EP2452345A2 - Elektromagnetantrieb für ein ventil - Google Patents

Elektromagnetantrieb für ein ventil

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EP2452345A2
EP2452345A2 EP10724817A EP10724817A EP2452345A2 EP 2452345 A2 EP2452345 A2 EP 2452345A2 EP 10724817 A EP10724817 A EP 10724817A EP 10724817 A EP10724817 A EP 10724817A EP 2452345 A2 EP2452345 A2 EP 2452345A2
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EP
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armature
core
coil
valve
adjusting
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EP10724817A
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English (en)
French (fr)
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Werner Buse
Alvito Fernandes
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Pierburg GmbH
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Pierburg GmbH
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Publication date
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    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
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    • F16K31/06—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/16—Rectilinearly-movable armatures
    • H01F7/1607—Armatures entering the winding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/081—Magnetic constructions
    • H01F2007/086—Structural details of the armature

Definitions

  • the invention relates to an electromagnetic actuator for a valve having a housing with at least one electromagnetic circuit, which is composed of a wound on a coil carrier coil, an armature, at least one core and at least one magnetisicrbaren return means, wherein the armature is movably mounted between two end positions and at least indirectly acting on a Ventilverschiussgüed, wherein means are provided which fix the armature in the non-energized state, wherein Besiromung the coil causes movement of the armature in the first or the second end position, wherein means are provided for adjusting the magnetic force.
  • DE 10 2007 002 153 B3 describes, for example, an electromagnetic drive for a Druckregeiventii. Due to component tolerances, or a specific choice of material, there is inevitably a scattering of the magnetic force, which makes an adjustment of the magnetic force after assembly of the electromagnetic drive necessary.
  • DE 10 2007 002 153 B3 shows a mechanical adjustment in which by a screw the biasing force of a spring is adjusted such that a certain additional magnetic force must be provided to move the armature from a first end position to a second end position.
  • a disadvantage of this type of adjustment is that once a constant biasing force is set, which acts in each BeirlebsSearch the solenoid drive, regardless of how high the respective magnetic force.
  • another component, namely the spring is required for the solution according to DE 10 2007 002 153 B3
  • This object is achieved erfi ⁇ dungshiel in that the armature is designed at least on the side facing away from Ventüverschiussgiied page in ring form and the mute! for adjusting an adjusting screw, which is inserted through the return device or the core through in the anchor.
  • the magnetic force can be directly influenced by enlarging the transition surfaces for the magnetic field lines.
  • Soli with the Elektromag ⁇ etantrieb a Druckregelventii are driven, it is advantageous that the core is provided at the end directed toward the VentiischSussgiied the solenoid drive.
  • the backslide device has a peripheral recess in the region of the transition of the magnetic field lines to the armature on the side directed towards the coil.
  • the vomschiuss liked may have a plain bearing bush.
  • the adjusting screw is arranged via a thread or knurling in the return device.
  • a membrane is provided which is arranged with a radially outwardly directed surface in the housing and with a radially inwardly directed surface on Ventüverschiussgiied such that the electromagnetic drive is sealed relative to the valve.
  • the membrane has a spring force which fixes the armature in an end position
  • Figure 1 is a schematic sectional view of a Eiektromagnefantriebes invention with the adjusting screw in a first position
  • Figure 2 is a schematic Thomasdarsteüung an electromagnetic actuator according to the invention with the adjusting screw in a second position.
  • FIG 1 shows a schematically illustrated E Stammromagnetventil 1 according to the invention, which acts on a Ve ⁇ tilverBankgiied 11 in the present Ausf ,hru ⁇ gsbeispiel, The associated valve is not shown in detail in the present case. It should be noted, however, that the embodiment of the electromagnetic drive 1 shown particularly suitable for a Druckregelventi! is.
  • the electromagnetic drive 1 has a housing 2 with an electromagnetic circuit 3. wherein a coil 5 is wound on a baffle carrier 4. Furthermore, a core 7 arranged on the end of the Eiektromsgnetantriebs 1 directed towards the valve closing member 11 is provided, which core is fastened in a return device 8
  • the remindschiuss worn 8 essentially consists of three remindschiussblechen 16, 17. 18 and a yoke member 19, the yoke member 19 is arranged on not shown locking hooks in the bobbin 4.
  • the armature 6 is at least at the VentüverBankglied 11 in ring form and connected on the opposite side via a VentÜst Prepareei 20 with the Ventiiverschiussgiied 1 1.
  • the armature ⁇ is fixed in a first, lower end position 9.
  • This fixation is achieved in the present case by the spring force of a membrane 12, wherein the membrane 12 is arranged with a radially outwardly directed surface in the housing 2 and with a radially inwardly directed surface on VentilverBankgh ' ed 1 1.
  • a fixation can also be achieved by means of suitable springs.
  • the movable in Axiaicardi armature 6 is mounted on a plain bearing bush 15, in the present embodiment, a DU socket in the yoke member 19. Furthermore, in the first end position 9, a non-magnetizable Antscheieme ⁇ t 21 is provided, against which the armature 6 rests in the first end position 9. In order to prevent scattering of the magnetic field lines in the region of the transition from the return element 19 to the armature 6, a peripheral recess 14 is provided on the side of the return element 19 facing the coil 5.
  • the adjusting screw 13 which is arranged via a thread or a Rändefung in remindschiussotgan 19, are moved in the direction of the armature 6
  • the armature 6 is at least partially executed ring shape, the adjusting screw 13 may extend into the armature, as in Figure 2 is shown
  • the transitional area between the return element 19 and the armature 6 is substantially increased, as a result of which the number of magnetic electrodes increases, which in turn leads to a higher magnetic force at a certain control current.
  • the solenoid drive 1 can be closed by a cover not shown here in the region of the return member 19
  • the adjusting screw 13 In order to prevent an adjustment of the position of the adjusting screw 13 in the return element, it is possible, for example, to attach centers of gravity in the region of the transition between the adjusting screw and the return element. A fixation by means of pins is conceivable. Particularly in the case of a powerful oscillating movement of the armature 8, it is conceivable that the adjusting screw 13 has a pressure compensation bore, not shown here. Of course, even the adjusting screw 13 may have a corresponding hole.
  • the adjusting screw 13 does not necessarily have to be provided with a thread or a knurling.

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Abstract

Elektromagnetantrieb für ein Ventil mit einem Gehäuse (2) mit mindestens einem elektromagnetischen Kreis (3), der aus einer auf einen Spulenträger (4) gewickelten Spule (5), einem Anker (6), mindestens einem Kern (7) und mindestens einer magnetisierbaren Rückschlusseinrichtung (8) aufgebaut ist, wobei der Anker (6) zwischen zwei Endlagen (9, 10) beweglich gelagert ist und zumindest indirekt auf ein Ventilverschlussglied (11) einwirkt, wobei Mittel (12) vorgesehen sind, die den Anker (6) im nicht bestromten Zustand fixieren, wobei eine Bestromung der Spule (5) eine Bewegung des Ankers (6) in die erste (9) oder die zweite Endlage (10) verursacht, wobei Mittel (13) zum Justieren der Magnetkraft vorgesehen sind, wobei der Anker (6) zumindest an der vom Ventilverschlussglied (11) abgewandten Seite in Ringform ausgeführt ist und die Mittel zum Justieren (13) eine Justierschraube aufweisen, die durch die Rückschlusseinrichtung (8) oder den Kern (7) hindurch in den Anker (6) einführbar ist.

Description

B E S C H R E I B U N G Elektromagnetaπfrieb für ein Ventil
Die Erfindung betrifft einen Elektromagnetantrieb für ein Ventil mit einem Gehäuse mit mindestens einem elektromagnetischen Kreis, der aus einer auf einen Spuienträger gewickelten Spule, einem Anker, mindestens einem Kern und mindestens einer magnetisicrbaren Rückschlusseinrichtung aufgebaut ist, wobei der Anker zwischen zwei Endlagen beweglich gelagert ist und zumindest indirekt auf ein Ventilverschiussgüed einwirkt, wobei Mittel vorgesehen sind, die den Anker im nicht- bestromten Zustand fixieren, wobei eine Besiromung der Spule eine Bewegung des Ankers in die erste oder die zweite Endlage verursacht, wobei Mittel zum Justieren der Magnetkraft vorgesehen sind.
Derartige Elektromagnetantriebe sind hinlänglich bekannt Die DE 10 2007 002 153 B3 beschreibt beispielsweise einen Elektromagnetantrieb für ein Druckregeiventii. Aufgrund von Bauteiltoieranzen, oder einer bestimmten Werkstoffauswahl kommt es zwangsläufig zu einer Streuung der Magnetkraft, die eine Justierung der Magnetkraft nach Montage des Elektromagnetantriebes notwendig macht. Die DE 10 2007 002 153 B3 zeigt eine mechanische Justierung, bei der durch eine Einsteilschraube die Vorspannkraft einer Feder derart eingestellt wird, dass eine bestimmte zusätzliche Magnetkraft erbracht werden muss, um den Anker aus einer ersten Endlage in eine zweite Endlage zu bewegen. Ein Nachteil dieser Art der Justierung ist, das einmal eine konstante Vorspannkraft eingestellt wird, die in jedem Beirlebszustand des Elektromagnetantriebes wirkt, unabhängig davon, wie hoch die jeweilige Magnetkraft ist. Des Weiteren wird für die Lösung gemäß der DE 10 2007 002 153 B3 ein weiteres Bauteil nämlich die Feder benötigt
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Elektromagnetantrieb bereit zu stellen, der die vorgenannten Nachteile vermeidet um mit einer möglichst geringen Baufeilanzahl auf günstige Weise herstellbar ist. Diese Aufgabe wird erfiπdungsgemäß dadurch gelöst, dass der Anker zumindest an der vom Ventüverschiussgiied abgewandten Seite in Ringform ausgeführt ist und die Mute! zum Justieren eine Justierschraube aufweisen, die durch die Rückschlusseinrichtung oder den Kern durch in den Anker einführbar ist. Somit kann auf einfache Weise durch eine Vergrößerung der Übergangsfiächen für die Magnetfeldiinien die Magnetkraft direkt beeinfjusst werden. Soli mit dem Elektromagπetantrieb ein Druckregelventii angesteuert werden, ist es vorteilhaft, dass der Kern am zum VentiischSussgiied gerichteten Ende des Elektromagnetantriebs vorgesehen ist. Um eine Streuung der Magnetfeldlinien im Übergangsbereich zwischen der Rύckschlusseinrichtung und dem Anker zu verhindern, ist es vorteilhaft, das die Rückschiusseinrichtung im Bereich des Übergangs der magnetischen Feldlinien zum Anker auf der zur Spule gerichteten Seite eine umlaufende Aussparung aufweist.
Zur Lagerung des Ankers kann die Rückschiusseinrichtung eine Gleitlagerbuchse aufweisen. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Justierschraube über ein Gewinde oder eine Rändelung in der Rückschlusseinrichtung angeordnet.
Auch hat es sich als vorteilhaft erwiesen, das eine Membrane vorgesehen ist, die mit einer radial nach außen gerichteten Fläche im Gehäuse und mit einer radial nach innen gerichteten Fläche am Ventüverschiussgiied angeordnet ist, derart, dass der Elektromagnetantrieb gegenüber dem Ventil abgedichtet ist. Je nach verwendetem Medium im anzusteuernden Ventil, kann eine Verschmutzung des Elektromagnetantriebes auf diese Art und Weise wirksam verhindert werden. Sn einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Membrane eine Federkraft auf, die den Anker in eine Endlage fixiert
Eine Ausführungsforrn der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Hierin zeigen-
Figur 1 eine schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Eiektromagnefantriebes mit der Justierschraube in einer ersten Stellung, und Figur 2 eine schematische Schnittdarsteüung eines erfindungsgemäßen Elektromagnetantriebes mit der Justierschraube in einer zweiten Stellung.
Figur 1 zeigt ein schematisch dargestelltes erfindungsgemaßes Efektromagnetventil 1 , das im vorliegenden Ausfύhruπgsbeispiel auf ein Veπtilverschlussgiied 11 einwirkt, Das dazugehörige Ventil ist im vorliegenden Fall nicht näher dargestellt. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass die gezeigte Ausführungsform des Elektromagnetantriebs 1 besonders geeignet für ein Druckregelventi! ist.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der Elektromagnetantrieb 1 ein Gehäuse 2 mit einen elektromagnetischen Kreis 3 auf. wobei eine Spule 5 auf einen Spuienträger 4 gewickelt ist. Des Weiteren ist ein am zum Ventilschlussglied 11 gerichteten Ende des Eiektromsgnetantriebs 1 angeordneter Kern 7 vorgesehen, der in einer Rückschlusseinrichtung 8 befestigt ist
Im vorliegenden Fall besteht die Rückschiusseinrichtung 8 im Wesentlichen aus drei Rückschiussblechen 16, 17. 18 und einem Rückschlussorgan 19 Das Rückschlussorgan 19 ist über nicht dargestellte Rasthaken im Spulenträger 4 angeordnet. Der Anker 6 ist zumindest an der vom Ventüverschlussglied 11 in Ringform ausgeführt und an der gegenüberliegenden Seite über einen VentÜstößei 20 mit dem Ventiiverschiussgiied 1 1 verbunden.
Im dargestellten Ausgangszustand ist der Anker β in einer ersten, unteren Endlage 9 fixiert. Diese Fixierung wird im vorliegenden Fall durch die Federkraft einer Membrane 12 erreicht, wobei die Membrane 12 mit einer radial nach außen gerichteten Fläche im Gehäuse 2 und mit einer radial nach innen gerichteten Fläche am Ventilverschlussgh'ed 1 1 angeordnet ist. Es sollte jedoch deutlich sein, dass eine derartige Fixierung auch mittels geeigneter Federn erreicht werden kann.
Der in Axiairichtung bewegliche Anker 6 ist über eine Gleitlagerbuchse 15, im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine DU-Buchse, im Rückschlussorgan 19 gelagert. Des Weiteren ist in der ersten Endlage 9 ein nicht-magnetisierbares Anschlageiemeπt 21 vorgesehen, gegen das der Anker 6 in der ersten Endlage 9 anliegt. Um eine Streuung der Magnetfeidlinien im Bereich des Übergangs von dem Rückschlussorgan 19 zum Anker 6 zu verhindern, ist eine umlaufende Aussparung 14 auf der zur Spule 5 gerichteten Seite des Rückschlussorgans 19 vorgesehen.
Wird nun eine Bestromung des Eiekiroroagnetantriebs 1 vorgenommen, werden die Magnetfeidlinioπ, den in Figur 1 dargestellten Verlauf nehmen und der Anker wird auf bekannte Weise vom Kern 7 in die zweite Endsteüung 10 gezogen.
Stellt sich nun nach Montage heraus, dass die zu einem vorgegebenen Steuerstrom resultierende Magnetkraft sich nicht im gewünschten Toleranzbereich befindet, ist über eine Justierschraube 13 eine FeinJustierung des Elektromagnetantriebes möglich. Hierzu kann die Justierschraube 13, die über ein Gewinde oder auch eine Rändefung im Rückschiussotgan 19 angeordnet ist, in Richtung des Ankers 6 bewegt werden Dadurch das der Anker 6 zumindest teilweise Ringform ausgeführt ist, kann die Justierschraube 13 in den Anker hineinreichen, wie es in Figur 2 dargestellt ist
Durch diese Maßnahme wird der Ubergangsbereich zwischen dem Rückschlussorgan 19 und dem Anker 6 wesentlich vergrößert, wodurch sich die Anzahl der magnetischen f-e!d[iπien erhöht, was wiederum zu einer höheren Magnetkraft bei einem gewissen Steuerstrom führt.
Nach Justierung dufch die Justierschraube 13 kann der Elektromagnetantrieb 1 durch einen hier nicht weiter dargestellten Deckel im Bereich des Rückschlussorgans 19 verschlossen werden
Um eine Verstellung der vorgenommenen Position der Justierschraube 13 im Rückschlussorgan zu verhindern, können beispielsweise Schwerpunkte im Bereich des Übergangs zwischen Justierschraube und Rückschlussorgan angebracht werden. Auch eine Fixierung mittels Stiften ist denkbar. insbesondere bei einer schneiten oszillierenden Bewegung des Ankers 8, ist es denkbar, dass die Justierschraube 13 eine, hier nicht dargestellte Druckausgleichsbohrung aufweist. Natürlich kann auch noch die Justierschraube 13 eine entsprechende Bohrung aufweisen.
Es sollte deutisch sein, dass die Justierschraube 13 nicht zwingend mit einem Gewinde oder einer Rändelung versehen sein muss.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Elektromagnetantrieb für ein Ventil mit einem Gehäuse (2) mit mindestens einem elektromagnetischen Kreis (3), der aus einer auf einen Spulenträger (4) gewickelten Spule (5), einem Anker (6), mindestens einem Kern {7} und mindestens einer magnetisterbaren Rückschlusseinrichtung (8) aufgebaut ist, wobei der Anker (6) zwischen zwei Endlagen (9, 10) beweglich gelagert ist und zumindest indirekt auf ein Ventiiverschlυssghed (11) einwirkt, wobei Mitte! (12) vorgesehen sind, die den Anker (6) im nicht bestromten Zustand fixieren, wobei ejne Bestromung der Spute (5) eine Bewegung des Ankers (6) in die erste (9) oder die zweite Endlage (10) verursacht, wobei Mittel (13) zum Justieren der Magnetkraft vorgesehen sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Anker (6j zumindest an der vom Ventilverschlussglied (11) abgewandten Seite in Ringform ausgeführt ist und die Mittel zum Justieren (13) eine Justierschraube aufweisen, die durch die Rückschlusseinrichtung (8) oder den Kern (7) hindurch in der, Anker (6) einführbar ist.
2, Elektromagnetantrieb nach Anspruch 1 « dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (7) am zum Ventiischiussglied (11 ) gerichteten Ende des Elektromagnetantriebs (1 ) vorgesehen ist. 3. Elektromagnetantrieb nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, dass äie Rückschlusseinrichtung (8) im Bereich des Übergangs der magnetischen Feldlinien zum Anker (6) auf der zur Spule (5) gerichteten Seite eine umlaufende Aussparung (14) aufweist. , Elektromagnetantπeb nach Anspruch 1 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückschlusseinrichtung (8) eine Gleitlagerbuchse (15) zum Lagern des Ankers (6) aufweist.
5. Eiektromagnetantrieb nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Justierschraube (13) über ein Gewinde oder eine Räπdelung in der Rückschlusseinrichtung (8) angeordnet ist
8. Eiektromagnetantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Membrane (12) vorgesehen ist, die mit einer radia! nach aussen gerichteten F läche tra Gehäuse (2) und mit einer radial nach innen gerichteten Fläche am Ventüverschiussglied (1 1 ) angeordnet ist, derart, dass der Eiektromagnetaritrieb (1) gegenüber dem Ventii abgedichtet ist.
7. Eiektromagnetantrieb nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass die Membrane eine Federkraft aufweist, die den Anker (6) in einer ersten Endlage (9) fixiert.
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