DE2720877B2 - Elektromagnet - Google Patents
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Description
45
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;
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)
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.
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