JP2008517471A - 作動装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、特に外部接続された弁を作動させるための作動装置に関するものであり、これは、ハウジング（１０）と、コイル部材（１２）と、を有している。コイル部材（１２）は、ハウジング（１０）内に配設されており、コイル（１４）が提供されていると共に、棒状チューブ（１６）を少なくとも部分的に取り囲んでいる。棒状鉄心（２０）が、棒状チューブ（１６）の１つの自由端に隣接している。この作動装置は、少なくとも１つのアーマチュア（２２）を更に有しており、このアーマチュアは、少なくとも棒状チューブ（１６）内のアーマチュアチャンバ内においてガイドされると共に、個別の弁を作動させる部分と協働する。従来技術に使用されている独立した上昇停止部を不要にするべく、棒状チューブ（１６）は、アーマチュア（２２）用の収容ジャケットのように構成されており、この収容ジャケットの１つの自由端には、アーマチュア（２２）用の停止領域（３８）を形成するべく折り込まれた内側に面するエッジが提供されている。

Description

本発明は、作動装置に関するものであり、更に詳しくは、これは、外部接続可能な弁を作動させるためのものであって、ハウジングと、この内部に配置され、コイル巻線を有するコイル要素と、を具備しており、コイル要素は、１つの棒状チューブを少なくとも部分的に取り囲み、その１つの自由端には、棒状鉄心が接続されており、アーマチュアチャンバ内の少なくとも棒状チューブ内においてガイドされると共に個別の弁を作動させる作動部分と相互作用する磁石アーマチュアを有している。

専門用語において、しばしば、作動磁石（ａｃｔｕａｔｉｎｇ ｍａｇｎｅｔ）とも呼ばれているこれらの作動装置は、例えば、独国特許出願第１０１０４９９８Ａ１号（ＤＥ１０１０４９９８Ａ１）に記述されており、様々なバージョンのものが自由に市販されている。作動磁石の作動部分は、基本的に管状のピンから形成されており、コネクタのプラグプレートに接続可能なコネクタプラグを介してコイル巻線を電気的に励起すると、これが、定義可能な経路を移動し、このプロセスにより、例えば、流体の流れを遮断又はルーティングする外部接続された弁の作動又はスイッチングプロセスが駆動されることになる。従って、電力が存在していない場合には、作動磁石の動力源が断たれることになり、一般に、磁石アーマチュアは、コイルに電流が供給された際にスイッチングプロセスを反復するべく、スイッチング装置自体内及び／又は好ましくは作動させる対象である弁に配置されているリセットスプリングにより、リセットされることになる。

後の日付で公開された独国公開特許第１０２００４０２８８７１号（ＤＥ１０２００４０２８８７１）の内容による一般的な作動装置の場合には、円筒形の棒状チューブの自由端が、棒状鉄心の外周側とコイル要素の内周側の間の対応する収容空間内に固定されており、この領域内において、棒状チューブは、連続して円筒形に製造されている。棒状チューブは、そのもう１つの反対側の自由端上に内向きにフランジが付与されており、且つ、磁石アーマチュア用のプラグ状の行程限界に堅固に接続されており、この結果、磁石アーマチュアは、存在しているコイル電圧に応じて、行程限界（即ち、停止表面）と、（もう１つの反対側の停止表面である）所謂抗接着ディスクの間において、前後に移動可能であり、このカップ形状を有する抗接着ディスクにより、磁石アーマチュアが棒状鉄心の方向において衝突した際に反対方向における移動動作のために再度容易に解放可能であることが保証されている。行程限界の領域内において、棒状チューブは、この行程限界と関連し、内周側においてガスケットによってシーリングされているか、或いは、そうでない場合には、棒状チューブと外周側の行程限界の組み合わせが、ネジ留めされたプラスチック材料のカバーキャップによって包まれている。

この作動装置は、高い印加圧力用に設計されたものであり、そのモジュラー構造に起因して、経済的且つ空間を節約できるように製造可能ある。しかしながら、特に、低圧のアプリケーションの場合には、この作動装置の寸法は「過剰」なものになっており、特に、作動装置の作業行程の端部領域内において、印加作動力を位置決め移動にわたって常に一定に維持したり、或いは、これを定義済みの方式によって固定すること、これは、これらの装置の適用領域の観点から、基本的に望ましい、ができない。

このような従来技術に鑑み、本発明の目的は、既知の作動装置の利点を保持しつつ、それらを更に改善することにより、それらが、特に低圧のアプリケーションにおいて、少数且つ「小さな」寸法を有するコンポーネントによって稼動できるようにすると共に、既に現場に設置済みの作動装置の場合にも、その装置の作業行程に関連した適合を実行できるようにすることにある。この目的は、請求項１の特徴を有する装置により、そのすべてが実現される。

この観点において、請求項１の特徴部分に規定されているように、棒状チューブは、磁石アーマチュア用の収容スリーブの形態で製造されており、これは、その１つの自由端上に磁石アーマチュア用の停止表面を形成することにより、内側に面するフランジエッジを具備しており、従来技術に示されている自動的な行程限界を省略可能であり、このように内側に面するフランジエッジを有する棒状チューブの１つの自由端により、磁石アーマチュア用の経路限界又は停止限界が直接的に実現されている。これらの接触力を棒状チューブを介して作動装置の残りの構造に確実に散じることができるように、棒状チューブは、好ましくは、そのもう１つの反対側の端部上に、固定部分を具備しており、この固定部分が、棒状鉄心とコイル要素間の収容空間と特に確実に係合し、この結果、磁石アーマチュアが棒状チューブのもう１つの端部と突然接触した際に、意図することなしに、棒状チューブが、この棒状鉄心とコイル要素間の収容部から抜けることを防止するためのフッキング機能を形成している。

この本発明において権利主張されている構成によれば、棒状チューブと内側に面するフランジエッジの間をシーリングする必要性は、もはや存在しない。

又、停止表面に加えて前述のフランジエッジにより、所与の均等化フレームワーク内において磁石アーマチュアの所与の位置決め移動によって発生する作動力間に発生可能な公差を均等化するという可能性も存在している。具体的には、薄壁を有するフランジエッジを適切な作動ツールによって軸方向に調節すると、磁石アーマチュアと停止表面間における可能な軸方向の距離が変化する。これは、例えば、所与の作業領域内において、印加作動力が磁石アーマチュアのフィード経路（作業行程）にわたって基本的に一定に維持されるようにする（或いは、定義された力の特性を有するようにする）べく、公差の均等化に使用可能である。この結果、作動装置のコンポーネントに発生可能な製造公差とは無関係に、この公差をフランジエッジにわたって補償及び均等化可能である。好ましくは、内側に面する棒状チューブのフランジエッジが、棒状チューブの円筒形の部分内へのフィード半径を介した遷移を経験すると共に、所与のフレームワーク内のフィード半径に起因し、前述の公差の均等化を磁石アーマチュアの移動方向における対応した軸方向の長さの変化ΔＸによって実現できるようになっている。

本発明において権利主張されている作動装置のその他の有利な実施例は、その他の従属請求項の主題となっている。

以下、添付の図面に示されている一実施例を使用することにより、本発明において権利主張されている作動装置について詳細に説明することとする。尚、添付の図面は、概略的なものであり、その縮尺は正確ではない。

図の底部が長手方向の断面になっている図１に示されている作動装置、これは、しばしば、専門用語において作動磁石と呼ばれている、は、コイル巻線１４を有する内部に配置されたコイル要素１２上にハウジング１０を具備している。このコイル要素１２は、分離ポイント１８により、棒状鉄心２０から基本的に磁力によって分離される棒状チューブ１６を少なくとも部分的に有しており、これは、この場合には、図示されているように、溶接物の形態又はレリーフサイトの形態である。棒状チューブ１６に沿って、磁石アーマチュア２２が、所謂アーマチュアチャンバ内においてガイドされており、これは、このための従来の設計を有する流体弁（これらの弁については詳述しない）を作動させるべく、その自由前端上において、ロッド形状の作動部分（図示されてはいない）と相互作用している。前述のロッド形状の作動部分（これについては詳述しない）は、棒状鉄心２０内の対応するロッド空間２６内において長手方向に変位可能にガイドされている。尚、この構造は、これらの作動装置において伝統的なものであり、従って、本明細書においては、これ以上の説明を省略する。コイル要素１２のコイル巻線１４に電流を供給するべく、好ましくは埋込物質３０によってハウジング１０に永久的に接続されたプラグ部分２８が存在している。その１つの自由端に、棒状鉄心２０は、外周側に棒状プレートの形態で直径が広くなっている階段部３２を具備している。例えば、コイル要素１２の対向する端部を、この棒状鉄心２０の階段部３２上に支持可能である。

プラグ接続部分２８を介して、コイル巻線１４と、従って、コイルに対してエネルギーが供給されると、磁気アーマチュア２２は、その作動後の位置に（図１において見た場合には、この図に示されている右手側の停止位置から、作動位置に対応している左手側の位置へと）移動する。この移動動作において、磁気アーマチュア２２は、ロッド形状の作動部分（これについては詳述しない）を引っ張り、流体弁（これについては詳述しない）の自由端が、作動プロセスのためにハウジング１０の左側から少なくとも部分的に出現する。作動装置の長手方向の軸３４に沿ったその軸方向の移動方向において、磁石アーマチュア２２には、少なくとも１つの流体補償チャネル３８が提供されており、この流体補償チャネルは、動作の際の障害を回避するべく、磁石アーマチュア２２の移動位置に応じて、アーマチュアチャンバ２４内において、アーマチュア又はチャンバ空間２４内に配置されている流体を前後に移動させることができるようにしている。左手側の位置から図１に示されている右手側の位置への磁石アーマチュア２２のリセット動作の場合には、コイル要素１２のコイル巻線１４に対してエネルギーを供給することはできず、リセット動作は、リセットスプリングによって強制的に実行される（このリセットスプリングについては、詳述しないが、このリセットスプリングは、流体弁の一部として、その弁プランジャにより、ロッド形状の作動部分と、従って、磁石アーマチュア２２を復帰させる）。

但し、電流が除去された後にも、棒状鉄心２０における残留磁力プロセスに起因して、磁石アーマチュア２２の１つの自由前面が、対向している棒状鉄心２０の隣接する前面に接着した状態で留まるという可能性が存在している。これを防止するべく、これら２つの前面の間のアーマチュアチャンバ２４内に抗接着ディスクの形態の抗接着手段を配置する方法は、従来技術に属しており（これについては詳述しない）、これは、一方においては、半径方向の距離をおいて、ロッド状の作動部分（これは図示されていない）を取り囲んでおり、他方においては、小さな軸方向の距離をおいて、アーマチュアチャンバ２４内において終端している。これらの抗接着ディスクの構造と動作については、例えば、独国特許第１０３２７２０９号（ＤＥ１０３２７２０９）に詳細に記述されており、従って、本明細書においては、これらに関する詳細な説明は省略する。

図２に具体的に示されているように、棒状チューブ１６は、円筒形の磁石アーマチュア２２用の収容スリーブの形態で製造されており、この収容スリーブは、磁石アーマチュア２２用の停止表面３８を形成することにより、その自由端上に、内側に面するフランジエッジ４０を具備しており、もう１つの自由端上において、コイル要素１２内のショルダ状の凹部４４を棒状鉄心２０とコイル要素１２の間の固定部分４２と係合させている。ショルダ状の凹部４４は、コイル要素１２内の環状の凹部内において、その１つの自由端において終了しており、且つ、棒状チューブ１６の円筒形の部分の方向におけるショルダ状の凹部４４の形成により、円錐状のテーパーを有している。又、棒状チューブ１６は、内周側において、ガスケットによってシーリングされており、このガスケットは、収容溝内の棒状鉄心２０の外周の略中間に配置されている。

内側に面する棒状チューブ１６のフランジエッジ４０は、丸い開口部４６を残しており、前述の磁石アーマチュア２２の流体均等化チャネル３６は、その一端をこの開口部内に放出している。図２に更に示されているように、棒状チューブ１６の固定部分４２は、図２において見た場合に棒状チューブ１６の下端の斜めに延長している半径方向の広がりから形成された外に面するフランジエッジ４８から形成されている。内側に面する上部のフランジエッジ４０は、棒状チューブ１６のもう１つの円筒形の外周表面４０とは反対に、内側に９０°だけ、例えば、フランジングプロセスにより、逆に端部が処理されている。内部停止表面３８を有する内側に面するフランジエッジ４０は、開口部４６の自由断面表面の反対側に、薄い接触リングのみを形成しており、磁石アーマチュア２２の対向する自由端は、突出するリングエッジ（図示されていない）により、これに衝突可能である。この図２に示されている棒状チューブが、図１に示されているように、その固定位置にある場合には、図１に示されているその右側の停止位置内への磁石アーマチュア２２のリセット動作において、棒状鉄心２０とコイル本体１２の間の収容部から棒状チューブ１６を意図することなしに引き出すことができないことが保証されている。これは、前述のショルダ状の凹部４４と係合している棒状チューブ１６の固定部分４２の動きを抑制している。この結果、棒状チューブ１６上において反対方向に発生し得る圧縮力も、外に向かって円錐状に延長する固定部分４２によって同様に和らげられる。

図１に更に示されているように、内側に面するフランジエッジ４０を有する棒状チューブ１６は、ハウジング１０の割り当てられた前端５０から、定義可能な距離だけ突出するべく構成されている。これに関連し、この突出の定義された量は、アーマチュアチャンバ２４内における磁石アーマチュア２２の自由移動を上回っている。この突出に基づいて、公差を均等化するべく、外部から相応して作動装置を依然として再較正可能であり、これについては後述する。分離ポイント１８を形成するべく、棒状鉄心２０は、磁石アーマチュア２２に対向しているその端面上に、環状の横材表面５２を具備しており、この横材表面は、外側に円錐状に広がっているセグメント表面上において棒状鉄心２０の円筒形の外周に一体で接続されている。又、横材表面５２の直径は、磁石アーマチュア２２の前部ショルダが横材５２を介して境界を接するアーマチュアチャンバ２４の部分と係合し、その内部においてガイドされるように、寸法設定されている。

更に図２に具体的に示されているように、棒状チューブ１６の内側に面するフランジエッジ４０は、定義可能なフィード半径上において、棒状チューブ１７の円筒形の部分内への遷移を経験するべく構成されており、この結果、磁石アーマチュア２２の位置決め移動において、特に作動力の較正又は公差の均等化のために、作動装置の作業レンジを調節可能である。図１に示されているように、結果的にΔＸ（その軸方向である長手方向のアライメントの観点においてフランジエッジ４０を調節可能な経路）が得られるように、作動装置の長手方向の軸３４に本質的に平行な前述のフィード半径において、フランジエッジを内部に向かって強く回転させるか又は外部領域内において更に固定可能である。但し、この結果、磁石アーマチュア２２の自由移動経路が変化することになる。

例えば、現場で作動装置を起動する際に、磁石アーマチュアがその完全なフィード経路（作業行程）の移動を完了する前に力の減少が発生することを確認可能である場合には、フランジエッジ４０と、従って、停止表面３８をクリンピングすることにより、ΔＸと、従って、自由移動を低減可能であり、この結果、この調節プロセスの後に、磁石アーマチュア２２の移動の終点において合計作動力が得られることになろう。逆に、磁石アーマチュア２２の移動動作の任意の瞬間においてかなり大きな作動力が利用可能である場合には、ΔＸの設定によって磁石アーマチュア２２の長い作動距離を実現可能であり、この結果、弁の作動のための弁の作動部分における相対的に長い動作距離が生じることになろう。いずれに場合にも、この結果、現場で作動装置を起動する前に（但し、任意選択によっては、後から保守作業において）、ΔＸ距離における公差の均等化を棒状チューブ１６によって実現可能であることが保証されている。尚、この作動装置は、特に低圧レンジ用に設計されているが、埋込物質としてのプラスチック物質によるハウジング１０の適切なスプレーコーティング（これは図示されていない）により、作動装置の緊密性を向上させることが可能であり、且つ、特に棒状チューブ１６の突出領域内において、この突出が個別のプラスチック材料によって包まれている場合には、更なる支持を実現することも可能である。

又、流体弁内のピン凹部（これについては詳述されていない）の適正度を制御するべくチェック可能な定義された接続可能性を実現するために、図１に示されているように、コイル要素１２及び棒状鉄心２０とハウジング１０の内周側の間に、プラスチックの埋込物質がピン５４の形態で外部にルーティングされている。

作動装置の主要部分を、部分的に正面図において、部分的に長手方向の断面において示す図。 磁石アーマチュアの収容スリーブとして図１に使用されている、棒状チューブの拡大図。

Claims (10)

1. 特に外部接続可能な弁を作動させるためのものであり、ハウジング（１０）と、この内部に配置され、コイル巻線（１４）を有するコイル要素（１２）と、を具備しており、前記コイル要素は、１つの棒状チューブ（１６）を少なくとも部分的に取り囲み、その１つの自由端には、棒状鉄心（２０）が接続されており、アーマチュアチャンバ（２４）内の少なくとも前記棒状チューブ（１６）内においてガイドされていると共に個別の弁を作動させるための作動部分と相互作用する磁石アーマチュア（２２）を有する作動装置において、
   前記棒状チューブ（１６）は、前記磁石アーマチュア（２２）用の収容スリーブの形態で製造されており、前記スリーブは、前記磁石アーマチュア（２２）用の停止表面を形成することにより、その自由端上に、内側に面するフランジエッジ（４０）を具備していることを特徴とする作動装置。
2. 前記棒状チューブ（１６）は、そのもう１つの自由端上において、前記棒状鉄心（２０）と前記コイル要素（１２）の間の固定部分（４２）と係合している請求項１記載の作動装置。
3. 前記棒状チューブ（１６）の前記内側に面するフランジエッジ（４０）は、開口部（４６）を残しており、少なくとも１つの流体均等化チャネル（３６）が、その一端をこの開口部内に放出しており、そのもう１つの個別の端部は、前記アーマチュアチャンバ（２４）内に放出している請求項１又は２記載の作動装置。
4. 前記棒状チューブ（１６）の前記固定部分（４２）は、前記コイル要素（１２）内のショルダ状の凹部（４４）と係合する外に面するフランジエッジ（４８）から形成されている請求項１〜３の中のいずれか一項記載の作動装置。
5. その内側に面するフランジエッジ（４０）を有する前記棒状チューブ（１６）は、定義可能な経路上において、前記ハウジング（１０）の割り当てられた前端部（５０）よりも突出している請求項１〜４の中のいずれか一項記載の作動装置。
6. 前記突出の定義可能な量は、前記アーマチュアチャンバ（２４）内の前記磁石アーマチュア（２２）の自由移動を上回っている請求項５記載の作動装置。
7. 前記棒状鉄心（２０）は、前記磁石アーマチュア（２２）と対向するその端面上に、外部に円錐状に広がったセグメント表面上において前記棒状鉄心（２０）の円筒形の外周に一体で接続された環状の横材表面（５２）を具備している請求項１〜６の中のいずれか一項記載の作動装置。
8. 前記横材表面（５２）の直径は、前記横材表面（５２）を介して境界を接する前記アーマチュアチャンバ（２４）の部分に係合する前記磁石アーマチュア（２２）の前部ショルダがその内部においてガイドされるように、寸法設定されている請求項７記載の作動装置。
9. 前記棒状チューブ（１６）の前記内側に面するフランジエッジ（４０）は、フィード半径において、前記棒状チューブ（１６）の前記円筒形の部分内に進入する請求項１〜８の中のいずれか一項記載の作動装置。
10. 前記ハウジング（１０）上において外部に突出する前記棒状チューブ（１６）の自由端は、プラスチック材料によってスプレーコーティング可能である請求項１〜９の中のいずれか一項記載の作動装置。

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