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Die
Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung,
insbesondere Proportional-Doppelhubmagnet, zum Betätigen von
Ventilen mit mindestens zwei auf jeweils einem Spulenkörper angeordneten
Spulenwicklungen, die zumindest teilweise ein Polrohr umfassen,
in dem ein Ankerteil bewegbar geführt ist, das an seinem einen
Ende über
eine magnetische Trennung in einen Polkern übergeht, in dem ein Betätigungsstößel geführt ist,
und mit seinem anderen Ende über
eine weitere magnetische Trennung zumindest teilweise ein Abschlußteil übergreift,
wobei zwischen den einander benachbart gegenüberliegenden Spulenkörpern eine
scheibenförmige
Polplatte angeordnet ist, die das Polrohr umfaßt.
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Eine
gattungsgemäße Betätigungsvorrichtung
ist durch die
DE 42
08 367 A1 bekannt. Bei der gattungsgemäßen Betätigungsvorrichtung handelt
es sich um einen elektromechanischen Doppelhubmagneten mit integriertem
Wegmeßsystem,
der bei einer sog. nassen Ausführungsart
neben hoher Dynamik mit geringem Ansteuerstrom auskommt und klein aufbaut.
Der bekannte Doppelhubmagnet weist ein einstückiges Druckrohr, bestehend
aus einem zwei Spulen tragenden Ankerrohr und einem in einer Befestigungsstelle
dicht und fest mit dem Ankerrohr verbundenen Aufnehmerrohr auf,
das durch eine Ummantelung geschützte
Meßspulen
des Wegmeßsystems
trägt.
Das Ankerrohr, in der Fachsprache auch Polrohr genannt, weist zwi schen
zwei magnetisch nicht leitenden Zwischenstücken ein magnetflußleitendes
Mittelstück
auf und hat ein als Polschuh arbeitendes, vom Magnetfluß der innenliegenden
Spule durchströmtes
Druckrohrteil, in dem die Befestigungsstelle liegt, wodurch sich
eine axial besonders kurze Bauform erreichen läßt.
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Mithin
ist bei der bekannten Lösung
das Polrohr mehrteilig aufgebaut und über eine magnetische Trennung
zur Betätigungsseite
des Doppelhubmagneten mit dem eigentlichen Polkern als weiteres
eigenständiges
Bauteil verbunden. Darüber
hinaus sind die beiden Spulen über
eine Polplatte voneinander getrennt einzeln auf den Polkern oder
das Polrohr aufzuschieben, so dass insgesamt sich ein erhöhter Montageaufwand
ergibt.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
unter Beibehalten der Vorteile der bekannten Lösung insbesondere einen druckdichten
Aufbau für
den Doppelhubmagneten zu gewährleisten,
bei gleichzeitig axial kleiner Baulänge, diese dahingehend weiter
zu verbessern, dass der Montageaufwand reduziert ist und damit die
Herstellkosten, ohne dass die Funktionssicherheit beeinträchtigt ist.
Eine dahingehende Aufgabe löst
eine Betätigungsvorrichtung
mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit.
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Dadurch,
dass gemäß dem kennzeichnenden
Teil des Patentanspruches 1 zumindest bereichsweise der Außendurchmesser
einer Baueinheit, bestehend aus Polkern, Polrohr, den magnetischen
Trennungen und dem Abschlußteil,
derart gewählt
ist, dass bei einem Montagevorgang zum Komplementieren der Betätigungsvorrichtung
eine weitere Baueinheit, bestehend aus den jeweiligen Spulenkörpern mit
Spulenwicklungen und der jeweiligen Polplatte mit entsprechend angepaßtem Innendurchmesser
von zumindest einer Seite her aufschiebbar ist, lassen sich zwei
vorher bereits vollständig
komplementierte Baueinheiten unmittelbar und zielgerichtet miteinander
verbinden, und zwar durch Aufschieben bzw. gegenseitiges Ineinanderschieben, was
den Montageaufwand deutlich reduzieren hilft. Ferner ist bei der
erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung
die erste Baueinheit mit dem Polrohr einstückig, vorzugsweise in der Art
eines Drehteils gefertigt, wobei Polkern und Polrohr ein flanschartiges Gesamtbauteil
bilden und die angesprochenen magnetischen Trennungen innerhalb
des Polrohres werden zunächst
spanend vertieft und dann vorzugsweise mittels eines Schweißvorganges
mit einem magnetisch nicht leitenden Material verfüllt, wohingegen Polrohr
und Polkern aus einem magnetisch leitenden Werkstoff bestehen. Die
dahingehende Werkstoffauswahl ist bei Betätigungsvorrichtungen mit Elektromagneten
bekannt, so dass an dieser Stelle hierauf nicht mehr näher eingegangen
wird.
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Die
Komplementierung der Betätigungsvorrichtung
aus zwei Hauptbaueinheiten erhöht
darüber hinaus
die Funktionssicherheit, da der Aufbau der funktionserheblichen
Teile in Baugruppen erfolgen kann, die auf ihre Funktionsfähigkeit
einzeln überprüfbar sind.
Ferner baut die erfindungsgemäße Lösung aufgrund
der Aufschiebetechnik ohne zusätzliche
Fixierungshilfen in axialer Richtung klein auf, so dass die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung auch
bei beengten Einbauverhältnissen
Anwendung finden kann.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung
ist die jeweilige Spulenwicklung in einem zuordenbaren Spulenkörper mit
zwei Ringflanschen aufgenommen, wobei zumindest einer der einander
benachbart zugewandten Ringflansche ein vorspringendes Bauteil aufweist,
das in Eingriff bringbar ist mit einer zugeordneten Ausnehmung im
anderen Ringflansch. Aufgrund des vorspringenden Bauteils ist eine
Plausibilitätsprüfung möglich, ob
die einander benachbarten Spulenkörper der weiteren zweiten Baueinheit
sinnfällig
miteinander komplimentiert sind, beispielsweise um sicher zu stellen,
dass die Kontaktierungseinrichtungen für die jeweilige Spule für den späteren elektrischen
Anschluß zutreffend
in ihrer Lage zueinander festgelegt sind. Dergestalt lassen sich
spätere Fehlverschaltungen
vermeiden. Vorzugsweise ist dabei des weiteren vorgesehen, dass
die jeweiligen Spulen mit Spulenkörpern und Spulenwicklungen
sowie vorspringenden Bauteilen im jeweiligen Ringflansch als Gleichteile
ausgebildet sind, was wiederum die Herstellkosten senken hilft und
die Funktionssicherheit ist aufgrund der Gleichteileausbildung gleichfalls
erhöht.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der sonstigen Unteransprüche.
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Im
folgenden wird die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung
anhand eines Ausführungsbeispiels
nach der Zeichnung näher
erläutert.
Dabei zeigen in prinzipieller und nicht maßstäblicher Darstellung die
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1 einen
Längsschnitt
durch einen Doppelhubmagneten;
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2 in
perspektivischer Ansicht eine einzelne Spule mit teilweise aufgebrachter
Spulenwicklung;
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3 in
perspektivischer Seitenansicht zwei zu einer Baueinheit zusammengesetzte
Spulen nach der 2 mit dazwischen angeordneter
Polplatte.
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Die
in der 1 im Längsschnitt
dargestellte Betätigungsvorrichtung
ist in der Art eines sog. Doppelhubmagneten ausgebildet, insbesondere
in Form eines Proportional-Doppelhubmangeten, der überwiegend
zum Betätigen
von nicht näher
dargestellten hydraulischen oder pneumatischen Ventilen eingesetzt
wird. Die Betätigungsvorrichtung
weist zwei Spulen 10, 12 auf, wobei jede Spule 10, 12 mit
einem Spulenkörper 14 versehen
ist, auf den eine Spulenwicklung 16 aufgebracht ist, beispielsweise
in Form eines lackierten Elektrodrahtes. Der Aufbau dahingehender
Spulen ist in der Magnettechnik üblich,
so dass an dieser Stelle hierauf nicht näher eingegangen wird. Die beiden
Spulen 10, 12 umfassen ein Polrohr 18,
in dem ein Ankerteil 20 längsverschiebbar und mithin
bewegbar geführt
ist.
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In
Blickrichtung auf die 1 gesehen ist das Polrohr 18 an
seinem vorderen Ende über
eine erste magnetische Trennung 22 mit dem flanschartig sich
verbreiternden Polkern 24 verbunden und auf seiner anderen
Seite gleichfalls über
eine zweite magnetische Trennung 24 mit einem Abschlußteil 26. Polrohr 18 und
Polkern 24 sind einstückig
aus einem magnetisch leitenden metallischen Werkstoff gebildet und
können
beispielsweise als Drehteil konzipiert sein. Durch spanende Bearbeitung
lassen sich in dem Polrohr 18 nutartige Vertiefungen erhalten,
die dann vorzugsweise über
ein Schweiß-
oder Lötauftragsverfahren
mit einem magnetisch nicht leitenden Werkstoff verfüllt werden,
der dann die jeweilige magnetische Trennung 22 oder 22' bildet. Hinter
der zweiten magnetischen Trennung 22' schließt sich das Abschlußteil 26 an,
das außenumfangsseitig
mit einer Ringnut versehen ist, in die ein Dichtring 28 eingesetzt
wird. Zum freien Ende hin ist das Polrohr 18 nach innen
umgebördelt
und zwischen Ankerteil 20 und einem stegartig verbreiterten
Absatz 30 des Abschlußteils 26 ist
in diesem eine nutartige Vertiefung 32 vorgesehen, in die
das Polrohrende 34 kraft- und formschlüssig eingreift. Die dahingehende
Anordnung zwischen Pol rohr 18 und Abschlußteil 26 in
Verbindung mit dem Dichtring 28 erlaubt eine Hochdruckanwendung
des Doppelhubmagneten bis zu 250 bar und mehr.
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Das
Ankerteil 20 weist an seinem vorderen Ende einen Betätigungsstößel 36 auf,
der den Polkern 24 mittig durchgreift und zum Betätigen eines nicht
näher dargestellten
hydraulischen Ventils vorgesehen ist, das sich über eine Anschlußstelle 38 am Polkern 24 mit
der Betätigungsvorrichtung
verbinden läßt. Das
Ankerteil 20 ist in einem Aufnahmeraum 40 zwischen
zwei Antiklebscheiben 42 geführt, die ein magnetisches Ankleben
des Ankerteils 20 vermeiden helfen. Der Aufnahmeraum 40 ist
zum einen durch die Innenumfangsseite des Polrohres 18 begrenzt sowie
nach vorne durch den Polkern 24 und zur anderen Seite durch
das Abschlußteil 26.
Des weiteren verfügt
das Ankerteil 20 über
eine Durchgangsbohrung 44, die einen Druckausgleich innerhalb
des Aufnahmraumes 40 herstellt, soweit dieser über das
Ankerteil 20 in zwei Teilräume aufgeteilt ist. Die maximale
Längsverfahrbewegung
des Ankerteils 20 ist durch die Anschläge in Form der Antiklebscheiben 42 vorgegeben.
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Ferner
stützt
sich in Blickrichtung auf die 1 gesehen
das Ankerteil 20 auf der rechten Seite an einer Druckfeder 46 ab,
wobei eine weitere, nicht dargestellte und gegenläufig wirkende
Druckfeder im hydraulischen oder pneumatischen Ventil angeordnet
eine Gegenkraft über
den Betätigungsstößel 36 auf
das Ankerteil 20 erzeugt. Über die dahingehende Krafteinwirkung
zweier Druckfedern läßt sich
das Ankerteil 20, wie in 1 dargestellt,
mittenzentrieren, wobei die genannte Mittenzentrierung noch dadurch mit
unterstützt
werden kann, dass man beide Spulen 10, 12 über ihre
Spulenwicklung 16 sinnfällig
bestromt und eine Verfahrbewegung des Ankerteils 20 in
der einen oder anderen Richtung (ziehend oder drückend) ge schieht dann über eine
entsprechende Mehrbestromung der jeweils zuordenbaren Spule 10 oder 12.
Zwischen den beiden Spulen 10, 12 ist eine scheibenförmige Polplatte 48 angeordnet,
die gleichfalls das Polrohr 18 umgibt.
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Der
Aufbau einer Spule 12 ist in der 2 wiedergegeben.
Die Spule 12 weist neben der Spulenwicklung 16 einen
Spulenkörper 14 auf
mit zwei Ringflanschen 50, 52. Vorzugsweise ist
der dahingehende Spulenkörper 14 aus
einem Spritzgußteil
gebildet und weist in Blickrichtung auf die 2 gesehen
an seiner Oberseite zwei Anbindungsstellen 54, 56 auf, über die
sich jeweils Anfang und Ende (nicht dargestellt) der Spulenwicklung 16 an
dem zuordenbaren Spulenkörper 14 festlegen
lassen. Zwei an der Oberseite des Ringflansches 52 angeordnete
Vertiefungen 58 dienen dem Eingriff einer nicht näher dargestellten
Kontaktierungseinrichtung, um dergestalt die elektrische Verbindung
zu einem Steckerteil (nicht dargestellt) der Betätigungsvorrichtung herzustellen
und von den Anbindungsstellen 54, 56 kommend,
durchgreift das jeweilige Drahtende der Spulenwicklung 16 quer
zur Vertiefung 58 verlaufend den Ringflansch 52.
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In
Blickrichtung auf die 2 gesehen und um etwa jeweils
90° versetzt
zu den Anbindungsstellen 54 und 56 ist auf der
einen Seite ein vorspringendes Bauteil 60 angeordnet und
auf der diametral gegenüberliegenden
Seite eine korrespondierende Ausnehmung 62. Das vorspringende
Bauteil 60 ist in einem Versteifungssteg 64 aufgenommen,
der Bestandteil des kammerartigen Ringflansches 52 ist.
An diesen Versteifungssteg 64 schließt sich ein zylindrisches Mittelteil 66 des
vorspringenden Bauteils 60 an, das in einen konisch zulaufenden
Eingriffszapfen 68 übergeht.
Der dahingehend konisch sich verjüngende Eingriffszapfen 68 ist
dafür vorgesehen,
in die konisch zulaufende Ausnehmung 62 des Ringflansches 52 der
anderen Spule 10 einzugreifen, die ansonsten als Gleichteil
wie die Spule 12 aufgebaut ist (vgl. 3).
Ferner dient das zylindrische Mittelteil 66 des vorspringenden
Bauteils 60 dem Durchgriff der Durchtrittsöffnung 70 in
der mittigen Polplatte 48. Um den Eingriff des vorspringenden
Bauteils 60 in die zuordenbare Ausnehmung 62 zu
erleichtern, ist letztere gleichfalls innenumfangsseitig mit einer
korrespondierenden Konizität
versehen.
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Die
als Gleichteile ausgebildeten Spulen 10, 12 sind
dann in Blickrichtung auf die 2 gesehen um
180° zueinander
versetzt über
ihre Ringflansche 52 miteinander in Verbindung zu bringen
unter Zwischenaufnahme der Polplatte 48 zwischen den benachbarten
Ringflanschen 52, um dann zu einem Spulenkörperaufbau
zu gelangen, wie er Gegenstand der Darstellung nach der 3 ist
und insofern eine weitere zweite und als Ganzes mit 72 bezeichnete
Baueinheit bildet. Um die Anbindungsstellen 54, 56 eines
jeden Ringflansches 52 aufeinander zuweisen lassen zu können, ist
gemäß der Darstellung nach
der 3 in die mittlere Polplatte 48 eine Ausnehmung 74 eingelassen.
Ferner lassen sich in sinnfälliger
Weise zumindest teilweise die gegenüberliegenden Anbindungsstellen 54, 56 zweier
Ringflansche 52 und damit zweier Spulen 10, 12 leitend
miteinander verbinden, so dass für
ein noch anzuschließendes
Steckerteil (nicht dargestellt) nur drei Kontaktierungsstellen benötigt werden,
um den Betrieb der Spulenanordnung sicherzustellen. Dabei kann über die
Anbindungsstelle 54 eines Ringflansches 52 der Anfang
der Spulenwicklung 16 gebildet sein, die dann endseitig
in die Anbindungsstelle 56 mündet, die leitend mit der Anschlußstelle 54 des
anderen Ringflansches 52 verbunden die Kontaktierung zur Spulenwicklung 16 der
anderen Spule herstellt, die dann wiederum über die Anbindungsstelle 56 die elektrische
Kontaktierung mit dem Anschlußstecker herstellt.
Es ist aber auch möglich, über entsprechende
Steckerteile jede Anbindungsstelle eines jeden Ringflansches 52 getrennt
anzusteuern.
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Wie
sich des weiteren aus der 1 ergibt, sind
die beiden Spulen 10, 12 nach außen hin
von einem zylindrischen Mantel 76 umgeben, der wiederum
aus magnetisch leitendem Material besteht. Der zylindrische Mantel 76 ist
endseitig einmal über
eine Preßpassung
mit einer absatzartigen Stufe im Polkern 24 mit diesem
verbunden und einmal mit einer Polabschlußplatte 78, die sich
innenumfangsseitig auf dem Absatz 30 des Abschlußteils 26 abstützt. Der Polkern 24 weist
darüber
hinaus in Richtung seines freien Endes zwei Befestigungsflansche 80 auf,
die mit entsprechenden Durchtrittsöffnungen versehen dem Durchgriff
von nicht näher
dargestellten Befestigungsschrauben dienen zwecks Festlegung an
nicht näher
dargestellten Ventilgehäuseteilen,
an die die Betätigungseinrichtung
anschließbar
sein soll. Von den Befestigungsflanschen 80 aus ist die
sonstige Betätigungsvorrichtung
außenumfangsseitig
von einem Gehäuseteil 82 umgeben,
das sich insbesondere, sofern es aus Kunststoff besteht, auf die
sonstigen Komponenten aufspritzen läßt.
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Eine
weitere Baueinheit und als Ganzes mit 84 bezeichnet, ist
gebildet aus Polrohr 18, Polkern 24 sowie den
magnetischen Trennungen 22, 22' und dem Abschlußteil 26.
Der Außendurchmesser
der dahingehenden Baueinheit 84 ist derart gewählt, dass
die zweite weitere Baueinheit 72 sich über entsprechende Übergangspassungen
ohne weiteres auf die erste Baueinheit 84 über das
Abschlußteil 26 aufschieben
läßt. Die
dahingehend weitere Baueinheit 72 ist in der 3 entsprechend
dargestellt. Grundvoraussetzung für den genannten Aufschiebevorgang
ist jedoch, dass der Außendurchmesser
der ersten Baueinheit 84 unter Berücksichtigung der gewünschten Übergangspassung
etwas kleiner gewählt
ist der Innendurchmesser der weiteren zweiten Baueinheit 72.
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Mit
der erfindungsgemäßen Doppelhubmagnetlösung ist
eine kompakt aufbauende Betätigungsmagneteinrichtung
realisiert, die sehr funktionssicher arbeitend sich aus wenigen
Baukomponenten und Baueinheiten zusammensetzen läßt, was den Montageaufwand
und mithin die Herstellkosten senken hilft.