DE19800198A1 - Electromagnetic pneumatic valve drive with cored coil and armature - Google Patents
Electromagnetic pneumatic valve drive with cored coil and armatureInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Elektromagnetantrieb zur me chanischen Betätigung einer Stelleinrichtung, insbesondere eines Ventils wie eines Pneumatikventils oder dgl., nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an electromagnetic drive to me mechanical actuation of an actuating device, in particular a valve such as a pneumatic valve or the like the preamble of claim 1.
Ein derartiger Magnetantrieb ist allgemein bekannt und be steht aus einer auf einen Spulenträger gewickelten Erreger spule, die einen magnetischen Feldfluß generiert, welcher über einen inneren Spulenkern, ein äußeres Joch und den im Spulenkern liegenden bewegten Anker geschlossen ist. Der an einem mechanischen Stellglied angreifende Anker muß dabei zentriert im inneren magnetischen Flußfeld liegen, um bei gleichen Stromstärken jeweils gleiche magnetische Stell kräfte zu erhalten. Dies ist nur dann möglich, wenn der An ker über seinen Hub quasi querkraftfrei geführt werden kann. Auftretende Lagetoleranzen zwischen der Achslage des Stellgliedes und der Längsachse des Ankers führen aber im mer zu Querkräften, so daß bei gleicher Stromstärke eine große Streuung der Stellkräfte möglich ist.Such a magnetic drive is generally known and be stands out of an exciter wound on a coil carrier coil, which generates a magnetic field flux, which via an inner coil core, an outer yoke and the inside Coil core lying moving armature is closed. The one A mechanical actuator attacking anchor must centered in the inner magnetic flux field same amperages the same magnetic position to maintain strength. This is only possible if the contractor ker are guided over its stroke virtually without lateral force can. Occurring position tolerances between the axis position of the Actuator and the longitudinal axis of the armature lead in mer to shear forces, so that at the same amperage large variation of the actuating forces is possible.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Elektro magnetantrieb der gattungsgemäßen Art derart weiterzubil den, daß bei einem mechanischen Anschluß des Ankers an ein Stellglied trotz auftretender Lagetoleranzen jeweils eine etwa gleiche Stellkraft zur Verfügung gestellt ist. The invention has for its object an electric magnetic drive of the generic type in this way that with a mechanical connection of the armature to a Actuator one each despite positional tolerances approximately the same actuating force is provided.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß nach den kennzeichnenden Merkmalen gelöst.The task is inventively according to the characteristic Features resolved.
Der Anker ist als von der Antriebseinheit getrennte Bauein heit ausgeführt, so daß der Anker bereits bei der Fertigung der Stelleinrichtung z. B. eines Pneumatikventils fest mit dessen Ventilstößel verbunden werden kann; die An triebseinheit wird erst zur Inbetriebnahme des Ventils auf den Anker aufgesetzt, wobei eine Achsausrichtung der Längs achse der Antriebseinheit mit der Längsachse des Ankers gewährleistet ist. Die Antriebseinheit wird dann in dieser ausgerichteten Lage in geeigneter Weise an der Stellein richtung, nämlich dem Ventil oder einem Ventilträger fest gelegt; der Anker ist weitgehend querkraftfrei auf der Füh rungsstange der Antriebseinheit gehalten.The anchor is a separate unit from the drive unit Unit executed so that the anchor is already in production the actuator z. B. a pneumatic valve with whose valve lifter can be connected; the An The drive unit is only opened when the valve is started up placed the anchor, with an axial alignment of the longitudinal axis of the drive unit with the longitudinal axis of the armature is guaranteed. The drive unit is then in this aligned position in a suitable manner at the site direction, namely the valve or a valve carrier placed; the anchor is largely free of lateral forces on the guide drive rod of the drive unit.
Der Anker ist zweckmäßig auf einer in eine Aufnahmebohrung einragende der Baueinheit axial verschiebbar gehalten, wo bei bevorzugt zwei Innenlager mit Abstand zueinander lie gen, die als in die Aufnahmebohrung eingepreßte Lager buchsen ausgebildet sind. Einerseits ist die Fertigung die ses Gleitlagers für den auf der Führungsstange bewegten Anker einfach herstellbar. Die Aufnahmebohrung bedarf keiner besonderen Bearbeitung; die Führungsstange besteht aus einem geeigneten, leicht zu bearbeitenden Material, welches nicht magnetisch sein muß. Die zum Beispiel aus Kunststoff oder Buntmetall bestehenden Gleitlager gewähr leisten auch aufgrund des vorgesehenen Abstandes zwischen ihnen eine lagerichtige Ausrichtung des Ankers relativ zur Antriebseinheit bei minimalen Führungsflächen. The anchor is conveniently in a receiving hole protruding the structural unit held axially where preferably two bottom brackets at a distance from each other gene, the as pressed into the receiving bore bushes are formed. On the one hand, manufacturing is the This slide bearing for the one moved on the guide rod Anchor easy to manufacture. The location hole is required no special processing; the guide rod is there from a suitable, easy-to-work material, which does not have to be magnetic. For example, from Plastic or non-ferrous metal existing slide bearings afford also due to the intended distance between a correct orientation of the anchor relative to them Drive unit with minimal guide surfaces.
Bevorzugt ist der Anker in einer topfförmigen Schutzhülse aufgenommen, deren dem Kern zugewandter Boden von der Füh rungsstange abgedichtet durchragt ist. Dabei liegt der Anker mit geringem Bewegungsspiel in der Schutzhülse, die bevorzugt aus Metall besteht. Die Schutzhülse kann mit ihrem dem Kern abgewandten Ende fest mit dem Ventilgehäuse, vorzugsweise druckmitteldicht mit dem Ventilgehäuse, ver bunden werden, so daß in einfacher Weise eine druckmittel dichte Abdichtung zwischen der Antriebseinheit einerseits und dem in der Schutzhülse geführten Anker andererseits er reicht ist.The anchor is preferably in a pot-shaped protective sleeve added, the bottom of the core facing the Füh around the sealing rod. Here lies the Anchor with little movement in the protective sleeve preferably consists of metal. The protective sleeve can with its end facing away from the core is fixed to the valve housing, preferably pressure-tight with the valve housing, ver be bound so that a pressure medium in a simple manner tight seal between the drive unit on the one hand and on the other hand, the anchor guided in the protective sleeve is enough.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weite ren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung, in der nachfolgend ein im einzelnen beschriebenes Ausführungsbei spiel der Erfindung dargestellt ist. Es zeigen:Further features of the invention emerge from the expanse ren claims, the description and the drawing in which an embodiment described in detail below game of the invention is shown. Show it:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Elektromagnetantrieb, Fig. 1 shows a longitudinal section through an inventive electromagnetic actuator,
Fig. 2 einen Schnitt durch den Elektromagnetantrieb längs der Linie II-II in Fig. 1. Fig. 2 shows a section through the electromagnetic drive along the line II-II in FIG. 1.
Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Elektromagnetantrieb dient der mechanischen Betätigung einer beliebigen Stell einrichtung. Dies kann zum Beispiel ein Strömungsventil wie ein Pneumatikventil oder dgl. sein, wobei der Anker 11 des Magnetantriebes 10 in dem zu schaltenden Fluid liegt. Im Ausführungsbeispiel des gezeigten Pneumatikventils liegt der Anker 11 in der zu schaltenden Druckluft.The electromagnetic drive shown in FIGS. 1 and 2 is used for mechanical actuation of any actuator. This can be, for example, a flow valve such as a pneumatic valve or the like, the armature 11 of the magnetic drive 10 being located in the fluid to be switched. In the exemplary embodiment of the pneumatic valve shown, the armature 11 lies in the compressed air to be switched.
Der Elektromagnetantrieb 10 besteht aus einer Antriebsein heit 31 und dem davon als getrennte Baueinheit ausgeführten Anker 11. Die Antriebseinheit umfaßt einen zylindrischen Spulenträger 21 mit einer darauf gewickelten Erregerspule 20. In die zentrale Durchgangsöffnung 32 des Spulenträgers 21 ragt von einer Stirnseite 33 ausgehend ein Kern 18 aus einem magnetisierbaren Material, der an seiner inneren Stirnseite einen Aufnahmekonus 19 für den Anker 11 und an seiner äußeren Stirnseite 35 einen im Durchmesser abgesetz ten Montageabschnitt 36 aufweist. Der die Erregerspule 20 tragende Spulenträger 21 liegt in U-förmigen Jochbügeln 22 und 23, welche sich mit ihren Schenkeln mit geringem Ab stand parallel zum Spulenträger 21 erstrecken und über des sen andere Stirnseite 43 überstehen. Die Böden 47 und 48 der U-förmigen Jochbügel 22 und 23 liegen aufeinander und werden von dem Montageabschnitt 36 des Kerns 18 durchsetzt. Bevorzugt durchgreift der Montageabschnitt 36 die Böden 47 und 48 drehfest, so daß die um 90° zueinander versetzten Jochbügel 22 und 23 in ihrer Lage fixiert sind.The electromagnetic drive 10 consists of a Antriebsein unit 31 and the armature 11 designed as a separate structural unit thereof. The drive unit comprises a cylindrical coil carrier 21 with an excitation coil 20 wound thereon. In the central through opening 32 of the coil carrier 21 protrudes from an end face 33 , a core 18 made of a magnetizable material, which has on its inner end face a receiving cone 19 for the armature 11 and on its outer end face 35 has a mounting section 36 with a reduced diameter. The coil carrier 21 carrying the excitation coil 20 lies in U-shaped yoke brackets 22 and 23 , which stood with their legs at a small distance from parallel to the coil carrier 21 and overhang the other end face 43 sen. The bottoms 47 and 48 of the U-shaped yoke brackets 22 and 23 lie one on top of the other and are penetrated by the mounting section 36 of the core 18 . The mounting section 36 preferably passes through the bases 47 and 48 in a rotationally fixed manner, so that the yoke brackets 22 and 23 which are offset by 90 ° to one another are fixed in their position.
Jeder Jochbügel 22, 23 ist durch eine Polplatte 24, 25 ge schlossen, die von dem in die Durchgangsöffnung 32 des Spu lenträgers 21 einragenden Anker 11 durchragt sind.Each yoke bracket 22 , 23 is closed by a pole plate 24 , 25 GE, which are penetrated by the armature 11 projecting into the through opening 32 of the spool 21 .
Der Anker 11 weist eine zentrale Aufnahmebohrung 40 auf, die im gezeigten Ausführungsbeispiel als zum Kern 18 offe nes Sackloch gestaltet ist. Bevorzugt ist das Sackloch 40 im Bereich seines unteren Endes 41 mit erweitertem Durch messer ausgebildet; im Boden 42 des Sackloches 40 ist eine Anschlußbohrung 16 zur Verbindung mit einem Ventilstößel 9 eines Pneumatikventils 1 vorgesehen.The armature 11 has a central receiving bore 40 , which in the exemplary embodiment shown is designed as a blind hole open to the core 18 . Preferably, the blind hole 40 is formed in the region of its lower end 41 with an enlarged diameter; In the bottom 42 of the blind hole 40 , a connection bore 16 is provided for connection to a valve tappet 9 of a pneumatic valve 1 .
In die Aufnahmebohrung 40 ragt eine Führungsstange 15, die zentral im Kern 18 festgelegt ist. Die Führungsstange 15 kann aus einem magnetischen oder einem nichtmagnetischen Werkstoff bestehen; bevorzugt wird ein nichtmagnetischer Werkstoff verwendet. A guide rod 15 , which is fixed centrally in the core 18, projects into the receiving bore 40 . The guide rod 15 can consist of a magnetic or a non-magnetic material; a non-magnetic material is preferably used.
Die Aufnahmebohrung 40 hat einen wesentlich größeren Durch messer als die Führungsstange 15, so daß zwischen der Füh rungsstange 15 und der Aufnahmebohrung 40 ein Ringspalt 26 ausgebildet ist, der der Anordnung von zwei Innenlagern 13 und 14 dient, welche zweckmäßig in der Aufnahmebohrung 40 eingepreßt sind. Anstelle der zwei Innenlager kann auch ein einziges Lager mit entsprechender Axiallänge vorgesehen sein. Bevorzugt sind zwei Innenlager 13 und 14, die in Längsrichtung der Führungsstange 15 mit Abstand a zuein ander liegen; das freie Ende 45 der Führungsstange 15 durchragt das dem Boden 42 des Sackloches 40 benachbarte Innenlager 14 und steht in den erweiterten unteren Endab schnitt 41 ein. Das Innenlager 14 ist an der Stufe zum er weiterten Endabschnitt 41 fixiert, während das dem Kern 18 zugewandte Innenlager 13 mit Abstand zum äußeren Ende des Ankers 11 an dem den Kern 18 zugewandten Ende der Aufnahme bohrung 40 fixiert ist. Das Innenlager 13 liegt dabei an dem Absatz zu dem leicht erweiterten äußeren Endabschnitt 44 der Aufnahmebohrung 40.The receiving bore 40 has a substantially larger is formed diameter than the guide rod 15 so that approximately rod between the Füh 15 and the receiving bore 40, an annular gap 26 which serves the arrangement of two internal bearings 13 and 14 which are suitably pressed into the receiving bore 40 . Instead of the two inner bearings, a single bearing with a corresponding axial length can also be provided. Two bottom brackets 13 and 14 are preferred, which lie in the longitudinal direction of the guide rod 15 at a distance from one another; the free end 45 of the guide rod 15 extends through the bottom 42 of the blind hole 40 adjacent bottom bracket 14 and is in the expanded lower Endab section 41 . The inner bearing 14 is fixed to the step to he extended end portion 41 , while the core 18 facing the inner bearing 13 is fixed at a distance from the outer end of the armature 11 on the core 18 facing end of the receiving bore 40 . The inner bearing 13 lies on the shoulder to the slightly enlarged outer end section 44 of the receiving bore 40 .
Die Innenlager 13 und 14 sind als Gleitlager, nämlich als Lagerbuchsen ausgebildet, die vorzugsweise aus Buntmetall, Kunststoff oder dgl. bestehen.The inner bearings 13 and 14 are designed as plain bearings, namely as bearing bushes, which are preferably made of non-ferrous metal, plastic or the like.
Der Anker 11 liegt mit geringem Bewegungsspiel in einer topfförmigen Schutzhülse 12, deren Boden 39 einen zum Kern offenen Dichtungstopf 49 aufweist, der gleichachsig zur Längsachse des Ankers 11 liegt. Die Führungsstange 15 durchragt zentral den Boden 39 der Schutzhülle 12 im Zen trum des Dichtungstopfes 49, der der Aufnahme eines Dich tungsringes 17 dient, welcher eine druckdichte Abdichtung der Schutzhülse 12 gegen die Führungsstange 15 gewähr leistet. Der Dichtungsring 17 ist bevorzugt als O-Ring aus gebildet; um den Feldfluß nicht zu stören, ist die Schutz hülse 12 aus Metall gefertigt.The armature 11 lies with little movement play in a pot-shaped protective sleeve 12 , the bottom 39 of which has a sealing pot 49 which is open to the core and is coaxial with the longitudinal axis of the armature 11 . The guide rod 15 extends centrally through the bottom 39 of the protective cover 12 in the center of the sealing pot 49 , which serves to accommodate a sealing ring 17 , which ensures a pressure-tight seal of the protective sleeve 12 against the guide rod 15 . The sealing ring 17 is preferably formed as an O-ring; In order not to disturb the field flow, the protective sleeve 12 is made of metal.
Der Dichtungstopf 49 greift mit ausreichendem Bewegungs spiel in den erweiterten äußeren Endabschnitt 44 der Auf nahmebohrung 40 ein; der sich dadurch ergebende ringförmige Endabschnitt 111 des Ankers 11 liegt in dem ringförmigen Aufnahmekonus 19 des zugewandten Endes des Spulenkerns 18, wobei der Aufnahmekonus 19 der Anpassung der Stellcharak teristik des Magnetantriebes 10 dient. Der Hub des Ankers 11 ist kleiner als die axiale Tiefe des Aufnahmekonus 19; ein üblicher Hub eines derartigen Magnetantriebes 10 ist 8/10 mm.The sealing pot 49 engages with sufficient movement game in the enlarged outer end portion 44 of the receiving bore 40 ; The resulting annular end portion 111 of the armature 11 is located in the annular receiving cone 19 of the facing end of the coil core 18 , the receiving cone 19 serving to adjust the actuating characteristics of the magnetic drive 10 . The stroke of the armature 11 is less than the axial depth of the receiving cone 19 ; a usual stroke of such a magnetic drive 10 is 8/10 mm.
Die Schutzhülse 12 ragt mit ihrem erweiterten, offenen Ende 46 aus der Antriebseinheit 31 heraus und ist fest, vorzugs weise druckmitteldicht mit dem Gehäuse 2 des Pneumatikven tils 1 verbunden. Dem Gehäuse 2 des Pneumatikventils 1 wird über eine Zuleitung 3 Druckluft zugeführt, welche bei offe nem Ventil 1 in den Auslaßraum 5 überströmt und über eine Ableitung 4 abströmt. Der Auslaßraum 5 ist von dem Gehäuse 1 des Pneumatikventils und der Schutzhülse 12 begrenzt; in dem Auslaßraum 5 liegt der Anker 11 mit dem an der An schlußbohrung 16 befestigten Ventilstößel 9 für das Ventil 1. Es kann zweckmäßig sein, die Sacklochbohrung 40, zumin dest deren erweiterten unteren Endabschnitt 41, in den Aus laßraum 5 zu entlüften.The protective sleeve 12 protrudes with its extended, open end 46 out of the drive unit 31 and is fixed, preferably pressure-tight with the housing 2 of the Pneumatic valve 1 connected. The housing 2 of the pneumatic valve 1 3 is supplied compressed air via a feed line, which flows over at offe nem valve 1 in the outlet chamber 5 and flows away via a discharge line. 4 The outlet space 5 is delimited by the housing 1 of the pneumatic valve and the protective sleeve 12 ; In the outlet space 5 , the armature 11 is located with the valve bore 9 attached to the connection bore 16 for the valve 1 . It may be expedient to vent the blind hole 40 , at least in its expanded lower end section 41 , into the lassraum 5 .
Der in der ventilfesten Schutzhülse 12 axial bewegbare Anker 11 bildet zusammen mit der Schutzhülse 12 eine von der übrigen Antriebseinheit 31 getrennte Baueinheit, welche bei der Fertigung mit dem Ventil 1 fest verbunden wird. Zur Inbetriebnahme des Ventils 1 wird die Antriebseinheit 31 aufgesteckt, wobei mit Eintauchen des auf der Führungs stange 15 gehaltenen Dichtungsrings 17 in den Dichtungstopf 49 der Auslaßraum 5 druckmitteldicht verschlossen ist. Die Antriebseinheit 31 wird zweckmäßig über freie, überstehende Enden 30 der Jochbügel 22, 23 am Gehäuse des Ventils 1 oder einem Ventilträger festgelegt, wobei mit dem Aufstecken der Antriebseinheit 31 eine querkraftfreie Lageausrichtung der Antriebseinheit 31 relativ zum Anker 11 bzw. umgekehrt erreicht ist. Mit Anschluß der elektrischen Zuleitung an die Kontaktstifte 28 und 29 ist der erfindungsgemäße Elektromagnetantrieb betriebsbereit.The armature 11, which is axially movable in the protective sleeve 12 , together with the protective sleeve 12, forms a separate unit from the other drive unit 31 , which is firmly connected to the valve 1 during manufacture. To start up the valve 1 , the drive unit 31 is plugged in, with the immersion of the sealing ring 17 held on the guide rod 15 in the sealing pot 49 of the outlet chamber 5 is closed in a pressure-tight manner. The drive unit 31 is expediently fixed on the housing of the valve 1 or a valve support via free, projecting ends 30 of the yoke brackets 22 , 23 , with the drive unit 31 being plugged in, a lateral force-free positional orientation of the drive unit 31 relative to the armature 11 or vice versa is achieved. When the electrical supply line is connected to the contact pins 28 and 29 , the electromagnetic drive according to the invention is ready for operation.
Zur Lageausrichtung der Antriebseinheit 31 relativ zur Schutzhülse 12 kann es zweckmäßig sein, den Absatz 46 zum erweiterten Hülsenende 27 als Auflagefläche für die äußere Polplatte 25 der Antriebseinheit 31 vorzusehen.For the positional alignment of the drive unit 31 relative to the protective sleeve 12 , it may be expedient to provide the shoulder 46 to the enlarged sleeve end 27 as a contact surface for the outer pole plate 25 of the drive unit 31 .
Es kann auch zweckmäßig sein, nach Aufsetzen der Antriebs einheit 31 auf die Schutzhülse 12 die Jochbügel an der Schutzhülse, zum Beispiel deren erweitertem Ende 27, fest zulegen. Auch eine derartige Fixierung der Antriebseinheit 31 gewährleistet eine im wesentliche querkraftfreie Führung des Ankers 11 auf der Führungsstange 15.It may also be expedient, after placing the drive unit 31 on the protective sleeve 12, to firmly attach the yoke bracket to the protective sleeve, for example its enlarged end 27 . Such a fixation of the drive unit 31 also ensures that the armature 11 is guided on the guide rod 15 essentially without lateral force.
Claims (15)
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DE1998100198 DE19800198A1 (en) | 1998-01-07 | 1998-01-07 | Electromagnetic pneumatic valve drive with cored coil and armature |
Applications Claiming Priority (1)
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DE1998100198 DE19800198A1 (en) | 1998-01-07 | 1998-01-07 | Electromagnetic pneumatic valve drive with cored coil and armature |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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ID=7854030
Family Applications (1)
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Country Status (1)
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DE (1) | DE19800198A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE10031589A1 (en) * | 2000-06-29 | 2002-01-17 | Freudenberg Carl Fa | centering |
CN112013151A (en) * | 2019-05-29 | 2020-12-01 | 伊希欧1控股有限公司 | Actuator for hydraulic valve and hydraulic valve |
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1998
- 1998-01-07 DE DE1998100198 patent/DE19800198A1/en not_active Withdrawn
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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