtung in der ersten Spule (22; 122) einer Stromrichtung in der zweiten Spule (23; 123) entgegengesetzt ist.

4. Ventileinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Spulen (22, 23; 122, 123) einen rahmenförmigen Spulenkörper (24; 124) sowie auf den Spulenkörper (24; 124) aufgewickelte Spulenwindungen (29; 129) umfasst, wobei der Spulenkörper (24; 124) wenigstens eine abragende Zunge (69; 169) aufweist, die für einen formschlüssigen Eingriff in eine korrespondierende Ausnehmung des Trägerteils (14; 114) ausgebildet ist, um eine eindeutig vorgebbare Ausrichtung des Spulenkörpers (24; 124) gegenüber dem Trägerteil (14; 114) zu gewährleisten.

5. Ventileinrichtung nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenanordnung (67) eine Federanordnung (40) zugeordnet ist, die mit einem ersten Federabschnitt (42) am Ventilgehäuse (74) festgelegt ist und mit einem zweiten Federabschnitt (43) kraftübertragend am Trägerteil (14) der Spulenanordnung (67) anliegt, um eine Vorzugsstellung für die Spulenanordnung (67) gegenüber dem Ventilgehäuse (74) zu bestimmen.

6. Ventileinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerteil (14) mit einer ersten und einer zweiten Ausnehmung (36, 37) versehen ist, die jeweils für einen Eingriff eines vom Ventilgehäuse (74) in die Ventilausnehmung (4) abragenden Lagermittels (38, 70) ausgebildet sind, wobei die erste der Ausnehmungen (36) mit dem zugeordneten Lagermittel (70) ein Festlager bildet und wobei die zweite der Ausnehmungen (37) mit dem zugeordneten Lagermittel (38) ein Loslager bildet.

7. Ventileinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerteil (114) einen Grundkörper (175) und zwei beweglich mit dem Grundkörper (175) verbundene Befestigungsplatten (176) aufweist, die am Ventilgehäuse (174) festgelegt sind, wobei zwischen dem Grundkörper (175) und der jeweiligen Befestigungsplatte (176) ein Festkörpergelenk (177), insbesondere ein Folienscharnier, als Lagermittel ausgebildet ist.

8. Ventileinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass jedem der Lagermittel (36, 37, 38, 70) eine Federanordnung (40) zugeordnet ist, wobei jede der Federanordnungen (40) für eine elektrische Verbindung zwischen einem elektrischen Versorgungsanschluss am Ventilgehäuse (74) und der Spulenanordnung (67) ausgebildet ist.

9. Ventileinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenanordnung (67; 167) und die Permanentmagnetanordnung (65; 165) zusammen mit Flussleitelementen (11, 12; 111, 112), die jeweils gegenüberliegend zu einander entgegengesetzten Stirnseiten der Spulenanordnung (67; 167) im Ventilraum (4; 104) angeordnet sind, einen elektrodynamischen Antrieb bilden.

10. Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Trägerteil (14; 114) wenigstens zwei Leiterbahnen ausgebildet sind, die jeweils für eine elektrische Verbindung eines Spulenendes einer Spulenwindung (29; 129) mit einer zugeordneten Kontaktfläche ausgebildet sind, wobei eine elektrische Schutzeinrichtung, insbesondere eine Zenerdiode, zwischen benachbarten Leiterbahnen angeordnet ist.

Description:

Die Erfindung betrifft eine Ventileinrichtung zur Beeinflussung eines Fluidstroms, mit einem Ventilraum, der in einem Ventilgehäuse ausgebildet ist und in dem eine Spulenanordnung sowie eine Permanentmagnetanordnung angeordnet sind, sowie einem Fluidkanal, der von einem Fluidanschluss an einer Außenoberfläche des Ventilgehäuses bis zu einer gegenüberliegend zur Spulenanordnung angeordneten Mündungsöffnung im Ventilraum erstreckt ist.

Aus der DE 692 19 877 T2 ist ein Messwandler mit einer Spulenwicklung zur Erzeugung eines Magnetfelds bekannt, der einen Magneten umfasst, um in Reaktion auf das Magnetfeld der Spulenwicklung eine Schwenkbewegung zu bewirken, wobei die Spulenwicklung in einem Gehäuse aufgenommen ist, das eine Trennwand umfasst, um zwei voneinander isolierte Gehäusekammern zu bilden, wobei das Gehäuse eine in der Trennwand ausgebildete Vertiefung hat, die Seitenwände und eine Bodenwand aufweist, sowie mit einem Lager, das mit dem Magnet verbunden ist, um in Reaktion auf das Magnetfeld eine Schwenkbewegung des Magneten um eine sich durch den Magnet erstreckende Achse zu ermöglichen, und eine Lager-Halteanordnung, mit der das zumindest eine Lager verbunden ist, um den Magnet und das zumindest eine Lager in dem von der Spulenwicklung umgebenden Raum herabhängend zu halten, wobei der Magnet in der Vertiefung in einer der Kammern durch die Lager-Halteanordnung herabhängend gehalten ist und wobei die Wicklung in der anderen Kammer um die Vertiefung herum angeordnet ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Ventileinrichtung bereitzustellen, die mit einer geringen Energiemenge betrieben werden kann.

Diese Aufgabe wird für eine Ventileinrichtung der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hierbei ist vorgesehen, dass die Spulenanordnung schwenkbeweglich im Ventilgehäuse gelagert ist und von einer Spulenausnehmung durchsetzt ist und dass die Permanentmagnetanordnung im Ventilgehäuse festgelegt ist und in die Spulenausnehmung hineinragt, wobei die Spulenanordnung für eine Freigabe oder Blockierung der Mündungsöffnung des Fluidkanals in Abhängigkeit von einer Schwenkstellung der Spulenanordnung gegenüber dem Ventilgehäuse ausgebildet ist.

Mit der schwenkbeweglichen Anordnung der Spulenanordnung im Ventilgehäuse sowie der ortsfesten Festlegung der Permanentmagnetanordnung im Ventilgehäuse wird ein elektromechanischer Aktor zur Beeinflussung eines Fluidstroms durch den Fluidkanal bereitgestellt, bei dem das beweglich gelagerte Aktorglied eine geringe Masse aufweist und dementsprechend mit einer geringen Energiemenge aus einer ersten Funktionsstellung in eine zweite Funktionsstellung überführt werden kann. Der für eine Funktion der Ventileinrichtung vorgesehene Permanentmagnet ist typischerweise aus einem hartmagnetischen Material, insbesondere einer Legierung aus Werkstoffen wie Eisen, Kobalt, Nickel oder Ferrit hergestellt, und muss zur Gewährleistung eines für die Funktion der Ventileinrichtung erforderlichen Minimalbetrags der magnetischen Flussdichte ein gewisses Volumen aufweisen, so dass auch eine Masse der Permanentmagnetanordnung nicht unterhalb eines gewissen Minimalniveaus angesiedelt sein kann. Bei der gemäß dem Stand der Technik zu bewegenden Permanentmagnetanordnung ist aufgrund der Masse des Permanentmagneten ein erheblicher Energiebetrag notwendig, der über geeignete elektrische Leiter bereitgestellt werden muss. Ferner ist dieser Energiebetrag während der durch den Spulenstrom hervorgerufenen Bereitstellung eines Magnetfelds durch die Spulenanordnung als magnetischer Fluss im Magnetfeld enthalten. Im Falle einer Beschädigung der Spulenanordnung kann dieser Energiebetrag beispielsweise zu einer Funkenbildung in der Spulenanordnung führen, was je nach Einsatzgebiet für die Ventileinrichtung einen erheblichen funktionellen Nachteil darstellen kann.

Demgegenüber weist die schwenkbeweglich im Ventilgehäuse aufgenommene Spulenanordnung ein günstigeres Verhältnis zwischen einer zu bewegenden Masse der Spulenanordnung und einem von der Spulenanordnung bereitzustellenden Magnetfeld auf. Dies ist im Wesentlichen auf die geringere Masse sowie die günstigeren Hebelverhältnisse zurückzuführen, da die Spulenanordnung den Permanentmagneten umgibt und somit für die bei Stromfluss durch die Spulenanordnung auftretenden Lorentzkräfte im Bezug auf eine Schwenkachse für die Spulenanordnung längere Hebelarme zur Verfügung stehen. Dementsprechend können die zur Erzielung eines für die Schwenkbewegung notwendigen Drehmoments erforderlichen Kräfte geringer ausfallen. Folglich ist auch die zur Bewegung der Spulenanordnung notwendige Induktivität geringer, so dass auch die bei der Bewegung in der Spule gespeicherte Energiemenge geringer als beim Stand der Technik ausfällt. Ergänzend kann auch vorgesehen sein, einen Spuldraht für die Spulenanordnung einzusetzen, der erhöhte Anforderungen an Bruchsicherheit und Isolation erfüllt. Vorzugsweise ist die Spulenanordnung derart im Ventilraum angeordnet, dass sie schwenkbeweglich zwischen einer Freigabestellung und einer Blockierstellung für die Mündungsöffnung des Fluidkanals bewegt werden kann. Je nach fluidischer Ankopplung der Ventileinrichtung an weitere Komponenten, insbesondere an ein nachgeschaltetes Hauptventil, kann eine vollständige Abdichtwirkung zwischen den Spulenanordnung und der Mündungsöffnung des Fluidkanals vorgesehen sein, ist jedoch nicht für jede Ausführungsform der Ventileinrichtung zwingend notwendig. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Ventileinrichtung als Vorsteuerventil für ein fluidisches Hauptventil eingesetzt wird und in der Art eines Prallplatten-Ventils ausgestaltet ist.

Exemplarisch kann vorgesehen sein, dass das Ventilgehäuse von einem weiteren Fluidkanal durchsetzt ist, der auch als zweiter Fluidkanal bezeichnet wird und der in gleicher Weise wie der bereits beschriebene Fluidkanal von einem Fluidanschluss an einer Außenoberfläche des Ventilgehäuses bis zu einer gegenüberliegend zur Spulenanordnung angeordneten Mündungsöffnung im Ventilraum erstreckt ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Zweckmäßig ist es, wenn die Spulenanordnung eine erste Spule und eine zweite Spule aufweist, die an einander entgegengesetzten Oberflächen eines formstabilen Trägerteils, insbesondere einer gedruckten Schaltung, angeordnet sind, und wenn das Trägerteil eine Lagereinrichtung für die schwenkbewegliche Lagerung der Spulenanordnung gegenüber dem Ventilgehäuse ausbildet oder aufweist. Die Anordnung von wenigstens zwei Spulen der Spulenanordnung an einander entgegengesetzten Oberflächen eines formstabilen Trägerteils ermöglicht eine zumindest weitestgehend, insbesondere vollständig, symmetrische Ausgestaltung der Spulenanordnung bezogen auf eine Schwenkachse, mit der die Spulenanordnung schwenkbeweglich gegenüber dem Ventilgehäuse gelagert ist. Hierdurch können beispielsweise asymmetrische Betätigungskräfte auf die Spulenanordnung vermieden werden, die bei einer asymmetrischen Gestaltung der Spulenanordnung und einer daraus resultierenden ungleichen Gewichtsverteilung für die Spulenanordnung auftreten würden. Zum anderen kann dadurch erreicht werden, dass von außen auf die Ventileinrichtung einwirkende lineare Beschleunigungen nicht zu einer Schwenkbewegung der Spulenanordnung führen, wodurch die Ventileinrichtung unempfindlicher gegenüber äußeren Einflüssen wird.

Das formstabile Trägerteil, bei dem es sich insbesondere um eine gedruckte Schaltung, beispielsweise aus dem glasfaserverstärkten Kunstharzwerkstoff FR4, handeln kann und an deren einander entgegengesetzten Oberflächen elektrische Leiterbahnen ausgebildet sein können, dient in einer Doppelfunktion zur Aufnahme der Spulenanordnung sowie zur elektrischen Versorgung der beiden Spulen der Spulenanordnung. Das Trägerteil steht bereichsweise in Kontakt mit dem Ventilgehäuse, wobei wahlweise vorgesehen sein kann, dass das Trägerteil mit dem Ventilgehäuse eine Lagereinrichtung ausbildet oder dass das Trägerteil eine Lagereinrichtung aufweist. Bei der ersten Variante wird die Lagereinrichtung für die Spulenanordnung beispielsweise durch Montage des Trägerteils an das Ventilgehäuse ausgebildet. Bei der zweiten Variante beinhaltet das Trägerteil bereits die Lagereinrichtung und wird vom Ventilgehäuse lediglich an einer vorgebbaren Position gehalten.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die beiden Spulen der Spulenanordnung derart elektrisch miteinander verbunden sind, dass bei Bereitstellung einer Versorgungsspannung an die Spulenanordnung eine Stromrichtung in der ersten Spule einer Stromrichtung in der zweiten Spule entgegengesetzt ist. Diese Eigenschaft beruht auf dem Wicklungssinn für die beiden Spulen sowie auf der elektrischen Beschaltung der beiden Spulen und der daraus resultierenden Stromrichtung in den Spulen. Diese Eigenschaft bewirkt, dass eine Gesamtinduktivität der Spulenanordnung während einer Bereitstellung eines Spulenstroms an die Spulenanordnung bezogen auf eine Anzahl der Spulenwindungen der Spulenanordnung geringer als bei einer Spulenanordnung ist, bei der ein Sprungfluss durch sämtliche Spulenwindungen in gleicher Stromrichtung erfolgt. Dies ist insbesondere bei einer raschen Abschaltung einer elektrischen Versorgung der Spulenanordnung von Interesse, da die hierbei auftretenden, durch Induktion in den Spulenwindungen hervorgerufenen Spulenströme ebenfalls auf einem geringeren Niveau verglichen mit einem unidirektionalen Stromfluss in einer Spulenanordnung liegen. Dies ist ebenfalls für eine Verwendung der Ventileinrichtung in sicherheitskritischen Bereichen, insbesondere für explosionsgeschützte Anwendungen, von Vorteil. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die beiden Spulen der Spulenanordnung magnetisch derart miteinander gekoppelt sind, dass ein Koppelfaktor k, der die Kopplung beschreibt, maximal wird, insbesondere gegen 1 strebt. In diesem Fall heben sich die Magnetfelder der beiden Spulen auf und die äußere Induktivität ist Null.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass jede der Spulen einen rahmenförmigen Spulenkörper sowie auf den Spulenkörper aufgewickelte Spulenwindungen umfasst, wobei der Spulenkörper wenigstens eine abragende Zunge aufweist, die für einen formschlüssigen Eingriff in eine korrespondierende Ausnehmung des Trägerteils ausgebildet ist, um eine eindeutig vorgebbare Ausrichtung des Spulenkörpers gegenüber dem Trägerteil zu gewährleisten. Hierdurch soll eine zuverlässige Herstellung der Spulenanordnung unterstützt werden, bei der die einzelnen Spulen der Spulenanordnung jeweils als Gleichteile angefertigt werden und eine Orientierung der auf den Spulenkörper aufgewickelten Spulenwindungen ausschließlich durch die Anbringung am Trägerteil festgelegt wird. Hierzu ist die wenigstens eine Zunge vorgesehen, die eine Montage des jeweiligen Spulenkörpers am Trägerteil in genau einer Ausrichtung zulässt und somit eine fehlerhafte Ausrichtung der Spulen verhindert. Beispielhaft ist vorgesehen, dass die wenigstens eine Zunge in eine als Durchgangsloch ausgebildete Ausnehmung des Trägerteils eingreift. Bevorzugt ist vorgesehen, dass am Spulenkörper mehrere, insbesondere unterschiedlich geformte, Zungen vorgesehen sind, wodurch die eindeutige Ausrichtung des Spulenkörpers gegenüber dem Trägerteil zuverlässig sichergestellt wird.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Spulenanordnung eine Federanordnung zugeordnet ist, die mit einem ersten Federabschnitt am Ventilgehäuse festgelegt ist und mit einem zweiten Federabschnitt kraftübertragend am Trägerteil der Spulenanordnung anliegt, um eine Vorzugstellung für die Spulenanordnung gegenüber dem Ventilgehäuse zu bestimmen. Diese Vorzugsstellung kann wahlweise eine Neutralstellung sein, aus der die Spulenanordnung bei entsprechender Beaufschlagung mit Spulenstrom wahlweise in eine erste Schwenkrichtung oder in eine entgegengesetzte, zweite Schwenkrichtung verschwenkt werden kann. Dies ist insbesondere dann von Interesse, wenn das Ventilgehäuse auch von einem zweiten Fluidkanal durchsetzt ist, der beabstandet von der Mündungsöffnung des Fluidkanals, der in diesem Fall auch als erster Fluidkanal bezeichnet werden kann, eine gegenüberliegend zur Spulenanordnung angeordnete Mündungsöffnung aufweist und beispielhaft in gleicher Weise wie der erste Fluidkanal für eine Beeinflussung eines Fluidstroms eingesetzt werden soll. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Federanordnung für eine Vorspannung der Spulenanordnung in eine Endstellung des Schwenkbereichs ausgebildet ist und dass die Spulenanordnung bei Bereitstellung eines Spulenstroms diese Endstellung verlässt, um entweder eine zweite Endstellung an einem entgegengesetzten Ende des Schwenkwinkelbereichs oder eine beliebige Zwischenstellung einzunehmen. Dies ist insbesondere dann von Interesse, wenn nur der erste Fluidkanal für eine Beeinflussung eines Fluidstroms eingesetzt wird. Exemplarisch kann vorgesehen sein, dass die Ventileinrichtung als normal offenes Ventil (normally open NO) oder als normal geschlossenes Ventil (normally closed NC) ausgebildet ist. Beispielhaft ist die Federanordnung aus einem bandförmig ausgebildeten Federmaterial, insbesondere Federstahl oder Kupfer-Beryllium, hergestellt. Bevorzugt ist die Federanordnung spiegelsymmetrisch zu einer Spiegelebene ausgebildet, die die Schwenkachse der Spulenanordnung mitumfasst, so dass bei Schwenkbewegungen der Spulenanordnung in entgegengesetzte Schwenkrichtungen stets die gleiche Kraftrückwirkung durch die Federanordnung auf die Spulenanordnung ausgeübt wird. Besonders bevorzugt ist die Federanordnung derart ausgebildet, dass sie zumindest innerhalb eines vorgebbaren Schwenkwinkelbereichs eine zumindest nahezu konstante Rückstellkraft auf die Spulenanordnung ausübt, um einen zur Durchführung der Schwenkbewegung erforderlichen Spulenstrom für die Spulenanordnung innerhalb eines vorgebbaren Spulenstromniveaus halten zu können.

Zweckmäßig ist es, wenn das Trägerteil mit einer ersten und einer zweiten Ausnehmung versehen ist, die jeweils für einen Eingriff eines vom Ventilgehäuse in die Ventilausnehmung abragenden Lagermittels ausgebildet sind, wobei die erste der Ausnehmungen mit dem zugeordneten Lagermittel ein Festlager bildet und wobei die zweite der Ausnehmungen mit dem zugeordneten Lagermittel ein Loslager bildet. Bei dieser Ausführungsform des Trägerteils ist die Lagereinrichtung als Kombination von Gleitlagern ausgebildet, die insbesondere als Spitzenlager bzw. Schneidenlager realisiert sein können. Dabei ist vorgesehen, dass ein vom Ventilgehäuse in die Ventilausnehmung abragendes Lagermittel einen verjüngten, spitz zulaufenden Endbereich, insbesondere einen konischen Endbereich aufweist und in eine vorzugsweise ebenfalls verjüngt ausgebildete, insbesondere konische, Vertiefung im Trägerteil eingreift. Dabei ist vorteilhaft vorgesehen, dass ein Spitzenwinkel für das Lagermittel kleiner als ein Spitzenwinkel für die Ausnehmung gewählt ist, um zumindest innerhalb eines vorgebbaren Schwenkwinkelbereichs keine Hemmung der Schwenkbewegung für das Trägerteil gegenüber dem Ventilgehäuse herbeizuführen. Exemplarisch ist vorgesehen, dass die erste der Ausnehmungen mit dem zuordneten Lagermittel ein Festlager bildet, das vorzugsweise ausschließlich genau einen Freiheitsgrad der Bewegung oder gegebenenfalls zwei Freiheitsgrade der Bewegung aufweist, wobei der eine oder die zwei Freiheitsgrade der Bewegung jeweils Schwenkbewegungen sind, so dass keine translatorische Verlagerung des Trägerteils ermöglicht wird. Um eine statische Überbestimmung für das Trägerteil zu vermeiden, ist die zweite der Ausnehmungen beispielhaft derart ausgebildet, dass sie zusammen mit dem zugeordneten Lagermittel ein Loslager bildet, das neben wenigstens einem rotatorischen Freiheitsgrad der Bewegung auch einen längs der Schwenkachse ausgerichteten translatorischen Freiheitsgrad der Bewegung aufweist, so dass bei einer thermisch bedingten Ausdehnung des Trägerteils keine unerwünschten Verspannungen in der Lagereinrichtung auftreten. Bevorzugt ist die zweite der Ausnehmungen als V-förmige Nut in das Trägerteil eingebracht.

Bei einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Trägerteil einen Grundkörper und zwei beweglich mit dem Grundkörper verbundene Befestigungsplatten aufweist, die am Ventilgehäuse festgelegt sind, wobei zwischen dem Grundkörper und der jeweiligen Befestigungsplatte ein Festkörpergelenk, insbesondere ein Folienscharnier, als Lagermittel ausgebildet ist. Hierdurch wird die gesamte Schwenkbeweglichkeit des Trägerteils gegenüber dem Ventilgehäuse ausschließlich durch die Strukturierung des Trägerteils definiert, die dem Trägerteil zugehörigen Befestigungsplatten müssen lediglich ortsfest am Grundkörper festgelegt werden. Dies ist insbesondere dann von Interesse, wenn das Trägerteil als gedruckte Schaltung oder Leiterplatte in einem üblichen Herstellungsprozess gefertigt wird, bei dem auch die Verwendung von flexiblen Folien zur elektrischen und mechanischen Verbindung von Bereichen der Leiterplatte eingesetzt wird, da mit diesen Folien das Folienscharnier in der Art eines Festkörpergelenks ausgebildet werden kann.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass jedem der Lagermittel eine Federanordnung zugeordnet ist, wobei jede der Federanordnungen für eine elektrische Verbindung zwischen einem elektrischen Versorgungsanschluss am Ventilgehäuse und der Spulenanordnung ausgebildet ist. Zum einen wird durch diese Maßnahme eine symmetrische Beaufschlagung der Spulenanordnung mit Kräften der Federanordnung gewährleistet, so dass bei geeigneter Ausgestaltung der Federanordnungen in den wenigstens zwei Lagermitteln jeweils die gleichen Reibungskräfte auftreten und somit eine symmetrische Belastung der Spulenanordnung gewährleistet ist. Darüber hinaus dient jede der Federanordnungen in einer Doppelfunktion auch für die Übertragung elektrischer Energie zwischen einem Versorgungsanschluss, der im oder am Ventilgehäuse ausgebildet sein kann und der Spulenanordnung, so dass auf weitere Verbindungmittel verzichtet werden kann.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Spulenanordnung und die Permanentmagnetanordnung zusammen mit Flussleitelementen, die jeweils gegenüberliegend zu einander entgegengesetzten Stirnseiten der Spulenanordnung im Ventilraum angeordnet sind, einen elektrodynamischen Antrieb bilden. Dabei dienen die Flussleitelemente, bei denen es sich insbesondere um Metallblöcke, insbesondere Blechteile, handeln kann, zur Konzentration eines magnetischen Flusses, der von der Spulenanordnung bereitgestellt wird, um hierüber eine effiziente Ausnutzung des zur Verfügung gestellten Spulenstroms zu gewährleisten. Durch die Ausgestaltung als elektrodynamischer Antrieb ist insbesondere eine stromproportionale Schwenkbewegung der Spulenanordnung möglich, so dass auf eine komplexe Ansteuerung verzichtet werden kann.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass auf dem Trägerteil wenigstens zwei Leiterbahnen ausgebildet sind, die jeweils für eine elektrische Verbindung eines Spulenendes einer Spulenwindung mit einer zugeordneten Kontaktfläche ausgebildet sind, wobei eine elektrische Schutzeinrichtung, insbesondere eine Zenerdiode, zwischen benachbarten Leiterbahnen angeordnet ist. Die Kontaktfläche kann entweder für eine Anlage einer Federanordnung ausgebildet sein, um hierüber eine elektrische Verbindung zwischen dem Trägerteil und einem am Ventilgehäuse ausgebildeten elektrischen Versorgungsanschluss zu gewährleisten. Alternativ kann die Kontaktfläche als Anschlussfläche für eine Kabelverbindung zu einem elektrischen Versorgungsanschluss am Ventilgehäuse ausgebildet sein. Die Aufgabe der elektrischen Schutzeinrichtung, die zwischen wenigstens zwei Leiterbahnen angeordnet ist, besteht darin, bei einer Unterbrechung einer Stromversorgung für die Spulenanordnung eine durch Induktion in der Spulenanordnung bewirkte Spannungsspitze soweit abzudämpfen, dass keine Funkenbildung entstehen kann, dies ist insbesondere durch Verwendung von Zenerdioden möglich, die zwischen die Leiterbahnen geschaltet werden. Die Schutzeinrichtung kann als Zenerdiode, als Varistor, als Thyristor, als Shunt oder als Kombination mehrerer dieser Komponenten ausgebildet sein.

Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Dabei zeigt:

1 eine teilweise geschnittene perspektivische Vorderansicht einer Ventileinrichtung,

2 eine seitliche Schnittdarstellung der Ventileinrichtung gemäß der 1,

3 eine Ansicht von unten auf die Ventileinrichtung gemäß den 1 und 2,

4 eine Explosionsdarstellung der Ventileinrichtung gemäß den 1 bis 3,

5 eine perspektivische Darstellung der Spulenanordnung für die Ventileinrichtung nach den 1 bis 4,

6 eine Explosionsdarstellung der Spulenanordnung gemäß der 5,

7 eine erste seitliche Schnittdarstellung der Spulenanordnung gemäß der 5 mit dem Permanentmagneten,

8 eine zweite seitliche Schnittdarstellung für die Spulenanordnung gemäß der 5 ohne den Permanentmagneten,

9 eine zweite Ausführungsform einer Ventileinrichtung.

Eine in der 1 dargestellte Ventileinrichtung 1 umfasst einen Grundkörper 2, der rein exemplarisch eine quaderförmige Außengeometrie aufweist und an einer dem Betrachter zugewandten Vorderseite geschnitten dargestellt ist. Der beispielhaft als Kunststoffspritzgussteil ausgebildete Grundkörper 2 ist ausgehend von einer Oberseite 3 von einer prismatischen Ausnehmung 4 durchsetzt, die sich nahezu über die gesamte Höhe 5 des Grundkörpers 2 erstreckt und die auch als Ventilausnehmung bezeichnet werden kann. Dabei ist die Ausnehmung 4 derart profiliert, dass sie einen nicht näher bezeichneten, mittig angeordneten Zentralbereich und daran angrenzende Randbereiche 6, 7, 8 und 9 umfasst. Dabei sind die Randbereiche 6 und 7 der Ausnehmung 4 beispielhaft durch Vorsprünge 10 berandet und dienen zur Aufnahme und gegebenenfalls auch kraftschlüssigen Festlegung von plattenförmig ausgebildeten Flussleitern 11, 12. Beispielhaft ist vorgesehen, dass die beiden Flussleiter 11 und 12 jeweils als quaderförmige Eisenteile ausgebildet sind.

An einer nicht dargestellten Innenoberfläche eines in der 3 von unten gezeigten Bodenbereichs 66 ist eine Permanentmagnetanordnung festgelegt, die exemplarisch zwei plattenförmig ausgebildete, entgegengesetzt magnetisierte Permanentmagnete 65 umfasst, die jeweils mit einer Magnetisierung ausgebildet sind, die parallel zu einer längsten Kante des Permanentmagneten 65 und somit normal oder quer zu einer größten Oberfläche des jeweiligen Flussleiters 11 bzw. 12 ausgerichtet ist, so dass sich zwischen den beiden Flussleitern 11 und 12 ein Magnetfeld ausbildet, dessen überwiegende Flußrichtung durch die Pfeile 13 angedeutet wird.

Die Randbereiche 8 und 9 der Ausnehmung 4 sind mit Vorsprüngen 15 und 16 versehen, deren Funktion nachstehend näher erläutert wird.

Im Zentralbereich der Ausnehmung 4 ist der rein exemplarisch als gedruckte Schaltung ausgebildete Spulenträger 14 einer Spulenanordnung 67 angeordnet, der auch als Trägerteil bezeichnet werden kann und der in der Darstellung der 6 näher gezeigt ist. Beispielhaft ist der Spulenträger 14 als Planparallelplatte mit jeweils parallel zueinander ausgerichteten, einander entgegengesetzten Oberflächenbereichen ausgebildet. Der Spulenträger 14 weist eine rechteckige Grundfläche auf, an die sich an einander entgegengesetzten Seitenflächen seitlich abragende Vorsprünge 17, 18 anschließen, die für sich gesehen ebenfalls jeweils rechteckige Grundflächen aufweisen. Die Vorsprünge 17 und 18 sind derart bemessen, dass sie jeweils den Vorsprung 15, der im Randbereich 8 und in gleicher Weise im Randbereich 9 vorgesehen ist, nahezu vollständig überdecken, wobei jedoch zwischen den Randbereichen 8 und 9 der Ausnehmung 4 und den Vorsprüngen 17 und 18 des Spulenträgers 14 ein Bewegungsspalt verbleibt, der eine Beweglichkeit des Spulenträgers 14 gegenüber dem Grundkörper 2 gewährleistet.

Der Spulenträger 14 ist an seinen größten Oberflächen jeweils mit einer Schaltungsträgerfläche 19 und 20 versehen, die zur Ausbildung von elektrisch getrennten Leiterbahnen in leitfähige und nicht leitfähige Bereiche strukturiert sind. Rein exemplarisch sind zumindest auf der Schaltungsträgerfläche 19 elektronische Bauteile 21 angeordnet, bei denen es sich exemplarisch um Zenerdioden handelt, die für eine Schutzbeschaltung der nachstehend näher beschriebenen Spulenanordnung 67 eingesetzt werden.

Die Spulenanordnung 67 umfasst neben dem Spulenträger 14 auf der Schaltungsträgerfläche 19 und auf der Schaltungsträgerfläche 20 angeordnete Magnetspulen 22, 23, die in der 6 zu sehen sind. Beispielhaft sind die Magnetspulen 22 und 23 in identischer Weise als Kastenspulen ausgeführt und umfassen jeweils einen rahmenförmig ausgebildeten Spulenkörper 24. Der Spulenkörper 24 umfasst einen in der 2 geschnitten dargestellten Wickelkörper 25 mit einem gemäß der Darstellung der 5 und 6 rechteckigen Querschnitt und ist von einer Ausnehmung 26 mit ebenfalls rechteckigem Querschnitt vollständig durchsetzt. Jeweils endseitig an einer oberen Stirnseite und an einer unteren Stirnseite weist der Spulenkörper 24 einen nach außen über den Wickelkörper 25 abragenden umlaufenden Bund 27 auf. Jeder Bund 27 ist gemäß der Darstellung der 2 ebenfalls mit einem rechteckigen Querschnitt ausgebildet und bestimmt eine beispielhaft eben ausgeführte Oberseite 28 bzw. eine in der 6 sichtbare, eben ausgebildete und flächig am Spulenträger 14 anliegende Unterseite 68. Auf den Wickelkörper 25 sind einer Vielzahl von Spulenwindungen 29 aufgewickelt, die beispielsweise von einem Kupferlackdraht gebildet sind. Aufgrund der rechteckigen Gestalt des Wickelkörpers 25 weisen die Magnetspulen 22 und 23 zumindest abschnittsweise geradlinig ausgebildete Spulenabschnitte 30, 31, 32 und 33 auf. Dabei sind für die Funktion der Ventileinrichtung 1 die benachbart zu den Flussleitern 11 und 12 angeordneten Spulenabschnitte 30 und 31 von besonderer Bedeutung, da diese bei Anlegen eines Spulenstroms durch magnetische Wechselwirkung mit dem von den Permanentmagneten 65 bereitgestellten magnetischen Fluss 13 die Lorentzkräfte hervorrufen, die die gewünschte Relativbewegung des Spulenträgers 14 mit den daran aufgenommenen Magnetspulen 22 und 23 gegenüber dem Grundkörper 2 bewirken.

Die Herstellung der Spulenwicklungen für die Magnetspulen 22 und 23 erfolgt durch einen Wickelvorgang der Spulenwindungen 29 um eine Wickelachse 60, wie sie in den 1 und 2 exemplarisch eingezeichnet ist.

Bei der Relativbewegung des Spulenträgers 14 mit den daran aufgenommenen Magnetspulen 22 und 23 gegenüber dem Grundkörper 2 soll es sich um eine reine Schwenkbewegung des Spulenträgers 14 gegenüber dem Grundkörper 2 um eine Schwenkachse 34 handeln. Um diese Relativbewegung, vorzugsweise als ausschließliche Bewegung, zwischen dem Spulenträger 14 und dem Grundkörper 2 zu gewährleisten, sind an der Unterseite 35 des Spulenträgers 14 im Bereich der Vorsprünge 17 und 18 jeweils Ausnehmungen 36 und 37 ausgebildet. Dabei ist die Ausnehmung 36 rein exemplarisch als Nut ausgebildet, die längs der Schwenkachse 34 verläuft und die beispielhaft einen Vförmigen Querschnitt aufweist. Die Ausnehmung 37 ist rein exemplarisch kegelabschnittsförmig ausgebildet, wobei ein Zentrum der Ausnehmung 37 ebenfalls auf der Schwenkachse 34 angeordnet ist. Die beiden Ausnehmungen 36 und 37 sind jeweils für einen Eingriff einer Erhebung ausgebildet, die an den Vorsprüngen in den Randbereichen 8 und 9 der Ausnehmung 4 vorgesehen sind.

In der Darstellung der 1 ist eine Erhebung 38, die rein exemplarisch als Kegel am Vorsprung 15 ausgebildet ist, zu erkennen. Diese Erhebung 38 ist für einen Eingriff in die Ausnehmung 37 vorgesehen, wie dies auch in der 1 dargestellt ist, und bildet ein Festlager, das lediglich schwenkbewegliche Relativbewegungen des Spulenträgers 14 gegenüber dem Grundkörper 2 ermöglicht. Rein exemplarisch ist die Erhebung 38 endseitig an einer Madenschraube 70 angebracht, die in eine Gewindebohrung 71 des Grundkörpers 2 eingeschraubt ist und eine Einstellung des zusammen mit der Ausnehmung 37 gebildeten Festlagers ermöglicht. Ferner ist beispielhaft vorgesehen, dass ein Spitzenwinkel der Erhebung 38 kleiner als ein Spitzenwinkel der Ausnehmung 37 ist, so dass eine Schwenkbewegung zwischen dem Spulenträger 14 gegenüber dem Grundkörper 2 ermöglicht wird.

Im Randbereich 9 ist eine weitere, nicht dargestellte Erhebung an einem ebenfalls nicht dargestellten Vorsprung ausgebildet, die ebenfalls als Kegel ausgebildet ist und die für einen Eingriff in die nutförmige Ausnehmung 36 vorgesehen ist. Hierdurch wird ein Loslager gebildet, das neben einer Schwenkbewegung um die Schwenkachse 34 auch eine Verschiebung des Spulenträgers 14 längs der Schwenkachse ermöglichen würde. Aufgrund der rein exemplarischen Kombination des vorstehend beschriebenen Festlagers mit dem vorstehend beschriebenen Lager wird ein statisch bestimmtes Schwenklager 39 für die Lagerung des Spulenträgers 14 gegenüber dem Grundkörper 2 gebildet, das ausschließlich eine Schwenkbewegung um die Schwenkachse 34 ermöglicht.

Rein exemplarisch ist vorgesehen, dass die Spulenkörper 24 jeweils an einer dem Spulenträger 14 zugewandten Oberfläche mit Zungen 69 versehen sind, die derart angeordnet sind, dass eine Montage der beiden Spulenkörper 24 an den Spulenträger nur in genau einer Ausrichtung möglich ist. Vorzugsweise ragen die Zungen 69 nach der Montage an den Spulenkörper 14 bis zur Oberfläche des jeweils gegenüberliegenden Spulenkörpers 14 und stellen damit auch eine vorgebbare Beabstandung der Spulenkörper 14 zueinander sicher.

Um eine definierte Anlage des Spulenträgers 14 am Grundkörper 2 zu gewährleisten, sind in den Randbereichen 8 und 9 jeweils Federanordnungen 40 angeordnet, die zur Ausübung von Druckkräften auf den Spulenträger 14 ausgebildet sind. Diese Druckkräfte bewirken, dass der Spulenträger 14 an den Erhebungen anliegt, die am Grundkörper 2 ausgebildet sind und von denen die Erhebung 38 in der 1 dargestellt ist, wodurch die gewünschte Schwenkbeweglichkeit um die Schwenkachse 34 ermöglicht wird.

Eine nähere Darstellung der Federanordnungen 40 ist der 4 zu entnehmen. Rein exemplarisch ist die Federanordnung 40 aus einem bandförmigen, federelastischen Material, insbesondere Federstahl oder Kupfer-Beryllium, hergestellt und spiegelsymmetrisch zu einer Spiegelachse 41 ausgebildet. Die Federanordnung 40 kann funktional in beispielsweise drei Abschnitte unterteilt werden, die jeweils wenigstens eine spezifische Funktion erfüllen. Exemplarisch ist vorgesehen, dass die Federanordnung 40 jeweils endseitig angeordnete, erste Federabschnitte 42, einen zentral angeordneten zweiten Federabschnitt 43 sowie jeweils zwischen dem ersten und dem zweiten Federabschnitt angeordnete dritte Federabschnitte 44 aufweist.

Der erste Federabschnitt 42 ist zur Festlegung der Federanordnung 40 im Grundkörper 2 ausgebildet und ist zu diesem Zweck mehrfach abgewinkelt. Ein Endbereich 45 des ersten Federabschnitts 42 ist mit einem schmalen Querschnitt ausgebildet und durchsetzt eine Ausnehmung 46, die in einem Schenkel 47 des L-förmig ausgebildeten dritten Federabschnitts 44 vorgesehen ist. Ferner ist der Endbereich 45 hinter der Ausnehmung 46 rein exemplarisch rechtwinklig abgewinkelt und verläuft somit bereichsweise parallel zum Schenkel 47 auf. Auf der anderen Seite des Schenkels 47 weist der erste Federabschnitt 42 den gleichen Querschnitt wie auch die übrigen Federabschnitte 43 und 44 auf und ist zunächst spitzwinklig und anschließend stumpfwinklig geformt, um abschließend mit einer 90-Grad-Biegung in den Schenkel 47 überzugehen. Durch diese Geometrie des ersten Federabschnitts 42 ist es möglich, ein nicht dargestelltes Kabel kraftschlüssig in einen Spalt 48 zwischen dem Endbereich 45 und dem Schenkel 47 aufzunehmen. Alternativ kann vorgesehen sein, einen ebenfalls nicht dargestellten Kontaktstift kraftschlüssig in einem spitzwinklig zulaufenden Spalt zwischen dem ersten Federabschnitt 42 und einer gegenüberliegenden Innenoberfläche 49 des Grundkörpers 2 aufzunehmen. Mit Hilfe des nicht dargestellten Kabels oder des nicht dargestellten Kontaktstifts kann eine elektrische Verbindung der Federanordnung 40 mit einer nicht dargestellten Stromquelle hergestellt werden.

An den ersten Federabschnitt 42 schließt sich der L-förmig ausgebildete dritte Federabschnitt 44 an, dessen Schenkel 47 und 51 exemplarisch zumindest nahezu gleich lang ausgebildet sind. Der in der 2 senkrecht ausgerichtete Schenkel 47 des dritten Federabschnitts 44 ist gemäß der Darstellung der 1 parallel zu einer längsten Kante des Vorsprungs 16 des Grundkörpers 2 ausgerichtet. Der in der 2 waagerecht ausgerichtete Schenkel 51 des dritten Federabschnitts 44 geht in einen rechtwinklig dazu ausgerichteten Schenkel 52 des W-förmig ausgebildeten zweiten Federabschnitts 43 über. Dieser Schenkel 52 des zweiten Federabschnitts 43 geht in einer spitzenwinkligen Krümmung in einen schräg verlaufenden Schenkel 53 über, der seinerseits in einer stumpfwinkligen Krümmung in einen gemäß der Darstellung der 2 waagerecht ausgerichteten Schenkel 54 übergeht. Eine in der 2 nach unten gewandte Außenfläche der spitzwinkligen Krümmung zwischen dem Schenkel 53 und dem Schenkel 54 bildet einen Kontaktbereich 55, mit dem die Federanordnung 40 am Spulenträger 14 aufliegt.

Wie aus der Darstellung der 1 entnommen werden kann, sind am Spulenträger 14 zwei zu den jeweiligen Kontaktbereichen 55 der Federanordnung 40 korrespondierende Kontaktflächen 56 ausgebildet, die über nicht näher dargestellte Leiterbahnen in elektrischer Verbindung mit ebenfalls nicht dargestellten Spulenwindungen der Magnetspulen 22 und 23 stehen. Aufgrund der zwei am Grundkörper 2 vorgesehenen Federanordnungen 40 ist somit eine vollständige elektrische Versorgung der beiden Magnetspulen 22 und 23 möglich.

Für eine Verwendung der Ventileinrichtung 1 als elektromechanischer Aktor eines Fluidventils sind im Grundkörper 2 rein exemplarisch zwei Fluidkanäle 61 ausgebildet, die beide den Vorsprung 15 durchsetzen und sich von einem Fluidanschluss 62 an einer Außenoberfläche des Grundkörpers 2 bis zu einer Fluiddüse 63, die etwas oberhalb des Vorsprungs 15 gegenüberliegend zum Spulenträger 14 ausmündet erstrecken. Ein Fluidstrom durch die beiden Fluidkanäle 61 wird in Abhängigkeit von einer Einstellung des Spulenträgers 14, der in der Art eines Ventilglieds wirkt, beeinflusst.

Rein exemplarisch ist vorgesehen, dass die Federanordnung 40 aufgrund ihrer spiegelsymmetrischen Gestalt an den beiden Kontaktflächen 56 jeweils die gleiche Druckkraft auf den Spulenträger 14 ausüben, so dass sich dieser ohne einen Spulenstrom durch die Magnetspulen 22 und 23 in der Gleichgewichtsstellung gemäß der 1 befindet. In dieser Gleichgewichtsstellung ist beispielsweise eine parallele Ausrichtung der Schaltungsträgerflächen 19 und 20 zur Oberseite 3 des Grundkörpers gewährleistet. Findet hingegen eine Strombeaufschlagung der Magnetspulen 22 und 23 statt, so führen die aufgrund der elektromagnetischen Wechselwirkungen zwischen dem Strom durch die Spulenwindungen 29 und dem magnetischen Fluss der Permanentmagnete 11 und 12 auftretenden Lorentzkräfte gemäß der so genannten „Rechte-Hand-Regel“ zu einem Drehmoment auf den Spulenträger 14 um die Schwenkachse 34. Durch dieses Drehmoment können die Druckkräfte der Federanordnungen 40 überwunden werden, so dass eine Schwenkbewegung des Spulenträgers 14 mit den daran aufgenommenen Magnetspulen 22, 23 um die Schwenkachse 34 stattfindet, wobei die beiden Federanordnungen 40 elastisch deformiert werden. Aufgrund der Gestaltung der beiden Federanordnungen 40 findet zumindest für die in der Realität auftretenden kleinen Schwenkwinkel zwischen Spulenträger 14 und Grundkörper 2, die einen Betrag von 10 Grad nicht überschreiten, keine reibungsbehaftete Relativbewegung zwischen den Kontaktbereichen 55 und den Kontaktflächen 56 statt, wenn von einer Abwälzbewegung der Kontaktbereichen 55 auf den Kontaktflächen 56 abgesehen wird, die jedoch keine nennenswerten Reibungsverluste mit sich bringt. Nach einer Beendigung einer Stromzufuhr auf die Magnetspulen 22, 23 verschwinden die Lorentzkräfte, so dass die in den Federanordnungen 40 gespeicherte Deformationsenergie für eine Rückstellbewegung des Spulenträgers 14 in die Gleichgewichtstellung gemäß der 1 genutzt werden kann.

Ferner kann vorgesehen sein, an der Oberseite 3 des Grundkörpers 2 einen Abschlussdeckel 72 anzubringen, der zusammen mit dem Grundkörper 2 ein Ventilgehäuse 74 bildet, das ein durch die Ausnehmung 4 bestimmtes Raumvolumen abschließt und dadurch die in der Ausnehmung 4 aufgenommenen, vorstehend näher beschriebenen Komponenten gegenüber Umgebungseinflüssen schützt. Bevorzugt ist vorgesehen, dass ein Raumvolumen innerhalb des Ventilgehäuses 74, das nicht von Komponenten der Ventileinrichtung 1 eingenommen ist, möglichst gering ist, um hierdurch den Anforderungen des Explosionsschutzes in günstiger Weise nachkommen zu können.

Bei der in 9 dargestellten zweiten Ausführungsform einer Ventileinrichtung 101 handelt es sich um eine Variante der Ventileinrichtung 1 gemäß den 1 bis 8. Während der grundsätzliche Aufbau der Ventileinrichtung 101 zumindest ähnlich zum Aufbau der Ventileinrichtung 1 ist, unterscheidet sich die Ventileinrichtung 101 durch die Ausgestaltung der Lagereinrichtung sowie des Ventilgehäuses 174 und dem Verzicht auf eine separat ausgebildete Federanordnung, wie sie aus der Ventileinrichtung 1 bekannt ist.

Die Spulenanordnung 167 der Ventileinrichtung 101 weist keine Unterschiede im Hinblick auf die Gestaltung der Magnetspulen 122 und 123 verglichen mit der Ventileinrichtung 1 auf, jedoch ist der auch als Trägerteil bezeichnete Spulenträger 114 abweichend vom Spulenträger 14 ausgebildet. Der Spulenträger 114, der in gleicher Weise wie der Spulenträger 14 als gedruckte Schaltung oder Leiterplatte, insbesondere aus dem Material FR4, hergestellt sein kann und nicht näher dargestellte Leiterbahnen umfassen kann, ist in eine Grundplatte 175 und zwei über elastische Gelenkfedern 177 mit der Grundplatte 175 verbundene Befestigungsplatten 176 aufgeteilt. Dabei sind die Befestigungsplatten 176 mit Durchgangsbohrungen 178 versehen, die eine Befestigung der jeweiligen Befestigungsplatte 176 an einer, vorzugsweise eben ausgebildeten, Anlagefläche 179 im Ventilgehäuse 174 ermöglichen. Beispielhaft ist vorgesehen, dass eine Festlegung der Befestigungsplatten 176 am Ventilgehäuse 174 mittels sogenannten Kerbnägel erfolgt, die mit einer vorgebbaren Montagekraft durch die Durchgangsbohrungen 178 in nicht näher dargestellte Aufnahmebohrungen in den Anlageflächen 179 eingepresst werden, um eine kraftsymmetrische Aufhängung der Spulenanordnung 167 im Ventilgehäuse 174 zu gewährleisten. Die Gelenkfedern 177 können beispielsweise aus einem metallischen Material, insbesondere aus Federstahl oder Kupfer-Beryllium, hergestellt sein. Hierdurch wird zum einen eine Schwenkbeweglichkeit der Grundplatte 175 mit den daran angebrachten Magnetspulen 122, 123 gegenüber dem Ventilgehäuse 174 gewährleistet, ferner dienen die Gelenkfedern 177 dazu, eine Grundstellung für die Spulenanordnung vorzugeben, wenn keine Stromversorgung der Magnetspulen 122, 123 vorliegt. Darüber hinaus ermöglichen die Gelenkfedern 177 gegebenenfalls eine elektrische Verbindung zwischen dem Ventilgehäuse und daran angebrachten, nicht näher dargestellten Versorgungsanschlüssen und den Magnetspulen 122, 123. Vorzugsweise sind die Gelenkfedern jeweils symmetrisch ausgeführt und weisen randseitige Ausnehmungen 180 auf, durch die die jeweilige Gelenkfeder 177 einen Minimalquerschnitt erlangt, der eine Lage der Schwenkachse 134 bestimmt. Das Ventilgehäuse 174 umfasst eine obere Hälfte 181 sowie eine untere Hälfe 182, die jeweils zur Aufnahme von plattenförmigen Flussleitern 111, 112 ausgebildet sind und rein exemplarisch mittels einer Rastverbindung miteinander gekoppelt werden können. Abweichend von der Ventileinrichtung 1 sind bei der Ventileinrichtung 101 in der unteren Hälfte 182 zwei Mündungsöffnungen 183, 184 von Fluidkanälen vorgesehen, die die untere Hälfte 182 jeweils von nicht näher dargestellten Fluidanschlüssen bis in den jeweiligen Ventilraum 113 durchsetzen und jeweils gegenüberliegend zur Unterseite der Grundplatte 175 angeordnet sind. Dementsprechend kann die Spulenanordnung 167 ausgehend von einer nicht näher dargestellten Neutrallage, bei der beide Mündungsöffnungen 183 und 184 freigegeben sind, durch eine Schwenkbewegung um die Schwenkachse 134, die wahlweise im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn erfolgen kann und von der Stromrichtung des in die Magnetspulen 122, 123 eingeprägten Stroms abhängt, jeweils eine der beiden Mündungsöffnungen 183, 184 abdecken und somit einen Einfluss auf einen Fluidstrom nehmen, der durch den jeweiligen Fluidkanal bereitgestellt wird, der der jeweiligen Mündungsöffnung 183, 184 zuordnet ist.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

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Zitierte Patentliteratur

  • DE 69219877 T2 [0002]