DE19912488A1 - Proportionalmagnet - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Regelmagneten mit einem in Öl befindlichen, in einem Ankerraum angeordneten Magnetanker und einer mit dem Magnetanker verbundenen Stange, welche sich von einem sich stirnseitig an den Ankerraum anschließenden Endraum, mindestens bis in einem dem Endraum gegenüberliegenden, sich an den Ankerraum anschließenden Kanal erstreckt, welche mit einem Ölbad in Verbindung steht.

Derartige Magnete werden als Schalt- oder Proportionalmagnete zum Betätigen von Ventilen eingesetzt. Die Lagerung des Magnetankers in Öl hat den Vorteil, daß die Ankerbewegungen gedämpft sind und so der Verschleiß verringert wird. Bei einer axialen Bewegung des Ankers wird Öl, welches sich in Bewegungsrichtung des Ankers vor dem Anker befindet, verdrängt und in den Spalt zwischen dem Magnetanker und der Wandung des Ankerraums gedrückt. Bei den Ankerbewegungen wird teilweise Öl aus dem Ölbad angesaugt, welches mit Verunreinigungen und Fremdpartikeln versehen ist. Diese Verunreinigungen gelangen in den Ankerraum, führen zu einer erhöhten Reibung und wirken sich negativ auf die Regelgüte des Regelmagneten aus.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es daher, einen Regelmagneten der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß Verunreinigungen des Ankerraums vermieden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Ankerraum ansonsten keinen Zu- oder Abfuhrkanal für Öl besitzt, daß der Magnetanker eine Bohrung in Stangenlängsrichtung aufweist und daß ein Verbindungskanal zwischen dem Endraum und dem diesem gegenüberliegenden Kanal vorgesehen ist.

Durch die Erfindung wird der Ankerraum, in dem sich der Magnetanker bewegt, von dem äußeren Ölbad völlig abgetrennt. Verunreinigungen, die sich üblicherweise in dem Ölbad befinden, können so nicht in den Ankerraum eindringen.

Erfindungsgemäß wird hierzu der Magnetanker in Stangenlängsrichtung, d. h. in Bewegungsrichtung des Ankers durchbohrt. Öl, welches sich bei einer Vorwärtsbewegung des Magnetankers vor dem Anker befindet, wird durch die Bohrung in den Ankerraum hinter dem Magnetanker verdrängt. Die Bohrung sorgt stets für einen Druckausgleich zwischen dem Teil des Ankerraums, der vor dem Magnetanker liegt, und dem Teil des Ankerraums, der hinter dem Magnetanker liegt. Auf diese Weise wird im Ankerraum ein Unterdruck vermieden, der das Einziehen von verunreinigtem Öl aus dem Ölbad zur Folge haben könnte.

Öl, welches durch die sich bewegende Stange aus dem Endraum verdrängt werden muß, wird über den erfindungsgemäßen Verbindungskanal in den mit dem Ölbad verbundenen Kanal gedrückt. Umgekehrt, bei einer entgegengesetzten Bewegung der Stange, wird über diesen Verbindungskanal Öl aus dem Ölbad in den Endraum angesaugt. Zwischen dem Endraum beziehungsweise dem mit dem Ölbad verbundenen Kanal und dem Ankerraum herrscht kein Druckgefälle. Der Ölaustausch bei Bewegungen des Magnetankers findet deshalb weder zwischen dem Ankerraum und dem Endraum noch zwischen dem Ankerraum und dem mit dem Ölbad verbundenen Kanal statt.

Ein spezielles Spülsystem für den Ankerraum, bei dem frisches Öl über eigens hierfür vorgesehene Zu- und Abfuhrkanäle durch den Ankerraum gepumpt wird, um so den Ankerraum stets mit sauberem Öl zu füllen, ist nicht notwendig.

Vorzugsweise wird die Verbindung zwischen dem Endraum und dem mit dem Ölbad verbundenen Kanal dadurch hergestellt, daß die Stange eine Bohrung in Längsrichtung aufweist.

Der Magnetanker ist in der Regel formschlüssig mit der Stange verbunden. Die Stange wird von Vorteil in dem Endraum und dem sich an den Ankerraum anschließenden Kanal, der mit dem Ölbad verbunden ist, gelagert. Hierfür werden bevorzugt solche Lager vorgesehen, bei denen zwischen dem Lager und der Stange ein Spalt im Mikrometerbereich verbleibt. Da erfindungsgemäß keine Druckdifferenz zwischen dem Ankerraum und dem Endraum beziehungsweise zwischen dem Ankerraum und dem Ölbad besteht, wird so eine wirkungsvolle Abdichtung des Ankerraums gegen verschmutztes Öl aus dem Ölbad erzielt.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf einen Regelmagneten der eingangs genannten Art, bei dem der an den Ankerraum anschließende Kanal, in dem sich die Stange bewegt, mit einem Hochdruckölbad in Verbindung steht. Wird mit einem derartigen Regelmagneten beispielsweise ein Ventil bei 400 bar betätigt, so mußte bisher der gesamte Regelmagnet für diesen hohen Druck ausgelegt werden.

Erfindungsgemäß besitzt nunmehr der Ankerraum einen Abfuhrkanal für Öl, welcher mit einem Niederdruckölbad in Verbindung steht, der Magnetanker weist mindestens eine Bohrung in Stangenlängsrichtung auf und zwischen dem Endraum und dem diesem gegenüberliegenden Kanal, der mit dem Hochdrucköl in Verbindung steht, ist ein Verbindungskanal vorgesehen. Vorzugsweise wird dieser Verbindungskanal zwischen dem Endraum und dem diesem gegenüberliegenden Kanal dadurch realisiert, daß die Stange in Längsrichtung durchbohrt wird.

Erfindungsgemäß stehen nur der direkt mit dem Hochdruckölbad verbundene Kanal und der Endraum unter erhöhtem Druck von beispielsweise 400 bar. Der Ankerraum muß dagegen nur auf den in dem Niederdruckölbad herrschenden Druck, von beispielsweise 30 bar, ausgefegt werden. Der Regelmagnet wird dadurch billiger und kleiner.

Beim Betrieb des Regelmagneten wird aufgrund des hohen Druckunterschiedes zwischen dem Hochdruckölbad und dem Ankerraum Öl durch den Spalt zwischen der Stange und dem mit dem Hochdruckölbad verbundenen Kanal beziehungsweise zwischen der Stange und dem Lager für die Stange in den Ankerraum gedrückt. Durch das erfindungsgemäße Vorsehen einer Entlastungsleitung, die den Ankerraum mit dem Niederdruckölbad verbindet, wird überschüssiges Öl sofort aus dem Ankerraum entfernt. Es hat sich gezeigt, daß auf diese Weise Verunreinigungen im Ankerraum wirkungsvoll vermieden werden können.

Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sollen im folgenden anhand der schematischen Zeichnungen beispielhaft näher erläutert werden.

Hierbei zeigen die Fig. 1 und 2 verschiedene Ausgestaltungsformen der Erfindung und Fig. 3 einen speziell an die Anwendung in einem Hochdruckölbad angepaßten Magneten.

Der in Fig. 1 dargestellte Regelmagnet ist beispielsweise zur Steuerung eines Wegeventils vorgesehen. Der Regelmagnet besitzt ein Gehäuse 1 mit einem Ankerraum 2, in dem sich der Magnetanker 3 befindet. Der Magnetanker 3 wird durch eine in den Figuren nicht dargestellte Feldspule in dem Gehäuse 1 erregt und in Bewegung versetzt: Mit dem Magnetanker 3 ist eine Stange 4 formschlüssig verbunden, welche über den Ankerraum 3 hinaus bis in einen Endraum 5 und in einen mit dem Ölbad 7 in Verbindung stehenden Kanal 6 ragt. Bei einer Betätigung des Regelmagneten wirkt die Stange 4 auf ein nicht dargestelltes Wegeventil ein und betätigt dieses.

Die Stange 4 ist in dem Endraum 5 und in dem Kanal 6 jeweils mittels eines Messingringes 8 gelagert. Zwischen der Stange 4 und den Messingringen 8 verbleibt ein Spalt von wenigen Mikrometern Dicke. Der Magnetanker selbst weist eine in Stangenlängsrichtung verlaufende Bohrung 9 auf. Die Stange 4 besitzt eine in Längsrichtung verlaufende Bohrung 11 und eine Querbohrung 10, über die die Verbindung zwischen dem Kanal 6 und der Bohrung 11 hergestellt wird.

Bei einer Bewegung des Magnetankers 3 und der Stange 4 wird im Ankerraum 2 Öl von dem einen stirnseitig von dem Magnetanker 3 gelegenen Teil des Ankerraums über die Bohrung 9 in den gegenüberliegenden Teil des Ankerraums gedrückt. Öl, welches durch die Stangenbewegung aus dem Endraum 5 verdrängt wird, wird über die Bohrung 11 zurück in das Ölbad 7 geleitet. Der Ankerraum 2 ist auf diese Weise wirkungsvoll von dem Endraum 5, dem Kanal 6 und dem Ölbad 7 abgetrennt. Durch die erfindungsgemäße Abkopplung des Ankerraums 2 von dem übrigen Ölbad ist es möglich und vorteilhaft, in dem Ankerraum 2 ein anderes Öl zu verwenden als in dem übrigen System. Es ist beispielsweise günstig, in dem Ankerraum 2 ein solches Öl einzusetzen, daß eine gewünschte Dämpfung des Ankers 3 erreicht wird.

In Fig. 2 ist eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Regelmagneten dargestellt. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform darin, daß an Stelle der Bohrungen 10 und 11 ein Verbindungskanal 12 vorgesehen ist, der den Endraum 5 direkt mit dem Ölbad 7 verbindet.

In Fig. 3 ist ein Regelmagnet gezeigt, der zur Betätigung eines in einem Hochdruckölbad von beispielsweise 300 bis 400 bar befindlichen Ventils geeignet ist. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von dem in Fig. 1 gezeigten Regelmagneten dadurch, daß die Stange 4 auf ein in einem Hochdruckölbad 7 befindliches Ventil einwirkt. Das Hochdruckölbad 7 ist durch ein dicht mit dem Gehäuse 1 verbundenes Gehäuse 15 gegen das den Regelmagnet umgebene Niederdruckölbad 14, in welchem ein Druck von 20 bis 30 bar herrscht, abgedichtet. Der Ankerraum 2 steht über eine Verbindungsleitung 13 mit dem Niederdruckölbad in Verbindung. Wird bei einer Betätigung des Regelmagneten Hochdrucköl durch den Spalt zwischen dem Lager 8 und der Stange 4 in den Ankerraum gedrückt, so wird dieses sofort über Leitung 13 an das Niederdruckölbad 14 abgegeben. Eine Verunreinigung des Ankerraums 2 findet nicht statt.

Claims (6)

1. Regelmagnet mit einem in Öl befindlichen, in einem Ankerraum angeordneten Magnetanker und einer mit dem Magnetanker verbundenen Stange, welche sich von einem sich stirnseitig an den Ankerraum anschließenden Endraum mindestens bis in einen dem Endraum gegenüberliegenden, sich an den Ankerraum anschließenden Kanal erstreckt, welcher mit einem Ölbad in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß der Ankerraum ansonsten keinen Zu- oder Abfuhrkanal für Öl besitzt, daß der Magnetanker eine Bohrung in Stangenlängsrichtung aufweist und daß ein Verbindungskanal zwischen dem Endraum und dem diesem gegenüberliegenden Kanal vorgesehen ist.

2. Regelmagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange eine Bohrung in Längsrichtung aufweist.

3. Regelmagnet nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Endraum und dem sich an den Ankerraum anschließenden Kanal Lager für die Stange vorgesehen sind.

4. Regelmagnet nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager so ausgebildet sind, daß der Ankerraum gegen den Endraum und gegen den sich an den Ankerraum anschließenden Kanal abgedichtet ist.

5. Regelmagnet mit einem in Öl befindlichen, in einem Ankerraum angeordneten Magnetanker und einer mit dem Magnetanker verbundenen Stange, welche sich von einem sich stirnseitig an den Ankerraum anschließenden Endraum mindestens bis in einen dem Endraum gegenüberliegenden, sich an den Ankerraum anschließenden Kanal erstreckt, welcher mit einem Hochdruckölbad in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß der Ankerraum einen Abfuhrkanal für Öl zu einem Niederdruckölbad besitzt und daß der Magnetanker mindestens eine Bohrung in Stangenlängsrichtung aufweist und daß ein Verbindungskanal zwischen dem Endraum und dem diesem gegenüberliegenden Kanal vorgesehen ist.

6. Regelmagnet nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange eine Bohrung in Längsrichtung aufweist.