DE3112307A1 - ELECTROMAGNETICALLY ACTUATED VALVE - Google Patents
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Description
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Die Erfindung bezieht sich auf ein elektromagnetisch "betätigtes Ventil, bei dem in einem gleichzeitig als Halterung für die Magnetwicklung dienenden Führungsrohr ein von Hydraulikflüssigkeit umspülter, rollenförmiger und ein Antriebsglied für das Yentilschließglied tragender Magnetanker längsbeweglich gelagert ist, welcher mit einem stopfenförmigen Magnetjoch in dem Führungsrohr zusammenarbeitet.The invention relates to an electromagnetically "operated" Valve with a hydraulic fluid in a guide tube that also serves as a holder for the magnet winding Flushed, roller-shaped magnet armature, which carries a drive element for the valve closing element, is longitudinally movable is stored, which with a plug-shaped magnetic yoke cooperates in the guide tube.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Ventil dieser Art bezüglich seines kompletten Elektromagnetteiles so auszubilden, daß es für hohe Hydraulikdrücke, beispielsweise um 63Ο bar, verwendbar ist, wobei der Elektromagnet ein besonders großes Verhältnis von Kraftausbeute zu Bauvolumen aufweisen und dadurch einen raumsparenden Aufbau eines derartigen Hoohdruek-Hydraulikventils ermöglichen soll.It is the object of the invention to design a valve of this type with respect to its complete solenoid part so that it can be used for high hydraulic pressures, for example around 63Ο bar is, the electromagnet having a particularly large ratio of power output to structural volume and thereby a to enable space-saving construction of such a Hoohdruek hydraulic valve.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt dadurch, daß in der Oberfläche des Magnetankers Taschen angeordnet sind, in denen einzelne magnetisierbar oder nicht magnetisierbar Kugeln gelagert sind, welche an der Innenseite des Führungsrohres gleiten, daß das Führungsrohr in an sich bekannter Weise aus einem aus nicht magnetisierbarem rostfreiem Stahl bestehenden und den Arbeitsluftspalt umgebenden Mittelstück und zwei aus weich-magnetischem Stahl bestehenden Endstücken besteht, welche durch Schweißung miteinander verbunden sind, und daß in an sichThe solution to this problem is that in the surface the armature pockets are arranged in which individual magnetizable or non-magnetizable balls are stored, which slide on the inside of the guide tube that the guide tube in a known manner one made of non-magnetizable stainless steel and the center piece surrounding the working air gap and two end pieces made of soft magnetic steel, which are connected to one another by welding, and that in itself
bekannter Weise an der Anlagestelle des Magnetankers an dem Magnetjoch Mittel zum Verhindern des Klebens des Magnetankers vorgesehen sind.in a known manner at the contact point of the magnet armature on the magnet yoke means for preventing the magnet armature from sticking are provided.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung dieses Ventils bezieht sich auf die Mittel zum Verhindern des Klebens des Ankers im erregten Zustand und "besteht darin, daß an dem Magnetjoch ein nichtmagnetischer Flachring angeordnet ist und die korrespondierende Stirnfläche des Magnetankers mit mindestens einer kreisförmigen und mehreren radialen Nuten versehen ist, welch letztere ein unsymmetrisches Lichtraumprofil aufweisen.An advantageous embodiment of this valve relates to the means for preventing sticking of the armature in the energized state and "consists in the fact that a non-magnetic Flat ring is arranged and the corresponding end face of the armature with at least one circular and a plurality of radial grooves is provided, the latter having an asymmetrical clearance profile.
Es ist zwar aus der deutschen OS 28 23 257 schon bekannt, einen im wesentlichen rollenförmigen Anker eines elektromagnetisch betätigten Ventils über Kugeln zu lagern. Dort handelt es sich jedoch um ausgesprochene Kugellagerkränze, welche in Ringnuten des Ankers angeordnet sind, wobei die Nuten wesentlich breiter sind als der Durchmesser der Kugellagerkugeln. Dies deswegen, damit die Kugeln beim Bewegen des Ankers eine echte Rollbewegung in Längsrichtung des Ankers ausführen können. Dort wird jedoch der Anker nicht von Hydraulikflüssigkeit umspült und es sind auch keine Mittel ersichtlich, die jene Konstruktion für die Anwendung bei ausgesprochen hohen Hydraulikdrücken verwendbar machen könnten. Die Verwendung der breiten Ringnuten bedingt eine erhebliche Beschränkung des Übergangs der magnetischenAlthough it is already known from German OS 28 23 257, a substantially roller-shaped armature of an electromagnetic to store actuated valve via balls. There, however, it is a question of pronounced ball bearing rims, which are in ring grooves of the armature are arranged, wherein the grooves are much wider than the diameter of the ball bearing balls. This is why so that the balls can perform a real rolling movement in the longitudinal direction of the armature when the armature is moved. There is, however the armature is not surrounded by hydraulic fluid and there are also no apparent means that the construction for the Could make application usable at extremely high hydraulic pressures. The use of the wide ring grooves is conditional a significant restriction on the transition of the magnetic
OI 1 η ο f ■ ~Ί OI 1 η ο f ■ ~ Ί
Jl \ lob ι Jl \ lob ι
Feldlinien in den Anker, die für ein Hochdruckventil der hier anstehenden Art nicht tragbar ist. Außerdem ist jene Konstruktion durch die Verwendung von Kugellagerkäfigen und radialen Trennwänden für die Kugeln relativ aufwendig.Field lines in the armature, which are not acceptable for a high pressure valve of the type presented here. Besides, that construction is relatively expensive due to the use of ball bearing cages and radial partitions for the balls.
Die Erfindung verzichtet demgegenüber von vornherein auf Kugellager im eigentlichen Sinn. Die Anordnung einzelner Kugeln in individuellen Taschen des Ankers steht dabei einer Drehung der Kugeln entgegen. Wie leicht ersichtlich, steht durch die Verwendung einzelner Kugeln eine größtmögliche Oberfläche des Ankers für den Eintritt der magnetischen Feldlinien zur Vergügung.In contrast, the invention dispenses with ball bearings from the outset in the general sense. The arrangement of individual balls in individual pockets of the anchor is rotated towards the balls. As can be easily seen, the use of individual balls provides the largest possible surface area of the armature for the entry of the magnetic field lines.
Die Unterteilung des Führungsrohres in drei miteinander verschweißte Hohrstücke ist an sich aus der deutschen Patentschrift 26 28 190 bekannt. Aus ihr ist jedoch nicht ersichtlich, daß gerade die dort mehr am Rande erwähnte Konstruktion wie sich uberraschenderwexse gezeigt hat - für die hohen Belastungen geeignet ist, denen das Ankerführungsrohr in einem Hochdruckventil für beispielsweise 63Ο bar ausgesetzt ist.The division of the guide tube into three welded together Hohrstück is known per se from German patent specification 26 28 190. It is not evident from it, however, that just the construction mentioned there more in passing has surprisingly shown - for the high loads is suitable, which the armature guide tube is exposed to in a high pressure valve for example 63Ο bar.
Es hat sich weiter gezeigt, daß bei der erfindungsgemäßen Ausbildung der Magnetanker bei seiner Längsbewegung auch kleine Drehbewegungen ausführt. Dies hat den Vorteil, daß sich im Laufe der Zeit kaumIt has also been shown that in the training according to the invention the armature also performs small rotary movements during its longitudinal movement. This has the advantage that it hardly changes over time
Längsvertiefungen in dem !Führungsrohr ausbilden können. Durch die Ausbildung der Stirnfläche des Magnetankers mit mindestens einer kreisförmigen und mehreren radialen Nuten, welch letztere ein unsymmetrisches Lichtraumprofil aufweisen, wird dem Anker bei seiner Längsbewegung zusätzlich ein kleiner Drehimpuls mitgeteilt, wodurch die genannte Drehbewegung unterstützt wird.Can form longitudinal depressions in the guide tube. By designing the end face of the armature with at least one circular and several radial ones Grooves, which the latter have an asymmetrical clearance profile, are added to the armature during its longitudinal movement a small angular momentum is communicated, which supports the said rotary movement.
Die Erfindung wird nachstehend anhand einee in der Zeichnung veranschaulichten Auaführungsbeispieles erläutert.The invention is illustrated below with reference to an in the drawing illustrated embodiment explained.
Es zeigen:Show it:
Pig. 1 das erfindungsgemäße Ventil in schematisierter Darstellung und im Längsschnitt,Pig. 1 the valve according to the invention in a schematic representation and in longitudinal section,
Pig. 2 eine vergrößerte Darstellung der Anlagestelle des Magnetankers an dem Magnetjoch,Pig. 2 shows an enlarged illustration of the contact point of the magnet armature on the magnet yoke,
Pig. 3 einen Blick auf die Stirnseite des Magnetankers, Pig. 4 eine Einzelheit aus Pig. 3·Pig. 3 a view of the face of the armature, Pig. 4 a detail from Pig. 3 ·
Das Schließglied des Ventils besteht aus der Kugel 1, welche im Ventilsitz 2 sitzt und unter der Kraft der Peder 3 steht. DieThe closing element of the valve consists of the ball 1, which in the Valve seat 2 is seated and under the force of Peder 3. the
Hydraulikö1zuführung ist mit 4 bezeichnet und mündet in den Drucksammeiraum 5· Stromabwärts ist der Drucksamnielraum 6 angeordnet, der in den Hydraulikö!abfluss 7 mündet.Hydraulic oil supply is denoted by 4 and opens into the Pressure collection space 5 · Downstream is the pressure collection space 6 arranged, which opens into the hydraulic oil outflow 7.
Die Ventilkugel 1 kann aus ihrem Sitz bewegt warden durch das Zwischenstück 8, welches an der Betätigungsstange 9 sitzt. Letztere ist an dem rollenförmigen Magnetanker 10 befestigt.The valve ball 1 can be moved out of its seat by the Intermediate piece 8, which sits on the actuating rod 9. The latter is attached to the roller-shaped magnet armature 10.
Über den Kanal 11 steht der Raum um die Betätigungsstange 9 und den Magnetanker 10 unter dem Druck des durch die Öffnung zugeführten Hydrauliköles.The space around the actuating rod 9 is above the channel 11 and the armature 10 under the pressure of the hydraulic oil supplied through the opening.
Das Führungsrohr für den Magnetanker 10 besteht aus dem weichmagnetischen Teil 12, dem nicht magnetisierbaren und aus rostfreiem Stahl bestehenden mittleren Teil 13 sowie einem weiteren weiohmagnetischen Teil 14· Die genannten Teile sind von der Erregerwicklung 15 umgeben.The guide tube for the magnet armature 10 consists of the soft magnetic part 12, the non-magnetizable and stainless part Steel existing middle part 13 as well as another Weiohmagnetischen part 14 · The mentioned parts are surrounded by the excitation winding 15.
Im Teil 14 befindet sich ein stopfenförmiges Joch 16. Der magnetische Rückschluß wird durch ein weichmagnetisches Rohr bewirkt, welches die Wicklung 15 umgibt. Mit 18 ist ein Dichtungskörper bezeichnet, der durch eine Sohraube 19 gesichert ist. In part 14 there is a plug-shaped yoke 16. The Magnetic return is brought about by a soft magnetic tube which surrounds the winding 15. With a sealing body 18 is designated, which is secured by a plug 19.
In der Oberfläche des Ankers 10 befinden sich nicht-magnetische Kugeln 20 und 21. Diese eitzen in individuellen Taschen. InIn the surface of the armature 10 there are non-magnetic balls 20 and 21. These sit in individual pockets. In
Fig. 2 ist eine solche Tasche mit 22 angedeutet. !Die Teile 12, 13 und 14 sind durch Elektronenstrahlschweißung miteinander verbunden, wie durch 23 und 24 angedeutet. Wie weiter aus Fig. 2 ersichtlich, sind an der Stirnseite des Magnetankers 10 Radialnuten 25 und mindestens eine ringförmige Hut 26 angeordnet. Bin aus nicht-magnetischem Material "bestehender Flaehring 27 ist an dem Joch 16 "befestigt und dient zusammen mit den Nuten 25 und 26 dazu, ein Kleben dee Ankers 10 am Joch 16 zu verhindern. Wie aus Fig. 4 ersichtlich, die einen Schnitt gemäß der Linie a-b aus Fig. 3 darstellt, haben die Nuten 25 ein unsymmetrisches Lichtraumprofil, hier das Profil eines rechtwinkligen Dreiecks.Such a pocket is indicated by 22 in FIG. 2. Parts 12, 13 and 14 are electron beam welded together connected as indicated by 23 and 24. How further from 2, radial grooves 25 and at least one annular hat 26 are arranged on the end face of the armature 10. Am made of non-magnetic material "Flaehring" 27 is attached to the yoke 16 "and serves together with the Grooves 25 and 26 to allow the anchor 10 to stick to the yoke 16 impede. As can be seen from FIG. 4, which shows a section along the line a-b from FIG. 3, the grooves 25 have a asymmetrical clearance profile, here the profile of a right triangle.
Die Arbeitsweise des Tentils ist leicht zu verstehen. Wenn die Wicklung 15 unter Spannung gesetzt wird, entsteht ein Magnetfeld, welches vom Teil 12 ausgehend in den Anker 10 eintritt und über das Joch 16, das Teil I4 imd über den Rückschlußzylinder I7. zurück in das Teil 12 verläuft. Dadurch entsteht zwischen Anker 10 und Joch 16 eine erhebliche Anziehungskraft. Diese bewirkt, daß sich der Anker 10 auf das Joch 16 zu bewegt und mit den Betätigungsgliedern 8 und 9 die Ventilkugel 1 vom Sitz 2 abhebt. The operation of the valve is easy to understand. If the Winding 15 is energized, a magnetic field is created, which, starting from part 12, enters armature 10 and via yoke 16, part I4 and via yoke cylinder I7. return runs into part 12. This creates between anchor 10 and Yoke 16 has a significant pull. This causes itself the armature 10 moves towards the yoke 16 and lifts the valve ball 1 from the seat 2 with the actuators 8 and 9.
Wie ersichtlich, wird durch die in der Oberfläche des Ankers 10 sitzenden Kugeln nur eine verschwindend geringe Fläche benötigt.As can be seen, due to the balls seated in the surface of the armature 10, only a negligibly small area is required.
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Demgemäß ist für die aus dem Teil 12 in den Anker 10 übergehenden Feldlinien eine maximale Übertrittsfläche gegeben. Dies ermöglicht eine im Verhältnis zur Größe der gesamten Elektromagneteinheit maximale Betätigungskraft. Die Kugeln brauchen dabei nicht unbedingt in Querebenen des Ankers 10 zu sitzen, wie in Pig» 1 gezeichnet; sie können auch in axialen Reihen angeordnet sein. Die Anzahl der Kugeln ist nur durch die praktischen Erfordernisse der Ankerführung bedingt. Die Kugeln haben hier nur den Zweck, einen stets definierten Strömungsspalt für das Hydrauliköl zwischen den Teilen 12 bzw. 13 "und dem Anker 10 zu bewirken. Ein solcher genau definierter Strömungsspalt ist bei den hier anstehenden hohen Drücken von beispielsweise 630 bar von besonderer Bedeutung. Accordingly, it is for the transition from the part 12 to the armature 10 Field lines given a maximum crossover area. This allows one in proportion to the size of the whole Electromagnet unit maximum actuation force. The balls do not necessarily need to be in transverse planes of the armature 10 to sit as drawn in Pig »1; they can also be arranged in axial rows. The number of balls is only due to the practical requirements of the anchor guide. The only purpose of the balls here is to keep you going To effect a defined flow gap for the hydraulic oil between the parts 12 or 13 "and the armature 10. Such a there is a precisely defined flow gap in the case of the one here high pressures of, for example, 630 bar are of particular importance.
Die Kugeln 20, 21 können aus magnetisierbarem oder nicht magnetisierbarem Material bestehen. Kugeln aus magnetisierbarem Material haben den Nachteil, daß der magnetische Fluß über sie läuft. Das bewirkt, daß die Kugeln der einen Seite des Ankers 10 am Führungsrohr kleben, wodurch die einwandfreie Funktion des Ankers beeinträchtigt wird. Dieser Nachteil tritt bei nicht magnetisierbaren Kugeln nicht auf.The balls 20, 21 can be made of magnetizable or not consist of magnetizable material. Balls made of magnetizable material have the disadvantage that the magnetic flux runs over them. This causes the balls on one side of the armature 10 to stick to the guide tube, which makes the perfect Function of the anchor is impaired. This disadvantage does not occur with non-magnetizable balls.
Bei der Bewegung des Ankers 10 in Richtung auf das Magnetjoch wird aus dem Spalt zwischen beiden Hydrauliköl in Richtung zumWhen the armature 10 moves in the direction of the magnet yoke is from the gap between the two hydraulic oil in the direction of the
- ίο -- ίο -
Teil 12 verdrängt. Dadurch wird über die Eadialnuten 25 ein geringer Drehimpuls auf den Anker 10 ausgeübt. Dies wird noch gefördert dadurch, daß die Nuten 25 sich nicht exakt zur Rotationsaohse des Ankers 10 hin erstrecken. Wie die Erfahrung zeigt, wird aber bereits schon ein Drehimpuls erzeugt, wenn die Nuten 25 streng radial verlaufen.Part 12 ousted. As a result, a small angular momentum is exerted on the armature 10 via the radial grooves 25. this will still promoted by the fact that the grooves 25 do not extend exactly to the axis of rotation of the armature 10. As the Experience shows, but an angular momentum is already generated when the grooves 25 run strictly radially.
Claims (2)
des Magnetankers mit mindestens einer kreisförmigen (26) und mehreren radialen Nuten (25) versehen ist, welch
letztere ein unsymmetrisches Lichtraumprofil aufweisen.2. Valve according to claim 1, characterized in that a non-magnetic flaohring (27) is arranged to prevent Zlebens on the magnetic yoke (16) and the corresponding end face
of the armature is provided with at least one circular (26) and several radial grooves (25), which
the latter have an asymmetrical clearance profile.
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| Publication number | Publication date |
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| GB2095797A (en) | 1982-10-06 |
| FR2502733A1 (en) | 1982-10-01 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| 8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: FAG KUGELFISCHER GEORG SCHAEFER KGAA, 8720 SCHWEIN |
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