DE102009032365A1

DE102009032365A1 - Elektromagnetantrieb für ein Ventil

Info

Publication number: DE102009032365A1
Application number: DE102009032365A
Authority: DE
Inventors: Werner Buse; Alvito Fernandes
Original assignee: Pierburg GmbH
Current assignee: Pierburg GmbH
Priority date: 2009-07-08
Filing date: 2009-07-08
Publication date: 2011-02-24
Anticipated expiration: 2029-07-09
Also published as: EP2452345A2; US8579254B2; WO2011003687A2; WO2011003687A3; DE102009032365B4; US20120104298A1

Abstract

Elektromagnetantrieb für ein Ventil mit einem Gehäuse (2) mit mindestens einem elektromagnetischen Kreis (3), der aus einer auf einen Spulenträger (4) gewickelten Spule (5), einem Anker (6), mindestens einem Kern (7) und mindestens einer magnetisierbaren Rückschlusseinrichtung (8) aufgebaut ist, wobei der Anker (6) zwischen zwei Endlagen (9, 10) beweglich gelagert ist und zumindest indirekt auf ein Ventilverschlussglied (11) einwirkt, wobei Mittel (12) vorgesehen sind, die den Anker (6) im nicht bestromten Zustand fixieren, wobei eine Bestromung der Spule (5) eine Bewegung des Ankers (6) in die erste (9) oder die zweite Endlage (10) verursacht, wobei Mittel (13) zum Justieren der Magnetkraft vorgesehen sind, wobei der Anker (6) zumindest an der vom Ventilverschlussglied (11) abgewandten Seite in Ringform ausgeführt ist und die Mittel zum Justieren (13) eine Justierschraube aufweisen, die durch die Rückschlusseinrichtung (8) oder den Kern (7) hindurch in den Anker (6) einführbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektromagnetantrieb für ein Ventil mit einem Gehäuse mit mindestens einem elektromagnetischen Kreis, der aus einer auf einen Spulenträger gewickelten Spule, einem Anker, mindestens einem Kern und mindestens einer magnetisierbaren Rückschlusseinrichtung aufgebaut ist, wobei der Anker zwischen zwei Endlagen beweglich gelagert ist und zumindest indirekt auf ein Ventilverschlussglied einwirkt, wobei Mittel vorgesehen sind, die den Anker im nicht-bestromten Zustand fixieren, wobei eine Bestromung der Spule eine Bewegung des Ankers in die erste oder die zweite Endlage verursacht, wobei Mittel zum Justieren der Magnetkraft vorgesehen sind.
Derartige Elektromagnetantriebe sind hinlänglich bekannt. Die DE 10 2007 002 153 B3 beschreibt beispielsweise einen Elektromagnetantrieb für ein Druckregelventil. Aufgrund von Bauteiltoleranzen, oder einer bestimmten Werkstoffauswahl kommt es zwangsläufig zu einer Streuung der Magnetkraft, die eine Justierung der Magnetkraft nach Montage des Elektromagnetantriebes notwendig macht. Die DE 10 2007 002 153 B3 zeigt eine mechanische Justierung, bei der durch eine Einstellschraube die Vorspannkraft einer Feder derart eingestellt wird, dass eine bestimmte zusätzliche Magnetkraft erbracht werden muss, um den Anker aus einer ersten Endlage in eine zweite Endlage zu bewegen. Ein Nachteil dieser Art der Justierung ist, das einmal eine konstante Vorspannkraft eingestellt wird, die in jedem Betriebszustand des Elektromagnetantriebes wirkt, unabhängig davon, wie hoch die jeweilige Magnetkraft ist. Des Weiteren wird für die Lösung gemäß der DE 10 2007 002 153 B3 ein weiteres Bauteil nämlich die Feder benötigt.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Elektromagnetantrieb bereit zu stellen, der die vorgenannten Nachteile vermeidet um mit einer möglichst geringen Bauteilanzahl auf günstige Weise herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Anker zumindest an der vom Ventilverschlussglied abgewandten Seite in Ringform ausgeführt ist und die Mittel zum Justieren eine Justierschraube aufweisen, die durch die Rückschlusseinrichtung oder den Kern durch in den Anker einführbar ist. Somit kann auf einfache Weise durch eine Vergrößerung der Übergangsflächen für die Magnetfeldlinien die Magnetkraft direkt beeinflusst werden. Soll mit dem Elektromagnetantrieb ein Druckregelventil angesteuert werden, ist es vorteilhaft, dass der Kern am zum Ventilschlussglied gerichteten Ende des Elektromagnetantriebs vorgesehen ist. Um eine Streuung der Magnetfeldlinien im Übergangsbereich zwischen der Rückschlusseinrichtung und dem Anker zu verhindern, ist es vorteilhaft, das die Rückschlusseinrichtung im Bereich des Übergangs der magnetischen Feldlinien zum Anker auf der zur Spule gerichteten Seite eine umlaufende Aussparung aufweist.
Zur Lagerung des Ankers kann die Rückschlusseinrichtung eine Gleitlagerbuchse aufweisen. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Justierschraube über ein Gewinde oder eine Rändelung in der Rückschlusseinrichtung angeordnet.
Auch hat es sich als vorteilhaft erwiesen, das eine Membrane vorgesehen ist, die mit einer radial nach außen gerichteten Fläche im Gehäuse und mit einer radial nach innen gerichteten Fläche am Ventilverschlussglied angeordnet ist, derart, dass der Elektromagnetantrieb gegenüber dem Ventil abgedichtet ist. Je nach verwendetem Medium im anzusteuernden Ventil, kann eine Verschmutzung des Elektromagnetantriebes auf diese Art und Weise wirksam verhindert werden. In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Membrane eine Federkraft auf, die den Anker in eine Endlage fixiert.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Hierin zeigen:
1 eine schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Elektromagnetantriebes mit der Justierschraube in einer ersten Stellung, und
2 eine schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Elektromagnetantriebes mit der Justierschraube in einer zweiten Stellung.
1 zeigt ein schematisch dargestelltes erfindungsgemäßes Elektromagnetventil 1, das im vorliegenden Ausführungsbeispiel auf ein Ventilverschlussglied 11 einwirkt. Das dazugehörige Ventil ist im vorliegenden Fall nicht näher dargestellt. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass die gezeigte Ausführungsform des Elektromagnetantriebs 1 besonders geeignet für ein Druckregelventil ist.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der Elektromagnetantrieb 1 ein Gehäuse 2 mit einen elektromagnetischen Kreis 3 auf, wobei eine Spule 5 auf einen Spulenträger 4 gewickelt ist. Des Weiteren ist ein am zum Ventilschlussglied 11 gerichteten Ende des Elektromagnetantriebs 1 angeordneter Kern 7 vorgesehen, der in einer Rückschlusseinrichtung 8 befestigt ist.
Im vorliegenden Fall besteht die Rückschlusseinrichtung 8 im Wesentlichen aus drei Rückschlussblechen 16, 17, 18 und einem Rückschlussorgan 19. Das Rückschlussorgan 19 ist über nicht dargestellte Rasthaken im Spulenträger 4 angeordnet. Der Anker 6 ist zumindest an der vom Ventilverschlussglied 11 in Ringform ausgeführt und an der gegenüberliegenden Seite über einen Ventilstößel 20 mit dem Ventilverschlussglied 11 verbunden.
Im dargestellten Ausgangszustand ist der Anker 6 in einer ersten, unteren Endlage 9 fixiert. Diese Fixierung wird im vorliegenden Fall durch die Federkraft einer Membrane 12 erreicht, wobei die Membrane 12 mit einer radial nach außen gerichteten Fläche im Gehäuse 2 und mit einer radial nach innen gerichteten Fläche am Ventilverschlussglied 11 angeordnet ist. Es sollte jedoch deutlich sein, dass eine derartige Fixierung auch mittels geeigneter Federn erreicht werden kann.
Der in Axialrichtung bewegliche Anker 6 ist über eine Gleitlagerbuchse 15, im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine DU-Buchse, im Rückschlussorgan 19 gelagert. Des Weiteren ist in der ersten Endlage 9 ein nicht-magnetisierbares Anschlagelement 21 vorgesehen, gegen das der Anker 6 in der ersten Endlage 9 anliegt. Um eine Streuung der Magnetfeldlinien im Bereich des Übergangs von dem Rückschlussorgan 19 zum Anker 6 zu verhindern, ist eine umlaufende Aussparung 14 auf der zur Spule 5 gerichteten Seite des Rückschlussorgans 19 vorgesehen.
Wird nun eine Bestromung des Elektromagnetantriebs 1 vorgenommen, werden die Magnetfeldlinien, den in 1 dargestellten Verlauf nehmen und der Anker wird auf bekannte Weise vom Kern 7 in die zweite Endstellung 10 gezogen.
Stellt sich nun nach Montage heraus, dass die zu einem vorgegebenen Steuerstrom resultierende Magnetkraft sich nicht im gewünschten Toleranzbereich befindet, ist über eine Justierschraube 13 eine FeinJustierung des Elektromagnetantriebes möglich. Hierzu kann die Justierschraube 13, die über ein Gewinde oder auch eine Rändelung im Rückschlussorgan 19 angeordnet ist, in Richtung des Ankers 6 bewegt werden. Dadurch das der Anker 6 zumindest teilweise Ringform ausgeführt ist, kann die Justierschraube 13 in den Anker hineinreichen, wie es in 2 dargestellt ist.
Durch diese Maßnahme wird der Übergangsbereich zwischen dem Rückschlussorgan 19 und dem Anker 6 wesentlich vergrößert, wodurch sich die Anzahl der magnetischen Feldlinien erhöht, was wiederum zu einer höheren Magnetkraft bei einem gewissen Steuerstrom führt.
Nach Justierung durch die Justierschraube 13 kann der Elektromagnetantrieb 1 durch einen hier nicht weiter dargestellten Deckel im Bereich des Rückschlussorgans 19 verschlossen werden.
Um eine Verstellung der vorgenommenen Position der Justierschraube 13 im Rückschlussorgan zu verhindern, können beispielsweise Schweißpunkte im Bereich des Übergangs zwischen Justierschraube und Rückschlussorgan angebracht werden. Auch eine Fixierung mittels Stiften ist denkbar.
Insbesondere bei einer schnellen oszillierenden Bewegung des Ankers 6, ist es denkbar, dass die Justierschraube 13 eine, hier nicht dargestellte Druckausgleichsbohrung aufweist. Natürlich kann auch noch die Justierschraube 13 eine entsprechende Bohrung aufweisen.
Es sollte deutlich sein, dass die Justierschraube 13 nicht zwingend mit einem Gewinde oder einer Rändelung versehen sein muss.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102007002153 B3 [0002, 0002, 0002]

Claims

Elektromagnetantrieb für ein Ventil mit einem Gehäuse (2) mit mindestens einem elektromagnetischen Kreis (3), der aus einer auf einen Spulenträger (4) gewickelten Spule (5), einem Anker (6), mindestens einem Kern (7) und mindestens einer magnetisierbaren Rückschlusseinrichtung (8) aufgebaut ist, wobei der Anker (6) zwischen zwei Endlagen (9, 10) beweglich gelagert ist und zumindest indirekt auf ein Ventilverschlussglied (11) einwirkt, wobei Mittel (12) vorgesehen sind, die den Anker (6) im nicht bestromten Zustand fixieren, wobei eine Bestromung der Spule (5) eine Bewegung des Ankers (6) in die erste (9) oder die zweite Endlage (10) verursacht, wobei Mittel (13) zum Justieren der Magnetkraft vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (6) zumindest an der vom Ventilverschlussglied (11) abgewandten Seite in Ringform ausgeführt ist und die Mittel zum Justieren (13) eine Justierschraube aufweisen, die durch die Rückschlusseinrichtung (8) oder den Kern (7) hindurch in den Anker (6) einführbar ist.
Elektromagnetantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (7) am zum Ventilschlussglied (11) gerichteten Ende des Elektromagnetantriebs (1) vorgesehen ist.
Elektromagnetantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückschlusseinrichtung (8) im Bereich des Übergangs der magnetischen Feldlinien zum Anker (6) auf der zur Spule (5) gerichteten Seite eine umlaufende Aussparung (14) aufweist.
Elektromagnetantrieb nach Anspruch 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückschlusseinrichtung (8) eine Gleitlagerbuchse (15) zum Lagern des Ankers (6) aufweist.
Elektromagnetantrieb nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Justierschraube (13) über ein Gewinde oder eine Rändelung in der Rückschlusseinrichtung (8) angeordnet ist.
Elektromagnetantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Membrane (12) vorgesehen ist, die mit einer radial nach aussen gerichteten Fläche im Gehäuse (2) und mit einer radial nach innen gerichteten Fläche am Ventilverschlussglied (11) angeordnet ist, derart, dass der Elektromagnetantrieb (1) gegenüber dem Ventil abgedichtet ist.
Elektromagnetantrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Membrane eine Federkraft aufweist, die den Anker (6) in einer ersten Endlage (9) fixiert.