DE2720877B2 - Elektromagnet - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Elektromagneten nach dem Oberbegriff des Anspruches I. Ein derartiger 5C Elektromagnet ist aus der DE-OS 23 39 592 bekannt.

Er weist eine Regeleinrichtung gemäß der DE-AS 19 345 und ein mit dem Tauchanker verbundenes und durch das Polstück hindurchgeführtes Stellglied auf, das die Ankeranzugskraft auf den Venlilkörper eines Druckventils überträgt oder selbst den Ventilkörper bildet. Diese Anordnung, bei der die zu betätigende Einrichtung, z. B. ein Ventil, derart mit dem Elektromagneten zusammengebaut ist, daß das Ventil im Bereich des Polstückes an das Gehäuse des Elektromagneten so anschließt, wird bevorzugt gegenüber der Anordnung gemäß DE-AS 20 19 345, F i g. 2, bei der das Ventil an dem dem Polstück gegenüberliegenden Ende mit dem Elektromagneten zusammengebaut ist, und zwar weil es günstiger ist, die Ankeranzugskraft drückend und nicht ziehend wirken zu lassen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Regeleinrichtung des Elektromagneten derart anzuordnen, daß sie möglichst gut geschützt ist und daß diejenigen Leitungen, welche die Meßgröße führen, möglichst kurz sind.

Bisher gelang es nicht, diese Aufgabe befriedigend zu lösen, Anfangs wurde die Regeleinrichtung vom Elektromagneten getrennt an einer gut geschützten und nicht für jedermann zugänglichen Stelle, z. B. innerhalb eines Steiierschrankes untergebracht Dabei war es erforderlich, zwischen der Regeleinrichtung u-id dem Elektromagneten verhältnismäßig viele elektrische Leitungen vorzusehen, nämlich in der Regel vier Leitungen zum Messen der magnetischen Feldstärke und zwei Leitungen zum Zuführen des Erregerstromes. Der Nachteil dieser Anordnung liegt insbesondere darin, daß die Gefahr der Meßwert-Verfälschung besteht, weil die Meßleitungen sehr lang sind.

Deshalb hat man auch versucht, die Regeleinrichtung unmittelbar seitlich am Gehäuse des Elektromagneten anzuordnen. Damit konnten zwar die vorgenannten Leitungen wesentlich verkürzt werden, weil sie lediglich innerhalb des Gehäuses des Elektromagneten verlegt werden mußten. Diese Anordnung befriedigte jedoch deshalb nicht, weil die Regeleinrichtung nunmehr weniger gut vor äußeren Einflüssen (z. B. Gefahr durch Stöße oder Nässe) geschützt und in unerwünschter Weise jedermann zugänglich war. Außerdem sind die Herstellungskosten. £ür den Elektromagneten höher, weil für die Regeleinrichtung ein seitlich angeordnetes zusätzliches Gehäuseteil vorgesehen werden muß.

Ferner ist aus dem DE-GM 18 22 186 ein Elektromagnet bekannt, bei dem elektrische Steuerelemente im Bereich der äußeren Stirnseite des Polstückes in das Gehäuse des Elektromagneten eingebaut sind. Das mit dem Tauchanker verbundene Stellglied ist dort aber nicht durch das Polstück, sondern durch eine dem Polstück gegenüberliegende Gehäusewand nach außen geführt, was zur Folge hat, daß die Anker-Anzugskraft ziehend anstatt druckend wirken muß. Wie oben schon erwähnt, soll dieser Nachteil vermieden werden.

Die oben genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Regeleinrichtung in einem zwischen dem Polstück und der zu betätigenden Einrichtung liegenden Zwischenraum im Inneren des Gehäuses angeordnet ist.

Die erfindungsgemäße Regeleinrichtung ist also nicht seitlich am Gehäusemantel des Elektromagneten angebaut, sondern einer der Stirnseiten des Gehäuses zugeordnet, und zwar derjenigen Stirnseite, an der sich das Polstück befirdet. Mit anderen Worten: Die Regeleinrichtung wird in ganz ungewöhnlicher Weise gerade dort angeordnet, wo das mit dem Tauchanker verbundene Stellglied aus dem Elektromagneten herausgeführt ist. Wenn die zu betätigende Einrichtung, wie bei vielen Anwendungsfällen, ein elektromagnetisch beeinflußtes Druckregelventil ist, dann geht an dieser Stelle das Gehäuse des Elektromagneten in das Ventilgehäuse über oder diese beiden Gehäuse schließen dort aneinander an.

Die Anordnung der Regeleinrichtung an dieser schon »besetzten« Stirnseite ist zunächst auf Kritik gestoßen. Vor allem wurde eingewendet, es bestehe die Gefahr, daß die Funktion der Regeleinrichtung mit ihren empfindlichen elektronischen Bauteilen durch Wärme beeinträchtigt werden könne, die einerseits vom Elektromagneten und andererseits im Falle eines Druckregelventils vom Durchflußmedium ausgeht. Bedenken wurden auch dahingehend erhoben, daß das Durchflußmedium an die elektronischen Bauteile

gelangen könne und daß der an der genannten Stirnseite zur Verfugung stehende Platz von vornherein sehr knapp und im zentralen Teil von dem hier durchgehenden Stellglied noch weiter eingeengt sei.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile überwiegen aber bei weitem die eventuell auftretenden Nachteile, Diese Vorteile bestehen vor allem darin, daß die zum Messen der magnetischen Feldstärke und die zum Zuführen des Erregerstromes dienenden Leitungen nochmals wesentlich verkürzt werden konnten. Diese Leitungen brauchen nunmehr nur noch durch ein einziges Bauteil, nämlich durch das Polstück, hindurchgeführt zu werden. Zur Messung der magnetischen Feldstärke wird beispielsweise ein Hall-Generator benutzt, der zweckmäßig an der inneren Stirnfläche des Polstückes angeordnet wird. Er liegt somit in unmittelbarer Nähe der Regeleinrichtung, so daß die sehr kleine Hall-Spennung auf dem Wege zur Regeleinrichtung keinerlei Verfälschung durch irgendwelche Störsignale mehr erfährt. In dieser Hinsicht ist somit selbst im Vergleich zur Anordnung der Regeleinrichtung seitlich am Gehäusemantel des Elektromagneten voch eine wesentliche Verbesserung erzielt worden.

Auch für die Fertigung sind Vorteile erzielt worden, denn es entfallen HilfsStützpunkte für die vorgenannten Leitungen; diese können vielmehr direkt angelötet werden, z. B. an einer die Regeleinrichtung tragende Leiterplatte. Ferner ist die Herstellung des Gehäuses einfacher und billiger als bei Anordnung der Regeleinrichtung in einem seitlichen Kasten, der durch einen zusätzlichen Deckel verschlossen werden muß.

Die Bedenken hinsichtlich einer Beeinträchtigung der elektronischen Bauteile der Regeleinrichtung durch Wärme konnten durch den Erfinder überwunden werden. Bei Versuchen mit dem erfindungsgemäß ausgebildeten Elektromagneten stellte sich nämlich heraus, daß die sich im Bereich der Regeleinrichtung einstellende Temperatur nur um etwa 10° höher liegt als diejenige Temperatur, die zuvor bei Anordnung der Regeleinrich'ung am Gehäusemantel des Elektroma- *o gneten gemessen worden war.

Die vorgeschlagene Anordnung zeichnet sich ferner dadurch aus, daß die Regeleinrichtung nunmehr sehr gut vor äußeren Einflüssen geschützt ist und daß sie, solange die gesamte den Elektromagneten umfassende Anlage in Betrieb ist, überhaupt nicht zugänglich ist. Man könnte auch sagen, daß die Regeleinrichtung zwischen dem Elektromagneten und der zu betätigenden Einrichtung (z. B. Dnickregelventii, Stellgerät mit mechanischer Kraftwaage od. dgl.) »versteckt« ist Da beispielsweise der Elektromagnet mit der polstückseitigen Stirnfläche an die z'i betätigende Einrichtung angeflanscht werden kann, bildet diese Einrichtung zugleich den ansonsten an dieser Stelle des Elektromagneten erforderlichen Abschiußdeckel.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist in Anspruch 2 angegeben.

Falls von einem Druckiregelventil Hydrauliköl in die Regeleinrichtung eindringt, so ist dies im allgemeinen für deren Bauteile unschädlich. Vorsorglich kann aber w gemäß einer Weiterbildung der Erfindung der zwischen der Leiterplatte und der zu betätigenden Einrichtung befindliche Zwischenraum wenigstens teilweise mit einem Kunststoff ausgegossen sein. Dies bewirkt einen zusätzlichen Schutz für die elektronischen Bauteile der Regeleinrichtung.

Wenn am Gehäuse im Bereich des Polstückes ein Anschlußstutzen zum Einführen elektrischer Leitungen vorgesehen ist, kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung mit dem Zwischenraum auch der Anschlußsiutzen mit Kunststoff ausgegossen sein. Hierdurch wird das Problem der Abdichtung dieses Anschlußstutzens in besonders einfacher Weise gelöst. Aus dem DE-GM 19 06 619 ist ein Elektromagnet bekannt, an dessen Gehäuse seitlich ein Anschlußstutzen zum Einführen elektrischer Leitungen vorgesehen ist. Die zunächst zwischen dem Anschlußstutzen und der Magnetspule frei liegenden Leitungen sowie dort angeordnete elektronische Bauelemente sind mit Kunststoff umgössen, um dadurch einen Anschlußkasten zu gewinnen.

Durch die in Anspruch 5 angegebene weitere Ausgestaltung der Erfindung wird erreicht, daß — trotz Anordnung der die Regeleinrichtung tragenden Leiterplatte unmittelbar an der äußeren Stirnseite des Polstückes — die beiden Lager für Tauchanker und Stellglied weit voneinander entfernt liegen, ohne die Gesamtlänge des Elektromagneten, vergrößern zu müssen. Eine solch große Entfernung zwischen den genannten Lagern ist wichtig für tine möglichst reibungsarme Lagerung; es werden Verklemmungen hierbei vermieden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung isf nachfolgend armand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch ein elektrisch gesteuertes Druckregelventil;

F i g. 2 einen Querschnitt nach Linie H-II der F i g. 1.

Das dargestellte elektrisch gesteuerte Druckregelventil dient zum Umsetzen einer elektrischen Größe, einer Führungsgröße, in eine analoge hydraulische Größe. Es handelt sich also um einen elektrohydraulischen Signalumsetzer.

Das Gerät umfaßt ein Ventilgehäuse 10 mit einer zentrischen Bohrung II für einen Ventilkolben 12, ferner mit Eingang 13, Ausgang 14, Abfluß 15 und Leckölabfluß 16. Wie symbolisch dargestellt ist, kann an den Eingang 13 die Druckleitung 8 einer Pumpe 7 angeschlossen werden und an den Ausgang 14 eine Leitung 6, die den geregelten Druck, d. h. die hydraulische Ausgangsgröße, einem Verbraucher 5 zuführt Der Ausgang 14 steht über Bohrungen 17 mit der einen Stirnseite 18 des Kolbens 12 in Leitungsverbindung. Auf der gegenüberliegenden Stirnseite '.9 liegt eine Stellstange 20 an, die das Stellglied eines insgesamt mit 9 bezeichneten Elektromagneten bildet.

Dieser umfaßt im wesentlichen ein Magnetgehäuse 21, eine Magnetspule 22, ein Polstück 23, einen Anschlußstutzen 24 für einen elektrische Steckverbindung 23, die zum Zuführen einer elektrischen Führungsgröße und zur Energieversorgung dient, ferner einen beweglichen Tauchanker 26, in den die genannte Sullsiarige 20 eingeschraubt ist. Zur Lagerung der Stellstange 20 mit dem Tauchanker 26 ist einerseits im Polstück 23 ein Lagerhals 27 mit einem darin eingesetzten Gleitlager vorgesehen und andererseits am (in der Zeichnung linken) Ende des Magnetgehäuses 21 eine Bohrung ?8, in der ebenfalls ein Gleitlager angeordnet ist.

In dem zwischen Polstück 23 und Ventilgehäuse 10 befindlichen Zwischenraum ist eine Leiterplutte 30 für eine Regeleinrichtung an das Polstück 23 angesetzt. Die Regeleinrichtung dient zum Konstanthalten der Ankeranzugskraft auf einer Wert, der durch die Führungsgröße (Sollwert) vorgegeben werden kann, wobei die Ankeranzugskraft unabhängig von der Stellung des Tauchankers 26 in der Ankerhubstrecke ist. Als

Regelgröße (McDgröOc) dient hierbei die sich zwischen dem Polstück 23 und dem Tauchanker 26 einstellende magnetische Induktion, die dort z. B. durch einen Hall-Generator 31 gemessen wird. Dieser ist über vier Leitungen, zwei Meßleitungen und zwei Steuerstromleitungen, mit der Leiterplatte 30 verbunden. Von diesen vier Leitungen ist nur eine bei 32 angedeutet. Das tiinstcllen der Ankeranzugskraft erfolgt durch Verändern des durch die Magnetspule 22 fließenden Erregerstromes über die Leitung 33.

Die auf der Leiterplatte 30 angeordneten Rlcktronik· bauteile der Regeleinrichtung sind in der Zeichnung bei 34, 35 und 36 angedeutet. Die von Steckverbindung 25 /ur Leiterplatte 30 führenden Anschlußlcilungcn sind mit 37 bezeichnet. Die Magnetspule 22, das Polstück 23 und die Leiterplatte 30 sind in Achsrichtung durch einen Sicherungsring 38 fixiert. Die Leiterplatte 30 ist cim kreisrunde Scheibe, durch deren Zentrum aus Gründer der Platzersparnis (um eine kleine Gcsanitbaulängc zi erzielen) der Lagerhals 27 hindurchragt.

Nach dem Zusammenbau aller Teile des Hlcklromu gneten 9 und der Regeleinrichtung 30 bis 36 und nacl dem Verlegen der Anschlußleitungen 37, jedoch voi dem Anbauen des Ventilgchäuscs 10, ist der /wischet der Leiterplatte 30 und dem Ventilgehäuse K

to befindliche Zwischenraum einschließlich dem Innerer des AnschluBsMitZcns 24 mit einer Kunststoffmasse V ausgegossen ν orden. Hier/u wird /weekmiiHij: eil verhältnismäßig weich bleibender Kunststoff geuiihli der bei Bedarf wieder leicht entfernt werden kiinn Damit die Bewegungen der Stellstange 20 mdi behindert sind, verbleibt um diese ein Luftspalt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnunecn

Claims (5)

Patentansprüche;

1. Elektromagnet mit einem Tauchanker (26) und mit einer Regeleinrichtung (34 bis 36) zum Einstellen der Ankeranzugskraft auf einen von der Stellung des Tauchankers in der Ankerhubstrecke unabhängigen Sollwert durch Messen der magnetischen Induktion und durch Verändern des Erregerstromes, ferner mit einem Polstück (23), das bei erregtem Elektroma- I ο gneten den Tauchanker anzieht, und mit einem mit dem Tauchanker verbundenen Stellglied (20), das zwecks Übertragung der Ankeranzugskraft auf eine zu betätigende Einrichtung (10 bis 19) durch das Polstück (23) hindurchgeführt ist, sowie mit einem Gehäuse (21), welches im Bereich des Polstückes mit der zu betätigenden Einrichtung zusammengebaut ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung (34 bis 36) in einem zwischen dem Polstück (23) und der zu betätigenden Einrichtung (10 bis 19) 3'cgenden Zwischenraum im Inneren des Gehäuses (21) angeordnet ist

2. Elektromagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine die Regeleinrichtung (34 bis 36) tragende Leiterplatte (30) an der vom Tauchanker (26) abgewandten Stirnseite des Polstückes (23) im Gehäuse (21) angeordnet ist

3. Elektromagnet nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß der zwischen der Leiterplatte (30) und der zu betätigenden Einrichtung (10 bis 19) befindliche Zwischenraum wenigstens teilweise mit einem Kunststoff (39) ausgegossen ist.

4. Elektromagnet η ich Ai:,pruch 3, an dessen Gehäuse (21) im Bereich des Polstückes (23) ein Anschlußstutzen (24) zum Eirv "hren elektrischer Leitungen vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Zwischenraum auch der Anschlußstutzen (24) mit Kunststoff ausgegossen ist

5. Elektromagnet nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein an das Polstück (23) angeformter und zur Lagerung des Stellgliedes (20) dienender Lagerhals (27) sich durch die Leiterplatte (30) hindurch erstreckt.