DE3635551A1

DE3635551A1 - Pressure-tight electrical solenoid (solenoid actuator)

Info

Publication number: DE3635551A1
Application number: DE19863635551
Authority: DE
Inventors: Richard Gibas
Original assignee: THOMAS TECHNIK GES fur MAGNET
Current assignee: THOMAS TECHNIK GES fur MAGNET
Priority date: 1986-10-20
Filing date: 1986-10-20
Publication date: 1988-04-28

Abstract

Published without abstract.

Description

Die Erfindung betrifft einen druckdichten Elektro-Hubmagneten mit einem mit einem Konus ausgestatteten Pol und einem diesen gegenüberstehenden, in einem umschließenden Gehäuse angeordne ten, auf den Konus weisenden rohrartigen Joch, innerhalb deren ein im wesentlichen zylindrischer Anker geführt ist, und mit einem Joch und Pol umschließenden, mit einer Erregerwicklung versehenen Spulenkörper.The invention relates to a pressure-tight electric solenoid with a pole equipped with a cone and one of these opposite, arranged in an enclosing housing inside the cone-shaped tubular yoke a substantially cylindrical armature is guided, and with a yoke and pole enclosing, with an excitation winding provided bobbin.

Derartige Elektro-Hubmagnete sind verbreitet im Gebrauch, wenn es gilt, bspw. Hydraulik- oder Pneumatik-Ventile durch eine lineare Verschiebung zu betätigen. In einer Anzahl von Fällen besteht jedoch die Möglichkeit, daß, bspw. über die Führungen einer die lineare Bewegung übertragenden Stange, das zu steuernde Druckmedium in den Elektro-Hubmagneten eindringt. Um ein Weiterführen des Druckmediums zu unterbinden sind in diesen Fällen die betätigenden Elektro-Hubmagnete druckdicht ausge führt. Im allgemeinen wird hierbei im wesentlichen nur der Ankerraum nach außen abgedichtet: Das Joch wird hierbei vom Ge häuse getrennt erstellt und ist mit dem Pol bzw. dessen Konus durch ein nichtmagnetisches Hartlot verbunden, und das freie Ende des so mit dem Pol verbundenen Joches ist abgedichtet in das Ge häuse eingeschoben. Damit ist der Anker in einem zylindrischen, nach außen abgedichteten Raum axial verschieblich, wobei das magnetisch vom Konus separierte Joch durch das Hartlot mit diesem druckdicht verbunden ist, während das freie Ende des Joches bspw. durch eine oder mehrere O-Ringe gegen das Gehäuse isoliert ist. Eventuell vorgesehene, das Gehäuse durchdringende und bis in den Ankerraum reichende Handbetätigungen des Ankers sind hier bei an ihrer Durchdringungsstelle des Gehäuses ebenfalls abzudichten.Such electric solenoids are common when in use it applies, for example, hydraulic or pneumatic valves by a to operate linear displacement. In a number of cases however, there is the possibility that, for example, on the guides a rod which transmits the linear movement, the one to be controlled Pressure medium penetrates the electric solenoid. To a The continuation of the print medium must be prevented The actuating electro-solenoids are pressure-tight leads. In general, only the Anchor chamber sealed to the outside: The yoke is created separately and is with the pole or its cone connected by a non-magnetic braze, and the free end of the yoke thus connected to the pole is sealed into the ge inserted housing. So the anchor is in a cylindrical, outwardly sealed space axially displaceable, the yoke magnetically separated from the cone by the hard solder this is connected pressure-tight, while the free end of the yoke For example, isolated from the housing by one or more O-rings is. Possibly provided, penetrating the housing and up Manual operations of the anchor reaching into the anchor space are here also at their penetration point of the housing to seal.

Zwar haben sich derart aufgebaute druckdichte Elektro-Hubmagnete im Einsatz bewährt, ihre Herstellung allerdings erfordert einen unvorteilhaft hohen Aufwand. So wird bspw. in der Praxis der Rohling für Boden, Pol, Konus und Joch einstückig vorbearbeitet. Sodann wird der spätere Luftspalt als Nut eingestochen und an schließend durch Hartlot wieder aufgefüllt. Anschließend werden Pol, Joch und Konus nochmals von innen und außen überdreht, um zu der endgültigen Form zu gelangen. Auch die Abdichtung des Jochs im Gehäuse bietet unerwünschte Schwierigkeiten. Die zur Aufnahme des Dichtungsringes vorgesehene Nut läßt sich nach ihrem Eindrehen nur unvollständig inspizieren, so daß die Gefahr stehen gebliebenen unerwünschten Grates besteht, der in der Praxis die Standzeit der durch den später eingebrachten O-Ring gegebene Abdichtung beeinträchtigen kann.It is true that there are pressure-tight electric solenoids constructed in this way Proven in use, but their production requires one disadvantageously high effort. For example, in practice the Blank pre-machined for the base, pole, cone and yoke. Then the later air gap is pierced as a groove and on finally replenished with hard solder. Then be Pole, yoke and cone turned over again from the inside and outside to get to the final form. The sealing of the Yokes in the housing present undesirable difficulties. The for Inclusion of the sealing ring provided groove can be according to her Inspect screwing in only incompletely so that there is a danger remained undesirable ridge, which in practice is the Service life of the given by the later introduced O-ring Sealing can affect.

Die Erfindung geht daher von der Aufgabe aus, einen druckdichten Elektro-Hubmagnet zu schaffen, der einfacher und billiger her zustellen ist als die bekannten druckdichten Elektro-Hubmagnete, und bei dem die Aufnahmebereiche von Dichtungsringen sich leicht herstellen und eindeutig inspizieren lassen.The invention is therefore based on the task of a pressure-tight Electric lifting magnet to create the easier and cheaper fro is to be delivered as the well-known pressure-tight electric solenoids, and where the receiving areas of sealing rings are easy manufactured and clearly inspected.

Gelöst wird diese Aufgabe, indem das Gehäuse gegen den Pol bzw. dessen Boden abgedichtet ist, und indem die Anschlußdrähte der Erregerwicklung druckdicht durch das Gehäuse geführt sind. Hier durch wird zunächst einmal die Notwendigkeit vermieden, das Joch unmagnetisch und druckdicht mit dem Pol bzw. dem Konus zu ver binden, so daß die hierzu erforderlichen, aufwendigen Arbeits vorgänge entfallen. Damit wird allerdings nicht mehr, wie bisher, ausschließlich der vom Anker eingenommene und durchlaufende Raum abgedichtet, die Abdichtung erfolgt vielmehr durch das den Magneten umschließende Gehäuse, so daß eine gegebenenfalls erfolgende Druckbeaufschlagung sich auf dessen gesamten Innenraum erstreckt. Erzielt wird hierdurch, daß die aufwendige nichtmagnetische Ver bindung zwischen Joch und Konus ebenso entfällt wie Dichtungs ringe, die in nur einseitig offene, tief im Gehäuse liegende Nute einzulegen sind, deren Konstruktionskontrolle erhebliche Schwierigkeiten bietet.This task is solved by the housing against the pole or whose bottom is sealed, and by the connecting wires of the Excitation winding are pressure-tight through the housing. Here by first of all the need is avoided, the yoke non-magnetic and pressure-tight to ver with the pole or the cone tie, so that the necessary, expensive work processes are eliminated. However, this no longer only the space occupied and passed through by the anchor sealed, the sealing is rather done by the magnet enclosing housing, so that a possibly occurring Pressurization extends over the entire interior. It is hereby achieved that the complex non-magnetic Ver there is no bond between the yoke and cone, as is the seal rings that are only open on one side, deep in the housing Grooves are to be inserted, the design control of which is considerable Offers difficulties.

Zweckmäßige und vorteilhafte Weiterbildungen des Gegenstandes der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Appropriate and advantageous developments of the subject the invention are characterized in the subclaims.

Im einzelnen sind die Merkmale der Erfindung anhand der folgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele in Verbindung mit diese darstellenden Zeichnungen erläutert. Es zeigt hierbeiIn more detail, the features of the invention are as follows Description of two embodiments in connection with this illustrative drawings explained. It shows here

Fig. 1 geschnitten einen druckdichten Elektro-Hubmagneten, und Fig. 1 cut a pressure-tight electric solenoid, and

Fig. 2 abgebrochen einen gleichartigen Elektro-Hubmagneten mit variierter Abdichtung der Anschlußdrähte der Erregerwicklung. Fig. 2 canceled a similar electric solenoid with varied sealing of the connecting wires of the excitation winding.

In der Fig. 1 ist ein druckdichter Elektro-Hubmagnet geschnitten dargestellt. Sein Boden 1 ist einstückig mit dem Pol 2 und einem anschließenden Konus 3 mit zylindrischer Ausnehmung erstellt. Über den Boden 1 ist das äußere, ausgedrehte Ende des Mantels des Gehäuses 4 geschoben und vermittels seiner Flanke verspannt. Der Gehäuseboden ist mit einem rohrförmigen Joch 5 einstückig er stellt; das sich auf den Konus 3 in der Art erstreckt, daß zwischen ihnen ein magnetisch wirksamer Luftspalt entsteht.In Fig. 1, a pressure-tight electric solenoid is shown in section. Its bottom 1 is made in one piece with the pole 2 and a subsequent cone 3 with a cylindrical recess. The outer, twisted end of the casing of the housing 4 is pushed over the base 1 and braced by means of its flank. The housing base is in one piece with a tubular yoke 5 ; that extends to the cone 3 in such a way that a magnetically effective air gap is created between them.

Im Pol 2 sowie im Boden des Gehäuses 4 sind jeweils Gleitlager 6 vorgesehen, welche eine Schubstange 7 führen, auf der der Anker 8 vorgesehen ist. Der Hub des Ankers 8 in Richtung auf den Pol 2 ist durch eine nichtmagnetische Distanzscheibe 9 begrenzt. Auf den Pol 2 und das Joch 5 ist, diese überbrückend, ein mit einer elektrischen Wicklung 10 ausgestatteter Spulenkörper 11 aufge schoben.In the pole 2 and in the bottom of the housing 4 , slide bearings 6 are provided in each case, which guide a push rod 7 on which the armature 8 is provided. The stroke of the armature 8 in the direction of the pole 2 is limited by a non-magnetic spacer 9 . On the pole 2 and the yoke 5 , bridging them, a coil body 11 equipped with an electrical winding 10 is pushed up.

Gemäß der Erfindung wird die Abdichtung nicht, wie üblich, durch Ausfüllen des Luftspaltes mit einem nichtmagnetischen Lot bewirkt, vielmehr ist das geschlossene Gehäuse 4 gegen den Boden 1 abgedichtet. Zur Erzielung dieser Abdichtung ist der Boden 1 innerhalb seines vom freien Ende des Gehäuses 4 umgriffenen Mantels mit einer Nut 12 versehen, in die zur Abdichtung ein O-Ring 13 eingelegt ist. Zum Druckausgleich von durch den Anker 8 verdrängte Volumina ist der Pol 2 von Ausgleichskanälen 14 durchzogen, und zweckmäßig ist auch der Anker 8 mit einer ihn axial durchziehenden Bohrung oder einer entlang einer Mantellinie verlaufenden Nut ausgestattet.According to the invention, the seal is not, as usual, effected by filling the air gap with a non-magnetic solder, rather the closed housing 4 is sealed against the bottom 1 . In order to achieve this seal, the bottom 1 is provided with a groove 12 within its jacket, which is encompassed by the free end of the housing 4 and into which an O-ring 13 is inserted for sealing. For pressure equalization of volumes displaced by the armature 8 , the pole 2 is traversed by compensating channels 14 , and the armature 8 is also expediently equipped with an axially extending bore or a groove running along a surface line.

Wesentlich für den dichten Abschluß des Gehäuses 4 ist weiter hin die abgedichtete Durchführung der die Wicklung 10 speisenden Anschlußdrähte 20. Nach Fig. 1 ist der Spulenkörper 11 mit seitlich auskregenden Rohransätzen 15 versehen, die beim Auf schieben des Gehäuses während der Montage in Bohrungen 16 des Gehäusebodens eintreten. Sowohl der Rohransatz 15 als auch die Bohrung 16 sind jeweils so abgesetzt, daß zwei einander gegenüberstehende Flanken entstehen, zwischen die zur Abdichtung ein O-Ring 17 eingefügt ist, der entweder beim Verspannen des Gehäuses axial und/oder beim Einschieben in dem zwischen den Flanken entstehenden Raum radial so stark verformt wird, daß die gewünschte Abdichtung erreicht ist. In den Rohransatz 15 ist ein Hohlniet 18 eingeschoben, auf den ein O-Ring 19 derart aufge schoben ist, daß beim Eindringen in die Ausnehmung des gestuften Rohrabsatzes zumindest eine radiale Verformung des O-Ringes stattfindet, so daß damit der Hohlniet gegen den Rohransatz 15 abgedichtet ist, der seinerseits vermittels des O-Ringes 17 im Gehäuse 4 abgedichtet ist. Durch die freie Öffnung des Hohl nietes 18 wird einer der Anschlußdrähte, der Anschlußdraht 20 gezogen, der vorher mindestens in seinem innerhalb des Hohl nietes beginnenden Endbereich abisoliert ist. Bei der Verbin dung von lötbaren Lackdrähten, bei denen der Lack durch die Löttemperatur entfernt wird, erübrigt sich eine solche Ab isolierung. Von außen wird dann die Mündung des Hohlnietes 18 mit dem ihn durchziehenden Anschlußdraht vermittels zweck mäßig eines Weichlotes verlötet, so daß die Lötstelle 21 einen druckdichten Abschluß des Hohlnietes ergibt. Das über stehende freie Ende des Anschlußdrahtes kann dann mit einem der Stecker des Gerätsteckers 22 verbunden werden.The sealed passage of the connecting wires 20 feeding the winding 10 is also essential for the tight closure of the housing 4 . According to Fig. 1, the coil bobbin 11 is provided with laterally protruding pipe lugs 15 , which occur when the housing is pushed on during assembly in bores 16 of the housing base. Both the tube extension 15 and the bore 16 are each offset so that two opposing flanks are formed, between which an O-ring 17 is inserted for sealing purposes, either axially when the housing is clamped and / or when inserted in between the flanks resulting space is deformed radially so much that the desired seal is achieved. In the tubular extension 15 , a hollow rivet 18 is inserted, onto which an O-ring 19 is pushed such that at least radial deformation of the O-ring takes place when penetrating into the recess of the stepped tubular shoulder, so that the hollow rivet against the tubular extension 15 is sealed, which in turn is sealed by means of the O-ring 17 in the housing 4 . Through the free opening of the hollow rivet 18 , one of the connecting wires, the connecting wire 20 is pulled, which is previously stripped at least in its end region beginning within the hollow rivet. With the connection of solderable enamelled wires, in which the enamel is removed by the soldering temperature, there is no need for such insulation. From the outside, the mouth of the hollow rivet 18 is then soldered by means of a soft solder, with the connecting wire running through it, so that the solder joint 21 results in a pressure-tight closure of the hollow rivet. The standing free end of the connecting wire can then be connected to one of the plugs of the device plug 22 .

Damit ist ein druckdichter Abschluß des Elektro-Hubmagneten erreicht, ohne daß eine gesonderte, teuere und aufwendige Verbindung zwischen Joch 5 und Konus 3 zu erstellen ist. Gegen über den bekannten Hubmagneten ergibt sich der Unterschied, daß nicht nur der von der Schubstange 7 und dem Anker 8 einge nommene Raum abgedichtet ist, sondern eine Druckbeaufschlagung sich auf den gesamten Innenraum des Hubmagneten erstreckt, der durch sein Gehäuse 4 gegen den Boden 1 abgedichtet ist, und durch das die Anschlüsse der Erregerwicklung 10 druckdicht hindurchgeführt sind.A pressure-tight closure of the electric lifting magnet is thus achieved without having to create a separate, expensive and complex connection between yoke 5 and cone 3 . Compared to the known solenoids, there is the difference that not only is the space taken up by the push rod 7 and the armature 8 sealed, but a pressurization extends to the entire interior of the solenoid, which is sealed by its housing 4 against the bottom 1 is, and through which the connections of the excitation winding 10 are passed pressure-tight.

Der Elektro-Hubmagnet läßt sich weitgehend variieren. So kann die beidseitige Führung einer Schubstange entfallen und bspw. das freie Ende des Ankers selbst der Führung dienen. Es ist nicht erforderlich, das Gehäuse mit angedrehtem Joch auszu führen: Es besteht auch die Möglichkeit, das rohrförmige Joch 5 getrennt zu erstellen und in eine entsprechende Ausnehmung des Gehäuses festhaltend einzubringen, bspw. einzupressen.The electric solenoid can be varied widely. This means that there is no need for a push rod to be guided on both sides and, for example, the free end of the armature itself can serve as a guide. It is not necessary to run the housing with the yoke turned on: it is also possible to create the tubular yoke 5 separately and to press it into a corresponding recess in the housing, for example.

Insbesondere aber läßt sich die Abdichtung der Anschlußdrähte der Erregerwicklung variieren, wie anhand des Ausführungsbeispieles nach Fig. 2 erläutert wird. In particular, however, the sealing of the connecting wires of the excitation winding can be varied, as will be explained on the basis of the exemplary embodiment according to FIG. 2.

Die Fig. 2 zeigt abgebrochen den die abgedichteten Durch führungen aufweisenden Bereich eines Elektro-Hubmagneten, der im übrigen wie der der Fig. 1 ausgeführt sein kann, und der auch mit den aus der Fig. 1 bekannten Referenznummern erläutert wird. FIG. 2 shows the area of an electric lifting magnet which has the sealed-through guides, which can be designed like that of FIG. 1, and which is also explained with the reference numbers known from FIG. 1.

Auch hier schließt sich an den Spulenkörper 11 ein einstückig mit ihm erstellter Rohransatz 15 an, der jedoch im wesentlichen zum mechanischen Schutz des oder der Anschlußdrähte bestimmt ist. Es besteht aber auch die Möglichkeit, bspw. nur ein seitlich offenes Rohr bzw. Halbrohr zu verwenden, und insbesondere bei mitmechanischen Vibrationen beaufschlagten Elektro-Hubmagneten, durch zusätzliche Kunststoffedern, -blöcke oder dergleichen die Anschlußdrähte schwingungssicher abzustützen. Zum Geräte stecker 22 hin erweitert sich die Bohrung 16 zu einer zylindrischen Ausnehmung 23, in die eine an sich bekannte Durchführung 24 eingesetzt ist. Sie besteht aus einem äußeren, vorzugsweise aus Eisen bestehenden Metallring, der durch eine Scheibe aus einem Isolierstoff, vorzugsweise Glas, abgeschlossen ist, das sich druck- und gasdicht sowohl an den Metallring als auch an zwei (oder mehr) es durchgreifende Durchführungstüllen 25 anfügt. Auch hier werden die in diesem Bereich blanken, d. h. abisolierten oder mit lötbarem Lack versehenen, Anschlußdrähte 20 durch jeweils eine der Durchführungstüllen 25 geführt und an deren freien Ende, vorzugsweise vermittels von Weichlot, mit ihnen druck dicht verlötet, so daß die Tüllen durch eine Lötstelle 21 druckdicht abgeschlossen sind. Entweder wird an diese Tüllen zusätzlich jeweils ein zu einem der Stecker des Gerätesteckers 22 führender Anschlußdraht angelötet, oder aber der Anschluß draht 20 ist so lang ausgeführt, daß sein freies Ende sich mit einem der Stecker des Gerätesteckers 22 verbinden läßt.Here, too, the coil body 11 is followed by a tubular extension 15 which is made in one piece with it, but which is essentially intended for the mechanical protection of the connecting wire or wires. However, there is also the possibility, for example, of using only a laterally open tube or half tube, and in particular in the case of electric lifting magnets which are subjected to mechanical vibrations, by means of additional plastic springs, blocks or the like to support the connecting wires in a vibration-proof manner. To the device plug 22 toward the bore 16 widens into a cylindrical recess 23, is inserted in a known per se implementation 24th It consists of an outer metal ring, preferably made of iron, which is closed by a disk made of an insulating material, preferably glass, which is pressure-tight and gas-tight and attaches both to the metal ring and to two (or more) grommets 25 penetrating it. Again, the bare in this area, ie stripped or provided with solderable varnish, lead wires 20 each through one of the grommets 25 and at their free end, preferably by means of soft solder, pressure-tightly soldered to them, so that the grommets through a solder joint 21 are sealed pressure-tight. Either one of the plugs of the device plug 22 leading lead wire is soldered to these grommets, or the connection wire 20 is made so long that its free end can be connected to one of the plugs of the device plug 22 .

Die Erfindung gestattet in praktisch jedem der Anwendungsfälle, einen druckdichten Elektro-Hubmagneten zu schaffen, der einer nichtmagnetischen Verbindung zwischen Joch und Pol bzw. Konus nicht bedarf, und der wegen Fortfalles dieses relativ schwie rigen Arbeitsganges bei der Herstellung sich wesentlich preis günstiger herstellen läßt als die bekannten druckdichten Elektro-Hubmagnete. Auch hier lassen sich die einzelnen Her stellungsphasen weitgehend variieren. So kann bspw. beim zweiten Ausführungsbeispiel die Durchführung 24 in die Aus nehmung 23 eingepreßt sein, sie kann verschraubt sein, sie kann vermittels eines Industrieklebers eingesetzt oder eingepreßt sein, und schließlich lassen sich im Bedarfsfalle auch zur Ab dichtung der Durchführung noch sie unterfangende oder ein schließende Dichtungsringe einsetzen, wenn auch ein Einsetzen oder Einpressen unter Verwendung eines Industrieklebers eine einfache, preiswerte Montage in Verbindung mit einer sicheren Abdichtung erlaubt.The invention allows in practically each of the applications to create a pressure-tight electric solenoid which does not require a non-magnetic connection between the yoke and pole or cone, and which can be manufactured much more cheaply because of the elimination of this relatively difficult operation during manufacture the well-known pressure-tight electric solenoids. Here too, the individual manufacturing phases can largely vary. For example, in the second embodiment, the bushing 24 can be pressed into the recess 23 , it can be screwed, it can be inserted or pressed in using an industrial adhesive, and finally, if necessary, it can also be used to seal the bushing or an underpinning or one Use closing sealing rings, even if insertion or pressing in using an industrial adhesive allows simple, inexpensive installation in conjunction with a secure seal.

Claims

1. Pressure-tight electric solenoid with a cone of permitted pole and an opposing, arranged in an enclosing housing, pointing to the cone tubular yoke, within which an essentially cylindrical armature is guided, and enclosing with a yoke and pole ßenden, provided with an excitation winding, characterized in that the housing ( 4 ) against the pole ( 2 ) or the bottom ( 1 ) is sealed, and that the connecting wires ( 20 ) of the winding ( 10 ) pressure-tight through the housing ( 4 ) are performed.

2. Electric lifting magnet according to claim 1, characterized in that the coil body ( 11 ) has the connecting wires ( 20 ) at least in certain areas, in bores ( 16 ) of the housing ( 4 ) engaging pipe lugs ( 15 ).

3. Electric lifting magnet according to claim 1 or 2, characterized in that the bottom ( 1 ) and / or the pole ( 2 ) have a groove ( 12 ) into which a sealing ring ( 13 ) is inserted.

4. Electric solenoid according to one of claims 1 to 3, characterized in that the bore ( 16 ) and the tubular extension ( 15 ) have opposite projections, between which a sealing ring ( 17 ) is axially and / or radially clamped.

5. Electric lifting magnet according to one of claims 2 to 4, characterized in that in the tubular extension ( 15 ) a hollow rivet ( 18 ) is inserted that between the tubular extension and the hollow rivet an axially and / or radially braced sealing ring ( 19 ) is provided, and that a connection wire ( 20 ) bare at least in the connection area is drawn through the hollow rivet and is tightly connected to the inner wall thereof by a solder joint ( 21 ).

6. Electric solenoid according to one of claims 1 to 5, characterized in that the housing ( 2 ) centrally to a bore ( 16 ) has a recess ( 23 ) into which a bushing ( 24 ) is inserted tightly, and that at least In the connection area, bare connecting wires ( 20 ) are pulled through the grommets ( 25 ) of the bushing and are tightly soldered to them.

7. Electric lifting magnet according to claim 6, characterized in that the bushing ( 24 ) is pressed into the recess ( 23 ) and / or is glued in using an industrial adhesive.

8. Electric solenoid according to one of claims 1 to 7, characterized in that optionally provided manual actuations of the armature ( 8 ) are guided sealed through the housing ( 2 ).

9. Electric lifting magnet according to one of claims 1 to 8, characterized in that the separately created yoke ( 5 ) is inserted, preferably pressed, into a recess in the housing ( 4 ).