EP2556520A2 - Betätigungsvorrichtung - Google Patents

Betätigungsvorrichtung

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Publication number
EP2556520A2
EP2556520A2 EP11710698A EP11710698A EP2556520A2 EP 2556520 A2 EP2556520 A2 EP 2556520A2 EP 11710698 A EP11710698 A EP 11710698A EP 11710698 A EP11710698 A EP 11710698A EP 2556520 A2 EP2556520 A2 EP 2556520A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pole
pole tube
magnetic
actuating device
actuating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP11710698A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Kai Sumpf
Philipp Hilzendegen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hydac Fluidtechnik GmbH
Original Assignee
Hydac Fluidtechnik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hydac Fluidtechnik GmbH filed Critical Hydac Fluidtechnik GmbH
Priority to EP20140000892 priority Critical patent/EP2743941A3/de
Publication of EP2556520A2 publication Critical patent/EP2556520A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • H01F7/16—Rectilinearly-movable armatures
    • H01F7/1607—Armatures entering the winding
    • H01F7/1615—Armatures or stationary parts of magnetic circuit having permanent magnet
    • 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

Definitions

  • the invention relates to an actuating device, in particular for actuating externally connectable valves, with a bobbin with coil winding, wherein the bobbin at least partially radially surrounds a pole core or a pole tube.
  • a guided in the pole tube within an armature space armature cooperates with an actuator for a valve or other component.
  • the actuating device further has a device for influencing the magnetic field, in particular decoupling the pole tube from the pole core, in order to form a substantially closed magnetic circuit.
  • Acting actuating devices which are also referred to as shift magnets, describes, for example, DE 101 04 998 AI.
  • An electromagnetically acting bobbin with a coil winding thereby surrounds a pole core and a pole tube radially.
  • a magnet armature is guided axially displaceable.
  • the armature cooperates with an actuator for a valve, such as a spool.
  • Such actuators have separation points or means for magnetic decoupling of the pole tube and the pole core.
  • a closed magnetic circuit is formed from the pole core via the pole tube to a housing which encloses the coil former.
  • actuators can be used as an actuator of valves spool axially move or move in a rotating manner.
  • discontinuous movements switching valves
  • continuous movements control valve
  • It can thus be used to control or direct fluids (directional control valve)
  • the volume flow can thus be influenced (flow valve) or the pressure of the fluid can be adjusted (pressure valves).
  • the actuating devices are designed as proportional magnet systems in which the lifting work of a magnet armature which can be moved in the stroke direction is proportional to the energization of the coil winding.
  • the invention has the object, an actuating device, in particular for valves to create fen, which allows a simple way effective magnetic decoupling of pole core and pole tube.
  • a related object solves an actuator with the features of claim 1 in its entirety.
  • the means for magnetic influencing comprises at least one magnetic field generating element which causes a magnetic saturation by the interaction of its directed in particular in the radial direction of the pole tube magnetic field and the magnetic field generated by the coil winding is a magnetic adjustment, in particular decoupling ment, in the manner described allows.
  • the pole tube it can come to the adjustable magnetic saturation by the superposition of the two magnetic fields in order to be able to control the magnet armature of the actuator with a high effect, with this also high magnetic or switching forces and thus actuating forces for the armature of the actuator let realize.
  • the device for magnetic separation or decoupling may be formed by one or more permanent magnets whose magnetic field preferably has a radial orientation.
  • a radially oriented magnetic field in the sense of a magnetic decoupling in the pole tube can preferably also be formed by one or more electromagnets, wherein preferably the individual electromagnets occupy a tangential distance from one another.
  • the permanent magnet or electromagnets are preferably arranged radially between the pole tube and the bobbin.
  • the permanent magnets or electromagnets and the device for magnetic decoupling are preferably arranged in an at least partial, non-positive clamping connection between the pole tube and the bobbin.
  • This can be effected by inserting one or more permanent magnets in the outer or inner peripheral surface of the pole tube.
  • electromagnets occur.
  • recesses which are adapted to the outer contour of the permanent magnets or electromagnets, provide in the pole tube. In the recesses can be used to form a press fit the permanent or electromagnets respectively.
  • the device for magnetic decoupling in the form of permanent or electromagnets can be contoured and fitted to the profile tube flush with its respective outer peripheral surface or inner peripheral surface and fit.
  • the permanent magnets or electromagnets are present around the pole tube and / or pole core circumference.
  • the permanent magnets or electromagnets preferably have the same tangential spacing from one another and are arranged, for example, offset by 120 ° relative to their respective longitudinal axis relative to one another about the inner or outer circumference of the pole tube.
  • the permanent magnets or electromagnets can be designed as rectangular, arched plates or as coil windings.
  • the device for magnetic decoupling formed in this way can advantageously be made very flat. Its radial thickness can for example be only 1/8 to 1/3 of the thickness of the bobbin of the actual actuator.
  • the respective permanent magnet or electromagnet may annularly comprise the pole tube or the pole core.
  • the magnet armature At its end facing the pole core, the magnet armature has a cone which can be imaged in a countercone in the pole core. As a result, the magnetic resistance can be reduced according to the movement of the armature to the pole core. Conversely, the attraction of the bobbin is increased to the armature. In this way, an axial force can be maintained over a longer stroke of the magnet armature. It can thereby represent a desired force-displacement curve.
  • a superposition of magnetic field characteristics such that it comes in case of need in the field of separation to a magnetic field amplification, which is for special applications, such as fast-switching magnets that could be beneficial.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a first embodiment of an actuating device according to the invention
  • FIG. 2 shows a longitudinal section through a further embodiment of an actuating device according to the invention
  • 3 shows a cross section along the line A - A through the actuator in Figure 2;
  • FIG. 4 shows a longitudinal section through a further embodiment of the actuating device according to the invention.
  • the actuating device 1 shown in FIGS. 1 to 4 in longitudinal sections or in a cross-section (FIG. 3), which is also sometimes referred to as a switching or actuating magnet and electromagnet in technical terms, is essentially formed from a bobbin 2 with a coil winding 3, which can trigger an actuating operation when energized.
  • the bobbin 2 surrounds radially over its entire length in each case about half a cylindrical pole tube 5 and a cylindrical pole core 4.
  • the pole core 4 is formed integrally with the pole tube 5.
  • a magnet armature 7 is guided axially displaceably in an armature space 6, wherein the magnet armature at its one end, the pole core 4 facing the end 15 with a plunger or rod-like actuating element 8 cooperates.
  • the actuating element 8 is guided axially displaceably in the pole core 4 and passes completely through the pole core, wherein it can be coupled to an unillustrated fluid valve for its actuation.
  • a non-stick or Antiklebeactivity 1 7 is annularly arranged between these components mentioned, which comes to lie with its outer periphery on the inner peripheral surface 13 of the pole tube 5.
  • the magnet armature 7 is located with the actuating element 8 in its right stop position, which should correspond to the energized state for the coil winding 3.
  • the pole tube 5 is connected with its left end via a coil body 2 and the pole core 4 surrounding housing 19 and is crimped in a, the bottom 18 forming end member 20 and in particular in a circumferential groove 21 of the pertinent end member 20 end. In so far, results in a pressure-tight termination to the end element 20 out.
  • the closure element 20 which in the manner of a stopper with Axialan- Impact on the Polrohrende rests, a further circumferential groove 22 is introduced, which receives an annular sealing element 23 and insofar seals the armature space 6 from the environment.
  • a connection point, not shown, for the conductor ends of the coil winding 3 is integrated, so that the coil winding 3 can be energized from outside the housing 19 forth.
  • the actuator 1 according to the invention comes without a usual separation point in the pole tube 5 or between the pole tube 5 and the pole core 4, be it in the form of a
  • the actuating device 1 provides a device 9 which comprises a magnetic field generating element 10.
  • the magnetic field generating element 10 or the thus formed permanent magnets 1 1 generate a radially extending to the pole tube 5 magnetic field which is able to be superimposed with the magnetic field of the bobbin 2 such that a magnetic saturation in the pole tube. 5 at the point and around the circumference of the pole tube 5, to which the permanent magnets are 1 1, arises.
  • FIGS. 3 to 3 show exemplary embodiments in which the elements 10 generating a magnetic field are applied to or in an outer peripheral surface 12 of FIGS. 3 to 3
  • Polrohres 5 are arranged. 1, the permanent magnet 1 is 1 dig in a U-shaped circumferential groove in the pole tube 5 is inserted, wherein the thickness d of the permanent magnet 1 1 or more, arranged around the pole tube 5 permanent magnet 1 1 corresponds to about 1/8 of the thickness D of the bobbin 2. In this case, the axial extent of the respective magnet 1 1 is only about 1/10 of the axial extent of the bobbin 2.
  • an actuating device 1 shown in a longitudinal section in Figure 2 however, in a cross section of FIG Fig. 2 shows three curved plate-like electromagnets 14 provided with their coil windings. The electromagnets 14 are each placed offset by 120 ° on the outer peripheral surface 1 2 of the pole tube 5 and the pole core 4.
  • the electromagnets 14 are arranged in particular clamping between the pole tube 5 and the bobbin 2.
  • the tangential extension of the electromagnets 14 is in each case about 1/8 of the total circumference of the pole tube 5. Over approximately VA of its axial length, the electromagnets 14 are arranged lying on the pole core 4 and extend with their remaining length on the outer peripheral surface of the pole tube fifth
  • the stroke-force characteristic of the actuating device 1 can also be determined by the shape of the end 17 of the magnet armature 7 which faces the pole core 4.
  • 4 shows an exemplary embodiment in a schematic longitudinal section, which provides a control cone or a conical taper 16 on the magnet armature 7, in particular for lengthening the stroke with the lifting force as constant as possible.
  • the magnetic resistance is gradually changed according to the movement of the armature 7 and the magnetic attraction force on the magnet armature 7 is increased as a whole.
  • the conical taper 16 is shown on the magnet armature adjacent end face of the pole core 4.
  • the interaction between the two fields may then be such that, as in the prior art, there is a magnetic separation or decoupling of the pole tube from the pole core; but it is preferably provided that it comes in the pole tube thanks to the superposition of the two fields to a magnetic saturation.
  • the magnetic characteristics emerge directly from the pole tube and change into the actuating armature. This leads to an overall magnetic polarization of the armature, from which an increased force can act on the armature.
  • the interaction in relatively far drawn frame can be specified, ie in addition to the mentioned magnetic separation and / or the state of saturation of the pole tube, the superposition of the individual magnetic fields could also be such that the magnetic field generating Effect of the coil winding 3 is amplified, for example, to decelerate the armature before it assumes its maximum Endauslenkstel- ment.
  • the respective field superposition with the main winding of the bobbin 2 can then take place in such a way that different forces and travel speeds can be predetermined in the two opposite, possible actuating directions of the armature 7.
  • the latter requires the use of intelligent control.
  • the stroke-force characteristic can then be influenced by the following parameters:
  • magnets in the form of different magnets, be it in the form of permanent magnets 1 1 or electromagnets 14 or combinations of these types of magnets, and

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Abstract

Eine Betätigungsvorrichtung (1), insbesondere zum Betätigen von außenseitig anschließbaren Ventilen, mit einem Spulenkörper (2) mit Spulenwicklung (3), wobei der Spulenkörper (2) zumindest teilweise einen Polkern (4) oder ein Polrohr (5) radial umgreift, und mit einem zumindest in dem Polrohr (5) innerhalb eines Ankerraumes (6) geführten Magnetanker (7), der mit einem Betätigungselement (8) für ein Ventil oder anderes Bauteil zusammenwirken kann, und mit einer Einrichtung (9) zur magnetischen Beeinflussung, insbesondere Entkopplung des Polrohres (5) von dem Polkern (4), ist dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (9) zur magnetischen Beeinflussung mindestens ein Magnetfeld erzeugendes Element (10) aufweist.

Description

Betätigungsvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung, insbesondere zum Betätigen von außenseitig anschließbaren Ventilen, mit einem Spulenkörper mit Spulenwicklung, wobei der Spulenkörper zumindest teilweise einen Polkern oder ein Polrohr radial umgreift. Ein in dem Polrohr innerhalb eines Ankerraumes geführter Magnetanker wirkt mit einem Betätigungselement für ein Ventil oder ein anderes Bauteil zusammen. Die Betätigungsvorrichtung weist ferner eine Einrichtung zur magnetischen Beeinflussung, insbesondere Entkopplung des Polrohres von dem Polkern auf, um einen im Wesentlichen geschlossenen Magnetkreis zu bilden.
Dahingehende Betätigungsvorrichtungen, die auch als Schaltmagnete bezeichnet werden, beschreibt beispielsweise die DE 101 04 998 AI . Ein elektromagnetisch wirkender Spulenkörper mit einer Spulenwicklung umgreift dabei einen Polkern und ein Polrohr radial. In einem zylindrischen Ankerraum in dem Polrohr ist ein Magnetanker axial verschiebbar geführt. Der Magnetanker wirkt mit einem Betätigungsteil für ein Ventil, wie etwa mit einem Steuerschieber, zusammen. Solche Betätigungsvorrichtungen weisen Trennstellen oder Einrichtungen zur magnetischen Entkopplung des Polrohres und des Polkerns auf. Dadurch wird ein geschlossener Magnet- kreis von dem Polkern über das Polrohr zu einem Gehäuse, das den Spulenkörper umschließt, gebildet. Mit solchen Betätigungsvorrichtungen lassen sich als Stellorgan von Ventilen Steuerschieber axial verschieben oder in drehender Weise bewegen. Dabei kommen unstetige Bewegungsabläufe (Schaltventile) oder stetige Bewegungsabläufe (Stellventil) in Betracht. Es lassen sich damit Fluide an- steuern oder lenken (Wegeventil), der Volumenstrom läßt sich damit beeinflussen (Stromventil) oder der Druck des Fluids läßt sich einstellen (Druckventile). Häufig sind die Betätigungsvorrichtungen als Proportional- Magnetsysteme ausgebildet, bei denen die Hubarbeit eines in Hubrichtung bewegbaren Magnetankers proportional zu der Bestromung der Spulen- wicklung ist.
Als magnetisch trennende Einrichtungen sind Luftspalte, Schweißnähte mit einem unmagnetischen Werkstoff und dergleichen mehr bekannt. Teilweise sind solche Einrichtungen zur magnetischen Entkopplung des Polkerns von dem Polrohr aufwendig in der Herstellung. Zudem ist insbesondere deren Wirkung als teilweise unspezifisch anzusehen.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Betätigungsvorrichtung, insbesondere für Ventile, zu schaf- fen, die auf einfache Weise eine wirkungsvolle magnetische Entkopplung von Polkern und Pol rohr ermöglicht.
Eine dahingehende Aufgabe löst eine Betätigungsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit.
Dadurch, dass gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 die Einrichtung zur magnetischen Beeinflussung mindestens ein Magnetfeld erzeugendes Element umfaßt, das eine magnetische Sättigung durch die Wechselwirkung seines insbesondere in radialer Richtung zu dem Polrohr gerichteten Magnetfelds und dem von der Spulenwicklung erzeugten Magnetfeld bewirkt, ist eine magnetische Einstellung, insbesondere Entkopp- lung, in der beschriebenen Weise ermöglicht. In dem Polrohr kann es durch die Überlagerung der beiden magnetischen Felder zur einstellbaren magnetischen Sättigung kommen, um dergestalt mit hoher Wirkung den Magnetanker der Betätigungsvorrichtung ansteuern zu können, wobei sich diesbe- züglich auch hohe Magnet- oder Schaltkräfte und mithin Betätigungskräfte für den Magnetanker der Betätigungsvorrichtung realisieren lassen.
Die Einrichtung zur magnetischen Trennung oder Entkopplung kann durch einen oder mehrere Permanentmagnete gebildet sein, deren magnetisches Feld vorzugsweise eine radiale Ausrichtung aufweist. Ein radial ausgerichtetes Magnetfeld im Sinne einer magnetischen Entkopplung in dem Polrohr kann vorzugsweise auch durch einen oder mehrere Elektromagnete gebildet sein, wobei vorzugsweise die einzelnen Elektromagnete voneinander einen tangentialen Abstand einnehmen.
Um eine einfache Herstellung der Betätigungsvorrichtung zu gewährleisten, ist vorzugsweise vorgesehen, den oder die Permanentmagnete oder Elektromagnete radial zwischen dem Polrohr und dem Spulenkörper anzuordnen. Die Permanentmagnete oder Elektromagnete sowie die Einrichtung zur magnetischen Entkopplung sind dabei bevorzugt in einer zumindest teilweisen, kraftschlüssigen Klemmverbindung zwischen dem Polrohr und dem Spulenkörper angeordnet.
Es kann auch vorteilhaft sein, um die Vormontage der Betätigungsvorrich- tung zu vereinfachen, einen Formschluß zwischen dem Polrohr und der Einrichtung zur magnetischen Entkopplung vorzusehen. Dies kann durch Einsetzen eines oder mehrerer Permanentmagnete in die Außen- oder In- nenumfangsfläche des Polrohres bewirkt werden. Anstelle der Permanentmagnete können, wie dargelegt, Elektromagnete treten. Hierbei lassen sich Ausnehmungen, die der Außenkontur der Permanentmagnete oder Elektromagnete angepaßt sind, in dem Polrohr vorsehen. In die Ausnehmungen lassen sich die Permanent- oder Elektromagnete unter Bildung einer Preßpassung jeweils einsetzen. Die Einrichtung zur magnetischen Entkopplung in Form von Permanent- oder Elektromagneten läßt sich konturgenau und zu dem Profilrohr bündig mit dessen jeweiliger Außenumfangsfläche oder Innenumfangsfläche gestalten und einpassen.
Vorzugsweise sind mehrere, insbesondere drei Permanent- oder Elektromagnete um den Polrohr- und/oder Polkern-Umfang vorhanden. Die Permanent- oder Elektromagnete haben vorzugsweise gleichen tangentialen Abstand voneinander und sind beispielsweise um 120° bezogen auf ihre jeweilige Längsachse zueinander versetzt um den Innen- oder Außenumfang des Polrohres angeordnet.
Die Permanent- oder Elektromagnete lassen sich als rechteckförmige, ge- wölbte Platten bzw. als Spulenwicklungen ausbilden. Die derart gebildete Einrichtung zur magnetischen Entkopplung kann vorteilhaft sehr flach ausgebildet sein. Ihre radiale Dicke kann beispielsweise lediglich 1/8 bis 1/3 der Dicke des Spulenkörpers der eigentlichen Betätigungsvorrichtung betragen. Auch kann der jeweilige Permanent- oder Elektromagnet ringförmig das Polrohr oder den Polkern umfassen.
An seinem, dem Polkern zugewandten Ende weist der Magnetanker einen Konus auf, der sich in einem Gegenkonus in dem Polkern abbilden läßt. Dadurch läßt sich der magnetische Widerstand entsprechend der Bewegung des Magnetankers zu dem Polkern hin verringern. Umgekehrt wird die Anziehungskraft des Spulenkörpers auf den Magnetanker erhöht. Auf diese Weise läßt sich über einen längeren Hubweg des Magnetankers eine Axial- kraft aufrechterhalten. Es läßt sich dadurch eine gewünschte Kraft-Weg- Kennlinie darstellen. Neben der angesprochenen magnetischen Entkopplung oder Trennung wäre es aber auch denkbar, mit der jeweiligen magnetischen Einrichtung eine Überlagerung der Magnetfeld-Kennlinien dergestalt vorzunehmen, dass es im Bedarfsfall im Bereich der Trennung zu einer Magnetfeld-Verstärkung kommt, was für spezielle Einsatzfälle, wie schnellschaltender Magnete, von Vorteil sein könnte. In einer besonders einfach aufbauenden Ausführungsform der Betätigungsvorrichtung ist der Polkern und das Polrohr einstückig ausgebildet. Im folgenden wird die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung anhand von Ausführungsbeispielen nach der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen in prinzipieller und nicht maßstäblicher Darstellung die
Fig.1 einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung;
Fig.2 einen Längsschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung; Fig.3 einen Querschnitt entlang der Linie A - A durch die Betätigungsvorrichtung in Fig.2; und
Fig.4 einen Längsschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung.
Die in den Fig.1 bis 4 in Längsschnitten bzw. einem Querschnitt (Fig.3) dargestellte Betätigungsvorrichtung 1 , die man fachsprachlich auch teilwei- se als Schalt- oder Betätigungsmagnet sowie Elektromagnet bezeichnet, ist im wesentlichen aus einem Spulenkörper 2 mit einer Spulenwicklung 3 gebildet, die bei Bestromung einen Betätigungsvorgang auslösen kann.
Der Spulenkörper 2 umgreift radial über seine gesamte Länge jeweils zur Hälfte etwa ein zylindrisches Polrohr 5 und einen zylindrischen Polkern 4. Der Polkern 4 ist einstückig mit dem Polrohr 5 ausgebildet. Innerhalb des Polrohres 5 ist ein Magnetanker 7 in einem Ankerraum 6 axial verschiebbar geführt, wobei der Magnetanker an seinem einen stirnseitigen, dem Polkern 4 zugewandten Ende 15 mit einem Stößel- oder stangenartigen Betätigungs- element 8 zusammenwirkt. Das Betätigungselement 8 ist axial verschiebbar in dem Polkern 4 geführt und durchgreift den Polkern vollständig, wobei es an ein nicht dargestelltes Fluidventil zu dessen Betätigung koppelbar ist. Als Anschlagdämpfung und um ein Anhaften des Magnetankers 7 am Polkern zu vermeiden, ist zwischen diesen genannten Bauteilen eine Antihaft- oder Antiklebescheibe 1 7 ringförmig angeordnet, die mit ihrem Außenumfang an der Innenumfangsfläche 13 des Polrohres 5 zu liegen kommt.
In Blickrichtung auf die Fig.1 , 2 und 4 gesehen befindet sich der Magnetanker 7 mit dem Betätigungselement 8 in seiner rechten Anschlagstellung, was dem bestromten Zustand für die Spulenwicklung 3 entsprechen soll.
Bei nichtbestromtem Zustand der Spulenwicklung 3 wird die dahingehende Anordnung über eine nicht näher gezeigte Rückstellfeder, die etwa in dem Fluidventil angeordnet ist, in die linke Anschlagstellung zurückgefahren, wobei der Magnetanker dann an einem Boden 18 des Polrohres 5 anstößt.
Das Polrohr 5 steht mit seinem linken Ende über ein den Spulenkörper 2 und den Polkern 4 umgebendes Gehäuse 19 über und ist in ein, den Boden 18 bildendes Abschlußelement 20 und insbesondere in einer Umfangsnut 21 des dahingehenden Abschlußelementes 20 endseitig eingebördelt. In- soweit ergibt sich ein druckdichter Abschluß zum Abschlußelement 20 hin. In dem Abschlußelement 20, das in der Art eines Stopfens mit Axialan- schlag an dem Polrohrende anliegt, ist eine weitere Umfangsnut 22 eingebracht, die ein ringförmiges Dichtelement 23 aufnimmt und insoweit den Ankerraum 6 gegenüber der Umgebung abdichtet. In dem Gehäuse 19 ist eine nicht gezeigte Anschlußstelle für die Leiterenden der Spulenwicklung 3 integriert, so dass sich die Spulenwicklung 3 von außerhalb des Gehäuses 19 her bestromen läßt. Im Gegensatz zu den bekannten Lösungen im Stand der Technik kommt die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung 1 ohne eine übliche Trennstelle in dem Polrohr 5 oder zwischen dem Polrohr 5 und dem Polkern 4 aus, sei es in Form einer
Schweißnaht oder sei es in Form einer frei gelassenen Stelle (Luftspalt), die sonst üblicherweise dazu dienen, das Polrohr 5 von dem Polkern 4 magnetisch zu entkoppeln. Anstelle dieser bekannten konstruktiven Maßnahmen zur magnetischen
Entkopplung sieht die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung 1 eine Einrichtung 9 vor, die ein Magnetfeld erzeugendes Element 10 umfaßt.
Wie die Fig.1 und 4 zeigen, werden hierzu vorzugsweise ein plattenartiger oder ringförmiger Permanentmagnet 1 1 oder vorzugsweise drei plattenartig gewölbte Permanentmagnete 1 1 , die sich entlang des Außenumfanges verteilen, eingesetzt. Das ein Magnetfeld erzeugende Element 10 oder die dergestalt gebildeten Permanentmagnete 1 1 erzeugen ein in radialer Richtung zu dem Polrohr 5 verlaufendes Magnetfeld, welches in der Lage ist, sich mit dem Magnetfeld des Spulenkörpers 2 derart zu überlagern, dass eine magnetische Sättigung in dem Polrohr 5 an der Stelle und um den Umfang des Polrohres 5, an welchem sich die Permanentmagnete 1 1 befinden, entsteht.
Die Fig. Ί bis 3 zeigen Ausführungsbeispiele, bei denen die ein Magnetfeld erzeugenden Elemente 10 an oder in einer Außenumfangsfläche 12 des
Polrohres 5 angeordnet sind. In der Fig.1 ist der Permanentmagnet 1 1 bün- dig in eine U-förmige Umfangsnut in dem Polrohr 5 eingelassen, wobei die Dicke d des Permanentmagneten 1 1 oder von mehreren, um das Polrohr 5 angeordneten Permanentmagneten 1 1 etwa 1/8 der Dicke D des Spulenkörpers 2 entspricht. Die axiale Ausdehnung des jeweiligen Magneten 1 1 beträgt dabei lediglich etwa 1/10 der axialen Ausdehnung des Spulenkörpers 2. In dem in Fig.2 in einem Längsschnitt dargestellten Ausführungsbeispiel einer Betätigungsvorrichtung 1 sind hingegen, wie dies insbesondere die Fig. 3 in einem Querschnitt von Fig.2 zeigt, drei gewölbte plattenartige Elektromagnete 14 mit ihren Spulenwicklungen vorgesehen. Die Elektro- magnete 14 sind jeweils um 120° versetzt auf der Außenumfangsfläche 1 2 des Polrohres 5 und des Polkerns 4 aufgesetzt. Sie sind insbesondere klemmend zwischen dem Polrohr 5 und dem Spulenkörper 2 angeordnet. Die tangentiale Erstreckung der Elektromagnete 14 ist jeweils etwa 1/8 des Gesamtumfanges des Polrohres 5. Über etwa VA ihrer axialen Länge sind die Elektromagnete 14 auf dem Polkern 4 liegend angeordnet und erstrecken sich mit ihrer restlichen Länge auf der Außenumfangsfläche des Polrohres 5.
Neben der gewählten Magnetkraft der Elemente 10 oder Permanentmagnete 1 1 sowie der Elektromagnete 14 kann die Hub-Kraft-Kennlinie der Betäti- gungsvorrichtung 1 auch durch die Gestalt des Endes 1 7 des Magnetankers 7, das dem Polkern 4 zugewandt ist, bestimmt werden. Hierzu zeigt Fig.4 ein Ausführungsbeispiel in einem schematischen Längsschnitt, das insbesondere zur Verlängerung des Hubes bei möglichst konstanter Hubkraft einen Steuerkonus oder eine konische Verjüngung 16 an dem Magnetanker 7 vorsieht. Hierdurch wird der magnetische Widerstand entsprechend der Bewegung des Magnetankers 7 allmählich verändert und die magnetische Anziehungskraft auf den Magnetanker 7 insgesamt erhöht. Die konische Verjüngung 16 ist an der dem Magnetanker benachbarten Stirnseite des Polkernes 4 abgebildet. Stand der Technik war es bisher, bei Polrohren eine magnetische Trennung in das Polrohr einzuschweißen oder einzulöten. Dadurch werden die magnetischen Kennlinien in den Anker gelenkt, woraus eine Kraft resultiert, welche auf den Anker der Betätigungsvorrichtung einwirkt. Der hier be- schriebenen erfindungsgemäßen Lösung liegt der Grundgedanke zugrunde, in dem in Rede stehenden Material eine Sättigung herbeizuführen. Beaufschlagt man, wie erläutert, zusätzlich zu dem schon anliegenden magnetischen Feld, hervorgerufen über den Spulenkörper 2 mit der Spulenwicklung 3, ein weiteres magnetisches Feld mittels einer Einrichtung 9 mit mindes- tens einem Magnetfeld erzeugenden Element 10, so treten die beiden Felder in Wechselwirkung, insbesondere wenn das weitere magnetische Feld eine radiale Feldausrichtung einnimmt.
Die Wechselwirkung zwischen den beiden Feldern kann dann derart sein, dass es, wie im Stand der Technik, zu einer magnetischen Trennung oder Entkopplung des Polrohres von dem Polkern kommt; bevorzugt ist aber vorgesehen, dass es in dem Polrohr dank der Überlagerung der beiden Felder zu einer magnetischen Sättigung kommt. Im dahingehenden Fall treten die magnetischen Kennlinien unmittelbar aus dem Polrohr aus und wech- sein in den Betätigungsanker. Dies führt insgesamt zu einer magnetischen Polarisation des Ankers, woraus eine verstärkte Kraft auf den Anker einwirken kann.
Insbesondere im Falle des Einsatzes von Elektromagneten 14 kann die Wechselwirkung in relativ weit gezogenem Rahmen vorgegeben werden, d.h. neben der angesprochenen magnetischen Trennung und/oder des Zu- stands der Sättigung des Polrohres könnte die Überlagerung der einzelnen Magnetfelder auch derart sein, dass die Magnetfeld erzeugende Wirkung der Spulenwicklung 3 verstärkt wird, um dergestalt beispielsweise den Magnetanker abzubremsen, bevor dieser seine maximale Endauslenkstel- lung einnimmt. Durch eine entsprechende Ansteuerung der Elektromagnete 14 kann dann die jeweilig Feldüberlagerung mit der Hauptwicklung des Spulenkörpers 2 dergestalt vonstatten gehen, dass in den beiden gegenüberliegenden, möglichen Betätigungsrichtungen des Ankers 7 sich unterschiedliche Kräfte und Verfahrgeschwindigkeiten vorgeben lassen. Letzteres setzt den Einsatz einer intelligenten Steuerung voraus.
Insgesamt läßt sich die Hub-Kraft-Kennlinie dann durch die folgenden Parameter beeinflussen:
durch Modifikation eines Innen- oder Außenkonus am Anker, mittels Schrägen am Polrohr,
in Form unterschiedlicher Magnete, sei es in Form von Permanentmagneten 1 1 oder Elektromagneten 14 oder Kombinationen dieser Magnettypen, und
mit Hilfe der Position des Magneten im Polrohr und unter Einbezug ob dieser innen oder außen am Polrohr angebracht ist.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
Betätigungsvorrichtung, insbesondere zum Betätigen von außenseitig anschließbaren Ventilen, mit einem Spulenkörper
(2) mit Spulenwicklung
(3), wobei der Spulenkörper (2) zumindest teilweise einen Polkern (4) oder ein Polrohr (5) radial umgreift, und mit einem zumindest in dem Polrohr (5) innerhalb eines Ankerraumes (6) geführten Magnetanker (7), der mit einem Betätigungselement (8) für ein Ventil oder ein anderes Bauteil zusammenwirken kann, und mit einer Einrichtung (9) zur magnetischen Beeinflussung, insbesondere Entkopplung des Polrohres (5) von dem Polkern (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (9) mindestens ein Magnetfeld erzeugendes Element (10) aufweist.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Magnetfeld erzeugende Element (10) ein Permanentmagnet (1 1 ) oder ein Elektromagnet (14) ist.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (9) zur magnetischen Beeinflussung zumindest teilweise radial zwischen dem Spulenkörper (2) und dem Polkern
(4) und/oder dem Polrohr (5) angeordnet ist.
Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (9) zur magnetischen Beeinflussung zumindest teilweise in dem Polrohr (5) angeordnet ist.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (9) zur magnetischen Beeinflussung in eine Außenum- fangsfläche (12) des Polrohres (5) eingesetzt ist oder an der Außenum- fangsfläche (12) des Polrohres
(5) bündig anliegt.
6. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (9) zur magnetischen Beeinflussung in eine Innenum- fangsfläche (13) des Polrohres (5) eingesetzt ist.
7. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (9) zur magnetischen Beeinflussung radial bündig mit der Außenumfangsfläche (12) oder Innenumfangsfläche (13) des Polrohres (5) angeordnet ist.
8. Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (9) zur magnetischen Beeinflussung aus zwei oder mehreren, mit gleichem tangentialen Abstand voneinander um das Polrohr (5) und/oder den Polkern (4) angeordneten Permanentmagneten (1 1 ) und/oder Elektromagneten (14) gebildet ist.
9. Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (9) zur magnetischen Beeinflussung eine radiale Dicke (d) aufweist, die etwa 1/3 bis 1/8 der Dicke (D) des Spulenkörpers (2) entspricht.
10. Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetanker (7) an seinem, dem Polkern (4) zugewandten Ende (15) eine konische Verjüngung (16) aufweist.
1 1 . Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die konische Verjüngung (10) in dem Polkern (4) entsprechend abgebildet ist.
12. Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Polkern (4) und das Polrohr (5) einstückig miteinander ausgebildet sind.
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