DE4319488A1 - Kraftabgleich von Proportional- oder Schaltmagneten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Proportional- oder Schaltmagneten.

Proportional- oder Schaltmagnete sind seit langem bekannt und dienen im allgemeinen zur Betätigung eines Ventils, bilden also ein sogenanntes Schaltmagnetventil oder ein Proportionalventil.

Bei den bekannten Proportional- oder Schaltmagneten sind im allgemeinen Einstellelemente z. B. eine Einstell­ schraube erforderlich um Einstellvorgänge vornehmen zu können.

Gemäß der vorliegenden Erfindung erfolgt der Kraftab­ gleich von Proportional- oder auch Schaltmagneten durch axiales Verschieben der Magnetspule. Durch das gemäß der Erfindung vorgesehene axiale Verschieben der Magnetspule des Proportional- oder Schaltmagneten kann insbesondere bei konstantem Strom I die Axialkraft des Magneten verän­ dert werden. Dies ist beispielsweise in Fig. 5 der vor­ liegenden Anmeldung dargestellt. Die Erfindung basiert auf der Ausnutzung dieses Effekts zur Einstellung von Schalt- oder Proportionalmagneten, insbesondere für Ven­ tile. Erfindungsgemäß werden ein Proportional- oder Schaltmagnet bzw. ein Verfahren zur Einstellung solcher Magnete angegeben, wobei die in den Ansprüchen 1 bzw. 2 genannten Maßnahmen vorgesehen werden. Bevorzugte Ausge­ staltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteran­ sprüchen.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung bestehen insbe­ sondere in folgendem:

• - Mechanische Einstellelemente (z. B. Einstellschrau­ be) können entfallen,
• - Einstellung unter Öl nicht notwendig,
• - Kraftabgleich bei voller Funktion des Ventils mög­ lich.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung beschrieben; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt eines Proportionalmagneten in Verbindung mit einem Ventil also eines Pro­ portionalventils;

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel ähnlich Fig. 1, wobei hier der elektrische Anschluß für den Proportionalmagneten anders ausgestaltet ist;

Fig. 3 ein vergrößertes Detail der Fixierung zwischen einem Gehäuse und einem Steckerkörper des Pro­ portionalmagneten der Fig. 1 oder 2, und zwar in einer nicht fixierten Position;

Fig. 4 ein vergrößertes Detail der Fixierung gemäß Fig. 3, jedoch in der fixierten Position;

Fig. 5 eine Kennlinie des magnetischen Kraftabfalls abhängig von dem axialen Versatz "X" der Ma­ gnetspule bzw. einer die Magnetspule aufweisen­ den Einstelleinheit;

Fig. 6 eine auseinandergezogene Ansicht des Proportio­ nal- oder Schaltmagneten gemäß Fig. 1, und zwar ohne das Ventil, wobei eine Gehäuse- und die Einstelleinheit dargestellt sind.

Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausfüh­ rungsbeispiels gemäß Fig. 1 beschrieben. In Fig. 1 ist ein Proportionalmagnet (der auch ein Schaltmagnet sein könnte) 1 mit einem Ventil 2 dargestellt. Das Ventil 2 ist ein herkömmliches Proportionalventil mit einem Ven­ tilkörper 3, der eine Bohrung 4 zur Aufnahme eines Kol­ bens 5 aufweist. Der Ventilkörper 3 weist weiterhin einen Druckanschluß P, einen Tankanschluß T sowie einen Ver­ braucheranschluß A auf. Der Kolben 5, der in der Bohrung 4 des Ventilkörpers 3 aufgenommen ist, weist einen Kopf 6 auf, der einerseits mit einer Ankerstange 25 eines Ankers 24 des Proportionalmagneten 1 in Berührung steht, und der andererseits durch eine Feder 7, die sich zwischen dem Kopf 6 und dem Ventilkörper 3 abstützt, vorgespannt ist, und zwar normalerweise in eine (nicht gezeigte) Position, in der der Druckanschluß P geschlossen und der Tankan­ schluß T mit dem Verbraucheranschluß A verbunden wird. In der Fig. 1 ist der Proportionalmagnet 1 erregt und daher ist das Ventil 2 betätigt.

Das Ventil 2 ist durch seinen Ventilkörper 3 mittels ei­ ner Bördelung 8 eines (aus magnetisch leitendem Material bestehenden) Polstücks (Magnetsockel) 10 des Proportio­ nalmagneten 1 an diesem befestigt. Das Polstück 10 weist ein Gewinde 11 auf, um zusammen mit dem Ventil 2 in einen Ventilblock (nicht gezeigt) eingeschraubt zu werden. Das Polstück 10 weist weiterhin einen Flanschteil 14 und einen Rohrteil 15 auf, die eine Bund- bzw. eine Auflage­ fläche 17 bzw. 18 definieren. Der Flanschteil 14 weist an seinem Außenumfang eine Ringnut 19 auf, und das Rohrteil 15 besitzt Bohrungen 20. Am Innenumfang des Rohrteils 15 ist eine Ausnehmung 21 vorgesehen, in der ein Lager 22 angeordnet ist um die Ankerstange 25 gleitbar zu lagern.

Der (aus magnetisch leitendem Material bestehende) Anker 24 weist neben der Ankerstange 25, die vorzugsweise kon­ zentrisch auf der Mittelachse des Ankers 24 angeordnet ist, Bohrungen 26 auf, die auch vorzugsweise konzentrisch um die Mittelachse des Ankers 24 angeordnet sind. Der An­ ker 24 ist in einem Druckrohr 28 angeordnet, das aus dem Rohrteil 15 des Polstücks 10, einem (aus magnetisch lei­ tendem Material bestehenden) eigentlichen Druckrohr 30 sowie einem nicht-magnetischen Keilteil 32 gebildet ist. Das eine Ende des Druckrohr 28 ist mittels eines (nicht magnetischen) Deckels 33 druckdicht verschlossen. Der Deckel 33 ist innerhalb des eigentlichen Druckrohrs 30 angeordnet und wird durch eine Bördelung 35 fest in die­ sem gehalten. Zwischen dem eigentlichen Druckrohr 30 und dem Deckel 33 ist weiterhin ein O-Ring 34 angeordnet. An dem Innenumfang des eigentlichen Druckrohrs 30 ist ein Lager 36 angeordnet, um den Anker 24 gleitbar in dem ei­ gentlichen Druckrohr zu lagern. Anker 25, Polstück 10, eine Jochplatte 37, ein Gehäuse 46 und das eigentliche Druckrohr 30 werden auch als magnetkreisbildende Mittel bezeichnet.

Auf dem Druckrohr 28 sitzt ein Spulenkörper 38, der eine Magnetspule (allgemein Spulenmittel) 40 trägt und mit seinem rechten Ende 41 in einem Steckerkörper 43 sitzt. Zwischen dem rechten Ende 41 und einem linken Ende 39 des Spulenkörpers 38 ist die Jochplatte 37 angeordnet, vor­ zugsweise eingespritzt. In dem Spulenkörper 38 ist eine Zuleitungsöffnung 45 vorgesehen.

Der Steckerkörper (Anschlußstück) 43 trägt einen oder mehrere Kontaktstifte 44 und er weist an seinem Außenum­ fang eine Ringnut 49 auf.

Ein Teil des Steckerkörpers 43, die Jochplatte 37, der Spulenkörper 38 sowie ein Teil des Polstücks 10 sind von dem Gehäuse (Mantel) 46 umgeben. Das Gehäuse 46 ist mit dem Polstück 10 fest verbunden, und zwar vorzugsweise mittels einer Bördelung 47, die mit der Ringnut 19 des Flanschteils 14 in Eingriff steht.

Mit 16 ist noch ein O-Ring, mit 60, 61 sind Antihaft­ scheiben und mit 63 ist ein Luftspalt bezeichnet. Der ma­ gnetische Sitz ist mit 70 bezeichnet.

Wie anhand der Fig. 6 zu sehen ist, bilden der Spulenkör­ per 38, die Jochplatte 37 und der Steckerkörper 43 vor­ zugsweise eine vor der Montage zusammengebaute Einstel­ leinheit 74, während das Gehäuse 46, das Polstück 10, das Druckrohr 28, der Deckel 33 eine ebenfalls vor der Mon­ tage zusammengebaute Gehäuseeinheit 75 bilden, in der der Anker 24 mit seiner Ankerstange 25 angeordnet ist. Die Einstelleinheit 74 kann innerhalb der Gehäuseeinheit 75 axial versetzt werden, und zwar um die Magnetkraft des Proportional- oder Schaltmagneten 1 zu verändern und ein­ zustellen. Die Versetzungsgröße der Einstelleinheit 74 bezüglich der Gehäuseeinheit 75 ist mit "X" in den Fig. 1 und 5 gekennzeichnet.

Eine (für einen Mannesmann Rexroth DRE 2-Magnet angenom­ mene) Kennlinie des Magnetkraftabfalls ΔF abhängig von der Versetzungsgröße X der Magnetspule bzw. der diese tragenden Einstelleinheit 74 ist in Fig. 5 dargestellt. Diese Kennlinie gilt für konstanten Strom (z. B. I = 1,8 A, Hub s = 0,8 mm). Der hier gezeigte Effekt wird erfin­ dungsgemäß ausgenutzt.

Während des Zusammenbaus eines Proportional- oder Schalt­ magnets 1 wird erfindungsgemäß die Einstelleinheit 74 un­ ter Messung der ausgeübten Magnetkraft solange innerhalb der Gehäuseeinheit 75 bewegt bis die gewünschte Magnet­ kraft erreicht ist. Wenn die erwünschte Position der Ein­ stelleinheit 74 erreicht ist, wird diese bezüglich des Gehäuses 46 fixiert, und zwar beispielsweise in einer in den Fig. 3 und 4 dargestellten Art und Weise. In der Fig. 3 ist der Zustand vor in Fig. 4 nach dem Fixieren ge­ zeigt. In Fig. 4 sind somit Einstell- und Gehäuseeinheit 74, 75 in ihrer Fixierposition dargestellt. In dieser, der gewünschten Position entsprechenden Fixierposition erstreckt sich eine nach Erreichen der gewünschten Posi­ tion vorgenommene Verquetschung 51 des Gehäuses 46 in die Ringnut 49 des Steckerteils 43, um die Einstelleinheit 74 gegenüber weiterer Versetzung festzuhalten. Vorzugsweise sind mehrere einzelne, im ganzen punktförmige Verquet­ schungen vorgesehen. Wenn gewünscht, kann das Gehäuse 46 noch zusätzlich um den Steckerkörper 43 durch eine Börde­ lung 48 umgebördelt sein (vgl. Fig. 1).

In der Fig. 2 ist noch eine weitere Ausgestaltung eines Deckels 53 und eines Steckerkörpers 54 dargestellt. Hier ist der Deckel 53 so ausgebildet, daß er einen Kolben 55 aufnimmt. Dieser Kolben 55 kann über eine Bohrung 57 in den Steckerkörper 54 manuell betätigt werden, um den An­ ker 24 und somit die Ankerstange 25 manuell zu betätigen (Notbetätigung). Bei dieser Ausgestaltung ist zwischen dem Deckel 53, dem eigentlichen Druckrohr 30 und dem Steckerkörper 54 ein weiterer O-Ring 56 angeordnet.

Beispielsweise könnte die Ringnut 49 (vgl. Fig. 1) zur Fixierung der Einstelleinheit 74 auch in der Jochplatte 37 vorgesehen sein. Weiterhin könnte der Spulenkörper einstückig mit dem Steckerkörper 43 ausgebildet sein.

Claims (10)

1. Proportional- oder Schaltmagnet mit einem Gehäuse (46), einem Spulenmittel (40) tragenden Spulenkörper (38) und magnetkreisbildenden Mitteln (einschließ­ lich eines Ankers (24)) dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenkörper zum Zwecke der Einstellung der Mag­ netkraft versetzbar ist.

2. Verfahren zur Einstellung der Magnetkraft eines ein Gehäuse, einen Magnetanker und einen Spulenkörper aufweisenden Proportional- oder Schaltmagneten, da­ durch gekennzeichnet, daß der bezüglich des Gehäuses beweglich angeordnete Spulenkörper (38) unter Mes­ sung der ausgeübten Magnetkraft solange bewegt wird bis die gewünschte Magnetkraft erreicht ist, und daß der Spulenkörper (38) in dieser erreichten gewünsch­ ten Einstellposition bezüglich des Gehäuses (46) fi­ xiert wird.

3. Proportional- oder Schaltmagnet nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß der Spulenkörper in der gewünschten Einstellposition fixierbar ist.

4. Proportional- oder Schaltmagnet nach Anspruch 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Fixierung bezüglich des Gehäuses erfolgt.

5. Proportional- oder Schaltmagnet bzw. Verfahren zur Einstellung der Magnetkraft desselben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenkörper (38) zusammen mit anderen Bau­ teilen eine Einstelleinheit (74) bildet die bezüg­ lich des Gehäuses insbesondere einer mehrere Bau­ teile zusammenfassenden Gehäuseeinheit (75) versetz­ bar ist.

6. Proportional- oder Schaltmagnet bzw. Verfahren zur Einstellung der Magnetkraft desselben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstelleinheit den die Spulenmittel (40) tragenden Spulenkörper (38), eine Jochplatte (37) und einen Steckerkörper (43) umfaßt.

7. Proportional- oder Schaltmagnet bzw. Verfahren zur Einstellung der Magnetkraft desselben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuseeinheit (75) ein Gehäuse oder einen Mantel (46), ein Polstück (10), ein Keilteil (32), ein Druckrohr (30), einen Deckel (33) sowie den An­ ker mit seiner Ankerstange umfaßt.

8. Proportional- oder Schaltmagnet bzw. Verfahren zur Einstellung der Magnetkraft desselben gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Fixierung des Spulenkörpers (38) bezüglich des Gehäuses (46) mittels einer Verquetschung (51) erfolgt.

9. Proportional- oder Schaltmagnet bzw. Verfahren zur Einstellung der Magnetkraft desselben nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verquetschung aus mehreren einzelnen umfangsmäßig angeordneten Ver­ quetschungen besteht.

10. Proportional- oder Schaltmagnet bzw. Verfahren zur Einstellung der Magnetkraft desselben nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß nach Ausbildung der Verquetschung noch eine Umbördelung (48) vorgesehen ist.