DE102009057131A1

DE102009057131A1 - Elektromagnetantrieb für ein Ventil

Info

Publication number: DE102009057131A1
Application number: DE102009057131A
Authority: DE
Inventors: Werner Buse; Franz-Josef Schnelker; Rolf Dohrmann
Original assignee: Pierburg GmbH
Current assignee: Pierburg GmbH
Priority date: 2009-12-08
Filing date: 2009-12-08
Publication date: 2011-06-16
Also published as: WO2011069759A1; EP2510528A1; US20120242437A1

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 Kolbenglied (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 die Mittel (13) zum Justieren eine Justierschraube (13) aufweisen, die den Verlauf der magnetischen Feldlinien beeinflusst und die in eine Justierbohrung (23) der Rückschlusseinrichtung (8) oder des Kerns (7) in Richtung des Ankers (6) einführbar ist, wobei die Rückschlusseinrichtung (8) oder der Kern (7) im Bereich der Justierbohrung (20) auf der zur Spule (5) gerichteten Seite eine im wesentlichen umlaufende Aussparung (14) aufweist.

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 Kolbenglied 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 41 10 003 C1 beschreibt beispielsweise einen Elektromagnetantrieb für einen pneumatischen Druckwandler. 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 41 10 003 C1 zeigt eine Justierung, bei der durch eine Justierschraube in einem ebenfalls verstellbaren Eisenkern des Elektromagnetantriebs eine Feineinstellung der Magnetkraft vorgenommen werden kann. Ein Nachteil dieser Art der Justierung ist, das diese Feineinstellung lediglich über eine sehr begrenzte Einschraublänge verfügt und hierbei auch nicht linear wirkt.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Elektromagnetantrieb bereit zu stellen, der die vorgenannten Nachteile vermeidet und mit einer möglichst geringen Bauteilanzahl auf günstige Weise herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Mittel zum Justieren eine Justierschraube aufweisen, die den Verlauf der magnetischen Feldlinien beeinflusst und die in eine Justierbohrung der Rückschlusseinrichtung oder des Kerns in Richtung des Ankers einführbar ist, wobei die Rückschlusseinrichtung oder der Kern im Bereich der Justierbohrung auf der zur Spule gerichteten Seite eine im wesentlichen umlaufende Aussparung aufweist. Somit kann auf einfache Weise die Anzahl der Magnetfeldlinien im Bereich des Übergangs zum Anker erhöht werden und damit die Magnetkraft direkt beeinflusst werden, wobei die Aussparung eine Streuung der Magnetfeldlinien darstellt und eine Abschwächung der Feldliniendichte im Randbereich bewirkt.
Um eine möglichst feine Justierung vornehmen zu können, kann die Aussparung eine Nut sein, deren Eindringtiefe zumindest an der zum Anker gerichteten Seite im Wesentlichen linear ansteigt.
Ein montagetechnisch günstiger Aufbau ergibt sich dadurch, dass der Kern am vom Kolbenglied abgewandten Ende des Elektromagnetantriebs vorgesehen ist und die Justierbohrung aufweist. Auch ist es vorteilhaft, wenn der Kern ein einstellbares Anschlagelement aufweist, das mit dem Anker zusammenwirkt.
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 Justierbohrung angeordnet.
Ein weiterer fertigungstechnischer Vorteil ergibt sich, wenn der Kern eine durchgehende Bohrung aufweist, in die sowohl die Justierschraube als auch das Anschlagelement einführbar sind. Als Justierschraube kann in besonders vorteilhafter Weise eine Madenschraube verwendet werden.
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 einen Anker 6 einwirkt, der mit einem Kolbenglied 11, das hier als Druckregelventil ausgebildet ist, mittelbar oder unmittelbar verbunden ist. Es sei in diesem Zusammenhang noch kurz die Funktionsweise eines derartigen Druckregelventils erläutert:
Der Öl-Druckregler hat wie ein On-Off-Ventil Anschlüsse für den Steuerdruck (p2) und die Ölwanne (p0). Gegenüber dem On-Off-Ventil hat der Druckregler einen zusätzlichen Anschluss für den Förderdruck (p1) am unteren Ende. Dieser Druck (p1) wirkt auf das Kolbenglied 11 und hat die Funktion einer Druck-Rückführung, wie bei Reglern bekannt als Regel-Rückführung. Magnetkraft und Druck (p1) wirken in Richtung und Summe gegen eine Feder. Bei richtiger Auslegung des Druckreglers soll durch die Summe aus Magnetkraft und Druckkraft (p1) der Anker 6 gegen die Federkraft bewegt werden. Dabei soll der Anker 6 die Querbohrungen mehr oder weniger freigeben, somit den Steuerdruck variieren. In Summe kann durch diese Strategie ein reglerähnliches Verhalten erzielt werden.
Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass die gezeigte Ausführungsform des Elektromagnetantriebs 1 für alle Ventilformen geeignet 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 abgewandten Ende des Elektromagnetantriebs 1 angeordneter Kern 7 vorgesehen, der in einer Rückschlusseinrichtung 8 über nicht dargestellte Rasthaken im Spulenträger 4 befestigt ist.
Im vorliegenden Fall besteht die Rückschlusseinrichtung 8 auf bekannte Weise im Wesentlichen aus drei Rückschlussblechen, von denen lediglich zwei nämlich 17, 18 dargestellt sind.
Im dargestellten Ausgangszustand ist der Anker 6 in einer ersten, oberen Endlage 9 fixiert. Diese Fixierung wird im vorliegenden Fall durch die Federkraft einer Feder 12 erreicht. Es ist jedoch auch denkbar, dass beispielsweise an geeigneter Stelle eine Membrane mit einer Federkraft eingesetzt wird, die den zusätzlichen Vorteil hätte, dass der Elektromagnetantrieb gegen Verschmutzung geschützt ist.
Der in Axialrichtung bewegliche Anker 6 ist über eine Gleitlagerbuchse 15, im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine DU-Buchse, in einem Gehäuseteil 19 gelagert. Wird nun eine Bestromung des Elektromagnetantriebs 1 vorgenommen, werden die Magnetfeldlinien, den in 1 dargestellten Verlauf nehmen, wobei die erzeugten Magentkräfte eine entgegengesetzte Verstellkraft des Ankers 6 bewirken und diesen in Richtung des Kerns 7 bewegen. Des Weiteren ist ein nicht-magnetisierbares Anschlagelement 21 vorgesehen, gegen das der Anker 6 in der zweiten Endlage 10 anliegt.
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 in einer Justierbohrung 20 eine Feinjustierung des Elektromagnetantriebes 1 möglich. Hierzu kann die Justierschraube 13, die über ein Gewinde oder auch eine Rändelung im Kern 7 angeordnet ist, in Achsrichtung des Elektromagnetantriebs 1 bewegt werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel der 1 ist durch die Lage der Justierschraube die maximale Magnetkraft eingestellt. Ein Herausdrehen der Justierschraube 13 wird eine Verringerung der Anzahl der magnetischen Feldlinien im Kern zur Folge haben, wie es in 2 dargestellt ist, und damit die Magnetkraft deutlich verringern. Um eine möglichst lineare Einstellung über die Verstelllänge der Justierschraube 13 zu gewährleisten und um eine Streuung der Magnetfeldlinien im Kern 7 zu verhindern, ist im Bereich der Justierbohrung 20 auf der zur Spule 5 gerichteten Seite des Kerns 7 eine umlaufende Aussparung 14 vorgesehen.
Insbesondere bei einer schnellen oszillierenden Bewegung des Ankers 6, ist es vorteilhaft, wenn der Anker 6 eine Druckausgleichsbohrung aufweist.
Nach Justierung durch die Justierschraube 13 kann der Elektromagnetantrieb 1 durch einen hier nicht weiter dargestellten Deckel im Bereich des Kerns 7 abgedeckt werden.
Um eine Verstellung der vorgenommenen Position der Justierschraube 13 im Kern 7 zu verhindern, können beispielsweise Schweißpunkte im Bereich des Übergangs zwischen Justierschraube 13 und Kern 7 angebracht werden. Auch eine Fixierung mittels Stiften ist denkbar.
Es sollte deutlich sein, dass die Justierschraube 13 nicht zwingend mit einem Gewinde oder einer Rändelung versehen sein muss. Auch kann sie als Madenschraube ausgeführt sein, die in eine durchgehende Bohrung der Rückschlusseinrichtung 8 einführbar ist. Auch kann natürlich auch ein im Elektromagnetantrieb verstellbarer Kern 7 vorgesehen sein, wodurch eine Grobeinstellung der Magnetkraft ermöglicht wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 4110003 C1 [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 Kolbenglied (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 die Mittel (13) zum Justieren eine Justierschraube (13) aufweisen, die den Verlauf der magnetischen Feldlinien beeinflusst und die in eine Justierbohrung (20) der Rückschlusseinrichtung (8) oder des Kerns (7) in Richtung des Ankers (6) einführbar ist, wobei die Rückschlusseinrichtung (8) oder der Kern (7) im Bereich der Justierbohrung (20) auf der zur Spule (5) gerichteten Seite eine im wesentlichen umlaufende Aussparung (14) aufweist.
Elektromagnetantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (14) eine Nut ist, deren Eindringtiefe zumindest an der zum Anker (6) gerichteten Seite im Wesentlichen linear ansteigt.
Elektromagnetantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern am vom Kolbenglied (11) abgewandten Ende des Elektromagnetantriebs (1) vorgesehen ist und die Justierbohrung (20) aufweist.
Elektromagnetantrieb nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (7) ein einstellbares Anschlagelement aufweist, das mit dem Anker (6) zusammenwirkt.
Elektromagnetantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückschlusseinrichtung (8) eine Gleitlagerbuchse (15) zum Lagern des Ankers (6) aufweist.
Elektromagnetantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Justierschraube (13) über ein Gewinde oder eine Rändelung in der Justierbohrung (20) angeordnet ist.
Elektromagnetantrieb nach einem der Ansprüche 3–6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (7) eine durchgehende Bohrung aufweist, in die sowohl die Justierschraube (13) als auch das Anschlagelement (21) einführbar sind.
Elektromagnetantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Justierschraube eine Madenschraube (13) ist.