EP2743941A2

EP2743941A2 - Actuating device

Info

Publication number: EP2743941A2
Application number: EP20140000892
Authority: EP
Inventors: Philipp Hilzendegen; Kai Sumpf
Original assignee: Hydac Fluidtechnik GmbH
Current assignee: Hydac Fluidtechnik GmbH
Priority date: 2010-04-07
Filing date: 2011-03-19
Publication date: 2014-06-18
Also published as: EP2743941A3; WO2011124323A3; DE102010014072A1; EP2556520A2; WO2011124323A2

Abstract

The device (1) has a coil body (2) comprising a coil winding (3) and partially surrounding a pole core (4) or a pole tube (5). A magnetic armature is guided into the pole tube within an armature area. The armature is connected with an operating element (8) for a valve, and a decoupling device (9) decouples the pole tube from the pole core. The decoupling device has a magnetic field generating element e.g. permanent magnet (11), and arranged partially between the coil body and the pole core and/or pole body, where the pole core and the pole tube are designed as a single-piece.

Description

Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung, insbesondere zum Betätigen von außenseitig anschließbaren Ventilen, mit den Merkmalen im Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to an actuating device, in particular for actuating externally connectable valves, having the features in the preamble of claim 1.

Dahingehende Betätigungsvorrichtungen, die auch als Schaltmagnete bezeichnet werden, beschreibt beispielsweise die DE 101 04 998 A1 . 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 Magnetkreis von dem Polkern über das Polrohr zu einem Gehäuse, das den Spulenkörper umschließt, gebildet.Acting actuating devices, which are also referred to as shift magnets, describes, for example, the DE 101 04 998 A1 , An electromagnetically acting bobbin with a coil winding thereby surrounds a pole core and a pole tube radially. In a cylindrical armature space in the pole tube, 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. As a result, a closed magnetic circuit is formed from the pole core via the pole tube to a housing which encloses the coil body.

Die EP 1 887 677 A1 und die JP H07-302709 offenbaren jeweils gattungsgemäße Betätigungsvorrichtungen, bei denen die Polrohre von den Polkernen durch nicht-magnetische ringförmige Elemente entkoppelt sind.The EP 1 887 677 A1 and the JP H07-302709 disclose generic actuating devices in which the pole tubes are decoupled from the pole cores by non-magnetic annular elements.

Die EP 1 826 784 A2 beschreibt einen elektromagnetischen Aktuator mit einem in einem Polrohr mit Hilfe einer elektromagnetischen Spule verschiebbaren Anker, an dem ein Stößel angeordnet ist. Zur Verbesserung der Präzision der Stellbewegungen des Ankers sind ein Permanentmagnet und eine zweite, elektromagnetische Spule vorgesehen. Durch die Steuerung des Betriebs der zweiten elektromagnetischen Spule wird die Wirkung des Permanentmagneten auf den Anker und dessen Stellgeschwindigkeit beeinflusst, so dass präzise gesteuerte Bewegungsabläufe des Ankers ermöglicht sind.The EP 1 826 784 A2 describes an electromagnetic actuator with a displaceable in a pole tube by means of an electromagnetic coil Anchor on which a plunger is arranged. To improve the precision of the positioning movements of the armature, a permanent magnet and a second, electromagnetic coil are provided. By controlling the operation of the second electromagnetic coil, the effect of the permanent magnet on the armature and its actuating speed is influenced so that precisely controlled movements of the armature are made possible.

Die DE 44 42 190 A1 zeigt Betätigungsvorrichtung auf, insbesondere zum Betätigen von außenseitig anschließbaren Ventilen, mit einem Spulenkörper mit Spulenwicklung, wobei der Spulenkörper zumindest teilweise einen Polkern oder ein Polrohr radial umgreift, und mit einem zumindest in dem Polrohr innerhalb eines Ankerraumes geführten Magnetanker, der mit einem Betätigungselement für ein Ventil oder ein anderes Bauteil zusammenwirken kann, und mit einer Einrichtung zur magnetischen Beeinflussung im Sinne einer Entkopplung des Polrohres von dem Polkern, wobei die Einrichtung mindestens ein ein Magnetfeld erzeugendes Element aufweist, wobei die Einrichtung ein ringförmiger Permanentmagnet ist, der zwischen Polrohr und Polkern angeordnet ist.The DE 44 42 190 A1 shows actuating device, in particular for actuating externally connectable valves, with a bobbin with coil winding, the bobbin at least partially radially surrounds a pole core or a pole tube, and with a guided at least in the pole tube within an armature space armature, which is provided with an actuating element for a Valve or other component may cooperate, and with a means for magnetic interference in the sense of decoupling the pole tube of the pole core, wherein the device comprises at least one magnetic field generating element, wherein the device is an annular permanent magnet disposed between pole tube and pole core is.

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 ansteuern 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 Spulenwicklung ist.With such actuators can be used as an actuator of valves spool axially move or move in a rotating manner. In this case discontinuous movements (switching valves) or continuous movements (control valve) come into consideration. It can 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). Frequently, the actuators are designed as proportional magnetic systems in which the lifting of a movable armature in the stroke direction is proportional to the energization of the coil winding.

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.As a magnetically separating means are air gaps, welds with a non-magnetic material and the like more known. In part, such devices for magnetic decoupling of the pole core of the pole tube are expensive to manufacture. In addition, in particular their effect is to be regarded as partially unspecific.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Betätigungsvorrichtung, insbesondere für Ventile, zu schaffen, die auf einfache Weise eine wirkungsvolle magnetische Entkopplung von Polkern und Polrohr ermöglicht.Based on this prior art, the present invention seeks to provide an actuator, in particular for valves, which allows a simple way effective magnetic decoupling of pole core and pole tube.

Eine dahingehende Aufgabe löst eine Betätigungsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit.A related object solves an actuator with the features of claim 1 in its entirety.

Gemäß dem Kennzeichen von Anspruch 1 ist vorgesehen, dass die Einrichtung zur magnetischen Beeinflussung zumindest teilweise in dem Polrohr angeordnet ist.According to the characteristic of claim 1, it is provided that the device for influencing the magnetic field is arranged at least partially in the pole tube.

Um die Vormontage der Betätigungsvorrichtung zu vereinfachen, ist ein Formschluss zwischen dem Polrohr und der Einrichtung zur magnetischen Entkopplung vorgesehen. Dies wird durch Einsetzen eines oder mehrerer Permanentmagnete in die Außen- oder Innenumfangsfläche des Polrohres bewirkt. 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.In order to simplify the pre-assembly of the actuator, a positive connection between the pole tube and the device for magnetic decoupling is provided. This is accomplished by inserting one or more permanent magnets into the outer or inner circumferential surface of the pole tube. Instead of the permanent magnets, as explained, electromagnets occur. In this case, recesses, which are adapted to the outer contour of the permanent magnets or electromagnets, provide in the pole tube. In the recesses, the permanent or electromagnets can be used to form a press fit respectively. The device for magnetic decoupling in the form of permanent magnets or electromagnets can be contoured and fitted to the profile tube flush with its respective outer peripheral surface or inner peripheral surface and fit.

Dadurch, dass 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 im Sinne einer Entkopplung 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 diesbezüglich auch hohe Magnet- oder Schaltkräfte und mithin Betätigungskräfte für den Magnetanker der Betätigungsvorrichtung realisieren lassen.Because the device for influencing the magnetic field comprises at least one magnetic field-generating element which effects magnetic saturation through the interaction of its magnetic field directed in particular in the radial direction to the pole tube and the magnetic field generated by the coil winding, a magnetic adjustment in the sense of decoupling in FIG allows the described manner. In the pole tube, it can come by the superposition of the two magnetic fields to the adjustable magnetic saturation in order to control the magnet armature of the actuator with such a high effect, in this regard can also realize high magnetic or switching forces and thus actuating forces for the armature of the actuator ,

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.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.

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.In order to ensure a simple production of the actuating device, it is preferably provided to arrange the permanent magnet or electromagnets 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.

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.Preferably, several, in particular three 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 Distance from each other and, for example, 120 ° relative to their respective longitudinal axis offset from one another about the inner or outer circumference of the pole tube.

Die Permanent- oder Elektromagnete lassen sich als rechteckförmige, gewölbte 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.The permanent or electromagnets can be formed as rectangular, curved plates or 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. Also, the respective permanent magnet or electromagnet may annularly comprise the pole tube or the pole core.

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 Axialkraft aufrechterhalten. Es lässt sich dadurch eine gewünschte Kraft-Weg-Kennlinie darstellen.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 corresponding to the movement of the armature can be reduced toward 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.

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 sind der Polkern und das Polrohr einstückig ausgebildet.In addition to the mentioned magnetic decoupling or separation, but it would also be possible to make with the respective magnetic device, 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. In a particularly simple constructive embodiment of the actuating device of the pole core and the pole tube are integrally formed.

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 eine 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.

In the following, the actuating device according to the invention is explained in more detail by means of embodiments according to the drawing. This show in principle and not to scale representation of the

Fig. 1: a longitudinal section through a first embodiment of an actuating device according to the invention;
Fig. 2: a longitudinal section through an actuator;
Fig. 3: a cross section along the line AA through the actuator in Fig. 2 ; and
Fig. 4: a longitudinal section through a further embodiment of the actuator according to the invention.

Die Ausführungsform der Fig. 2 dient lediglich der Erläuterung des Hintergrundes der Erfindung und ist nicht Gegenstand eines der Ansprüche.The embodiment of the Fig. 2 is merely illustrative of the background of the invention and is not the subject of any of the claims.

Die in den Fig. 1 bis 4 in Längsschnitten bzw. einem Querschnitt (Fig. 3) dargestellte Betätigungsvorrichtung 1, die man fachsprachlich auch teilweise 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.The in the Fig. 1 to 4 in longitudinal sections or a cross section ( Fig. 3 ) shown actuating device 1, which is also sometimes referred to technical terms as a switching or actuating magnet and solenoid, is formed essentially of a bobbin 2 with a coil winding 3, which can trigger an actuation operation when energized.

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 Betätigungselement 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 17 ringförmig angeordnet, die mit ihrem Außenumfang an der Innenumfangsfläche 13 des Polrohres 5 zu liegen kommt.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. Within the pole tube 5, a magnet armature 7 is guided axially displaceably in an armature space 6, wherein the armature cooperates at its one end, the pole core 4 facing the end 15 with a plunger or rod-like actuator 8. The actuating element 8 is axially displaceably guided in the pole core 4 and passes completely through the pole core, wherein it can be coupled to an unillustrated fluid valve to its actuation. As a stop damping and to avoid sticking of the magnet armature 7 on the pole core, a non-stick or anti-stick disc 17 is annularly arranged between these components mentioned, which comes to rest with its outer periphery on the inner peripheral surface 13 of the pole tube 5.

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 nicht bestromtem 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.In the direction of the Fig. 1, 2 and 4 seen is the armature 7 with the actuator 8 in its right stop position, which should correspond to the energized state for the coil winding 3. When not energized state of the coil winding 3, the pertinent arrangement is moved back via a return spring, not shown in detail, which is arranged approximately in the fluid valve in the left stop position, the armature then abuts a bottom 18 of the pole tube 5.

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. Insoweit ergibt sich ein druckdichter Abschluss zum Abschlusselement 20 hin. In dem Abschlusselement 20, das in der Art eines Stopfens mit Axialanschlag 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.The pole tube 5 projects with its left end over 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 that regard, results in a pressure-tight closure to the end element 20 out. In the end element 20, which rests in the manner of a plug with axial stop at the Polrohrende, another circumferential groove 22 is introduced, which receives an annular sealing element 23 and in this respect seals the armature space 6 from the environment.

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.In the housing 19, 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. In contrast to the known solutions in the prior art, the actuating device 1 according to the invention is 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 weld or in the form of a vacant position ( Air gap), the otherwise usually serve to magnetically decouple the pole tube 5 of the pole core 4.

Anstelle dieser bekannten konstruktiven Maßnahmen zur magnetischen Entkopplung sieht die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung 1 eine Einrichtung 9 vor, die ein Magnetfeld erzeugendes Element 10 umfasst.Instead of these known constructive measures for magnetic decoupling, the actuating device 1 according to the invention provides a device 9 which comprises a magnetic field generating element 10.

Wie die Fig. 1 und 4 zeigen, werden hierzu vorzugsweise ein plattenartiger oder ringförmiger Permanentmagnet 11 oder vorzugsweise drei plattenartig gewölbte Permanentmagnete 11, die sich entlang des Außenumfanges verteilen, eingesetzt. Das ein Magnetfeld erzeugende Element 10 oder die dergestalt gebildeten Permanentmagnete 11 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 11 befinden, entsteht.As the Fig. 1 and 4 For this purpose, a plate-like or annular permanent magnet 11 or preferably three plate-like curved permanent magnets 11, which are distributed along the outer circumference, are preferably used for this purpose. The magnetic field generating element 10 or the thus formed permanent magnets 11 generate a radially extending to the pole tube 5 magnetic field, which is able to overlap with the magnetic field of the bobbin 2 such that a magnetic saturation in the pole tube 5 at the location and around the circumference of the pole tube 5, on which the permanent magnets 11 are located, is formed.

Die Fig. 1 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 11 bündig in eine U-förmige Umfangsnut in dem Polrohr 5 eingelassen, wobei die Dicke d des Permanentmagneten 11 oder von mehreren, um das Polrohr 5 angeordneten Permanentmagneten 11 etwa 1/8 der Dicke D des Spulenkörpers 2 entspricht. Die axiale Ausdehnung des jeweiligen Magneten 11 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 Elektromagnete 14 sind jeweils um 120° versetzt auf der Außenumfangsfläche 12 des Polrohres 5 und des Polkerns 4 aufgesetzt. Sie sind insbesondere klemmend zwischen dem Polrohr 5 und dem Spulenkörper 2 angeordnet.The Fig. 1 to 3 show embodiments in which the magnetic field generating elements 10 are arranged on or in an outer peripheral surface 12 of the pole tube 5. In the Fig. 1 the permanent magnet 11 is inserted flush into a U-shaped circumferential groove in the pole tube 5, wherein the thickness d of the permanent magnet 11 or of several to the pole tube 5 arranged permanent magnet 11 corresponds to about 1/8 of the thickness D of the bobbin 2. The axial extent of the respective magnet 11 is only about 1/10 of the axial extent of the bobbin 2. In the in Fig. 2 in a longitudinal section illustrated embodiment of an actuating device 1, however, as this particular Fig. 3 in a cross section of Fig. 2 shows three curved plate-like electromagnets 14 provided with their coil windings. The electromagnets 14 are each offset by 120 ° on the outer peripheral surface 12 of the pole tube 5 and the pole core 4 is placed. They are arranged in particular clamping between the pole tube 5 and the bobbin 2.

Die tangentiale Erstreckung der Elektromagnete 14 ist jeweils etwa 1/8 des Gesamtumfanges des Polrohres 5. Über etwa % 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.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% 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 5.

Neben der gewählten Magnetkraft der Elemente 10 oder Permanentmagnete 11 sowie der Elektromagnete 14 kann die Hub-Kraft-Kennlinie der Betätigungsvorrichtung 1 auch durch die Gestalt des Endes 17 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.In addition to the selected magnetic force of the elements 10 or permanent magnets 11 and the electromagnets 14, the stroke-force characteristic of the actuator 1 by the shape of the end 17 of the armature 7, which faces the pole core 4, are determined. This shows Fig. 4 an embodiment in a schematic longitudinal section, which provides a control cone or a conical taper 16 on the magnet armature 7 in particular for extending the stroke with the most constant lifting force. As a result, 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.

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 beschriebenen 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 mindestens einem Magnetfeld erzeugenden Element 10, so treten die beiden Felder in Wechselwirkung, insbesondere wenn das weitere magnetische Feld eine radiale Feldausrichtung einnimmt.It was previously the art to weld or solder a magnetic separation into the pole tube in pole tubes. Characterized the magnetic characteristics are directed into the armature, resulting in a force which acts on the armature of the actuator. The solution according to the invention described here is based on the basic idea of bringing about saturation in the material in question. If, as explained, a further magnetic field is generated by means of a device 9 with at least one magnetic field generating element 10 in addition to the already applied magnetic field caused by the coil body 2 with the coil winding 3, the two fields interact, in particular the further magnetic field occupies a radial field orientation.

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 wechseln in den Betätigungsanker. Dies führt insgesamt zu einer magnetischen Polarisation des Ankers, woraus eine verstärkte Kraft auf den Anker einwirken kann.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. In this case, 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.

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 Zustands 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 Endauslenkstellung 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.In particular, in the case of the use of electromagnets 14, the interaction can be specified in a relatively wide-drawn frame, i. In addition to the aforementioned 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 Endauslenkstellung. By a corresponding control of the electromagnets 14, the respective field superimposition with the main winding of the bobbin 2 can 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.

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 11 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.

Overall, the stroke-force characteristic can then be influenced by the following parameters:

by modification of an inner or outer cone at the anchor,
by means of bevels on the pole tube,
in the form of different magnets, be it in the form of permanent magnets 11 or electromagnets 14 or combinations of these magnet types, and
with the help of the position of the magnet in the pole tube and including whether it is mounted inside or outside the pole tube.

Claims

Actuating device, in particular for actuating externally connectable valves, with a bobbin (2) with coil winding (3), wherein the bobbin (2) at least partially radially surrounds a pole core (4) or a pole tube (5), and with a at least in the Pole tube (5) within an armature space (6) guided magnet armature (7) which can cooperate with an actuating element (8) for a valve or other component, and with a device (9) for magnetic influence in the sense of decoupling the pole tube ( 5) of the pole core (4), wherein the device (9) at least one magnetic field generating element (10), characterized in that the means (9) for magnetic influence at least partially in the pole tube (5) is arranged.

Actuating device according to claim 1, characterized in that the respective magnetic field generating element (10) is a permanent magnet (11) or an electromagnet (14).

Actuating device according to claim 1 or 2, characterized in that the means (9) for magnetic influence at least partially radially between the bobbin (2) and the pole core (4) and / or the pole tube (5) is arranged.

Actuating device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the means (9) for magnetic influence in an outer peripheral surface (12) of the pole tube (5) is inserted or on the outer peripheral surface (12) of the pole tube (5) is flush.

Actuating device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the means (9) for magnetic influence in an inner circumferential surface (13) of the pole tube (5) is inserted.

Actuating device according to claim 4 or 5, characterized in that the means (9) for magnetic influence radially flush with the outer peripheral surface (12) or inner peripheral surface (13) of the pole tube (5) is arranged.

Actuating device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the means (9) for the magnetic influence of two or more, spaced with the same tangential distance around the pole tube (5) and / or the pole core (4) arranged permanent magnet (11) and / or electromagnets (14) is formed.

Actuating device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the means (9) for influencing the magnetic has a radial thickness (d) which corresponds to about 1/3 to 1/8 of the thickness (D) of the bobbin (2).

Actuating device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the magnet armature (7) at its, the pole core (4) facing the end (15) has a conical taper (16).

Actuating device according to claim 9, characterized in that the conical taper (10) in the pole core (4) is mapped accordingly.

Actuating device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the pole core (4) and the pole tube (5) are integrally formed with each other.