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Die
Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung, insbesondere
zum Betätigen von außenseitig anschließbaren
Ventilen, mit einem Gehäuse und einem darin angeordneten
Spulenkörper mit Spulenwicklung, der zumindest teilweise
ein Polrohr umfaßt, an dessen einem freien Ende sich ein
Polkern anschließt mit einem zumindest im Polrohr innerhalb
eines Ankerraumes längsverfahrbar geführten Magnetanker,
der mit einem Betätigungsteil für das Betätigen
des jeweiligen Ventilteils zusammenwirkt.
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Dahingehende
Betätigungsvorrichtungen, die man in der Fachsprache auch
als „Betätigungs- oder Schaltmagnete” bezeichnet,
sind beispielhaft in der
DE
101 04 998 A1 beschrieben und auf dem Markt in einer Vielzahl
von Ausführungsformen frei erhältlich. Das Betätigungsteil
des Betätigungsmagneten ist im wesentlichen aus einem rohrförmigen Bolzen
gebildet, der bei elektrischer Erregung der Spulenwicklung über
einen an die Steckerplatte eines Anschlußsteckers anschließbaren
Gerätesteckers eine vorgebbare Wegstrecke zurücklegt
und hierbei einen Schalt- oder Betätigungsvorgang auslöst,
beispielsweise bei einem von außen angeschlossenen Ventil
zum Absperren und Führen von Fluidströmen. Entfällt
die Bestromung, ist der Schaltmagnet also stromlos, wird regelmäßig über
eine Rückstellfeder, die in der Betätigungsvorrichtung selbst
und/oder am zu betätigenden Ventil angeordnet ist, für
einen erneuten Betätigungsvorgang beim Bestromen der Spule
der Magnetanker rückgestellt.
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Durch
die
DE 10 2004
028 871 A1 ist eine gattungsgemäße Betätigungsvorrichtung
bekannt, bei der die Außenumfangsgestalt des Betätigungsteils
zur Innenumfangsgestalt eines Führungskanals im Polkern
derart gewählt ist, dass mindestens eine fluidführende
Verbindung von außen zum Ankerraum hergestellt ist, um
die für einen ordnungsgemäßen Betrieb
notwendige fluid- und/oder druckführende Verbindung vom
Ventilinneren zum Inneren der Betätigungsvorrichtung in
Form des Ankerraumes über den Führungskanal sicher
zu stellen, der ohnehin vorhanden ist, um das Betätigungsteil
im Polkern verfahrbar zu lagern. Da der genannte Führungskanal Teil
von standardisierbaren Polkernen ist, ist dergestalt eine Grundvoraussetzung
erfüllt für einen modularen Aufbau der bekannten
Betätigungsvorrichtungslösung.
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Die
Querschnittsfläche des Führungskanals ist von
bogenförmigen und/oder geradlinig verlaufenden Wandsegmenten
begrenzt, wobei die Querschnittsfläche des stangenartigen
Betätigungsteils hiervon abweichend unter Bildung der jeweiligen
fluidführenden Verbindung von geradlinigen und/oder bogenförmigen
weiteren Wandsegmenten begrenzt ist, und wobei zumindest teilweise
die weiteren Wandsegmente an den Wandsegmenten des Führungskanals
beim Bewegen des Betätigungsteils geführt sind.
Demgemäß ist bei der bekannten Lösung eine
Vielzahl an Möglichkeiten eröffnet durch entsprechende
Gestaltung der jeweiligen Wandsegmente von Betätigungsteil
und Führungskanal die jeweilige fluidführende
Verbindung zu realisieren, wobei dennoch eine Führung des
Betätigungsteils längs den Wandsegmenten des Führungskanals
im Polkern gewährleistet ist. Im einfachsten Fall ist die Querschnittsfläche
des Führungskanals kreisrund gewählt und auf seinen
Querschnitt bezogen ist das Betätigungsteil ein stangenförmiger
Mehrkant. Aufgrund der freibleibenden Querschnittsfläche
verbleiben entsprechend groß dimensionierte fluidführende Verbindungen
zwischen Ventilinnerem und Ankerraum und Strömungsverluste
durch tur bulente Strömung sind aufgrund der geradlinig
verlaufenden Fluidverbindungen dergestalt vermieden. Trotz dieser Vorteile
ist die bekannte Lösung, was die Führung des Betätigungsteils
innerhalb des Polkerns anbelangt, relativ aufwendig und mithin teuer
in der Realisierung. Auch wird das stangenartige Betätigungsteil vom
Polkern in seinem hinteren, dem Ankerraum zugewandten Bereich geführt,
so dass es im vorderen freien Abschnittsbereich zu Hemmungen im
Betrieb kommen kann, wozu auch die Mehrkantgestaltung des Betätigungsteils
mit beiträgt.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
die bekannte Lösung unter Beibehalten ihrer Vorteile dahingehend
weiter zu verbessern, dass diese mit geringen Herstellkosten eine
sichere und funktionsgerechte Führung des Betätigungsteils
im Polkern erlaubt. 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 das Betätigungsteil innerhalb des Polkerns entlang eines
Ringkörpers geführt ist, der das Innere von Polkern
und an diesem angeschlossenem Polrohr gegenüber der Umgebung abdichtet,
ist zum einen eine sichere Umfassungsführung für
eine zuordenbare Umfangsführungsfläche des Betätigungsteils
erreicht bei gleichzeitiger Abdichtung im heiklen Bereich der Führung.
Sofern zur Medienführung und/oder zum Erhalt einer Druckausgleichsfunktion
zwischen Betätigungsvorrichtung und Ventil Medienströme,
wie Pneumatikanteile eines Pneumatikventils, ins Innere der Betätigungsvorrichtung
zu führen sind, kann das Betätigungsteil bevorzugt über
einen Mittenkanal verfügen, der an dem dichtenden Ringkörper
vorbeigeführt dessen Dicht- und Gleitfunktion nicht beeinträchtigt.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Betätigungsvorrichtung ist vorgesehen, dass der Ringkörper
in der Art einer Preß hülse ausgebildet in eine
Ausnehmung des Polkerns eingesetzt ist, die mit ihrem einen Ende
in die Umgebung mündet. Auf diese Art und Weise ist der
Ringführungskörper am freien Endbereich des stangenartigen
Betätigungsteils angeordnet und kann im Sinne einer Gleitlagerung
das freie Ende stützen, so dass zum einen sichere Betätigungsvorgänge
gewährleistet sind und Hemmnisse im Betrieb sind vermieden.
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Vorzugsweise
ist dabei vorgesehen, dass der Ringkörper, zumindest teilweise,
mittels eines Bördelrandes des Polkerns in dessen Ausnehmung gehalten
ist. Auf diese Art und Weise läßt sich durch Einstemmen
des freien Umfassungsrandes des Polkerns, der das Betätigungsteil
insoweit umschließt, eingestemmt oder eingebördelt
die Lagefixierung für den Ringkörper herstellen.
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Bei
einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung
ist vorgesehen, dass in jeder Verfahrstellung des Betätigungsteils
ein an seinem Außenumfang angebrachtes Dichtteil in dichtender
Anlage mit dem Innenumfang des Ringkörpers ist. Aufgrund
der hülsenartigen Anordnung des Ringkörpers, der
auf seiner Innenumfangsseite vorzugsweise zumindest teilweise mit
einer Art Gleitschicht versehen ist oder diese selbst ausbildet,
ist das bevorzugt in der Art eines Elastomer-Dichtringes ausgebildete Dichtteil
von abrasiven Verschleißvorgängen verschont, so
dass ein lang andauernder dichtender Betrieb der Betätigungsvorrichtung
in diesem Bereich verwirklicht ist.
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Vorzugsweise
ist weiter vorgesehen, dass zumindest entlang der möglichen
Verfahrstrecke des genannten Dichtteils und zum Inneren von Polkern und
Polrohr gewandt der Außenumfang des Betätigungsteils
dichtend am zugeordneten Innenumfang des Ringkörpers anliegt.
Besonders bevorzugt ist ferner vorgesehen, dass vom Dichtteil in
Richtung des freien Endes des Betätigungsteils gesehen
der Außendurchmesser des Betätigungsteils gegen über dem
Außendurchmesser des Dichtteils verringert ist, so dass
auf der einen Seite des Ringkörpers eine funktionierende
Dichtstrecke verwirklicht ist und auf der freigehaltenen, gegenüberliegenden
Seite erlaubt der Ringkörper einen insoweit anlagefreien
Verfahrbetrieb.
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Sofern
der Ringkörper vorzugsweise zumindest auf seiner der Begrenzungswand
der Ausnehmung zugewandten Seite eine vorzugsweise konische Einführhilfe
aufweist, läßt sich der Ringkörper besonders
leicht in die Ausnehmung einsetzen. Vorzugsweise ist dabei die Einführhilfe
auf beiden Seiten des Ringkörpers vorhanden, so dass beim
Einsetzen des Ringkörpers nicht auf die Einbaurichtung
geachtet werden braucht. Sofern der Polkern mit seiner freien Stirnseite
einen Überstand gegenüber der zur Umgebung weisenden
Endseite des Ringkörpers hat, ist dieser vor Fremdeinflüssen
insbesondere in Form von Beschädigungen geschützt.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Betätigungsvorrichtung verjüngt sich das stangenartige
Betätigungsteil ausgehend von seinem dichtenden Anlagebereich
mit dem Ringkörper in Richtung des Inneren von Polkern
und Polrohr. Aufgrund dieses freigeschnittenen Bereichs, der bevorzugt
mit dem Medium befüllt ist, ist eine Mittenjustierung im Übergangsbereich
zur Dicht- und Gleitstrecke des Betätigungsteils innerhalb
des Ringkörpers erreicht.
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Sofern
der Ringkörper aus einem gleitfähigen Material,
insbesondere aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial besteht,
ist er leicht aufbauend und kann über entsprechend gut
ausgeprägte Dicht- und Gleiteigenschaften verfügen.
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Im
folgenden wird die erfindungsgemäße Ausführungsform
anhand von Ausführungsbeispielen nach der Zeichnung näher
erläutert. Dabei zeigen in prizipieller und nicht maßstäblicher
Darstellung die
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1 in
der Art eines Längsschnittes die Betätigungsvorrichtung
als Ganzes, jedoch ohne angeschlossene Ventileinrichtung;
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2 einen
vergrößerten Ausschnitt gemäß Kreisdarstellung
D in 1;
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3 in
der Art eines Längsschnittes einen Teil der Herstellform
betreffend den Anspritzvorgang eines Betätigungsteils an
den Magnetanker der Betätigungsvorrichtung;
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4a, 4b und 4c im
Längsschnitt, in perspektivischer Draufsicht sowie in Vorderansicht eine
gegenüber den 1 bis 3 geänderte
zweite Ausführungsform einer Anspritzlösung;
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5a, 5b und 5c in
entsprechender Darstellung zu den 4a, 4b und 4c eine
dritte Ausführungsform einer Anspritzlösung;
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6a, 6b, 6c eine
zu den 4a, 4b und 4c entsprechende
Darstellung einer vierten Ausführungsform der Anspritzlösung;
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7 einen
vergrößerten Ausschnitt gemäß Kreisdarstellung
A in 1;
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8 einen
vergrößerten Ausschnitt gemäß Kreisdarstellung
B in 1;
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9 einen
vergrößerten Ausschnitt gemäß Kreisdarstellung
C in 1;
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10 und 11 in
der Art einer Längsschnittdarstellung die einzelnen Herstellschritte
für die Detaillösung gemäß Kreisdarstellung
C nach 9.
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Die
in der 1 im Längsschnitt dargestellte Betätigungsvorrichtung,
die man in der Fachsprache auch mit „Betätigungs-
oder Schaltmagnet” bezeichnet, weist ein als Ganzes mit 10 bezeichnetes
Gehäuse auf mit einem darin angeordneten Spulenkörper 12 mit
Spulenwicklung 14. Der dahingehende Spulenkörper 12 umfaßt
zumindest teilweise ein Polrohr 16, das mittels einer Trennstelle 18 in
Form einer freigelassenen Stelle magnetisch von einem Polkern 20 im
wesentlichen entkoppelt ist. Es sind im Stand der Technik aber auch
Lösungen (nicht dargestellt) bekannt, bei denen eine korrespondierende
Trennstelle durch eine Schweißnaht od. dgl. gebildet ist. Längs
des Polrohres 16 ist ein Magnetanker 22 in einem
Ankerraum 24 längsverfahrbar geführt,
der an seinem einen freien, stirnseitigen Ende mit einem stangenartigen
Betätigungsteil 26 zusammenwirkt zum Betätigen
von Fluidventilen (nicht dargestellt) üblicher Bauart,
insbesondere in Form von nicht näher dargestellten Pneumatik-Ventilen.
Zum Anschließen eines dahingehenden Ventils ist der Polkern 20 an
seinem freien Ende mit einem Anschlußflansch 28 versehen.
Der Anschlußflansch 28 weist an seinem Außenumfang
vertiefte Ringnuten auf zur zumindest teilweisen Aufnahme von entsprechenden
Elastomer-Dichtringen und zum Führen von Medienströmen.
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Zum
Bestromen der Spulenwicklung 14 des Spulenkörpers 12,
die bevorzugt aus mindestens einem leitfähigen Kupferdraht
besteht, ist ein Stekerteil 30 vorgesehen, das vorzugsweise über
eine Vergußmasse 32 mit den sonstigen Gehäuseteilen
des Gehäuses 10 fest verbunden ist. In Blickrichtung
auf die 1 gesehen ist auf der linken
Seite und nach außen hin mit der Vergußmasse 32 abschließend
eine ringförmigen Polplatte 34 eingesetzt, die
für ihren festen Halt im Gehäuse 10 mit
diesem entsprechend verstemmt ist (nicht dargestellt). Im übrigen
umfaßt die Polplatte 34 den Außenumfang
des Polkerns 20, der insoweit über die nicht näher
dargestellte Ventileinrichtung in seiner in der 1 gezeigten
Einbaulage in der Betätigungsvorrichtung gehalten ist.
Das Polrohr 16 ist topfartig in der Art einer Aufnahmehülse
ausgebildet und das Bodenteil 36 des Polrohres 16 bildet
insoweit eine Anschlagbegrenzung für den Magnetanker 22 in
seiner in Blickrichtung auf die 1 gesehen äußerst
rechten Verfahrstellung aus. Die Vergußmasse 32 nebst
Spulenkörper 12 bestehen aus einem Kunststoffmaterial,
beispielsweise Polyamid, vorzugsweise aus PA6. Die Vergußmasse 32 auf
der Oberseite der Betätigungsvorrichtung greift entlang
ihrer Unterseite in Ausnehmungen eines topfartigen Gehäusemantels 38 ein,
der gleichfalls Bestandteil des Gehäuses 10 ist.
Sowohl Gehäusemantel 38 als auch Magnetanker 22 sowie
Polkern 20 und Polplatte 34 bestehen aus einem
metallischen Material, wobei alle genannten Teile aus demselben
Material bestehen können. Das Polrohr 16 ist bevorzugt
aus einem Edelstahlmaterial erstellt, das in Abhängigkeit
des Einsatzzweckes magnetisch leitend oder nichtleitend ausgebildet
sein kann.
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Wird über
das Steckerteil 30 die Spulenwicklung 14 und mithin
die Spule bestromt, wird der Magnetanker 22 in seine in
der 1 gezeigte betätigte Stellung verfahren,
also in Blickrichtung auf die 1 gesehen
von einer rechten Stellung in eine linke, die insoweit der Betätigungsstellung
nach der 1 entspricht. Bei der dahingehenden
Verfahrbewegung nimmt der Ma gnetanker 22 das stangenförmige
Betätigungsteil 26 mit, dessen freies Ende für
einen Betätigungsvorgang an dem nicht näher dargestellten Pneumatik-Ventil
in jeder seiner Verfahrstellungen aus dem Gehäuse 10 und
insbesondere aus dem Polkern 20 herausragt. Bei der dahingehenden
Verfahrbewegung des Magnetankers 22 in Blickrichtung auf
die 1 gesehen nach links wird ein Energiespeicher
in Form einer Druckfeder 40 vorgespannt und sobald die
Spulenwicklung 14 stromlos gehalten ist, schiebt die vorgespannte
Druckfeder 40 den Magnetanker 22 in seine rechte
Ausgangsstellung zurück, bei der er auch in Anlage mit
der Innenseite des Bodenteils 36 des Polrohres 16 kommen
kann. Im dahingehend stromlosen Zustand ist die angeschlossene Ventileinrichtung
stromlos offengeschaltet. Bei einer geänderten Ausführungsform
(nicht dargestellt) der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung könnte
es auch vorgesehen sein, den Energiespeicher in Form der Druckfeder 40 in
die angeschlossene Ventileinrichtung zu verlegen, um dergestalt
die angesprochene Rückstellbewegung für den Magnetanker 22 nebst
Betätigungsteil 26 zu veranlassen.
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Selbst
bei Wegfall des Stromes kann es aber aufgrund von Restmagnetismusvorgängen
im Polkern 20 und in der Polplatte 34 dazu kommen,
dass der Magnetanker 22 mit seiner einen freien Stirnseite an
der ihm zugewandten benachbarten Stirnseite des Polkerns 20 haften
bleibt. Um dies zu vermeiden, wird zwischen die beiden Stirnseiten
innerhalb des Ankerraumes 22 eine Antihafteinrichtung 42 eingesetzt,
die mit einem radialen Abstand das stangenartige Betätigungsteil 26 umfaßt,
um so wirksam eine Entkopplung vorzunehmen. Das stangenartige Betätigungsteil 26 ist
von einem Mittenkanal 44 durchgriffen, der sich entlang
der Längsachse 46 von Magnetanker 22 und
Betätigungsteil 26 erstreckt, die insoweit auch
die mögliche Verfahrachse bildet. Der genannte Mittenkanal 44 tritt
an den beiden gegenüberliegenden Stirnseiten 48, 50 des
Betätigungsteils 26 in die Umgebung aus. Insbesondere
mündet der Mittenkanal 44 auf der rechten Stirnseite 50 des
Betätigungsteils 26 in einen Freiraum 52 des
Magnetankers 22 aus, wobei der Freiraum 52 insoweit
druck- und medienführend wiederum in den Ankerraum 24 ausmündet.
Im Bereich zwischen einer Dichtungsstelle 54, die insoweit
auch eine Führung ausbildet für das vordere Ende
der Betätigungsstange 26, und dem Magnetanker 22 ist
ein Querkanal 56 vorhanden, der mit seinem einen Ende in
den Mittenkanal 44 ausmündet und mit seinem anderen
Ende in einen Mittenraum 58 austritt, der von dem Polkern 20 umfaßt
ist.
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Die
Komponenten Mittenkanal 44, Querkanal 56, Mittenraum 58,
Freiraum 52 sowie Ankerraum 24 bilden eine Art
Druckausgleichssystem aus, das an die nicht näher dargestellte
Ventileinheit angeschlossen ist und insofern von der Ventileinheit
kommende Druckmedien dergestalt kompensiert, dass die Verfahrbewegung
des Magnetankers 22 nebst Betätigungsteil 26 durch
etwaige Druckdifferenzen nicht beeinträchtigt ist. Gegebenenfalls
können die derart geführten Druckmedien auch aufgrund
unterschiedlicher Flächenverhältnisse die aufzubringende Betätigungskraft
seitens des Magnetankers 22 wirksam mit unterstützen.
Im Bereich der Trennstelle 18 übergreift der Polkern 20 mit
einem nasenartigen Ringvorsprung 60 die in diesem Bereich
abgesetzte Stufung 62 des Magnetankers 22 derart,
dass in jeder Verfahrstellung des Magnetankers 22 dieser
innerhalb des Ringvorsprunges 60 geführt ist,
so dass sich die Größe der Trennstelle 18 je
nach Verfahrrichtung des Magnetankers 22 ändert.
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Das
stangenartige Betätigungsteil 26 ist aus einem
spritzbaren Material gebildet, das insbesondere gemäß Darstellung
nach der 3 in einem Verbindungsbereich 64 an
den Magnetanker 22 angespritzt ist. Sofern hier von Anspritzen
die Rede ist, schließt dies die üblichen Spritz-,
Gieß- und Druckgießverfahren mit ein. Das spritzbare
Material des Betätigungsteils 26 kann dem Grunde
nach jedes derart verarbeitbare Material sein. Vorzugsweise wird jedoch
ein Kunststoffmaterial eingesetzt, insbesondere ein thermoplastisch
verarbeitbarer Kunststoff. Als besonders vorteilhaft hat sich der Einsatz
von Polybutylenterephthalat (PBT) erwiesen, das ein Spritzgießen
bei Massetemperaturen von 230°C bis 270°C erlaubt.
Das eingesetzte Kunststoffmaterial weist die notwendige Festigkeit
und Steifigkeit auf und das Gleit- und Verschleißverhalten
hat sich in praktischen Versuchen für die hier vorliegende
Anwendung als sehr gut erwiesen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist das gesamte Betätigungsteil 26 aus einem spritzbaren
Kunststoffmaterial gebildet; es besteht hier aber auch die Möglichkeit,
das Betätigungsteil 26 im vorderen Bereich aus
einem üblichen metallischen Stangenwerkstoff zu bilden,
der dann nur im Übergangsbereich zum Magnetanker 22 mittels spritzbarem
Material angespritzt ist.
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In
der 3 ist eine als Ganzes mit 66 bezeichnete
Spritzgußform teilweise und von ihrem prinzipiellen Aufbau
her dargestellt. Für einen Entformvorgang ist die dahingehende
Spritzgußform 66 mehrteilig ausgebildet (nicht
dargestellt) und läßt sich insoweit mit ihren
Teilen zur Gesamtform gemäß der Darstellung nach
der 3 zusammensetzen. In die Spritzgußform 66 wird
der metallische Magnetanker 22 eingelegt, der an seiner
einen freien Stirnseite den Verbindungsbereich 64 ausbildet.
Die derart gebildete mögliche Anspritzfläche 68 ist
nach außen hin durch die Wandung der Spritzgußform 66 begrenzt und
derart gewählt, dass diese jedenfalls nicht über die
freie Stirnseite des Magnetankers 22 in diesem Bereich
vorsteht. Ferner ist innerhalb der Anspritzfläche 68 in
die freie Stirnseite des Magnetankers 22 eine umlaufende
ringnutartige Vertiefung 70 eingebracht, die in vergrößerter
Darstellung in der 2 wiedergegeben ist und eine
Art Hinterschnittgestaltung 72 ausbildet, damit das eingespritzte
Kunststoffmaterial sich entsprechend unterhakend im Hinterschnitt
im Magnetanker 22 entlang des Verbindungsbereichs 64 halten
kann. Weiter weist der Magnetanker 22 eine zentral verlaufende
Mittenöffnung 74 auf, die von dem Betätigungsteil 26 durchgriffen
ist, wobei gemäß der Darstellung nach der 3 ein
entsprechend eingelegter Formkern 76 die dahingehende Ausgestaltung
ermöglicht. Da die Mittenöffnung 74 in den
sich erweiternden Freiraum 52 austritt, ist dort eine weitere
Anlagefläche als zweite Anspritzfläche 78 des
Magnetankers 22 ausgebildet. Im Bereich der zweiten Anspritzfläche 78 übergreift
das Kunststoffmaterial des Befestigungsteils 26 die insoweit
gebildete Verbreiterungsstufe, so dass in beiden Verfahrrichtungen
des Magnetankers 22 eine sichere Verankerung des Betätigungsteils 26 über
den Anspritzvorgang gewährleistet ist.
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Die
Spritzgußform 66 nach der 3 ist derart
ausgebildet, dass das stangenartige Betätigungsteil 26 sich
radial nach außen hin verbreitert unter Ausbildung der
bereits beschriebenen scheibenartigen Antihafteinrichtung 42.
Insoweit ist der Polkern 20 vom Magnetanker 22 sicher
entkoppelt und die Antihafteinrichtung 42 bildet auch eine
Art Anschlagschutz für den Magnetanker 22 aus.
Wie insbesondere die 2 zeigt, ist zwischen der scheibenförmigen Antihafteinrichtung 42 und
der sonstigen Umfassungsfront des Betätigungsteils 26 eine
Anlagestufe 80 eingebracht, an der sich das eine freie
Ende des Kraftspeichers in Form der Druckfeder 40 abstützt. Insoweit
ist die eigentliche Antihafteinrichtung 42 von der Krafteinleitung
der Druckfeder 40 entlastet, die im übrigen in
jeder Verfahrstellung des Magnetankers 22 das stangenartige
Betätigungsteil 26 in Richtung des Verbindungsbereiches 64 des
Magnetankers 22 drückt. Wie sich des weiteren
aus den 1 und 3 ergibt,
verjüngt sich der Mittenraum 58 zu beiden Seiten
hin, indem das stangenartige Betätigungsteil 26 entlang
von zwei Übergangsbereichen 82 sich im Durchmesser
konisch verbreitert.
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Die
Ausführungsform nach der 4 ist
jedenfalls insoweit abgeändert, als im Verbindungsbereich 64 das
angespritzte Kunststoffmaterial zur Erhöhung der Anbindungsmasse
nierenartige Verbreiterungen 84 aufweist, wobei wiederum
die Antihafteinrichtung 42 einstückiger Bestandteil
des Betätigungsteils 26 ist. Durch die diametral
einander gegenüberliegenden ringartigen Vertiefungsstellen 86, die
sich kreissegmentartig an die Nieren 84 beidseits anschließen,
braucht der Energiespeicher in Form der Druckfeder 40 nicht
insgesamt auf dem angespritzten Kunststoffmaterial aufzuliegen,
sondern kann sich für eine verbesserte Abstützung
an den Metallbereichen des Magnetankers 22 direkt abstützen.
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Die
Ausführungsform nach den 5 entspricht
vom grundsätzlichen Aufbau her der Ausführungsform
nach den 4; allein ist hier die Antihafteinrichtung 42 als
Antiklebscheibe über eine entsprechende Eingreifstelle 88 mit
dem Magnetanker 22 stirnseitig fest verbunden. Im dahingehenden
Fall liegt die Druckfeder 40 mit ihrem einen Ende direkt
an der Stirnseite des Magnetankers 22 an, und zwar im Bereich
des Ringspaltes 90, gebildet durch den Zwischenabstand
von Außenumfang des Befestigungsteils 26 zum Innenumfang
der eigenständig ausgebildeten Antiklebscheibe der Antihafteinrichtung 42.
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Bei
der Ausführungsform nach den 6 wiederum
ist die Antihafteinrichtung 42 aus einem Antiklebtopf gebildet,
der mit seinem radialen Umfassungsrand an der Stirnseite des Magnetankers 22 anliegt
und ansonsten mit seinem zylindrisch eingewölbten Bodenteil
in die Mittenöffnung 74 des Magnetankers 22 eingreift.
Insoweit liegt das Betätigungsteil 26 mit seinem
anspritzbaren Kunststoffmaterial nur im Bereich der zweiten Anspritzfläche 78 direkt
am Magnetanker 22 an und die erste Anspritzfläche 68 ist
gebildet durch die Anlage an die Oberseite der genannten Antihafteinrichtung 42.
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Die
Darstellung nach der 7 zeigt die Betätigungsvorrichtung
mit der Dichtungsstelle 54, die den Mittenraum 58 gegenüber
dem freien Umgebungsraum nach außen hin abdichtet, in den
das freie Ende des Betätigungsteils 26 hineinragt.
Die genannte Dichtungsstelle 54 ist aus einem Ringkörper 92 gebildet,
der in eine absatzartige Verbreiterung 94 am freien Ende
des Polkerns 20 eingesetzt, insbesondere dort eingepreßt
ist. Für den dahingehenden Einpreßvorgang weist
der Ringkörper 92 zu seinen beiden freien Enden
hin konische Einführhilfen 96 auf. Der Ringkörper 92 ist
aus einem Werkstoff mit guten Dicht- und Gleiteigenschaften gebildet,
wobei neben spritzbaren Kunststoffen, wie Polyamid, auch durchaus
Buntmetallmaterialien zum Einsatz kommen könnten. Sofern
besonders gute Gleiteigenschaften verlangt werden, kann auch ein PTFE-Werkstoff
den Ringkörper 92 ausbilden. Damit der Ringkörper 92 sicher
in der Aufnahme im Polkern 20 verbleibt, kann darüber
hinaus der Polkern 20 längs seines freien Innenbereiches
zumindest teilweise eingebördelt werden, so dass Bördelrandabschnitte 98 nach
außen hin eine wirksame Anschlagbegrenzung ausbilden. Anstelle
einer abschnittsweisen Ausgestaltung kann der Bördelrand auch
umlaufend ausgebildet sein.
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Wie
weiter die Darstellung nach der 7 verdeutlicht,
ist in eine Ringnut 100 ein Elastomerdichtring 102 eingebracht,
der insoweit eine Abdichtung zwischen Mittenraum 58 und
der freien Umgebung mit sicherstellt. Darüber hinaus ist
zwischen Ringnut 100 und benachbartem Übergangsbereich 82 des
Betätigungsteils 26 der Durchmesser des Betätigungsteils
verbreitert und insoweit in direkter Gleitanlage mit der Innenseite
des vorzugsweise als Preßhülse ausgebildeten Ringkörpers 92,
was zum einen eine zusätzliche Abdichtung neben dem Elastomerdichtring 102 ergibt
und im übrigen eine exakte endseitige Führung
für das Betätigungsteil 26 sicherstellt
entlang der Längs- oder Verfahrachse 46. Auf der
abgewandten Seite zu dem Übergangsbereich 82 ist
hingegen der Außendurchmesser des Betätigungsteils 26 verringert,
um so einen hemmfreien Betrieb sicherzustellen und den Einfahrvorgang
des Betätigungsteils 26 an der Stelle des Übergangs
zum Ringkörper 92 nicht zu beeinträchtigen.
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Wie
insbesondere die 8 in Verbindung mit der 1 zeigt,
ist das Polrohr 16, das in Blickrichtung auf die Figuren
gesehen am rechten Rand aus dem Gehäusemantel 38 des
Gehäuses 10 austritt, mit einem verbreiterten
und umgelenkten Rand 104 versehen, der insoweit sich mit
einem vorgebbaren axialen Abstand zu der Außenwand des
Gehäusemantels 38 er streckt. Die dahingehende
Ausgestaltung bildet eine Art Loslagerstelle aus. Der insoweit gebildete
Rand 104 bildet die Übergangsstelle aus zwischen
der zylindrischen Polrohrwandung 106 und dem quer dazu
verlaufenden Bodenteil 36. Zu seiner Mitte hin ist das
Bodenteil 36 in Richtung des Ankerraums 24 mit
einer Abkröpfung 108 versehen, die in einer rechten
Anschlagstellung des Magnetankers 22 in dessen Freiraum 52 hineinragt.
Ansonsten bildet das federelastisch nachgiebige Bodenteil 36 eine
Anschlagdämpfung für den auftreffenden Magnetanker 22 aus,
sofern dieser seine ganz rechte Verfahrstellung gemäß der
Darstellung nach der 1 einnimmt.
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Der
insoweit umgelegte Rand 104 begünstigt diesen
Effekt durch Ausbilden einer federelastisch nachgiebigen Gelenkstelle.
In den derart gebildeten Rand 104 mündet ein Umlaufspalt 110 ein,
in den Medium gelangen kann, was wiederum der Aussteifung des Gesamtsystems
in diesem Bereich zugute kommt. Von besonderem Vorteil ist aber,
dass für das Polrohr 16 in jedem Temperaturzustand
ein Toleranzausgleich geschaffen ist durch ein federelastisch nachgiebiges
Rückstellmittel 112 in Form eines Energiespeichers,
beispielsweise gebildet aus Bestandteilen einer Tellerfeder 114,
von der in der 8 ein Segmentteil dargestellt
ist. Anstelle einer einzelnen Segment-Tellerfeder 114 gemäß der
Darstellung nach der 8 könnte dem Grunde
nach aber auch ein Tellerfederpaket treten oder ein sonstiges Rückstellmittel,
beispielsweise in Form einer üblichen Spiralfeder, die
als Druckfeder wirkt. Auch könnte man an dieser Stelle
einen Federbalg einsetzen oder einen vorgespannten Elastomerring,
sofern dessen Einsatz aufgrund der herrschenden Temperaturen überhaupt
möglich wäre.
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Das
Rückstellmittel 112, vorzugsweise in Form der
Tellerfeder 114, greift mit seinem einen Ende wirksam an
der freien Stirnseite des Gehäusemantels 38 an
und stützt sich mit dem anderen freien Ende an einem Umlenkbereich 116 ab,
an dem die zylindrische Polrohrwandung 106 in den vorkra genden
Rand 104 übergeht. Im Hinblick auf ein hohes Maß an
Korrosionsbeständigkeit ist das Polrohr 16 aus
einem Edelstahlmaterial gebildet und das eingesetzte Rückstellmittel 112 hat
auch noch den Vorteil, dass bei auftretenden Vibrationen an der
Betätigungsvorrichtung das Polrohr 16 gegenüber
dem Gehäuse 10 entkoppelt ist. Der nach rechts
hin gewählte Überstand für den Rand 104 gegenüber
der freien Stirnfläche des Gehäusemantels 38 ist
derart gewählt, dass das jeweilige Rückstellmittel 112 mit seiner
Vorspannung sicher am Polrohr 16 angreifen kann und dass
dieses dennoch Bauraum sparend an dem sonstigen Gehäuse 10 anordenbar
ist. Die genannte Abkröpfung 108 stellt darüber
hinaus sicher, dass das Polrohr 16 in seinem dahingehenden
Bodenteilbereich 36 verstärkt ist, so dass es
bei einem etwaigen Anschlagen des Magnetankers 22 nicht
zu bleibenden Verformungen kommen kann.
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Die
Lösung nach den 9 bis 11 zeigt nun
noch die linke Anbindungsstelle des Polrohres 16 am stationär
angeordneten Polkern 20 in der Art einer Festlagerstelle.
Hierfür weist der Polkern 20 in Richtung seines
Ringvorsprunges 60 eine ringnutartige Verengungsstelle 118 auf,
die in einem bogenförmigen Übergangsbereich 120 in
den sonstigen Außendurchmesser des Polrohres 20 in
Richtung des Ringvorsprunges 60 übergeht (vgl. 1). 10 zeigt
dabei, dass der dem bogenförmigen Übergangsbereich 120 abgewandte
stufenförmige Übergangsbereich 122 zunächst
unverformt ist und insoweit nur einen Anstoßbereich für
das freie Ende des insoweit eingestemmten oder eingebördelten
freien Endrandes des Polrohres 16 bildet. Ist dieser Herstellschritt
insoweit vollzogen, wird gemäß der Darstellung
nach der 11 in einem zweiten Herstellschritt
der stufenförmige Übergangsbereich 122 nach innen
verstemmt, und zwar entlang einer Stemmfläche 124,
die gegenüber dem sonstigen Außendurchmesser des
Polkerns 20 in Richtung zur Polplatte 34 abgesetzt
ist. Derart ist das freie Ende des Polrohres 16 von beiden
Seiten her durch das in diesem Bereich verstemmte Polkernmaterial
nicht nur axial und radial festgelegt, sondern auch gasdicht gehalten,
d. h. die hier aufgezeigte Lösung kommt ohne zusätzliche
Elastomerdichtung oder einem sonstigen Dichtsystem zwischen Polkern 20 im
Bereich seines Ringvorsprunges 60 und der Festlegestelle
am freien Endrand des Polrohres 16 aus.
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Da
die dahingehenden Betätigungsvorrichtungen auch teilweise
im Hochtemperaturbereich eingesetzt werden, was grundsätzlich
das Elastomermaterial von Dichtungen schädigt, ist insoweit eine
kostengünstige Abdichtungsalternative realisiert. Durch
den bogenförmigen Übergangsbereich 120 ist
darüber hinaus das Polrohr ohne größere Knickstellen
in Richtung des Ringvorsprunges 60 am Außenumfang
des Polrohres 22 sicher geführt, so dass auch
insoweit keine unnötige Materialbeanspruchung für
das dünnwandige Polrohrmaterial auftritt. Im Hinblick auf
diese Führungsstrecke 126 und die Führungszentrierung über
das Rückstellmittel 112 am freien Endbereich des
Polrohres 16 ist sichergestellt, dass es nicht zu Beulvorgängen
kommt, die gegebenenfalls die freie Bewegbarkeit des Magnetankers 22 mit
seinem Betätigungsteil 26 einschränken könnten.
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Die
erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung
ist insbesondere im Niederdruckbereich für den Einsatzbereich
bei Pneumatik-Ventilen auch im Hochtemperaturbereich bestimmt; bei
entsprechender Modifizierung sind aber auch andere Anwendungen,
insbesondere bei Hydraulikventilen, denkbar. Die sehr leichtgewichtige
Betätigungsvorrichtung weist sehr kurze Schalt- und Reaktionszeiten
auf und es lassen sich ausgesprochen hohe Lastwechsel erreichen,
die im mehrstelligen Millionenbereich liegen können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10104998
A1 [0002]
- - DE 102004028871 A1 [0003]