DE19542642A1 - Hubmagnetanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Hubmagnetanordnung zur Ansteuerung eines Druck- oder Wegeventils gemäß dem Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1.

Hubmagnetanordnungen werden zur Ansteuerung hydrauli­ scher Bauelemente, wie beispielsweise Schalt- oder Propor­ tionalventile, Wege- oder Druckventile und Schieber- oder Sitzventile verwendet. Prinzipiell lassen sich Bauarten mit Gleichstrommagnet und mit Wechselstrommagnet unterscheiden, bei denen jeweils der Magnetanker in Luft ("trockener" Ma­ gnet) oder in Öl ("nasser" Magnet) schaltet. Das heißt, der Ankerraum ist im letzten Fall mit Öl gefüllt und zum Tank hin entlastet. Bei Proportionalventilen werden sogenannte Proportionalmagnete eingesetzt, die zur Gruppe der Gleich­ strom-Hubmagnete gehören und eine zum elektrischen Ein­ gangssignal proportionale Ausgangsgröße (Kraft oder Weg) erzeugen. Je nach Anwendungsfall unterscheidet man hubgere­ gelte Magnete oder kraftgeregelte Magnete, wobei bei letz­ terem die Magnetkraft bei vernachlässigbarer Hubänderung durch Veränderung des Stromes geregelt wird, während bei ersterem die Lage des Ankers (Hub) geregelt wird.

Fig. 1 zeigt eine Ansicht einer herkömmlichen Hubmagne­ tanordnung mit stoßendem Betätigungselement, bei der ein in Öl schaltender Gleichstrommagnet verwendet wird.

Eine derartige Hubmagnetanordnung 1 besteht im wesent­ lichen aus einem Magnetgehäuse 2, in das ein Polrohr 4 mit einer aufgewickelten Spule 10 eingepreßt ist. Das Polrohr dient sowohl zur Spulenraumbegrenzung, als auch zum axialen Gehäuseabschluß. Diese Funktion übernimmt auf der anderen Stirnseite eine Abdeckplatte 8, welche ggf. (z. B. zur Ein­ griffnahme in das Magnetkraftsystem) auch in Ring 9 und Deckel 8 geteilt sein kann.

Die Magnetspule 10 ist über einen Anschluß 12 am Ge­ häuse 2 mit einer Strom-/Spannungsversorgung verbindbar.

Das Polrohr 4 hat eine Axialbohrung, in der ein Anker 16 axial bewegbar geführt ist.

An seiner in Fig. 1 linken Stirnseite trägt der Anker 16 einen Stößel 18, der aus dem Polrohr 4 in Axialrichtung vorsteht und bei der gezeigten Ausführungsform zu Trans­ portzwecken von einer Schutzkappe 20 (gestrichelt angedeu­ tet in Fig. 1) abdeckbar ist. Die Axialbohrung 14 ist im Bereich des Stößels 18 radial zurückgestuft, um je nach Konstruktion einen Führungsabschnitt oder zumindest einen Aufnahmeraum für den Stößel 18 zu bilden.

An dem vom Stößel 18 entfernten anderen Endabschnitt des Ankers 16 ist eine koaxial verlaufende Stange 22 befe­ stigt, die in den Innenraum der Abdeckkappe 8 vorsteht.

Der stirnseitige Endabschnitt des Polrohres 4 ist durch ein Anschlagstück 24 gebildet, das in das Polrohr 4 einge­ schraubt ist und einen Axialanschlag für den Anker 16 bil­ det. Die Stange 22 durchsetzt das Anschlagstück 24 mittig und hat an ihrem Endabschnitt 22 einen Gewindeabschnitt, auf den ein Federteller 26 als ankerseitige Widerlager auf­ geschraubt ist. An diesem greift eine Druckfeder 28 an, de­ ren anderer Endabschnitt an der benachbarten Stirnfläche des Anschlagstückes 24 als gehäuseseitiges Widerlager abge­ stützt ist. Der Federteller 26 (ankerseitiges Widerlager) hat somit einen größeren Axialabstand vom Ankerraum als der Axialanschlag (gehäuseseitiges Widerlager).

Durch Axialverstellung des Federtellers 26 entlang des Gewindes am Endabschnitt der Stange 22 läßt sich die Vor­ spannung der Druckfeder 28 und somit die Kraft, mit der der Anker in Richtung zum Anschlagstück 24 vorgespannt ist ein­ stellen.

Bei Erregung des Hubmagneten wirkt eine Kraft auf den Anker 16, die ihn in der Darstellung nach Fig. 1 gegen die Vorspannung der Feder nach links (Stoßrichtung) bewegt (hubgeregelter Magnet) oder eine der Druckfederkraft entge­ genwirkende Magnetkraft aufbaut, ohne daß es zu einem we­ sentlichen Hub kommt (kraftgeregelter Magnet).

Die Axialbohrung 14, d. h. der von dieser gebildete An­ kerraum, der von der Schutzkappe 20 umgriffene Raum und der von der Abdeckplatte 8 umschlossene Raum in Verlängerung des Polrohres 4, in dem die Druckfeder 28 angeordnet ist (Federraum), sind mit Öl gefüllt, wobei dieser Ölraum über eine nicht gezeigte Leitung mit einem Tankanschluß (ebenfalls nicht gezeigt) verbunden ist, so daß im Inneren des Hubmagneten stets ein konstanter Öldruck (Tankdruck) herrscht.

Zur Abgleichung und Justierung der Kraft des Hubmagne­ ten, oder genauer gesagt des Stößels 18, der auf den Schie­ ber des anzusteuernden Ventils (Schalt-/Proportionalventil) wirkt, muß die Vorspannung der Feder in Abhängigkeit von der Kraft-Hub-Kennlinie des Magneten eingestellt werden. Für diesen Einstellvorgang muß bei der bekannten Ventilan­ ordnung die Abdeckkappe 8 abgenommen werden, so daß das in diesem Raum befindliche Öl aus der Hubmagnetanordnung 1 herausläuft. Das heißt, im Hubmagneten herrscht nicht der vorbestimmte Arbeitsdruck (Tankdruck) sondern der Umge­ bungsdruck (Luftdruck), so daß die bei Luftdruck vorgenom­ mene Justierung möglicherweise bei Arbeitsdruck, d. h. bei ölgefüllter Hubmagnetanordnung fehlerhaft sein kann, und somit zu Ungenauigkeiten bei der Ventilansteuerung führt.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Hubmagnetanordnung zu schaffen, bei der mit minimalem vorrichtungstechnischem Aufwand eine einfache Justierung ermöglicht ist, ohne in das hydraulische System einzugrei­ fen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentan­ spruchs 1 gelöst.

Durch die Maßnahme, die Einstelleinrichtung zur Verän­ derung der Druckfedervorspannung durch Verschiebung des ge­ häuseseitigen Widerlagers aus dem Gehäuse der Hubmagnetan­ ordnung öldicht herauszuführen, kann die Grundjustierung auch bei stoßendem Magneten vorgenommen werden, ohne daß eine Öffnung des Hubmagnetgehäuses erforderlich ist. Das heißt, bei der Grundjustierung herrschen im Inneren das Hubmagneten diejenigen Druckverhältnisse, wie sie auch beim Einsatz der Anordnung vorliegen. Die Kraftjustierung läßt sich somit bei geringem vorrichtungstechnischem Aufwand we­ sentlich genauer durchführen. Dazu kommt, daß durch die ständige Zugänglichkeit der Einstelleinrichtung, oder ge­ nauer gesagt des Betätigungsabschnittes der Einstellein­ richtung auch eine schnelle Nachjustierung ohne Demontage der Hubmagnetanordnung möglich ist, so daß der Justiervor­ gang gegenüber herkömmlichen Lösungen einfacher, genauer, schneller und ölfrei durchführbar ist. Letzteres führt zu einer saubereren Montage und geringeren Umweltbelastung.

Eine besonders einfache Lösung erhält man, wenn die Druckfeder an einem Axialanschlag abgestützt ist, dessen Axialstellung mittels des von außen zugänglichen Betäti­ gungsabschnittes verstellbar ist.

Eine besonders einfache Konstruktion erhält man mit der Weiterbildung nach Patentanspruch 3, gemäß der der Betäti­ gungsabschnitt als Kappe ausgebildet ist, die in eine In­ nenbohrung eines buchsenförmigen Anschlagstückes einge­ schraubt ist, das ein stirnseitigen Abschluß des Hubmagnet- Gehäuses bildet.

Die axiale Baulänge der Hubmagnetanordnung läßt sich verringern, wenn die Druckfeder zumindest abschnittsweise von der Kappe umgriffen ist.

Für den Fall, daß der Axialanschlag und die Kappe ge­ trennt voneinander ausgebildet sind, kann der Axialanschlag über ein Federelement gegen die Kappe vorgespannt werden, so daß eine axiale Trennung von Axialanschlag und Kappe aufgrund der Wirkung der Druckfeder verhinderbar ist. Eine besonders hohe Andruckkraft auf minimalem Raum erhält man dabei, wenn ein Federtellerpaket zur Vorspannung des Axialanschlags Verwendung findet.

Alternativ dazu kann der Axialanschlag auch einstückig mit der Kappe ausgebildet werden.

Eine einfache Grundeinstellung ist möglich, wenn die Grundposition des Federtellers auf der Federstange ein­ stellbar ist.

Wie bereits erwähnt, kann die erfindungsgemäße Hubma­ gnetanordnung sowohl für hub- als auch für kraftgeregelte Hubmagneten verwendet werden und ist prinzipiell geeignet zur Ansteuerung von Schaltventilen und von Proportionalven­ tilen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der sonstigen Unteransprüche.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Teillängsschnitt einer herkömmlichen Hubmagnetanordnung und

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Hubmagnetanordnung, bei der ein Spulenkörper weggelassen wurde.

In den Figuren werden für einander entsprechende Bau­ teile der Einfachheit halber die gleichen Bezugszeichen verwendet.

Bei der Darstellung gemäß Fig. 2 wurde der strichpunk­ tiert angedeutete Spulenkörper 6 weggelassen, der auf die in Fig. 2 dargestellte Anordnung aufschiebbar ist.

Die Hubmagnetanordnung 1 hat wiederum ein Polrohr 4, das eine Axialbohrung 14 aufweist deren in Fig. 2 rechter Abschnitt radial erweitert ist und einen Ankerraum 30 aus­ bildet. Im Ankerraum 30 ist axial verschiebbar ein Anker 16 geführt, an dessen linken Endabschnitt ein Stößel 18 befe­ stigt ist, der einen radial verengten Abschnitt 32 der Axialbohrung 14 durchsetzt. Das frei auskragende Ende des Stößels 16 ist mit einer kugelig oder konusstumpfförmig ausgebildeten Anlagefläche 34 versehen, über die der Stößel 18 in Anlage bringbar ist an ein Betätigungselement des an­ zusteuernden Ventils (nicht gezeigt).

Im Anker 16 sind zwei zur Achse der Hubmagnetanordnung 1 schräg angestellte Durchgangsbohrungen 38 ausgebildet, über die die vom Anker 16 abgeteilten Teilräume des Anker­ raums 30 miteinander verbunden sind. Bei einer Hubbewegung des Ankers 16 kann über die Durchgangsbohrungen 38 eine Ausgleichsströmung stattfinden, so daß das Öl von dem sich verkleinernden Teilraum in den anderen Teilraum übertreten kann.

In der in Fig. 2 rechten Stirnseite des Ankers 16 ist eine Einsenkung 36 ausgebildet, in deren Stirnseite eine Stange 22 eingeschraubt ist. Der rechte Endabschnitt des Polrohrs 4 ist durch ein Anschlagstück 24 abgeschlossen, das in den Endabschnitt des Polrohrs 4 fest eingefügt ist. (Beim Ausführungsbeispiel ist das Anschlagstück 24 über einen Gewindeabschnitt in das Polrohr 4 eingeschraubt).

An der dem Anker 16 zuweisenden Stirnfläche des An- Schlagstückes 24 ist eine Anschlagfläche 40 für die benach­ barte Stirnfläche des Ankers 16 ausgebildet, so daß bei Auflaufen des Ankers 16 auf die Anschlagfläche 40 die Axialbewegung nach rechts in Fig. 2 begrenzt ist.

An die Anschlagfläche 40 schließt sich ein nabenförmi­ ger Abschnitt an, der von der Stange 22 durchsetzt ist, so daß diese in das Innere des buchsenförmig aufgebauten An­ schlagstücks 24 hineinragt.

Das Anschlagstück 24 hat eine sich im Anschluß an den nabenförmigen Abschnitt erweiternde Aufnahmebohrung 42, an deren Stirnfläche ein Tellerfederpaket 44 abgestützt ist. Koaxial zum Tellerfederpaket 44 ist ein Axialanschlagring 46 in der Ausnahmebohrung 42 aufgenommen. Das in Fig. 2 of­ fene Ende des Anschlagstückes 24 ist durch eine Verstell­ kappe 48 verschlossen, die mit der Aufnahmebohrung 42 des Anschlußstückes 24 in Gewindeeingriff steht, so daß der Endabschnitt der das Tellerfederpaket 44 und den Anschlag­ ring 46 durchsetzenden Stange 22 von der Verstellkappe 48 umgriffen ist. Durch Eindrehen der Verstellkappe 48 in das Gewinde des Anschlagstückes 24 läßt sich der Axialan­ schlagring 46 gegen die Vorspannung des Tellerfederpaketes 44 axial verschieben, d. h., der Axialanschlagring 46 wird durch das Tellerfederpaket 44 gegen die Verstellkappe 48 gedrückt.

Die radiale Breite des Axialanschlagringes 46 ist dabei größer als die benachbarte Wandungsstärke der Verstellkappe 48 ausgebildet, so daß der Axialanschlagring 46 radial nach innen hin zur Federstange 22 vorsteht. An diesem radial vorstehenden Abschnitt des Axialanschlagrings 46 ist eine Druckfeder 28 mit einem Endabschnitt abgestützt. Der andere Endabschnitt liegt an einem Federteller 26 an, der auf ei­ nen radial zurückgestuften Endabschnitt der Federstange mittels einer Befestigungsmutter 50 festgelegt ist. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel hat die Federstange 22 zu­ sätzlich noch am Endabschnitt einen Schlitz, der ein Ein­ drehen der Federstange 22 in den Anker 16 ermöglicht.

Beim gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Druckfeder 28 konisch ausgebildet, so daß die Auflagefläche am Feder­ teller 26 einen geringeren Durchmesser hat als diejenige am Axialanschlagring 46. Die gleiche Funktion läßt sich aber auch mit einer zylindrischen Druckfeder realisieren.

Der Ankerraum 30 und der vom Anschlagstück 24 und von der Verstellkappe 48 begrenzte Federraum sind im Einbauzu­ stand der Hubmagnetanordnung 1 mit Hydrauliköl gefüllt, wo­ bei die genannten Räume über die Axialbohrung 32 des Pol­ rohres mit einem Tank verbunden sind.

Die axiale Festlegung des Spulenkörpers 6 (gestrichelt angedeutet) erfolgt über eine Überwurfmutter 52, die mit dem Außenumfang des Anschlußstückes 24 verschraubt ist und mit einem Mantelabschnitt den benachbarten Endabschnitt des Polrohrs 4 umgreift und den Spulenkörper 6 gegen ein Ven­ tilgehäuse (nicht dargestellt) preßt.

Wie weiterhin aus Fig. 2 hervorgeht, steht die Ver­ stellkappe 48 mit ihrem vom Tellerfederpaket 44 entfernten Endabschnitt aus dem Anschlußstück 24 axial hervor, so daß durch diesen Teil ein von außen zugänglicher Betätigungsab­ schnitt 54 gebildet ist, der von einer Bedienperson von Hand oder mittels eines einfachen Werkzeuges verstellbar ist.

Zur Sicherheit gegen unbefugtes Betätigen der Justier­ einrichtung ist es möglich, den Betätigungsabschnitt 54 mit einer zusätzlichen Schutzkappe (nicht dargestellt) zu ver­ decken, welche an der Überwurfmutter 52 befestigt werden kann.

Des weiteren ist an der in Fig. 2 linken Stirnseite des Ankerraumes 30 im Bereich des Führungsabschnitts 32 eine Scheibe 56 vorgesehen, die als Axialanschlag für den Anker 16, so daß dadurch dessen Axialbewegung in Fig. 2 nach links festgelegt ist.

Bei der Grundjustierung der Hubmagnetanordnung kann die Vorspannung der Druckfeder 28 durch axiales Verschieben des Axialanschlagringes 46 erfolgen. Dabei wird der Axialan­ schlagring 46 über die Verstellkappe 48 gegen das Tellerfe­ derpaket 44 gedrückt, dessen Federrate und Vorspannung so gewählt ist, daß bei einer Verformung der Druckfeder 28 keine wesentliche Axialverschiebung des Axialanschlagrings 46 aufgrund einer Kompression der Tellerfedern erfolgen kann.

Eine weitere Grobeinstellung kann dadurch ermöglicht werden, daß der Federteller 26 über Beilagsscheiben und durch entsprechende Verstellung der Befestigungsmutter 50 die Axiallage des Federtellers 26 zusätzlich einstellbar ist.

Obwohl das vorbeschriebene Ausführungsbeispiel eine Proportionalmagnetanordnung mit Kraftverstellung betrifft, können auch prinzipiell hubgeregelte Magnetanordnungen ver­ wendet werden.

Eine weitere Variante der erfindungsgemäßen Hubmagnet­ anordnung besteht darin, daß der Axialanschlagring 46 ein­ stückig mit der Verstellkappe 48 ausgebildet ist, so daß in diesem Fall das Tellerfederpaket entfallen könnte. Bei die­ ser Variante müßte jedoch die Verstellkappe 48 in irgendei­ ner Form zu öffnen sein, um die Druckfeder 28, und den Fe­ derteller 26 montieren zu können.

Des weiteren kann die Verstellkappe 48 Zusatzfunktionen z. B. zur manuellen Betätigung (sogenannte Nothände) bein­ halten.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Druckfe­ dereinstellung kann die Grundjustierung der Hubmagnetanord­ nung ohne ein Öffnen des Magnetgehäuses erfolgen, so daß die Einstellung mit einer Ölfüllung des Gehäuses erfolgen kann und somit Justierfehlern vorgebeugt ist.

Offenbart ist eine Hubmagnetanordnung mit stoßender Wirkungsrichtung 1, bei der die Einstellung einer den An­ ker 16 in seine Grundstellung vorspannenden Druckfeder 28 über ein aus dem Magnetgehäuse herausgeführten Betätigungs­ abschnitt 54 erfolgen kann. Durch diese Ausgestaltung ist ein Öffnen des Magnetgehäuses zur Justierung nicht erfor­ derlich, so daß der Justiervorgang bei einem in Öl laufen­ den Anker durchführbar ist.

Claims (9)

1. Hubmagnetanordnung zur Ansteuerung eines Ventils, ins­ besondere eines Druck- oder Wegeventils mit einem Spu­ lenkörper (6) und einem bewegbaren Anker (16), der in einem Ankerraum (30) eines Gehäuses verschiebbar ge­ führt ist, und mittels einer Druckfeder (28) in eine Grundposition vorgespannt ist, aus der er bei Ansteue­ rung des Spulenkörpers (6) bewegbar ist, wobei die Druckfeder (28) an einem gehäuseseitigen Widerlager (46) und an einem ankerseitigen Widerlager (26) abge­ stützt ist, das einen größeren Axialabstand vom Anker­ raum (30) hat als das gehäuseseitige Widerlager (26), und mit einer Einstelleinrichtung (46, 44) über die Druckfedervorspannung einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtung (46, 48) einen Betätigungsab­ schnitt (54) hat, der im wesentlichen öldicht aus dem Gehäuse herausgeführt ist, und über den das gehäusesei­ tige Widerlager (46) verstellbar ist.

2. Hubmagnetanordnung nach Patentanspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Anker (16) an seinem anderen End­ abschnitt eine Stange (22) hat, an der ein ankerseiti­ ges Widerlager (26) ausgebildet ist, an dem ein Ende der Justier- oder Druckfeder (28) angreift, während das andere Ende an einem Axialanschlag (46) als gehäusesei­ tiges Widerlager abgestützt ist, der über den Betäti­ gungsabschnitt verstellbar ist.

3. Hubmagnetanordnung nach Patentanspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Stange (22) ein buchsenförmiges Anschlagstück (24) für den Anker (16) durchsetzt, das eine Stirnseite des Gehäuses bildet und in dessen In­ nenbohrung (42) der Axialanschlag (46) der Druckfeder (28) geführt ist, und daß der Betätigungsabschnitt (54) eine Verstellkappe (48) ist, die in die Innenbohrung (42) eingeschraubt ist und deren Ringstirnfläche am Axialanschlag (46) anliegt.

4. Hubmagnetanordnung nach Patentanspruch 2 oder 3, da­ durch gekennzeichnet, daß das ankerseitige Widerlager (26) von der Verstellkappe (48) umgriffen ist.

5. Hubmagnetanordnung nach einem der Patentansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Axialanschlag (46) über ein Federelement (44) gegen den Betätigungsab­ schnitt (48, 54) vorgespannt ist.

6. Hubmagnetanordnung nach einem der Patentansprüche 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement ein Tellerfederpaket (44) ist, daß an einer Radialschulter das Anschlagstücks (24) abgestützt ist.

7. Hubmagnetanordnung nach einem der Patentansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Axialanschlag (46) einstückig mit der Verstellkappe (48) ausgebildet ist.

8. Hubmagnetanordnung nach einem der Patentansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das ankerseitige Wider­ lager (26) mit Bezug zur Federstange einstellbar ist.

9. Hubmagnetanordnung nach einem der vorhergehenden Pa­ tentansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Hubma­ gnet ein Schalt- oder ein Proportionalmagnet ist und hub- oder kraftgeregelt angesteuert wird.