DE10121770A1 - Elektromagnetische Stelleinrichtung - Google Patents
Elektromagnetische StelleinrichtungInfo
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Abstract
Es wird eine elektromagnetische Stelleinrichtung (1) für ein hydraulisches Steuerventil mit einem Gehäuse (14, 15, 32), das in einem Druckrohr (2) einen Anker eines Elektromagneten aufweist, beschrieben. Weiter ist ein den Hub des Ankers erfassendes Wegmeßsystem (6) vorgesehen. Das Druckrohr (2) weist an seinem einen Ende ein Zentralgewinde (3) zur Befestigung am Steuerventil auf und besteht aus einem Ankerrohr (7) und einem damit dicht und fest verbundenen Sensorrohr (8). Das Ankerrohr (7) nimmt den Anker auf und trägt eine Magnetspule (5). Das Sensorrohr (8) weist eine Sensorspule (21) zur Wegerfassung auf. Darüber hinaus sind Befestigungsmittel für die auf das Druckrohr (2) aufgesattelten Bauelemente vorgesehen. Im Bereich des dem Sensorrohr (8) zugewandten Endes des Ankerrohres (7) ist ein mit dem Ankerrohr (7) fest verbundener und dieses überragender Bund (13) zum Halten der auf dem Ankerrohr angeordneten Bauteile vorgesehen (Figur 1).
Description
Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Stellein
richtung nach der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 nä
her definierten Art.
Aus der EP 0 278 227 B1 ist ein Proportionalmagnet mit Weg
meßsystem bekannt, bei dem in einem Gehäuse ein als Anker
rohr und Sensorrohr gebildetes Druckrohr eingebaut ist. Bei
diesem Proportionalmagnet werden eine Magnetspule und eine
Sensorspule von entgegengesetzten Stirnseiten her in das
Gehäuse eingebaut. Zum Befestigen des Proportionalmagneten
an einem Steuerventil sind vier Längsbohrungen und zugeord
nete Schrauben im Gehäuse vorgesehen. Im Bereich des Weg
meßsystems ist ein das Wegmeßsystem umgebendes Gehäuse
durchgebrochen, um eine elektrische Verbindung zwischen dem
Wegmeßsystem und einer damit korrespondierenden Elektronik
durchführen zu können.
Nachteilig dabei ist jedoch, daß der Einsatz von Zugankern
zur Verbindung der elektromagnetischen Stelleinrichtung mit
einem Steuerventil teuer und fertigungstechnisch unbefrie
digend ist.
In der DE 197 07 587 A1 ist eine elektromagnetische Stell
einrichtung beschrieben, bei der ein Druckrohr ein Zentral
gewinde aufweist, um die Stelleinrichtung an einem Steuer
ventil zu befestigen. Die Bauteile eines Magnetkreises und
eines Wegmeßsystems werden an dem Ende des Druckrohrs auf
geschoben, welches dem Ende gegenüberliegt, an dem das Zen
tralgewinde vorgesehen ist. Um diese Bauteile in einer fe
sten Anordnung auf dem Druckrohr zu halten, werden diese
über einen Abschlußdeckel des Gehäuses auf dem Druckrohr in
vorgespannter Einbaulage fixiert.
Das Druckrohr übergreift das Wegmeßsystem und ein Gehäuse
deckel ist auf ein an einem Ende des Druckrohres vorgesehe
nes Gewinde zum Verschließen des Gehäuses aufgeschraubt.
Das Wegmeßsystem weist zur Signalübertragung an eine Elek
tronik der elektromagnetischen Stelleinrichtung ein elek
trisch leitendes Kabel auf, welches durch einen Schlitz des
Druckrohres geführt ist. Der Schlitz des Druckrohres führt
jedoch dazu, daß eine Stabilität des Druckrohres herabge
setzt ist und die Befestigung des Gehäusedeckels zu einer
Verformung des Schlitzes führen kann.
Weiter ist es von Nachteil, daß die beschriebene Ausführung
des Druckrohres mit einem Schlitz und dem zur Befestigung
des Abschlußdeckels vorgesehenen Außengewinde hohe Ferti
gungskosten verursacht und eine aufwendige Montage zur Fol
ge hat.
Die erfindungsgemäße elektromagnetische Stelleinrichtung
mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 hat demgegenüber
den Vorteil, daß sie sich durch eine besonders einfache
Montage am Steuerventil auszeichnet, da das Druckrohr bei
der Magnetherstellung bereits in die Magnetspule gesteckt
wird und die elektromagnetische Stelleinrichtung somit bei
der Ventilmontage als komplette Einheit vorliegt, die le
diglich an das Steuerventil geschraubt wird.
Weiter ist es von Vorteil, daß die Haltefunktion der Bau
teile an dem Druckrohr, insbesondere der Magnetspule, von
dem mit dem Ankerrohr fest verbundenen und dieses überra
genden Bund direkt übernommen wird. Damit besteht die Mög
lichkeit, das Druckrohr im Vergleich zu den aus dem Stand
der Technik bekannten elektromagnetischen Stelleinrichtun
gen erheblich kürzer auszubilden und den Bereich zwischen
dem Wegmeßsystem und der damit korrespondierenden Elektro
nik derart offen zu gestalten, daß eine geschlitzte Ausfüh
rung des Druckrohres nicht erforderlich ist. Dies führt in
vorteilhafter Weise zu einer erheblichen Reduzierung der
Herstellkosten und vereinfacht darüber hinaus die Montage,
da ein elektronischer Anschluß der Sensorspule ohne zusätzliche
fertigungstechnische Maßnahmen auf einfache Art und
Weise mit der Elektronik verbunden werden kann.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungen des Gegen
standes nach der Erfindung sind der Beschreibung, der
Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar.
Zwei Ausführungsbeispiele der Stelleinrichtung nach der Er
findung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nach
folgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine elektromagnetische
Stelleinrichtung in vereinfachter Darstellung, wobei der
Bund einstückig mit dem Druckrohr ausgebildet ist;
Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine elektromagnetische
Stelleinrichtung in vereinfachter Darstellung, wobei der
Bund einstückig mit dem Sensorrohr ausgebildet ist; und
Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung des Ausschnittes Z
aus Fig. 2.
Die Fig. 1 zeigt in vereinfachter Darstellung einen Längs
schnitt durch eine elektromagnetische Stelleinrichtung 1,
bei der ein Druckrohr 2 ein stirnseitiges Zentralgewinde 3
aufweist, mit dem es in einem nicht näher dargestellten
Ventilgehäuse oder dergleichen befestigt wird. Auf das
Druckrohr 2 ist eine Hülse 4 mit Magnetspule 5, Wegmeßsy
stem 6 und Elektronik 33 aufgeschoben und befestigt.
Das Druckrohr 2 ist in an sich bekannter Weise druckdicht
aufgebaut und besteht aus einem Ankerrohr 7 und einem im
Ankerrohr 7 dicht und fest angeordneten Sensorrohr 8. Das
Ankerrohr 7 weist ein Polstück 9 auf, an dem neben dem Zen
tralgewinde 3 erste Schlüsselflächen 10 angeordnet sind und
an den sich ein magnetisch nicht leitendes erstes Rohrteil
sowie ein magnetisch leitendes zweites Rohrteil anschließt.
Das Ankerrohr 7 weist an seinem offenen freien Ende einen
Bund 13 auf, der zum Verspannen der auf dem Druckrohr 2
aufgesattelten Bauelemente, d. h. der Magnetspule 5, der
Hülse 4 und einem Gehäuseteil 14 dient. Der Bund 13 ist
einstückig mit dem Ankerrohr 7 ausgebildet und überragt
dieses in radialer Richtung. Zwischen dem Bund 13 und der
Magnetspule 5 bzw. einem Gehäuse 15 ist eine nicht näher
dargestellte Feder 16 zum Toleranzausgleich eingebaut, über
welche der Bund 13 auf das Gehäuse 15 drückt. Die Feder 16
ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Wellfeder aus
gebildet, die sich an einem Vorsprung des Gehäuses 15 ab
stützt und die die auf dem Druckrohr 2 aufgesattelten Bau
teile bzw. die Einzelteile des Magnetkreises in ihrer Ein
bauanlage vorspannt.
Das Ankerrohr 7 nimmt in seinem Inneren das Sensorrohr 8
auf, das mit einem nicht näher dargestellten verdickten
Flansch konzentrisch im Ankerrohr 7 geführt ist und an ei
ner Befestigungsstelle dicht und fest mit ihm verbunden
ist.
Von dem verdickten Flansch aus ragt ein rohrförmiger Ab
schnitt 19 des Sensorrohres 8 mit gegenüber dem Ankerrohr 7
wesentlich kleineren Durchmesser aus dem Ankerrohr heraus.
An diesem Abschnitt 19 ist außen ein Spulenträger 20 mit
Sensormeßspulen 21 gleitend geführt und durch eine am
Flansch sich abstützende weitere Feder gegen eine Mutter 23
gedrückt, die als Justiermittel für die Sensorspulen 21
dient.
Die Sensorspulen 21 weisen steckbare elektrische Anschlüsse
24 auf, welche am äußeren Durchmesser der Sensorspulen 21
angeordnet sind. Der Außendurchmesser des Wegmeßsystems 6
ist derart ausgeführt, daß ein nicht dargestelltes Montage
werkzeug über dieses geführt und an zweiten Schlüsselflä
chen 25 des Bundes 13 angesetzt werden kann, um die elek
tromagnetische Stelleinrichtung 1 an einem Steuerventil
festzuschrauben. Das Gehäuse des Steuerventiles kommt an
einer Stirnfläche 26 der Hülse 4 zum Anliegen, wodurch
letztendlich die Verspannung der auf dem Ankerrohr 7 aufge
sattelten Bauteile durch den Bund 13 erfolgt.
Alternativ hierzu kann es vorgesehen sein, daß der Bund 13
anstatt der zweiten Schlüsselflächen 25 mit Aussparungen
versehen ist, in welche ein geeignetes Werkzeug eingreift,
wobei es selbstverständlich im Ermessen des Fachmannes
liegt, die Einrichtung, welche mit einem Montagewerkzeug
korrespondiert, in einer anderen geeigneten Art und Weise
auszuführen.
In einer hier nicht dargestellten Sacklochbohrung des Sen
sorrohrs 8 ist ein Ferritkern des induktiv arbeitenden Weg
meßsystem 6 angeordnet, der mit einem in dem Druckrohr 2
geführten Anker mechanisch in Wirkverbindung steht. Der im
Druckrohr 2 zwischen dem Polstück 9 und dem verdickten
Flansch gelagerte Anker ist mit einem Stößel fest verbun
den, über den z. B. ein Ventilschieber eines Wegeventils be
tätigbar ist. Das Druckrohr 2 hat auf diese Weise ausgehend
vom Zentralgewinde 3 bis zum Bund 13 einen durchgehend kon
stanten Außendurchmesser, wobei seine Rohrteile aus einem
durchgehend gleich dicken Rohrstück gebildet werden.
Die auf das Druckrohr 2 aufgeschobene becherförmige Hülse 4
nimmt in ihrem Inneren die Magnetspule 5 auf und der zum
Wegmeßsystem 6 hin offene Ringraum der Hülse 4 ist durch
das Gehäuseteil 14 verschlossen. Die Hülse 4 läßt sich aus
Rundmaterial herstellen, wobei es selbstverständlich im Er
messen des Fachmannes liegt, die Hülse 4 als ein kostengün
stiges Tiefziehteil auszuführen.
Zwischen der Magnetspule 5 und dem Gehäuseteil 14 ist eine
Abdichtung über miteinander korrespondierende Schrägen 31A,
31B ausgebildet, wobei die Winkel der Schrägen 31A, 31B
derart vorgesehen sind, daß im montierten Zustand der
Stelleinrichtung 1 zwischen den Schrägen 31A, 31B eine
dichtende Linienberührung vorliegt, die ein Ausfließen von
Gießharz aus der Magnetspule verhindert.
An dem Gehäuse 15 ist ein weiteres Gehäuseteil 32 festge
schraubt, in welchem die Elektronik 33 angeordnet ist. Die
Elektronik 33 ist in leicht zugänglicher und gut geschütz
ter sowie abgedichteter Weise an der Stelleinrichtung 1 an
geordnet. Zum Anschließen der Magnetspule 5 sowie der Sen
sorspulen 21 an die Elektronik 33 sind teilweise nicht dargestellte
mehrpolige Kabel 34 und Steckverbindungen 24 vor
gesehen.
Die Wirkungsweise der Stelleinrichtung 1 ist an sich be
kannt. Über das Wegmeßsystem 6 wird der Ist-Wert der Posi
tion des Ankers im Druckrohr 2 stets mit dem in der Elek
tronik 6 eingespeisten Lage-Soll-Wert so lange verglichen
und der Anker über die Magnetspule 5 entsprechend angesteu
ert, bis die beiden Werte übereinstimmen.
In der Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform der elek
tromagnetischen Stelleinrichtung 1 dargestellt, wobei sich
diese Ausführungsform von der in der Fig. 1 dargestellten
Ausführungsform im wesentlichen darin unterscheidet, daß
der Bund 13 einstückig mit dem Sensorrohr 8 ausgebildet
ist. Bei der Beschreibung der Fig. 2 werden für funktions
gleiche Bauteile die gleichen Bezugszeichen wie bei der Be
schreibung von der Fig. 1 verwendet und es wird nur auf
die wesentlichen Unterschiede eingegangen.
Bei der Ausführung der elektromagnetischen Stelleinrichtung
1 gemäß der Darstellung in der Fig. 2 ist das Sensorrohr 8
nicht nur mit dem Bund 13 einstückig ausgeführt, sondern es
bildet auch eine integrale bauliche Einheit mit dem ver
dickten Flansch, der als Gewindenippel 17 ausgeführt ist
und über ein Außengewinde 35 in das Druckrohr 2 einge
schraubt ist. Der Gewindenippel 17 bildet genauso wie in
Fig. 1 der verdickte Flansch zugleich einen Anschlag für
den Anker 30 aus.
Zwischen dem Bund 13 und dem Gehäuse 15 ist die Feder 16
zum Toleranzausgleich in axialer Richtung der Stelleinheit
1 und zum vorgespannten Einbau der auf dem Druckrohr 2 auf
gesattelten Bauteile vorgesehen.
Auch in dieser Ausführungsform ist es vorgesehen, den Bund
13 mit einer mit einem Montagewerkzeug korrespondierenden
Einrichtung, wie den dargestellten Schlüsselflächen 2 oder
alternativ mit Aussparungen für das Montagewerkzeug, zur
Erleichterung des Einschraubvorganges des Gewindenippels 17
bzw. des verdickten Flansches vorzusehen.
In Fig. 3 ist der Ausschnitt Z gemäß den Fig. 1 und 2
in vergrößerter Darstellung gezeigt. Das Druckrohr 2 ist im
Bereich der Magnetspule 5 auf seiner Außenseite mit einer
Aussparung 36 versehen, in welche die Magnetspule 5 mit ei
nem an seiner dem Druckrohr 2 zugewandten Innenseite ausge
bildeten Vorsprung 37 eingreift. Die Aussparung 36 ist als
Einstich derart ausgeführt, daß der als Kunststoffnippel
der Magnetspule ausgebildete Vorsprung 37 hinein ragt und
das Druckrohr 2 mit der montierten Magnetspule bei einem
Transport zur Endmontage mit einem Steuerventil als eine
bauliche Einheit erhalten bleibt. Die Aussparung 36 ist in
axialer Richtung größer bzw. länger als der Vorsprung 37
ausgebildet, womit die Magnetspule 5 in axialer Richtung in
nicht verspannter Einbaulage auf dem Druckrohr 2 verschoben
werden kann.
Abweichend von den beiden vorbeschriebenen Ausführungsbei
spielen der elektromagnetischen Stelleinheit kann es vorge
sehen sein, daß der Bund einstückig mit einer Buchse ausgebildet
ist, welche wenigstens teilweise auf dem Ankerrohr
oder in dem Ankerrohr angeordnet ist. Dabei besteht die
Möglichkeit, die Buchse über eine Schraubverbindung mit dem
Ankerrohr fest zu verbinden, wobei in Abhängigkeit davon,
ob die Buchse auf oder in dem Ankerrohr angeordnet ist, die
Buchse ein Außen- bzw. ein Innengewinde aufweist. Damit
stellt der Bund vor der Montage ein eigenständiges Bauteil
dar, wodurch die Herstellung des Druckrohres und auch des
Sensorrohres vereinfacht wird.
Selbstverständlich sind an den gezeigten bzw. beschriebenen
Ausführungsformen Änderungen möglich, ohne vom Gedanken der
Erfindung abzuweichen. Obwohl sich die Stelleinrichtung 1
besonders als einfach wirkender Proportionalmagnet eignet,
bei dem der Hub des Ankers 29 mit Hilfe des Wegmeßsystems 6
geregelt wird, kann die Stelleinrichtung 1 auch als Schalt
magnet verwendet werden, wobei das Wegmeßsystem 6 lediglich
zur Stellungsanzeige verwendet wird. Ferner lassen sich die
Vorteile der Stelleinrichtung 1 auch erreichen, wenn an
stelle einer einfach wirkenden Bauart eine doppelt wirkende
Bauart, nämlich ein Doppelhubmagnet, verwendet wird.
Claims (11)
1. Elektromagnetische Stelleinrichtung (1) für ein hy
draulisches Steuerventil mit einem Gehäuse (14, 15,
32), das in einem Druckrohr (2) einen Anker eines
Elektromagneten aufweist, mit einem den Hub des Ankers
erfassenden Wegmeßsystem (6), wobei das Druckrohr (2)
an seinem einen Ende ein Zentralgewinde (3) zur Befe
stigung am Steuerventil aufweist und aus einem Anker
rohr (7) und einem damit dicht und fest verbundenen
Sensorrohr (8) besteht, wobei das Ankerrohr (7) den
Anker aufnimmt und eine Magnetspule (5) trägt und das
Sensorrohr (8) eine Sensorspule (21) zur Wegerfassung
aufweist, sowie mit Befestigungsmitteln für die auf
das Druckrohr (2) aufgesattelten Bauelemente, dadurch
gekennzeichnet, daß im Bereich des dem Sensorrohr (8)
zugewandten Endes des Ankerrohres (7) ein mit dem An
kerrohr (7) fest verbundener und dieses überragender
Bund (13) zum Halten der auf dem Ankerrohr (7) ange
ordneten Bauteile vorgesehen ist.
2. Elektromagnetische Stelleinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Bund (13) einstückig
mit einer Buchse ausgebildet ist.
3. Elektromagnetische Stelleinrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse wenigstens
teilweise auf dem Ankerrohr (7) angeordnet ist.
4. Elektromagnetische Stelleinrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse wenigstens
teilweise in dem Ankerrohr (7) angeordnet ist.
5. Elektromagnetische Stelleinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Bund (13) einstückig
mit dem Sensorrohr (8) ausgeführt ist.
6. Elektromagnetische Stelleinrichtung nach einem der An
sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Bund
(13) wenigstens eine Einrichtung (25) aufweist, welche
mit einem Montagewerkzeug derart korrespondiert, daß
zwischen dem Bund (13) und dem Montagewerkzeug zur
Montage eine drehfeste und lösbare Verbindung her
stellbar ist.
7. Elektromagnetische Stelleinrichtung nach einem der An
sprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Au
ßendurchmesser des Wegmeßsystems (6) derart ausgeführt
ist, daß das Montagewerkzeug über dieses führbar ist
und an dem Bund (13) ansetzbar ist.
8. Elektromagnetische Stelleinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Bund (13) einstückig
mit dem Ankerrohr (7) ausgebildet ist.
9. Elektromagnetische Stelleinrichtung nach einem der An
sprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen
der der Magnetspule (5) zugewandten Seite des Bundes
(13) und dem Gehäuse (14, 15, 32) eine Feder (16) zum
Toleranzausgleich vorgesehen ist.
10. Elektromagnetische Stelleinrichtung nach einem der An
sprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ab
dichtung zwischen der Magnetspule (5) und dem Gehäuse
(14, 15, 32) über miteinander korrespondierende Schrä
gen (31A, 31B) ausgebildet ist, wobei die Winkel der
Schrägen (31A, 31B) derart vorgesehen sind, daß im
montierten Zustand der Stelleinrichtung (1) zwischen
den Schrägen (31A, 31B) eine Linienberührung vorliegt.
11. Elektromagnetische Stelleinrichtung nach einem der An
sprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das
Druckrohr (2) im Bereich der Magnetspule (5) auf sei
ner Außenseite eine Aussparung (36) aufweist, in wel
che die Magnetspule (5) mit einem an seiner dem Druck
rohr zugewandten Innenseite ausgebildeten Vorsprung
(37) eingreift.
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