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Stelleinrichtung für hydraulisches Proportionalventil
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Zusatz zu Patent ..... (Patentanmeldung P 29 20 670.0) Die Erfindung
betrifft eine Weiterbildung der in dem Patent ......... ( Patentanmeldung P 29 20
647.0) geschützten Erfindung.
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Das Hauptpatent geht aus von einer Stelleinrichtung für ein hydraulisches,
elektronisch steuerbares Proportionalventil, bestehend aus einem Proportionalmagneten,
dessen Magnetkern in dem ölgefüllten, mit den hydraulischen Räumen des Proportionalventils
in Verbindung stehenden Hubraum seines aus Lagerbüchse und stirnseitigen Deckeln
gebildeten Gehäuses angeordnet ist, und aus einem induktiven Wegaufnehmer, in dessen
Meßspule ein weiterer, durch einen Stößel des Magnetkerns des Proportionalmagneten
gebildeter Magnetkern hineinragt, sowie aus einem, an das Gehäuse des Proportionalmagneten
koaxial anschließbaren, die elektronischen Regelkreise enthaltenden elektronischen
Teil.
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Nach dem Kennzeichen des Anspruches 1 des Hauptpatentes ist eine derartige
Anordnung des Magnetkerns des Wegaufnehmers innerhalb des Gehäuses des Magnetkerns
des Proportionalmagneten vorgesehen, daß der Hubraum des in einem hohlen,koaxialen
Ansatz des Deckels liegenden Magnetkern des Wegaufnehmers mit dem Hubraum des Magnetkerns
des Proportionalmagneten in Verbindung steht.
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Eine solche Ausbildung ergibt eine exakte Koaxialität zwischen Wegaufnehmer
und Proportionalmagneten bei vereinfachter Montagemöglichkeit. Zudem erübrigt sich
eine rückseitige Abdichtung des Hubraumes des Magnetkerns des Proportionalmagneten,
, so daß keine Dichtungen mit der den Magnetkern umfassenden Bewegungseinheit kontaktieren.
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* (Proportionalmagnet-Einheit)
Der vorliegenden Weiterbildung
liegt die Aufgabe zugrunde, die baulichen Voraussetzungen für eine rationellere
Serienfertigung sowie eine leichtere Nontage der Stelleinrichtung im Gesamtsystem
der mit dem Proportionalventil ausgerüsteten Arbeit6-maschine zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, daß der die Proportionalmagnet-Einheit
axial überragende Ansatz in die Elektronik-Einheit hineinragt, in welcher die Meßspule
und ein programmierbarer elektronischer Regelverstärker zur Verarbeitung von Rückführsignalen
bzw. zur Korrektur von Signalen zur Kompensation von Abweichungen der individuellen
Kennlinie des Proportionalventils vom linearen Verlauf baulich vereinigt sind.
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Bei der bekannten Stelleinrichtung(o+ p "ölhydralik und pneumatik"
21 (1977)Nr.lo, 5.722 -729) sind die zur Stelleinrichtung gehörigen elektronis,hen
itegelvertärker im Schaltschrank angeordnet , befinden sich also in räumlicher Entfernung
von der Stelleinrichtung.
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Der Magnetkern des induktiven Wegauf-nehmers und die diesen Magnetkern
umschließende Meßspule sind in einer baulichen Einheit vereinigt. Demgegenüber sind
beider erfindungegemässen Lösung einerseits der Magnetkern des Wegaufnehmers in
eine Proportionalmagnet-Einheit und andererseits die Meßspule des Wegaufnehmers
in eine gesonderte Elektronikeinheit integriert, die an die Proportionalmagnet-Einheit
anschließbar ist. Insoweit ist die bisher übliche bauliche Einheit des induktiven
Wegaufnehmers aufgehoben, indem der Magnetkern in das ölgefüllte Hohlraumsystem
des Proportionalmagneten hintingenommen ist und die Meßspule andererseits mit dem
Regelverstärker wiederum zu einer baulichen Einheit zusammengefaßt ist. Durch die
Hereinnahme des Regelverstärkers
in die Stelleinrichtung wird eine
äußerst kurze Verdrahtung zwischen den Spulen des Proportionalmagneten und den Spulen
des Wegaufnehmers mit dem Regelverstärker erreicht. Infolge der bei Dauerbetrieb
im Proportionalmagneten auftretenden relativ hohen Temperaturen kann es jedoch nunmehr
erforderlich sein, den Regelverstärker thermisch von der Proportionalmagnet-Einheit
ahzuschirmen. Bei. dieser Bauweise ergibt sich der weitere Vorteil, dass durch eine
axiale Verkürzung des Gehäuses des Proportionalmagneten im radialen Bereich des
Magnetkerns für den Wegaufnehmer sich keine wesentlichen das Kraftfeld des Magnetkerns
störenden Massen befinden.
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Dies gilt insbesondere dann, wenn der den Magnetkern umschließende
Ansatz von einem Wärmedämmring aus hochpolyinerem Werkstoff umschlossen ist. Ausserdem
kann sich bei Materialeinsparung eine Verkürzung ergeben, so daß das Aggregat mit
Regelverstärker kaum länger ist, als eine übliche Stelleinrichtung. Zweckmäßigerweise
haltert der Meßspulenkörper den plattenförmigen Träger der gedruckten Schaltung
des Regelverstärkers.
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel
erläutert.
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Es zeigt: Fig. 1 die teilweise längsgeschnittene Proportionalmagnet-Einheit
der Stelleinrichtung in Seitenansicht.
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Fig. 2 die Proportionalmagnet Einheit aus Richtung A ( Fig. 1) gesehen,
Fig.
3 die aus Proportionalmagnet-Einheit und Elektronik-Einheit bestehende Stelleinrichtung
in Seitenansicht ( untere Hälfte in Explosionszeichnung) Fige 4 die Stelleinrichtung
im Schnitt nach Linie IV-IV v.Fig.5 mit Meßspulenkörper u.Proportionalmagnet Fig
einen Ausschnitt aus dem Steckergehäuse im Schnitt nach Linie IVa=IVa von Fig Fig.5
eine Ansicht des Wärmedämmrings aus Richtung B der Fig.4 ( obere Hälfte) u.der Stelleinrichtung
aus Richtung C der Fig.4( untere Hälfte ) ohne äussere Halbschale des Steckergehäuses
Fig.6 die Elektronik-Einheit der Stelleinrichtung in einer im Vergleich zur Figur
4 um 90° gedrehten Stellung teilweise im Längsschnitt und Fig.7 eine Stirnansicht
der Elektronik-Einheit gemäss Fig. 6 aus Richtung D (obere Hälfte) sowie aus Richtung
E ( untere Hälfte).
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Wie insbesondere aus Fig. 3 ersichtlich9 umfaßt die Stelleinm richtung
die Proportionalmagnet-Einheit (Einheit M) und die daran koaxial befestigte Elektronik-Einheit(
Einheit E) mit Gehäuse für Stecker 52,55,56 und Anschlußkabel 59(Fig04,6)0 Das zylindrische
Gehäuse 1 der Einheit M weist einen im Grundriß viereckigen Flansch la auf , der
sich in ax-ialer Richtung über den größten Teil der Einheit erstreckt Diagnoale
Befestigungsschrauben 33 durchsetzen. den Flansch 1a und stehen bei angeschlossenem
Proportionalventil mit dessen Gehäuse im Gewindeeingriff.
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An dem vom Proportionalventil abgewandten Ende der Einheit M ist,
wie insbesondere aus den Fig3,4 erkennbar, ein aus Kuststoff bestehender Wärmedämmring
( Ring 60) zentrierend mittels
Befestigungsschrauben 62 befestigt.
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Die Befestigungsschrauben durchsetzen Löcher 63 der Busiswandung 60g
des Ringes 60 und stehen mit Gewindelöchern 64 der Wandung des Gehäuses 1 der Einheit
M im Gewindeeingriff. Ein Deckflansch 60d des Ringes 60 ist auf der der Einheit
M zugewandten Seite mit diametral angeordnetem äußeren Formrippen 60e versehen(
Fig.3,4,5,).
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Wie insbesondere aus Fig.4(oben) erkennbar dienen Deckflansch 60d
und Formrippen 60e der Verbindung mit dem Gehäuse 44 der Einheit E. Befestigungsschrauben
61 stehen in Büchsen 44b radialer Vorsprünge 44e mit dem Gehäuse 44 im Gewindeeingriff.
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Die Vorsprünge 44e sind mittels axialer Rippen 44c stabilisiert und
sind am Deckflansch 60d abgestützt. Das Steckergehäuse 55,56 ist mit Hilfe von Schraubenbolzen
53 an die Stirnwand 44d des Gehäuses 44 angeschlossen, die im Eingriff mit Gewindeformkörpern
48 stehen, welche ihrerseits an der Stirnwand 44d abgestützt sind(Fig.4).
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Der in Achse a-a der Stelleinrichtung verschiebliche Magnetkern 12
ist ventilseitig über seinen Stößel 11 auf einer Lagerbuchse 9 im Deckel 6 und auf
der anderen Seite an am Umfang verteilten Führungsflächen 12a seines Mantels an
der Lagerbuchse 13 für die Spule 4 geführt. Der Stößel 11 taucht in das angeschlossene
Proportionalventil zur Steuerung des Ventilkörpers ein. Die Lagerbuchse 13 sitzt
auf einer Ringschulter 30 des Deckels 6 und liegt am anderen Ende mit seiner Mantelfläche
am Gehäuse 1 an. Sie dient als Lager für den Spulenkörper 4a der Spule 4, zu welcher
Anschlußleitungen lo führen, die durch den mit Gießharz ausgegossenen Leitungskanal
5( Fig.l,2)geführt sind. Der Magnetkern 12 ist in dem ölgefüllten, mit den hydraulischen
Räumen des Proportionalventils in Verbindung stehenden Hubraum 23 seines Gehäuses
6,13,17 angeordnet, das aus der Lagerbuchse 13 und den diese Lagerbuchse 13 stirnseitig
abdeckenden Deckeln 6,17 besteht. Auf einer inneren Ringschulter 67 des ventilabgewandten
Deckels 17 sitzt eine
an der inneren Wandung des Deckels .17 anliegende
Ringscheibe 37.
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Diese ist mit einem axialen Durchlass 65 zum Ringraum 23b versehen,
welcher der Entlüftung des Hubraum 23 dient. Zur Entlüftung wird die radiale Entlüftungsschraube
39 abgenommen, wodurch eine Verbindung zwischen Ringraum 23b und der Aussenathmosphäre
entsteht. Der Magnetkern 12 ist bei stromfreier Spule 4 mittels einer am Deckel
17 abgestützten-Schraubenfeder 31 in seiner (in der Zeichnung) linken Endstellung
gehalten, wo er an einem am Deckel 6 abgestützten Ring 16 auliegt.Der Hubraum 23
ist mit Hilfe von Ringdichtungen 8,18 abgedichtet, die in Ringnuten der Deckel 6,17
liegen und mit der Lagerbuchse 13 bzw. dem Gehäuse 1 zusammenarbeiten.
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Eine weitere Dichtung 40 zwischenLagerbuchse 13 und Gehäuse 1 dichtet
den Ringraum 23b abO Auf der vom Ventil abgewandten Seite ist der Stößel 11 mit
einem Magnetkern 14 bestückt, der funktioneller Teil des aus Magnetkern und Meßspule(
verglO Meßspulenkörper 42 in Fig.3-6 ) bestehenden Wegaufnehmers ist Der Stößel
11 und Magnetkern 14 ragen in einen hohlen,zylindrischen Ansatz 17a des Deckels
17 hinein Der Hubraum 23 des Magnetkerns 14 steht mit dem Hubraum 23a des Nagnetkerns
12 über einen Ringkanal 66 in Verbindung, der zwischen der Mantelfläche des Stößels
11 und der Mantelfläche des Deckels 17 ausgespart ist. Stirnseitig ist der Ansatz
17a mit Hilfe einer Verschlußschraube 35 verschlossen, die der axialen Entlüftung
des aus den Hubräumen 23a ,23 bestehenden ölgefüllten Hohlraumsystems dient. Wie
insbesondere aus Fig.l ersschtlich, überragen Ansatz 1 und Magnetkern 14 das Gehäuse
1 der Einheit M in axialer Richtung und tauchen, wie insbes.
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aus Fig.4 zu ersehen, in den Innenraum des Gehäuses 44 der Einheit
E hinein.
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Bei Dauerbetrieb können in den kritischen Bereichen der Einheit »
Temperaturen zwischen llo und 160°C auftreten.
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* in einer ringförmigen Aussparung 32 des Xagnetkerns angeordneten
Andererseits
ist die Arbeit des Regelverstärkers bei stärkeren Temperaturschwankungen im höheren
Temperaturbereich beeinträchtigt. Aus diesem Grunde ist die Einheit E durch den
Ring 60 von der Einheit M thermisch abgeschirmt.
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Der Ring 60 umschließt die am Gehäuse 44 der Einheit E befestigte
Meßspule, deren Meßspulenkörper 42 in einen Flansch 24a ausläuft. Dieser Flansch
24a schließt als Deckel das Gehause 44 der Einheit E stirnseitig ab. Der den Meßspulenkörper
24 durchgreifende Ansatz 17a ist am freien Ende von einer Ausformung 24d des Spulenkörpers
24 umschlossen. Radial verlaufende Versteifungsrippen 60a verleihen dem Ring 60
eine hohe Festigkeit. Eine Axialnut 42 im Spulenkörper nimmt die Anschlußleitungen
der Neßstulen auf, Zur Zentrierung ist Flansch 24a von Büchsen 44 durchgriffen und
liegt sowohl an der die Meßspule satt umschließenden inneren Ringwand 60c als auch
am der äußeren Ringwand 60b an. zr wiest einen Durchbruch 45 für Leitungen auf.
Der mit Versteifungsrand versehene Flansch24a ist mit Platten 50,51 verrastbar,
die Träger von gedruckten Schaltungen sind. Die Platten erstrecken sich axial durch
die Einheit E und sind auf der dem Spulenkörper 24 abgewandten Seite mittelbar über
die Steckdose 46 am Gehäuse 44 zentriert. Bei Verrastung greifen elastische Arretiernasen
24b in entsprechende Ausnehmungen der Platten 50,51 ein. Elastische Arretierzungen
24c des Flansches 24a liegen dabei auf der anderen Seite der Platten 5O,51 unter
elastischer Vorspannung an.
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Die Platten verlaufen parallel zueinander und symmetrisch zur Achse
a-a. Das achteckige Gehäuse der Einheit E ist topfartig gestaltet. Die den 'Boden'
des Gehäusetopfes bildende Stirnwand 44d weist einen rechteckigen Durchbruch zur
formschlüssigen Aufnahme der Steckdose 46 auf. Diese ist in den Durchbruch von innen
her einsteckbar, wie insbesondere aus Fig.6 ersichtlich. Die Steckdose 46 ist in
ihrer Einstecklage mit Hilfe von zwei an der Stirnwand 44d befestigten Gewindeformkörpern
48 gesichert, die einen Flansch der Steckdose 46 durchgreifen,.
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welche Anschlüsse 47 aufweist. Der Versteifungsrand 24e des Flansches
24 liegt an Anschlagstegen 24a des Gehäuses 44 an.
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Die Gewindeformkörper 48 haltern über einen Verbindungskörper 49 die
Platten 50,51 , der die Steckdose umschließt.
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Zur Halterung der"Platten 50,51 an der Steckdose 46 durchgreifen
Gewindezapfen der Gewindeformkörper 48 den Verbindungskörper 49, der durch Nuttern
48a axial gesichert ist. Auf der dem Steckergehäuse 55,56 zugewandten Seite gehen
die Gewindeformkörper 48 in einen außen mehrkantigen muffenartigen Abschnitt 48b
mit Innengewinde über der zylindrisch ausläuft. Im Abschnitt 48b ist der Formkörper
48 drehgesichert in korrespondierenden Ausformungen der Stirnwand 44d aufgenommen.
In das Gewinde des Abschnitts 48b greifen Befestigungsschrauben 53 ein, welche nach
Abnahme des Steckergehäuses 55,56 mit Hilfe von Seegeringen 54 axial arretiert sind.
Wie aus Fig 6 erkennbar, liegt der Verbindungskörper an den Längsseiten der Platten
50,51 anO Die mit der Außenfläche der Stirnwand 44d bündige Steckdose 46 nimmt die
Kontaktstifte des aufsteckbaren Steckers 52 auf, der bei Montage von außen in die
Stirnwand 55b der Halbschale 55 des Steckergehäuses 55,56 formschlüssig einsteckbar
ist. Der Stecker 52 ist in seiner Einstecklage durch Seegerringe 54 der Befestigungsschrauben
53 hintergriffen. Das zum Stecker 52 führende Kabel 59 ist senkrecht zur Achse a-a
in das ebenfalls im Querschnitt achteckige Steckergehäuse 55,56 eingeführt. Dabei
kann nach den jeweiligen Raumverhältnissen die Einführung von jeder Selte des Gehäusepolygons
her erfolgt, die rIyrn Pfeile b,c in Fig.5 angedeutet. An die das Gehause bildenden
Halbschalen 55X56 sind innen mitein ander korrespondierende Zugentlastungsrippen
57 angeformt, die mit ihren inneren Kanten das Kabel 59 zur Zugentlastung festklemmeneDie
Klemmkraft hierzu liefert die Zugentlastungsschraube 58.
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Die' die Einheit E über den Ring 60 mit der Einheit M verbindenden
Schrauben 61 sind mittels Plombendraht 60f plombiert. Eine unbefugte Abnahme der
Einheit E von der Einheit M ist daher *von Büchsen 55a der Halbschalen 56 umschlossn.
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nachweisbar.
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Bei der Montage wirdwie folgt verfahren: Die Platten(5c,51) werden
mit Hilfe des Verbinaungskörpers(49)sowie der Gewindeformkörper(48)mit der Steckdose(46)
zu einer stabilen baulichen Einheit verbunden, wobei diese Platten mit dem Verbindungskörper
verschraubt werden. Daraufhin wird der Spulenkörper (24) auf die Platten (5O,51)
von der anderen Seite her aufgesteckt und somit die aus Spulenkörper (24) , Platten
(50,51) und Steckdose(46) bestehende stabile bauliche Einheit gebildet. Nach Aufschrauben
des Wärmedämmringes ( 6O) auf die Proportionalmagnet-einheit() wird die vorgenannte
Einheit axial an die Proportionalmagnet-Einheit(M) angefügt, wobei der Ansatz (17a)
in den Spulenkörper(24 ) eintaucht. Nach Verdrahtung wird unter Anschluß des Steckers(52)
probegefahren, wobei der programmierbare elektronische Verstärker , insbesondere
seine gedruckten Schaltungen für Änderungen bzw. Reparaturen ohne weiteres zugängig
sind,weil die Elektronikeinheit noch nicht von ihrem Gehäuse( 44) umschlossen ist.
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Erst nach dem Probefahren und nach vollständiger Eichung wird das
Gehäuse (44)axial aufgeschoben. Bei der Endmontage an der Arbeitsmaschine wird schließlich
auch das Steckergehäuse montiert, wobei Je nach den örtlichen Gegebenheiten das
Anschlußkabel(59) alternativ von der geeigneten Seite her radial in das Steckergehäuse
eingeführt werden kann.
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L e e r s e i t e