DE102016112246A1

DE102016112246A1 - Electromagnetic actuator, solenoid valve and pump

Info

Publication number: DE102016112246A1
Application number: DE102016112246.7A
Authority: DE
Inventors: Michael Naderer; Nikolaus Schweinert
Original assignee: Dynamic E Flow GmbH
Current assignee: Dynamic E Flow GmbH
Priority date: 2016-07-05
Filing date: 2016-07-05
Publication date: 2018-01-11
Anticipated expiration: 2036-07-06
Also published as: EP3482403A1; WO2018007074A1; DE102016112246B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Stellvorrichtung (1), umfassend eine Antriebseinheit (28) mit einer elektrischen Spule (13) zur Erzeugung eines magnetischen Feldes und einem Anker (10), der durch das von der Spule (13) erzeugte magnetische Feld betätigt wird, eine Kammer (27, 52) durch die ein Fluid strömt, und ein von der Antriebseinheit (28) angetriebenes Betätigungselement (29), mittels dessen das durch die Kammer (27, 52) fließende Fluid gesteuert oder geregelt werden kann. Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, die Spule (13) aus einem Hohlleiter herzustellen und eine Kühlmittelleitung (15) vorzusehen, die mit der Spule in Verbindung steht und über die ein Teil des durch die Kammer (27, 52) fließenden Fluids der Spule (13) zugeführt werden kann, um diese zu kühlen.The invention relates to an electromagnetic actuator (1) comprising a drive unit (28) having an electric coil (13) for generating a magnetic field and an armature (10) actuated by the magnetic field generated by the coil (13), a chamber (27, 52) through which a fluid flows, and an actuator (29) driven by the drive unit (28), by means of which the fluid flowing through the chamber (27, 52) can be controlled or regulated. According to the invention, it is proposed to manufacture the coil (13) from a waveguide and to provide a coolant line (15) which communicates with the coil and through which a portion of the fluid of the coil (13, 52) flowing through the chamber (27, 52) passes ) can be supplied to cool them.

Description

FACHGEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Stellvorrichtung für ein hydraulisches System mit einer elektromagnetischen Antriebseinheit, die eine elektrische Spule zur Erzeugung eines magnetischen Feldes und einen Anker umfasst, der durch das von der Spule erzeugte magnetische Feld bewegt wird. Außerdem betrifft die Erfindung ein Magnetventil und eine Pumpe mit einer solchen Antriebseinheit.The invention relates to an electromagnetic actuator for a hydraulic system with an electromagnetic drive unit comprising an electric coil for generating a magnetic field and an armature, which is moved by the magnetic field generated by the coil. Moreover, the invention relates to a solenoid valve and a pump with such a drive unit.

Elektromagnetische Stellvorrichtungen, auf die hier Bezug genommen wird, umfassen eine elektromagnetische Antriebseinheit mit einer elektrischen Spule und einem Anker, der durch das von der Spule erzeugte magnetische Feld bewegt wird. Die Bewegung des Ankers wird dabei auf ein mit dem Anker verbundenes Bauteil bzw. Betätigungselement, wie z. B. einen Kolben, übertragen, das eine bestimmte Stellfunktion ausführt. Im speziellen betrifft die vorliegende Erfindung elektromagnetische Stellvorrichtungen für hydraulische Systeme, die einen Fluidstrom steuern oder regeln. Typische Anwendungen sind z. B. Magnetventile oder hydraulische Pumpen. Electromagnetic actuators referred to herein include an electromagnetic drive unit having an electrical coil and an armature which is moved by the magnetic field generated by the coil. The movement of the armature is doing on a connected to the anchor component or actuator such. B. a piston, transmitted, which performs a specific control function. More particularly, the present invention relates to electromagnetic actuators for hydraulic systems that control or regulate fluid flow. Typical applications are z. As solenoid valves or hydraulic pumps.

Im Betrieb einer solchen Stellvorrichtung kann je nach Belastung ein relativ hoher Strom durch die Spule der Antriebseinheit fließen. Dies kann dazu führen, dass die Spule überhitzt und die Stellvorrichtung ausfällt.During operation of such an adjusting device, depending on the load, a relatively high current can flow through the coil of the drive unit. This can cause the coil to overheat and the actuator fail.

AUFGABE DER ERFINDUNGOBJECT OF THE INVENTION

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine einfache und effektive Kühlung für eine Stellvorrichtung zu realisieren, um eine Überhitzung der Spule zu vermeiden.It is therefore an object of the present invention to realize a simple and effective cooling for an actuator to avoid overheating of the coil.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.This object is achieved according to the invention by the features specified in the independent claims. Further embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims.

Gemäß der Erfindung wird eine elektromagnetische Stellvorrichtung mit einer Antriebseinheit vorgeschlagen, die im Wesentlichen eine elektrische Spule zur Erzeugung eines magnetischen Feldes und einen Anker umfasst, der durch das von der Spule erzeugte magnetische Feld betätigt wird. Die Stellvorrichtung umfasst ferner eine Kammer, durch die ein Fluid strömt. Der Anker treibt ein Betätigungselement an, das dazu dient, das durch die Kammer fließende Fluid zu steuern oder zu regeln. Gemäß der Erfindung ist die Spule aus einem Hohlleiter, insbesondere einem Hohldraht, hergestellt, der aus einem rohrförmigen Körper gebildet ist, durch den ein Kühlmittel fließen kann. Die erfindungsgemäße Stellvorrichtung umfasst ferner eine Kühlmittelleitung, über die ein Teil des durch die Kammer fließenden Fluids aus dem Haupt-Fluidstrom abgezweigt und der Spule zugeführt werden kann, um diese zu kühlen. Die Spule des Elektromagneten wird somit durch das Fluid, welches ohnehin durch die Stellvorrichtung strömt, gekühlt. Dadurch ist es insbesondere nicht mehr erforderlich, einen zum Fluid-Hauptstrom separaten Kühlkreislauf mit einer zusätzlichen Kühlmittelpumpe vorzusehen. Solange zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Kühlsystems eine ausreichend hohe Druckdifferenz besteht, fließt ein Teil des in der Kammer geführten Fluids über eine Art Nebenschlusskreis durch die Spule, wodurch die Spule gekühlt wird.According to the invention, an electromagnetic actuator with a drive unit is proposed, which essentially comprises an electric coil for generating a magnetic field and an armature which is actuated by the magnetic field generated by the coil. The actuator further includes a chamber through which a fluid flows. The armature drives an actuator that serves to control or regulate the fluid flowing through the chamber. According to the invention, the coil is made of a waveguide, in particular a hollow wire, which is formed from a tubular body through which a coolant can flow. The adjusting device according to the invention further comprises a coolant line, via which a part of the fluid flowing through the chamber can be branched off from the main fluid flow and fed to the coil in order to cool it. The coil of the electromagnet is thus cooled by the fluid, which in any case flows through the actuator. As a result, it is no longer necessary in particular to provide a cooling circuit separate from the main fluid flow with an additional coolant pump. As long as there is a sufficiently high pressure differential between the inlet and the outlet of the cooling system, a portion of the fluid carried in the chamber flows through the coil via a type of bypass circuit, thereby cooling the coil.

Ein Hohlleiter im Sinne der Erfindung ist insbesondere ein rohrförmiger Körper aus einem elektrisch leitfähigen Material, wie z. B. Kupfer, der einen hohlen Innenraum aufweist, durch den ein Fluid bzw. Kühlmittel leitbar ist. Der Hohlleiter ist vorzugsweise als ein Hohldraht ausgeführt. Bevorzugte Hohldrähte haben einen Außendurchmesser von weniger als 5 mm und insbesondere einen Außendurchmesser im Bereich zwischen 1,0 mm und 3,2 mm. Sie haben vorzugsweise auch einen runden Querschnitt bzw. Außenumfang.A waveguide according to the invention is in particular a tubular body made of an electrically conductive material, such. B. copper having a hollow interior, through which a fluid or coolant is conductive. The waveguide is preferably designed as a hollow wire. Preferred hollow wires have an outer diameter of less than 5 mm and in particular an outer diameter in the range between 1.0 mm and 3.2 mm. They also preferably have a round cross section or outer circumference.

Die genannte Kühlmittelleitung ist vorzugsweise an der Kammer angeschlossen, durch die das Fluid strömt, so dass ein Teil des durch Kammer strömenden Fluids zum Zwecke der Spulenkühlung abgezweigt werden kann.The said coolant line is preferably connected to the chamber through which the fluid flows, so that a part of the fluid flowing through the chamber can be branched off for the purpose of coil cooling.

Das Kühlsystem der erfindungsgemäßen Stellvorrichtung umfasst ferner eine zweite Kühlmittelleitung bzw. Rückführleitung, die das aus der Spule heraus fließende, erwärmte Fluid abführt. Die genannten ersten und zweiten Kühlmittelleitungen sind vorzugsweise ebenfalls aus Hohldraht gebildet. The cooling system of the adjusting device according to the invention further comprises a second coolant line or return line, which discharges the heated fluid flowing out of the coil. Said first and second coolant lines are preferably also formed from hollow wire.

Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung kann die Rückführleitung beispielsweise an einer Ausgangsseite der Kammer münden, durch die der Haupt-Fluidstrom fließt. For example, according to a first embodiment of the invention, the return line may open at an exit side of the chamber through which the main fluid flow flows.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung könnte das durch die Spule fließende, erwärmte Fluid aber auch einem Auffangbehälter zugeführt oder in einen Fluid-Kreislauf zurückgeführt werden. Im letzteren Fall kann die Rückführleitung z. B. an der Ansaugseite einer Fluidpumpe münden.According to a second embodiment of the invention, however, the heated fluid flowing through the coil could also be supplied to a collecting container or returned to a fluid circuit. In the latter case, the return line z. B. open on the suction side of a fluid pump.

Die elektrischen Anschlüsse für die Spule des Elektromagneten können z. B. an den Kühlmittelleitungen vorgesehen sein.The electrical connections for the coil of the electromagnet z. B. may be provided on the coolant lines.

Bei einer speziellen Ausführungsform der Erfindung ist mindestens in einer der Kühlmittelleitungen ein Isolator angeordnet, der dazu dient, einen elektrischen Kurzschluss zwischen den elektrischen Spulenanschlüssen zu vermeiden, beziehungsweise beide Spulenanschlüsse vom Körper der Stellvorrichtung zu trennen.In a special embodiment of the invention, an insulator is arranged at least in one of the coolant lines, which serves to provide an electrical short circuit between the electrical To avoid coil terminals, or separate both coil terminals from the body of the actuator.

Die erfindungsgemäße Stellvorrichtung kann beispielsweise als ein Magnetventil realisiert sein. Das Magnetventil umfasst in herkömmlicher Weise eine Kammer, durch die im Betrieb ein Fluid strömt und in der eine Ventilöffnung vorgesehen ist, die von einem Ventilstößel verschließbar ist. Das Magnetventil umfasst ferner eine elektromagnetische Antriebseinheit, wie sie vorstehend beschrieben wurde. Die Spule der Antriebseinheit ist wiederum als Hohlleiterspule ausgeführt, die über eine Kühlmittelleitung mit der Kammer in Verbindung steht. Dadurch ist es möglich, einen Teil des durch die Kammer fließenden Haupt-Fluidstroms abzuzweigen, um die Spule zu kühlen.The adjusting device according to the invention can be realized for example as a solenoid valve. The solenoid valve conventionally comprises a chamber through which a fluid flows during operation and in which a valve opening is provided which can be closed by a valve tappet. The solenoid valve further comprises an electromagnetic drive unit as described above. The coil of the drive unit is again designed as a hollow conductor coil, which communicates via a coolant line with the chamber. Thereby, it is possible to branch off a part of the main fluid flow flowing through the chamber in order to cool the coil.

Um die Kühlung der Spule auch in einem geöffneten Zustand des Magnetventils zu gewährleisten, ist die Ventilöffnung vorzugsweise so dimensioniert, dass der Druckabfall über das Ventil, d. h. zwischen einer Ventil-Einlassseite und einer Ventil-Auslassseite genügend groß ist und somit eine ausreichende Menge an Fluid über die Kühlmittelleitung durch die Spule fließt.In order to ensure the cooling of the coil even in an open state of the solenoid valve, the valve opening is preferably dimensioned so that the pressure drop across the valve, d. H. between a valve inlet side and a valve outlet side is sufficiently large, and thus a sufficient amount of fluid flows through the coil via the coolant line.

Gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung hat die Kammer des Magnetventils ausgangsseitig einen ersten Abschnitt mit einem größeren Fluid-Querschnitt und einen zweiten Abschnitt mit einem deutlich kleineren Fluid-Querschnitt. Die Abzweigleitung ist in diesem Fall vorzugsweise an dem zweiten Abschnitt mit dem deutlich kleineren Fluid-Querschnitt angeschlossen. Aufgrund des Bernoulli-Effekts hat das Fluid im zweiten Abschnitt eine wesentlich höhere Geschwindigkeit als im ersten Abschnitt, aber einen geringeren Druck. Dadurch erhöht sich der Druckunterschied zwischen dem Ventileingang und dem Ventilausgang. Es ist daher möglich, die Spule auch bei geöffnetem Magnetventil zu kühlen.According to a special embodiment of the invention, the chamber of the solenoid valve has on the output side a first section with a larger fluid cross section and a second section with a significantly smaller fluid cross section. The branch line is in this case preferably connected to the second section with the much smaller fluid cross section. Due to the Bernoulli effect, the fluid in the second section has a much higher velocity than in the first section, but a lower pressure. This increases the pressure difference between the valve inlet and the valve outlet. It is therefore possible to cool the coil even when the solenoid valve is open.

Eine andere Anwendung für die erfindungsgemäße Stellvorrichtung ist z. B. eine Membranpumpe. Die Membranpumpe umfasst in herkömmlicher Weise eine Kammer, durch die im Betrieb ein Fluid strömt. In der Kammer ist eine Membran angeordnet, die mittels eines Pumpenkolbens hin und her bewegt wird. Der Pumpenkolben wird wiederum von einer elektromagnetischen Antriebseinheit angetrieben, wie sie vorstehend beschrieben wurde. Die Spule der Antriebseinheit ist aus einem Hohlleiter gebildet, der einen hohlen Innenraum aufweist. Zur Kühlung der Spule ist eine Kühlmittelleitung vorgesehen, die an der Kammer mündet und über die ein Teil des durch die Kammer fließenden Fluids zur Spule geführt wird.Another application for the adjusting device according to the invention is z. B. a diaphragm pump. The diaphragm pump conventionally comprises a chamber through which a fluid flows during operation. In the chamber, a membrane is arranged, which is moved by means of a pump piston back and forth. The pump piston is in turn driven by an electromagnetic drive unit as described above. The coil of the drive unit is formed from a waveguide having a hollow interior. For cooling the coil, a coolant line is provided, which opens at the chamber and over which a part of the fluid flowing through the chamber is guided to the coil.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung kann an der Abzweigleitung und/oder der Rückführleitung ein Ventil vorgesehen sein, um die Kühlung der Spule zu steuern oder zu regeln.According to a preferred embodiment of the present invention, a valve may be provided on the branch line and / or the return line to control or regulate the cooling of the coil.

Zur elektrischen Isolation einer oder beider Kühlmittelleitungen kann beispielsweise ein Isolationsring vorgesehen werden, der z. B. zwischen je zwei Abschnitte der Kühlmittelleitung eingesetzt ist.For electrical insulation of one or both coolant lines, for example, an insulating ring can be provided, the z. B. is inserted between each two sections of the coolant line.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:The invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 eine seitliche Querschnittsansicht eines Magnetventils mit einer Hohldrahtspule gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung; 1 a side cross-sectional view of a solenoid valve with a hollow wire coil according to a first embodiment of the invention;

2 eine seitliche Querschnittsansicht eines Magnetventils mit einer Hohldrahtspule gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; 2 a side cross-sectional view of a solenoid valve with a hollow wire coil according to a second embodiment of the invention;

3 eine seitliche Querschnittsansicht eines Magnetventils mit einer Hohldrahtspule gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung; 3 a side cross-sectional view of a solenoid valve with a hollow wire coil according to a third embodiment of the invention;

4 eine seitliche Querschnittsansicht eines Magnetventils mit einer Hohldrahtspule gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung; und 4 a side cross-sectional view of a solenoid valve with a hollow wire coil according to a fourth embodiment of the invention; and

5 eine seitliche Querschnittsansicht eines Magnetventils mit einer Hohldrahtspule gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung; 5 a side cross-sectional view of a solenoid valve with a hollow wire coil according to a fifth embodiment of the invention;

6 eine seitliche Querschnittsansicht einer Membranpumpe mit einer Hohldrahtwicklung; und 6 a side cross-sectional view of a diaphragm pump with a hollow wire winding; and

7 ein Zeitdiagramm zur Darstellung der Ansteuerung verschiedener Ventile der Membranpumpe von 6. 7 a timing diagram to illustrate the control of various valves of the diaphragm pump of 6 ,

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS

1 zeigt eine Ausführungsform eines Magnetventils 1 mit einer aus Hohldraht hergestellten Spule 13. Das Magnetventil umfasst einen Grundkörper 30 mit einer Kammer 27, durch die ein Fluid strömt. Innerhalb der Kammer 27 befindet sich eine Ventilöffnung, die von einem Ventilstößel 4 geöffnet und geschlossen werden kann, um das Magnetventil 1 zu öffnen oder zu schließen. Am kammerseitigen Ende des Ventilstößels 4 (im Bild unten) befindet sich eine Schließplatte 5 mit einem Dichtring 6, der im geschlossenen Zustand des Magnetventils 1 gegen die Ventilöffnung 24 drückt und diese abdichtet. 1 shows an embodiment of a solenoid valve 1 with a coil made of hollow wire 13 , The solenoid valve comprises a base body 30 with a chamber 27 through which a fluid flows. Inside the chamber 27 There is a valve opening that is from a valve lifter 4 can be opened and closed to the solenoid valve 1 to open or close. At the chamber end of the valve lifter 4 (in the picture below) there is a closing plate 5 with a sealing ring 6 , in the closed state of the solenoid valve 1 against the valve opening 24 pushes and seals them.

Der Ventilstößel 4 wird von einer Antriebseinheit 28 angetrieben, die mehrere Elemente umfasst, darunter die aus Hohldraht hergestellte Spule 13 zur Erzeugung eines magnetischen Feldes, einen Anker 10, der durch das von der Spule 13 erzeugte magnetische Feld bewegt wird und eine Federanordnung mit einer Öffnungsfeder 9 und einer Schließfeder 8 zum Betätigen des Ventilstößels 4. Innerhalb der Spule 13 ist ein Magnetkern 12 zur Führung und Verstärkung des magnetischen Feldes angeordnet. Der Anker 10 und die Federanordnung 8, 9 sind in einer Kappe 11 untergebracht, die auf dem Ventil-Grundkörper 30 aufgesetzt ist. Die gesamte Antriebseinheit 28 ist innerhalb einer darüber liegenden Abdeckung 14 angeordnet. The valve lifter 4 is from a drive unit 28 driven comprising a plurality of elements, including the coil made of hollow wire 13 for generating a magnetic field, an armature 10 that by the coil 13 generated magnetic field is moved and a spring arrangement with an opening spring 9 and a closing spring 8th for actuating the valve tappet 4 , Inside the coil 13 is a magnetic core 12 arranged to guide and amplify the magnetic field. The anchor 10 and the spring arrangement 8th . 9 are in a cap 11 housed on the valve body 30 is attached. The entire drive unit 28 is inside an overlying cover 14 arranged.

Der Ventil-Grundkörper 30 hat zwei Fluidanschlüsse 2, 3, die wahlweise als Eingang oder Ausgang genutzt werden können. Bei dem hier dargestellten Ventil handelt es sich um ein „normally open“ Ventil. Es ist daher im unbestromten Zustand offen und im bestromten Zustand geschlossen. Im unbestromten Zustand des Magnetventils 1 kann das Fluid ungehindert in beide Richtungen fließen. The valve body 30 has two fluid connections 2 . 3 , which can be used as input or output. The valve shown here is a "normally open" valve. It is therefore open in the de-energized state and closed in the energized state. In the de-energized state of the solenoid valve 1 the fluid can flow freely in both directions.

Je nach Wahl des Fluideingangs entweder am Fluidanschluss 2 oder am Fluidanschluss 3 können verschiedene Funktionen des Magnetventils 1 genutzt werden: Wird der Fluidanschluss 2 als Eingang und der Fluidanschluss 3 als Ausgang gewählt, drückt der sich zwischen dem Ventileingang und dem Ventilausgang aufbauende Differenzdruck den Ventilstößel 4 zusätzlich gegen den Ventilsitz. Wird dagegen der Fluidanschluss 3 als Fluid-Eingang und der Fluidanschluss 2 als Fluid-Ausgang gewählt, kann das Magnetventil 1 auch als Überdruck-Ablassventil fungieren. Sobald der Differenzdruck im geschlossenen Zustand des Magnetventils 1 einen bestimmten Schwellenwert überschreitet, der durch die Federkraft der Schließfeder 8 und die Magnetkraft des Elektromagneten 10, 12, 13 vorgegeben ist, öffnet das Ventil 1 geringfügig, so dass das Fluid durch die Ventilöffnung 24 ausströmen kann.Depending on the choice of fluid inlet either at the fluid connection 2 or at the fluid connection 3 can do different functions of the solenoid valve 1 be used: Is the fluid connection 2 as input and the fluid connection 3 When selected as the output, the pressure differential between the valve inlet and the valve outlet will push the valve lifter 4 additionally against the valve seat. If, however, the fluid connection 3 as fluid inlet and the fluid connection 2 chosen as fluid output, the solenoid valve can 1 also act as overpressure relief valve. Once the differential pressure in the closed state of the solenoid valve 1 exceeds a certain threshold, by the spring force of the closing spring 8th and the magnetic force of the electromagnet 10 . 12 . 13 is predetermined, opens the valve 1 slightly, allowing the fluid through the valve opening 24 can flow out.

Die Funktion der Antriebseinheit 28 für den Ventilstößel 4 wird im Folgenden nochmals kurz erläutert: Im unbestromten Zustand drückt die Öffnungsfeder 9 über eine am Ventilstößel 4 vorgesehene Stößelplatte 7 in einer Öffnungsrichtung (im dargestellten Ausführungsbeispiel nach unten) gegen den Ventilstößel 4. Dadurch wird die auf der anderen Seite der Stößelplatte 7 angeordnete Schließfeder leicht gestaucht und der Anker 10 wird in eine Öffnungsposition versetzt. Wird nun an den elektrischen Anschlüssen 16, 18 eine ausreichend hohe Spannung bzw. ein ausreichend hoher Strom angelegt, baut die elektrische Spule 13 ein Magnetfeld auf, das den Anker 10 im Bild nach oben zieht. Bei richtiger Federauslegung wird der Ventilstößel 4 zunächst mittels der härteren Schließfeder 8 nach oben geschoben, wobei die weichere Öffnungsfeder 9 zusammengedrückt wird, bis deren Windungen aneinander liegen und sich nicht weiter komprimieren lässt. Wenn sich der Anker 10 weiter nach oben bewegt, wird auch die stärkere Schließfeder komprimiert, so lange, bis die Stößelplatte 7 mit dem Dichtring 6 die Ventilöffnung 24 geschlossen hat. Die Antriebseinheit 28 ist vorzugsweise so ausgelegt, dass das Magnetventil 1 geschlossen ist, noch bevor der Anker 10 an seinem oberen Ende gegen die Kappe 11 stößt. Sinn und Zweck der Kappe ist im Wesentlichen die hydraulische Abdichtung der darin befindlichen Mechanik. Sie kann beispielsweise aufgepresst oder auf den Ventil-Grundkörper 30 aufgeschraubt werden.The function of the drive unit 28 for the valve lifter 4 is briefly explained again below: In the de-energized state presses the opening spring 9 via one on the valve lifter 4 provided plunger plate 7 in an opening direction (in the illustrated embodiment, down) against the valve lifter 4 , This will cause the on the other side of the plunger plate 7 arranged closing spring slightly compressed and the anchor 10 is set in an open position. Will now be on the electrical connections 16 . 18 a sufficiently high voltage or a sufficiently high current applied, builds the electric coil 13 a magnetic field on the armature 10 in the picture pulls up. If the spring design is correct, the valve tappet will turn 4 first by means of the harder closing spring 8th pushed upwards, with the softer opening spring 9 is compressed until their turns lie against each other and can not be further compressed. When the anchor 10 further moved upward, the stronger closing spring is compressed until the plunger plate 7 with the sealing ring 6 the valve opening 24 closed. The drive unit 28 is preferably designed so that the solenoid valve 1 is closed, even before the anchor 10 at its upper end against the cap 11 encounters. The purpose of the cap is essentially the hydraulic sealing of the mechanism located therein. It can for example be pressed or on the valve body 30 be screwed on.

Magnetventile 1 mit hoher elektrischer Leistung können bei längerer Betätigung überhitzen. Das in 1 dargestellte Magnetventil 1 hat daher eine aus einem Hohlleiter hergestellte Spule 13, die über Kühlmittelleitungen 15, 17 in einem Kühlsystem angeschlossen ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel mündet die Kühlmittelleitung 15 an einer ersten Seite der Kammer 27 und die Kühlmittelleitung 17 an einer zweiten Seite der Kammer 27. Wenn der Fluidanschluss 3 als Ventileingang und der Fluidanschluss 2 als Fluidausgang genutzt wird, fließt ein Teil des durch die Kammer 27 strömenden Fluids über die Kühlmittelleitung 15 durch die Spule 13. Ein Teil des durch die Kammer 27 strömenden Fluids wird also zu Kühlzwecken abgezweigt. Das aufgeheizte Fluid fließt dann über die Kühlmittelleitung 17 wieder zurück in den Haupt-Fluidstrom und mündet an der Ausgangsseite in der Kammer 27. Bei dieser Art des Ventilanschlusses kann die Kühlmittelleitung 15 auch als Abzweigleitung und die Kühlmittelleitung 17 als Rückführleitung bezeichnet werden. Bei umgekehrter Durchströmung des Magnetventils 1 ist die Kühlmittelleitung 17 die Abzweigleitung und die Kühlmittelleitung 15 die Rückführleitung.solenoid valves 1 with high electrical power can overheat after prolonged operation. This in 1 illustrated solenoid valve 1 therefore has a coil made of a waveguide 13 that have coolant lines 15 . 17 connected in a cooling system. In the illustrated embodiment, the coolant line opens 15 on a first side of the chamber 27 and the coolant line 17 on a second side of the chamber 27 , If the fluid connection 3 as a valve inlet and the fluid connection 2 is used as a fluid outlet, a part of the flows through the chamber 27 flowing fluid through the coolant line 15 through the coil 13 , Part of the through the chamber 27 flowing fluid is therefore diverted for cooling purposes. The heated fluid then flows over the coolant line 17 back into the main fluid stream and opens at the exit side in the chamber 27 , In this type of valve connection, the coolant line 15 also as a branch line and the coolant line 17 be referred to as return line. With reverse flow through the solenoid valve 1 is the coolant line 17 the branch line and the coolant line 15 the return line.

Die Kühlmittelleitungen 15, 17 können z. B. per Hartlötung, gegebenenfalls auch durch Weichlöten, Kleben, Einpressen oder Einbördeln hydraulisch dicht am Ventil-Grundkörper 30 angeschlossen werden. Im Gegensatz zur Darstellung von 1 könnten die Kühlmittelleitungen 15, 17 auch innerhalb der Abdeckung 14 verlaufen, wodurch sie besser geschützt wären.The coolant lines 15 . 17 can z. B. by brazing, optionally also by soldering, gluing, pressing or crimping hydraulically close to the valve body 30 be connected. In contrast to the representation of 1 could the coolant lines 15 . 17 also inside the cover 14 which would make them better protected.

Zur Vermeidung eines elektrischen Kurzschlusses zwischen den elektrischen Kontakten 16, 18 über den Ventil-Grundkörper 30 ist hier mindestens ein Isolator 20 vorgesehen, der beispielsweise als Kunststoffring realisiert sein kann, welcher zwischen zwei aneinander angrenzenden Abschnitten der Kühlmittelleitung 17 angeordnet ist. Der Isolator 20 ist von einer Abdichtung 19 umgeben.To avoid an electrical short circuit between the electrical contacts 16 . 18 over the valve body 30 here is at least one insulator 20 provided, which can be realized for example as a plastic ring, which between two adjacent sections of the coolant line 17 is arranged. The insulator 20 is from a seal 19 surround.

2 zeigt eine alternative Ausführungsform eines Magnetventils 1, das im Wesentlichen identisch aufgebaut ist wie das Magnetventil 1 von 1. Im Unterschied zur Ausführungsform von 1 wird das zur Kühlung der Spule 13 abgezweigte Fluid allerdings nicht mehr zum Ventil-Ausgang zurückgeführt, sondern beispielsweise zur Ansaugseite einer Fluid-Förderpumpe (nicht gezeigt) oder in einen Sammelbehälter. Die Kühlmittelleitung 17 bzw. Rückführleitung ist in diesem Fall entsprechend ausgeführt. 2 shows an alternative embodiment of a solenoid valve 1 that is essentially identical is constructed like the solenoid valve 1 from 1 , In contrast to the embodiment of 1 is that for cooling the coil 13 branched off fluid, however, no longer returned to the valve outlet, but for example to the suction side of a fluid feed pump (not shown) or in a collection container. The coolant line 17 or return line is executed accordingly in this case.

3 zeigt ein Magnetventil 1, das ähnlich aufgebaut ist wie das Magnetventil von 1, wobei es allerdings im stromlosen Zustand geschlossen ist. Es handelt sich also wie die meisten direkt gesteuerten Magnetventile um ein „normally closed“ Ventil. Wird die Spule 13 in diesem Fall bestromt, bewegt sich der Ventilstößel 4 nach oben, wodurch die Ventilöffnung 24 freigegeben wird. Um im bestromten (geöffneten) Zustand des Magnetventils 1 eine ausreichende Kühlung der Spule 13 zu gewährleisten, muss der Druckunterschied zwischen dem Ventil-Eingang und dem Ventil-Ausgang ausreichend groß sein, so dass ein Teil des Fluids durch die Kühlmittelleitungen fließt. Ein ausreichender Druckunterschied wird hier durch einen entsprechend kleinen Querschnitt der Ventilöffnung 24 sichergestellt. 3 shows a solenoid valve 1 , which is similar to the solenoid valve of 1 , although it is closed when de-energized. Like most directly controlled solenoid valves, this is a "normally closed" valve. Will the coil 13 energized in this case, moves the valve lifter 4 upwards, reducing the valve opening 24 is released. In the energized (opened) state of the solenoid valve 1 sufficient cooling of the coil 13 To ensure the pressure difference between the valve inlet and the valve outlet must be sufficiently large so that a portion of the fluid flows through the coolant lines. A sufficient pressure difference is here by a correspondingly small cross section of the valve opening 24 ensured.

Im unbestromten, geschlossenen Zustand des Magnetventils 1 würde ein geringer Leckstrom durch die Kühlmittelleitungen 15, 17 fließen. Um diesen Leckstrom zu unterbinden, kann beispielsweise ein Ventil 23 vorgesehen werden, das im dargestellten Ausführungsbeispiel in der Kühlmittelleitung 17 angeordnet ist. Anstelle einer Rückführung des abgezweigten Fluids in die Kammer 27, könnte das abgezweigte Fluid auch wiederum an eine andere Stelle zurückgeführt werden. In the de-energized, closed state of the solenoid valve 1 would be a low leakage through the coolant lines 15 . 17 flow. To prevent this leakage, for example, a valve 23 be provided in the illustrated embodiment in the coolant line 17 is arranged. Instead of returning the diverted fluid into the chamber 27 , the diverted fluid could also be returned to another location.

4 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Magnetventils 1, das ähnlich aufgebaut ist wie das Magnetventil von 3. Es handelt sich wiederum um ein normally closed Ventil. Bei dieser Ausführungsform liegt der Ventil-Ausgang auf der Seite des Ventil-Anschlusses 3 (im Bild links), der Ventil-Eingang liegt auf der Seite des Ventil-Anschlusses 2 (im Bild rechts). Wie in 4 zu erkennen ist, hat die Ventilkammer 27 auf der Ausgangsseite zwei Abschnitte mit unterschiedlich großem Strömungsquerschnitt. Im vorliegenden Fall ist nahe der Ventilöffnung 24 ein dünner Ausgangskanal 25 vorgesehen, der in einen Kanal mit einem deutlich größeren Querschnitt mündet. An der Eingangsseite des Magnetventils 1 baut sich damit ein vergleichsweise höherer Druck auf, wenn das Magnetventil 1 geöffnet ist, so dass die Spule 13 auch im geöffneten Zustand des Magnetventils 1 gekühlt werden kann. Die Kühlmittelleitung 15 mündet in diesem Fall bei 26 in den zweiten Abschnitt mit dem größeren Durchmesser. 4 shows a further embodiment of a solenoid valve 1 , which is similar to the solenoid valve of 3 , It is again a normally closed valve. In this embodiment, the valve outlet is on the side of the valve port 3 (pictured left), the valve inlet is on the side of the valve connection 2 (in the picture on the right). As in 4 can be seen, has the valve chamber 27 on the output side two sections with different sized flow cross-section. In the present case is close to the valve opening 24 a thin exit channel 25 provided, which opens into a channel with a much larger cross-section. At the input side of the solenoid valve 1 thus builds up a relatively higher pressure when the solenoid valve 1 is open, leaving the coil 13 also in the open state of the solenoid valve 1 can be cooled. The coolant line 15 flows in this case 26 in the second section with the larger diameter.

5 zeigt eine ähnliche Ausführung eines Magnetventils 1 wie 4, bei der jedoch die Kühlmittelleitung 15 in den dünnen Ausgangskanal 25 mündet. Im Ausgangskanal 25 ist die Strömungsgeschwindigkeit des Fluids deutlich größer als beispielsweise am Ventileingang (rechts im Bild) oder als im zweiten Abschnitt (bei 3) am Ventil-Ausgang; der Druck ist jedoch deutlich geringer. Hier kommt also der Bernoulli-Effekt zum Tragen, der zu einem zusätzlichen Druckunterschied zwischen dem Ventil-Eingang (rechts im Bild) und dem Ventil-Ausgang (links im Bild) beiträgt. Somit ist auch bei geöffnetem Magnetventil 1 ein ausreichender Druckunterschied sichergestellt, um die Kühlung der Spule 13 zu gewährleisten. 5 shows a similar embodiment of a solenoid valve 1 as 4 in which, however, the coolant line 15 in the thin output channel 25 empties. In the output channel 25 the flow velocity of the fluid is significantly greater than, for example, at the valve inlet (right in the picture) or in the second section (at 3) at the valve outlet; however, the pressure is much lower. This is where the Bernoulli effect comes into play, contributing to an additional pressure difference between the valve inlet (on the right in the picture) and the valve outlet (on the left in the picture). Thus, even with the solenoid valve open 1 a sufficient pressure difference ensures the cooling of the coil 13 to ensure.

6 zeigt eine Membranpumpe mit einem elektromagnetischen Pumpenantrieb. Die Membranpumpe umfasst einen Grundkörper 51, in dem eine Membran 53 angeordnet ist, die durch Betätigung eines Pumpenkolbens 71 auf und ab bewegt wird. Die Membran 53 ist an einem Kopf 58 des Pumpenkolbens befestigt. Auf einer Seite der Membran 53 (im Bild unten) befindet sich das geförderte Fluid 57, auf der anderen Seite der Membran 53 (im Bild oben) ist Luft. On der Oberseite des Grundkörpers 51 sind mehrere Öffnungen 64 vorgesehen, durch die Luft ein- und ausströmen kann. 6 shows a diaphragm pump with an electromagnetic pump drive. The diaphragm pump comprises a base body 51 in which a membrane 53 is arranged, which by actuation of a pump piston 71 is moved up and down. The membrane 53 is on a head 58 attached to the pump piston. On one side of the membrane 53 (pictured below) is the pumped fluid 57 , on the other side of the membrane 53 (in the picture above) is air. On the top of the main body 51 are several openings 64 provided, through which air can flow in and out.

Der Pumpenkolben 71 wird von einer Antriebseinheit 28 angetrieben, die im Wesentlichen eine elektrische Spule 13 zur Erzeugung eines magnetischen Feldes und einen Magneten bzw. Anker 10 umfasst, der durch das von der Spule 13 erzeugte magnetische Feld hin und her bewegt wird. Der Magnet und die Spule 13 sind in einem Gehäuse aus mehreren Platten 61–63 eingehaust, das am Grundkörper 51 montiert ist.The pump piston 71 is from a drive unit 28 driven, which is essentially an electrical coil 13 for generating a magnetic field and a magnet or armature 10 that is covered by that of the coil 13 generated magnetic field is moved back and forth. The magnet and the coil 13 are in a housing of several plates 61 - 63 housed, on the main body 51 is mounted.

Die Spule 13 ist wiederum aus einem Hohldraht hergestellt, durch den ein Kühlmittel geleitet werden kann, um die Spule 13 zu kühlen. Die Spule 13 ist ferner über Kühlmittelleitungen 15, 17 in einem Kühlsystem integriert. Die erste Kühlmittelleitung 15 führt von der Pumpenkammer 52 zur Spule, die zweite Kühlmittelleitung 17 führt dann von der Spule zu einem Fluid-Auslass der Membranpumpe. Eine am Ausgang der Membranpumpe 1 angeschlossene Ausgangsleitung umfasst ein T-Stück 73, an dem die Kühlmittelleitung 17 angeschlossen ist. Durch diese Auslegung des Kühlsystems kann wiederum ein Teil des durch die Membranpumpe geförderten Fluids aus dem Hauptstrom abgezweigt und zur Kühlung der Spule 13 verwendet werden. Es ist daher nicht erforderlich, einen separaten Kühlkreislauf mit einer zusätzlichen Kühlmittelpumpe einzurichten.The sink 13 is in turn made of a hollow wire, through which a coolant can be passed to the coil 13 to cool. The sink 13 is also about coolant lines 15 . 17 integrated in a cooling system. The first coolant line 15 leads from the pump chamber 52 to the coil, the second coolant line 17 then leads from the coil to a fluid outlet of the diaphragm pump. One at the outlet of the diaphragm pump 1 connected output line includes a tee 73 at which the coolant line 17 connected. As a result of this design of the cooling system, a portion of the fluid delivered by the membrane pump can in turn be branched out of the main flow and used to cool the coil 13 be used. It is therefore not necessary to set up a separate cooling circuit with an additional coolant pump.

Zur Steuerung des Pumpvorgangs und der Kühlung der Spule 13 sind am Fluid-Eingang der Magnetpumpe (im Bild links unten) ein Ventil 54, am Fluid-Ausgang der Magnetpumpe 1 (im Bild rechts unten) ein Ventil 55 und an der Kühlmittelleitung 15 ein Ventil 56 vorgesehen. Dem Fachmann ist klar, dass die genannten Ventile natürlich auch an anderer Stelle mit gleicher Funktion angeordnet sein könnten.For controlling the pumping process and cooling the coil 13 are at the fluid inlet of the solenoid pump (bottom left in the picture) a valve 54 , at the fluid outlet of the solenoid pump 1 (bottom right) a valve 55 and on the coolant line 15 a valve 56 intended. It is clear to the person skilled in the art that the said valves could naturally also be arranged elsewhere with the same function.

Zur Steuerung der Magnetpumpe 1 und der einzelnen Ventile 54–56 ist eine Steuereinheit 66 vorgesehen. Ferner ist ein Sensor 65 vorgesehen, der die Magnet-Position überwacht. Die einzelnen Ventile 54–56 können beispielsweise so angesteuert werden, wie in 7 dargestellt ist.For controlling the magnetic pump 1 and the individual valves 54 - 56 is a control unit 66 intended. Further, a sensor 65 provided which monitors the magnetic position. The individual valves 54 - 56 For example, they can be controlled as in 7 is shown.

7 zeigt die Steuersignale für die einzelnen Ventile 54–56 in einem Zeitdiagramm. Bei einem Ansaugvorgang der Membranpumpe 1 – der Pumpenstößel 71 bewegt sich in diesem Fall nach oben – wird das Eingangsventil 54 geöffnet. Das Ausgangsventil 55 und das Kühlmittelventil 56 sind in dieser Phase geschlossen. In der oberen Endposition des Ventilstößels 71 wird dann das Eingangsventil 54 geschlossen und zunächst nur das Kühlmittelventil 56 geöffnet, während das Ausgangsventil 55 noch geschlossen ist. In der Anfangsphase des folgenden Kolbenhubs wird das in der Pumpenkammer vorhandene Fluid 57 somit zunächst über die Kühlmittelleitung 15 der Spule 13 zugeführt, um diese zu kühlen. Kurz darauf wird das Ausgangsventil 55 geöffnet, so dass das Fluid 57 über den regulären Pumpenauslass nach draußen strömt. Im weiteren Verlauf des Kolbenhubs kann das Kühlmittelventil 56 wieder geschlossen werden. Es könnte aber auch dauerhaft geöffnet bleiben, so dass weiterhin ein Teil des Fluids 57 durch die Spule 13 fließt. Die in 6 dargestellte Membranpumpe hat den wesentlichen Vorteil, dass das von der Pumpe geförderte Fluid 57 gleichzeitig als Kühlmittel verwendet werden kann. Ein separater bzw. vollständig getrennter Kühlmittelkreislauf mit einer zusätzlichen Kühlmittelpumpe ist nicht erforderlich. 7 shows the control signals for the individual valves 54 - 56 in a time chart. During a suction process of the diaphragm pump 1 - the pump tappet 71 moves up in this case - becomes the input valve 54 open. The outlet valve 55 and the coolant valve 56 are closed at this stage. In the upper end position of the valve lifter 71 then becomes the input valve 54 closed and initially only the coolant valve 56 opened while the output valve 55 is still closed. In the initial phase of the following piston stroke, the fluid present in the pump chamber becomes 57 thus first on the coolant line 15 the coil 13 fed to cool them. Shortly thereafter, the output valve 55 open, leaving the fluid 57 flows outside via the regular pump outlet. In the further course of the piston stroke, the coolant valve 56 be closed again. It could also remain permanently open, so that continues to be a part of the fluid 57 through the coil 13 flows. In the 6 illustrated diaphragm pump has the significant advantage that the funded by the pump fluid 57 can be used simultaneously as a coolant. A separate or completely separate coolant circuit with an additional coolant pump is not required.

Anstelle eines elektrisch ansteuerbaren Einlassventils 54 könnte auch ein rein mechanisches Ventil mit einer automatischen Einlassfunktion verwendet werden. Das Einlassventil 54 muss in diesem Fall nicht gesteuert werden. Entsprechend kann auch das Kühlmittelventil 56 rein mechanischer Natur sein, da die Hohlleiterleitungen 15, 17 und die Magnetspule 13 in Summe einen deutlich höheren Strömungswiderstand besitzen als das auf Durchgang angesteuerte Auslassventil 55. In diesem Fall wäre es ausreichend, nur das Auslassventil 55 zeitlich richtig zu ansteuern.Instead of an electrically controllable inlet valve 54 could also be used a purely mechanical valve with an automatic inlet function. The inlet valve 54 does not need to be controlled in this case. Accordingly, the coolant valve 56 purely mechanical nature, since the waveguide lines 15 . 17 and the magnetic coil 13 in sum, have a significantly higher flow resistance than the passage-controlled exhaust valve 55 , In this case, it would be sufficient only the exhaust valve 55 timely to control.

Claims

Electromagnetic actuator ( 1 ), comprising: - a drive unit ( 28 ) with an electric coil ( 13 ) for generating a magnetic field and an armature ( 10 ), which by the coil ( 13 ) generated magnetic field is actuated, - a chamber ( 27 . 52 ) through which a fluid ( 57 ) flows, - one from the drive unit ( 28 ) driven actuator ( 29 ), by means of which by the chamber ( 27 . 52 ) flowing fluid ( 57 ), characterized in that the coil ( 13 ) is made of a waveguide and a coolant line ( 15 . 17 ), through which a part of the chamber ( 27 . 52 ) flowing fluid ( 57 ) of the coil ( 13 ) can be supplied to cool them.

Electromagnetic actuator ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the coolant line ( 15 . 17 ) at the chamber ( 27 . 52 ), so that part of the chamber ( 27 . 52 ) flowing fluid ( 57 ) can be diverted for cooling purposes.

Electromagnetic actuator ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that a coolant line ( 17 ) is provided, which from the coil ( 13 ) discharges out flowing, heated fluid.

Electromagnetic actuator ( 1 ) according to claim 3, characterized in that the coolant line ( 17 ) opens at the output side of a fluid pump.

Electromagnetic actuator ( 1 ) according to claim 1 or 3, characterized in that in the coolant line ( 15 . 17 ) at least one electrical insulator ( 20 ) is arranged.

Solenoid valve, characterized in that the valve is an electromagnetic actuator ( 1 ) according to one of the preceding claims.

Solenoid valve according to claim 6, characterized in that it has a valve opening ( 24 ) which is dimensioned such that the pressure drop between a valve inlet and a valve outlet is sufficiently large to permit fluid flow through the coil (FIG. 13 ) when the solenoid valve is fully open.

Solenoid valve according to claim 6 or 7, characterized in that the solenoid valve at a fluid inlet ( 3 ) the chamber ( 27 ) a first section having a larger fluid cross-section and a second section ( 25 ) having a significantly smaller fluid cross-section.

Solenoid valve according to claim 8, characterized in that the coolant line ( 15 ) opens at the first section.

Solenoid valve according to claim 8, characterized in that the coolant line ( 15 ) opens at the second section.

Diaphragm pump with one in a chamber ( 52 ) arranged membrane ( 53 ), characterized in that the diaphragm pump is an electromagnetic actuator ( 1 ) according to one of the preceding claims.

Diaphragm pump according to claim 11, characterized in that on the coolant line ( 15 . 17 ) a valve ( 56 ) is provided.