DE1235092B

DE1235092B - Elektromagnetisch betaetigtes Steuerventil

Info

Publication number: DE1235092B
Application number: DE1960E0018820
Authority: DE
Inventors: Herbert Veh; Ignaz Kaplan
Original assignee: Elektroteile GmbH Oberuhldingen
Current assignee: ETO Gruppe Technologies GmbH
Priority date: 1960-01-29
Filing date: 1960-01-29
Publication date: 1967-02-23

Description

Elektromagnetisch betätigtes Steuerventil Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuerventil mit einer aus einer durch Zentriermittel fixierten Mittelstellung in zwei Richtungen zwischen zwei Düsen schwenkbaren Prallplatte, die durch ihre jeweilige Relativstellung gegenüber den Düsen die Durchflußmenge des Druckmittels durch diese in einer hydraulischen Brückenschaltung liegenden Düsen bestimmt und von einem einen Teil der Magnetkreise zweier alternativ erregbarer Elektromagnete bildenden, bezüglich seiner Drehachse symmetrischen Drehanker gesteuert wird.
Derartige hydraulische Rückschaltungen haben sich zur Steuerung hydraulischer Geräte und in Regelkreisen gut bewährt. Eine Schwierigkeit bei derartigen hydraulischen Brückenschaltungen besteht darin, die zwischen den zwei die variablen Widerstände bildenden Düsen bewegliche Prallplatte exakt in Abhängigkeit von der Größe eines Eingangssignals zu bewegen. Es ist bekannt, den Drehanker eines Elektromagneten über ein die Rückstellung bewirkendes Torsionsrohr mit der durch das Torsionsrohr hindurchgeführten, die Prallplatte tragenden Welle zu verbinden. Diese Ausführung hat sich einerseits des komplizierten Aufbaus wegen und andererseits deshalb nicht bewährt, weil eine hohe Steuerenergie erforderlich war und die Rückstellkraft nicht eingestellt werden konnte.
Es sind weiter zahlreiche elektromagnetische Steuervorrichtungen bekanntgeworden, die in einem Druckmittelpfad angeordnete Prallplatten oder Verschlußstücke betätigen. Alle diese bekannten elektromagnetischen Steuerventile haben sich jedoch für den angegebenen Spezialzweck der Steuerung des Druckmitteldurchlasses bei einer hydraulischen Brückenschaltung nicht als befriedigend erwiesen. Entweder ermöglichten die bekannten Magnetventileinrichtungen nur eine Ausschalt- und eine Einschaltstellung ohne die für den angegebenen Zweck unbedingt erforderlichen Zwischenstellungen oder es war zumindest in einigen Betriebsstellungen ein großer Luftspalt vorhanden, so daß das mit geringer Steuerenergie erhaltene Drehmoment relativ gering war.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Steuerventil der eingangs genannten Bauart eine feinfühligere Regelung bzw. Steuerung mit einer genau reproduzierbaren und kontinuierlichen Einstellung zu erzielen.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß auf beiden Außenseiten des den Drehanker umschließenden, flach ausgebildeten, aus nichtferromagnetischem Material bestehenden, einen Druckraum umschließenden Gehäuses an sich bekannte E-förmig ausgebildete Magnetkerne angeordnet sind, deren drei Schenkel durch die Gehäusewandungen in die Druckkammer einstehen und gegenüber dem Gehäuse abgedichtet sind, deren äußere Schenkel je eine Magnetspule tragen und deren mittlere den gleichen Querschnitt wie die Außenschenkel aufweisenden Schenkel auf die Drehachse des Drehankers ausgerichtet sind und daß jeweils zwei diagonal gegenüberliegende Spulen paarweise erregbar sind, deren Magnetflüsse im wesentlichen voneinander getrennt je über einen Arm des Drehankers und den mittleren Schenkel des der Spule zugeordneten Kerns verlaufen.
Die E-förmige Ausbildung von Magnetkernen ist für verschiedene Anwendungsgebiete bekannt, insbesondere zur Erzeugung oszillierender Schaltbewegungen eines Ankers, z. B. bei einem Pendelgleichrichter oder für einen Schwingankerantrieb bei Haarschneid-oder Rasierapparaten. Derartige Vorrichtungen konnten jedoch kein Vorbild für die Erfindung liefern, weil hierbei die erforderlichen reproduzierbaren Zwischenstellungen des Drehankers nicht erreichbar sind.
Es ist auch bereits ein Elektromagnet mit vier Magnetspulen bekannt, durch den ein Anker um einige Winkelgrade durch Erregung jeweils zweier Spulen in der einen oder anderen Richtung um eine Achse geschwenkt wird. Auch diese bekannte Anordnung konnte nicht als Vorbild für die Erfindung dienen, denn das Wesen der erfindungsgemäßen Ausbildung besteht darin, daß die beiden je einem der alternativ erregbaren Elektromagnete zugeordneten Spulen voneinander getrennte Magnetflüsse erzeugen, die über sehr kleine Luftspalte geschlossen werden. Bei der bekannten Anordnung sind demgegenüber die beiden Spulen jedes Elektromagneten hintereinander geschaltet und erzeugen, sich gegenseitig unterstützend, jeweils einen gemeinsamen, über den Anker verlaufenden magnetischen Fluß. Außerdem ist in jeder Schwenkstellung des Ankers bei der bekannten Anordnung der Magnetkreis mit einem größeren magnetischen Widerstand behaftet als bei der erfindungsdemgemäß ein immer größerer Luftspalt vorhanden Drehachse des Ankers seitlich angeordnet ist und demgemäß ein immer größerer Luftspalt vorhanden sein muß.
Außer den geschilderten Vorteilen der feinfühligen Steuerung bei geringem Energieaufwand weist die Erfindung den Vorteil eines außerordentlich geringen Raumbedarfs auf.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt des erfindungsgemäßen elektromagnetischen Steuerventils nach der Linie 1-1 gemäß F i g. 2, F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 gemäß Fig.l. F i g. 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3, gemäß F i g. 1, F i g. 4 einen Schnitt nach der Linie 4-4 gemäß Fig. 1.
Der Elektromagnet weist eine z. B. aus Messing bestehende Tragplatte 10 auf, welche in der Mitte ein Gehäuse 12 trägt, dessen Innenraum eine Druckkammer bildet, die sich durch einen Schlitz 13 der Platte 10 fortsetzt. Die Platte 10 trägt in der Mitte ein Kugellager 14, welches drehbar und axial nicht verschiebbar eine Welle 16 lagert. Innerhalb des Druckraumes 13 trägt diese Welle 16 einen aus einer Metallplatte bestehenden Drehanker 17. Das nach außen aus der Druckkammer 13 vorstehende Ende der Welle 16 trägt eine Prallplatte 18, welche den Durchfluß des Druckmittels durch die benachbart angeordneten Düsen 19 bzw. 20 steuert.
Axial zu der Welle 16 steht durch das Gehäuse 12 nach außen eine Welle 15 durch, die an ihrem inneren Ende mit einer Kupplung 11 ausgestattet ist, die beim Eindrücken der Welle 15 mit einem entsprechenden Kupplungsteil der Welle 16 zum Eingriff gebracht werden kann.
Der Drehanker 17 ist (F i g. 3) innerhalb der Kammer 13 um wenige Grade aus der Mittelstellung nach beiden Seiten schwenkbar. Die Mittelstellung des Drehankers wird durch einen Federstab 21 bewirkt, der parallel zur Welle 13 in den Anker 17 eingelassen ist und mit seinem freien Ende in einer Brücke 21a am Gehäuse derart festgelegt ist, daß in spannungslosem Zustand des Stabes der Anker 17 in der Mittelstellung zentriert ist. In dieser Mittelstellung befindet sich die Prallplatte 18 (F i g. 4) ebenfalls in ihrer Mittelstellung, in der sie gleichen Abstand von den Düsenöffnungen 19 und 20 aufweist.
Außenseitig sind an dem Gehäuse 12, wie aus F i g. 3 ersichtlich ist, E-förmige Magnetkerne 22 aufgesetzt. Nach F i g. 3 sind die Magnetkerne außenseitig stumpf auf das Gehäuse aufgelegt und verlötet oder verklebt. Wenn ein größeres Drehmoment bzw. eine kleinere Erregungsleistung gefordert wird, können die Magnetjoche auch in entsprechende Ausnehmungen des Gehäuses 12 eingesetzt werden, so daß der wirksame Spalt und damit der magnetische Widerstand des magnetischen Kreises verringert werden. Auf den äußeren Schenkeln der Magnetjoche 22 sind Spulen 23 und 24 bzw. 23' und 24' aufgesetzt.
Soll der Anker 17 gemäß F i g. 3 im Uhrzeigersinn gedreht werden, so werden die Spulen 24 und 24' erregt. Soll eine Drehrichtung im Gegenuhrzeigersinn erfolgen, werden die Spulen 23 bzw. 23' erregt. In jedem Fall erfolgt der magnetische Rückschluß im wesentlichen über das Mitteljoch und den Ankerteil ziwschen der erregten Spule und dem Mitteljoch.
Die Magnetanordnung wird durch eine abnehmbare Haube 25 abgedeckt, welche von der Welle 15 durchsetzt wird. An dem außerhalb der Haube 25 liegenden Teil der Welle 15 ist der Handgriff 26 zur Handbetätigung des Ankers 17 angeordnet.
An die Trägerplatte 10 ist eine Druckverteilerplatte 27 angesetzt, welche einen mittleren Raum 28 aufweist, in welchem die Prallplatte 18 zwischen den Düsen 19 und 20 frei beweglich ist.
In die Druckverteilerplatte 27 ist ein Zuführungsanschluß 29 eingeschnitten. Eine Abführung 30 verbindet den Innenraum 28 mit einem äußeren An- schluß. Quer zum Zuführungsanschluß 29 ist eine mit diesem in Verbindung stehende Bohrung 32, 33 vorgesehen, die nach außen abgeschlossen ist. Rechtwinklig zu den Bohrungen 32 bzw. 33 verlaufen Bohrungen 34 und 35, welche zu den Druckanschlüssen des zu steuernden Gerätes führen.
Die Bohrungen 32 und 33 sind außenseitig durch Filterscheiben 38 und eine Düse 39 abgeschlossen. Die Düse 39 mündet in einen Umlenkkanal 42, der mit den Bohrungen 34 bzw. 35 in Verbindung steht. Die Düse 39 bildet den vorderen Teil einer Verschlußschraube 40, 41, welche die Bohrung 32 bzw. 33 unter Zwischenfügung von Dichtungen 31 nach außen abschließt.
Ähnliche mit Gewindeansatz 45 versehene Einsatzstücke 44 sind quer zu den Bohrungen 34 und 35 eingesetzt. Diese tragen vorn die Düsen 19, 20 und Filterscheiben 43 und ermöglichen über die Bohrungen 46 eine Führung des Druckmittels durch die Bohrungen 34 bzw. 35 nach dem Verbraucher bzw. zu den Düsen 19 und 20 je nach Stellung der Prallplatte 18.
Der Durchmesser der Düsen 19 und 20 ist größer als der Düsenquerschnitt der übrigen Düsen, insbesondere größer als der Querschnitt der zwischen den Kammern 26 und den Anschlüssen zu dem Verbraucher liegenden Düsen, so daß das Strömungsmittel durch die Düsen 19 und 20 in die Kammer 28 gedrückt wird, wenn sich die Platte 18 in der Mittelstellung befindet. Bei Verschwenkung der Platte 18 wird der Strömungswiderstand jener Düse, der sich die Platte nähert, größer als der Strömungswiderstand der gegenüberliegenden Düse, so daß das Druckmittel dem Verbraucher über jene Leitung zugeführt wird, die der Düse mit größerem Strömungswiderstand anliegt.

Claims

Patentansprüche: 1. Steuerventil mit einer aus einer durch Zentriermittel fixierten Mittelstellung in zwei Richtungen zwischen zwei Düsen schwenkbaren Prallplatte, die durch ihre jeweilige Relativstellung gegenüber den Düsen die Durchflußmenge des Druckmittels durch diese in einer hydraulischen Brückenschaltung liegenden Düsen bestimmt und von einem einen Teil der Magnetkreise zweier alternativ erregbarer Elektromagnete bildenden, bezüglich seiner Drehachse symmetrischen Drehanker gesteuert wird, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß auf beiden Außenseiten des den Drehanker (17) umschließenden, flach ausgebildeten, aus nichtferromagnetischem Material bestehenden, einen Druckraum umschließenden Gehäuses (12) an sich bekannte E-förmig ausgebildete Magnetkerne (22) angeordnet sind, deren drei Schenkel durch die Gehäusewandungen in die Druckkammer einstehen und gegenüber dem Gehäuse abgedichtet sind, deren äußere Schenkel je eine Magnetspule (23, 24, 23', 24') tragen und deren mittlere den gleichen Querschnitt wie die Außenschenkel aufweisenden Schenkel auf die Drehachse des Drehankers ausgerichtet sind und daß jeweils zwei diagonal gegenüberliegende Spulen (24, 24') bzw. (23, 23') paarweise erregbar sind, deren Magnetflüsse im wesentlichen voneinander getrennt je über einen Arm des Drehankers und den mittleren Schenkel des der Spule zugeordneten Kerns verlaufen.
2. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentriermittel des Drehankers (17) aus einem Federstab (21) bestehen, der in einen Schenkel des Drehankers parallel zur Drehachse eingesetzt und mit dem freien Ende im Gehäuse (21a) festgelegt ist.
3. Steuerventil nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den Drehanker (17) tragende Welle (16) von einem in eine Trägerplatte des Gehäuses eingesetzten Kugellager (14) gelagert wird.
4. Steuerventil nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehanker (17) von einem Handgriff (26) außerhalb des Gehäuses betätigbar ist.
5. Steuerventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der den Drehanker (17) tragenden Welle (16) und der den Handgriff (26) tragenden Welle (15) eine Kupplung (11) vorgesehen ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 290453, 292261, 739 815, 822 254, 883 256, 950 577; deutsche Auslegeschriften Nr. 1024 152, 1035 273, 1054 578, 1061625, 1069 972; österreichische Patentschrift Nr. 159 587; französische Patentschrift Nr. 1193 808; britische Patentschrift 728 534; USA.-Patentschriften Nr. 2 040103, 2 292 477, 2 353 756, 2 436 354, 2 449 901, 2 464 945, 2 635 635, 2 651326, 2 775 254, 2 824 574, 2 835 265, 2 850 257, 2 866 476, 2 874 930.