KR20110037966A - 작동 디바이스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 특히 외부에 연결될 수 있는 밸브들을 작동하기 위한 작동 디바이스에 관한 것으로서, 상기 작동 디바이스는 하우징(10)과, 하우징 내부에 배치되고 코일 권선부(14)를 갖는 코일 본체(12)를 포함하고, 상기 코일 본체는 그 자유 단부에 폴 코어(20)가 연결된 폴 튜브(16)를 전기자(22)와 함께 적어도 부분적으로 둘러싸고, 상기 전기자는 전기자 챔버(24) 내에 있는 적어도 폴 튜브(16) 내에서 길이방향으로 변위가능한 방법으로 안내되며 각각의 밸브부를 작동시키기 위한 작동부(26)와 함께 협동하고, 상기 폴 튜브(16)는 전기자(22)를 위한 수용 슬리브의 형태로 설계되고, 상기 슬리브는 고정 베어링 지점(124)에 고정되고, 수용 슬리브를 위한 자유로운 베어링 지점(116)에 복구 수단(112)이 결합되어, 수용 슬리브에 힘을 가하여 고정 베어링 지점(124)에서 멀어지는 방향으로 이동시킨다.

Description

작동 디바이스{Actuating device}

본 발명은 특히 외부에 연결될 수 있는 밸브들을 작동하기 위한 작동 디바이스로서, 하우징과, 상기 하우징 내부에 배치되고 코일 권선부를 갖는 코일 본체를 포함하고, 상기 코일 본체는 그 자유 단부에 폴 코어(pole core)가 연결된 폴 튜브를 전기자와 함께 적어도 부분적으로 둘러싸고, 상기 전기자는 전기자 공간 내에서 적어도 상기 폴 튜브 내에 길이방향으로 변위가능하게 안내되며 각각의 밸브부를 작동시키기 위한 작동부와 함께 협동하고, 상기 폴 튜브는 상기 전기자를 위한 수용 슬리브로서 설계되고, 상기 슬리브는 그의 자유 단부 영역이 고정된 베어링 지점에 고정되는, 작동 디바이스에 관한 것이다.

DE 10 2004 051 332 A1호는 일반적인 작동 디바이스를 공개한다. 공지된 해결책으로서, 작동 디바이스의 하우징에서부터 돌출하는 폴 튜브는 그 하나의 자유 단부 상에서 전기자가 그 하나의 단부측 이동 위치에서 지지될 수 있는 플랜지형 에지(flanged edge)를 구비하고, 상기 플랜지형 에지는 노출된 중심 구멍을 남겨두고, 상기 구멍 내로 전기자의 압력 균등화 채널이 이행되고, 상기 압력 균등화 채널은 그 대향한 측면 상에서 폴 코어에 지지되고, 그 방향에서 압력 균등화 채널이 그 다른 측면 상에서 이행한다. 대향한 단부에서, 폴 튜브는 반대방향으로 지향되어 있는 더 작은 곡률의 플랜지형 에지를 갖고, 상기 플랜지형 에지에 의하여 폴 튜브가 코일 본체와 폴 코어 사이의 위치에서 축방향 및 반경방향으로 고정되어 있다. 폴 튜브의 자유 에지들을 향한 편향의 결과로서, 폴 튜브는 작동 디바이스의 부품들을 위한 끼워맞춤 장착(fitted mounting)을 형성하기 위하여 어떤 길이방향 공차 균등화(tolerance equalization)를 생성한다. 폴 코어와 코일 본체 사이에 폴 튜브의 규정된 클램핑 사이트(clamping site)의 결과로서, 이러한 공차 균등화 가능성들이 제한된다.

이러한 결점을 경감하기 위해서, 유사한 일반적인 작동 디바이스에 대한 DE 10 2005 061 184 A1호는 수용 슬리브의 폐쇄된 하단부로서 폴 튜브의 상술한 플랜지형 에지를 형성하는 것을 제안하고 있으며, 상기 수용 슬리브는 폴 코어에 의해 지탱되며 폴 코어에 접촉하여 있고, 작동 디바이스에 연결될 수 있는 밸브를 작동하기 위한 전기자가 전후 이동하며 그렇게 이동하는 동안에 특별히 하단부를 압축하거나 또는 자신을 끌어당김에 의하여 하단부에서 상승할지라도, 폴 튜브가 그 위치를 유지하도록 폴 튜브의 하단부는 폴 코어 내로 끼워질 수 있다. 플랜지형 에지가 위에서 보여준 바와 같이 환형 통과 지역을 더 이상 한정하지 않고 오히려 폐쇄되어 있기 때문에, 이런 경우에 내압성(pressure-tightness)에 추가하여 고압에도 사용할 수 있으며, 탑재가능한(loadable) 강성의 폴 튜브 시스템이 형성된다.

폴 튜브의 하단부와 폴 코어와의 규정된 접촉은 넓게 드로잉된(drawn) 영역에서 폴 튜브 상의 어느 곳에서도 공차 균등화를 실행할 수 있는 고정 타입을 달성한다. 이와 관련하여, 폴 튜브는 그 자유 단부에서 작동 디바이스의 하우징 상에 지지되는 비드형(bead-shaped) 플랜지로 이동하는 것이 제공된다. 플랜지의 비드부는 둥근 비드로서 설계되고; 이것이 작동 디바이스의 하우징과 인접한 밸브 본체의 하우징 부품들 사이에서 비드형 플랜지의 자유 단부 영역을 클램핑에 의하여 배치할 수 있게 하고, 탄성적 회복성(elastically resilient) 비드 본체의 결과로서, 관절연결 타입이 실행되고 그를 따라 특히 축방향에서 폴 튜브가 그 설치 길이에 의해 코일 본체와 폴 코어 내에 끼워질 수 있다.

그와 같은 종래 기술에 기초하여, 본 발명의 목적은 소형의 설치 크기에 대해 개선된 공차 매칭(matching)이 기계적 노력을 거의 들이지 않고 따라서 비용이 저렴하게 달성되도록, 그들의 장점들, 특히 신뢰성있고 장기간 지속하는 작동 작업(actuating operation)을 유지하면서 공지된 해결책(solutions)을 더욱 개선시키는 것이다. 이러한 목적은 전체적으로 청구항 제 1항의 특징들을 갖는 작동 디바이스에 의하여 달성된다.

여기서, 청구항 제 1항의 특징부에서 규정한 바와 같이, 폴 튜브를 형성하는 수용 슬리브를 위한 헐거운(loose) 베어링 지점에서 리셋 수단이 수용 슬리브에 작용하여 고정 베어링 지점에서 멀어지는 방향으로 상기 수용 슬리브에 힘을 가한다는 점에서, 공차 균등화가 매우 넓게 드로잉된 하부 구조 내에서 실행될 수 있고, 이러한 균등화의 양은 리셋 수단의 적절한 선택에 의해 규정될 수 있다. 작동 디바이스의 개별 구성요소들의 가능한 제조 공차들에 관계없이, 관련된 공차가 따라서 보정될 수 있고, 이러한 관점에서 수용 슬리브에 작용하는 리셋 수단을 통해 개별적으로 균등화될 수 있다.

작동 디바이스는 모듈식 키트로서 설치될 수 있으며, 키트의 부품으로서 각각의 리셋 수단에 의하여, 공차 균등화가 또한 이에 따라 변화되는 설치 길이들과 함께 보장될 수 있다. 리셋 수단이 양호하게 에너지 저장 디바이스로서, 특히 양호하게 디스크 스프링의 형태로서 제조되면, 작동 디바이스를 위한 서비스 및 작동 온도들이 넓은 범위에서 변화될지라도 지적된 공차 균등화가 보장될 수 있다.

본 발명에 의한 작동 디바이스의 특별히 양호한 하나의 실시예로서, 하우징 외부에 배치된 수용 슬리브는 상기 수용 슬리브의 외경에 대하여 확대되어 있는 하단부를 갖고, 또한 직경 변화의 사이트에서 상기 리셋 수단이 작용하는 편향된 에지(deflected edge)를 갖는다. 양호하게, 리셋 수단은 그 하나의 작용면이 상기 하우징에 작용하고, 다른 작용면이 수용 슬리브의 원통형 외주와 돌출 에지 사이의 편향 영역에서 작용한다. 이러한 방법으로 지적된 편향 영역에서 양호한 힘의 전달이 있기 때문에, 할당될 수 있는(assignable) 하우징 부품들에서의 리셋 수단의 신뢰성 있는 지지가 달성된다. 폐쇄된 하단부 형태의 결과로서, 작동 디바이스가 또한 고압 응용분야들을 위해 사용될 수도 있다.

본 발명에 의한 작동 디바이스의 다른 양호한 실시예로서, 수용 슬리브의 편향된 에지는 매체를 운반하기 위해 전기자 공간에 연결되는 주변 갭을 한정하고, 상기 공간은 상기 수용 슬리브의 튜브형 부분에 의해 한정된 전기자를 수용하는 것이 제공된다. 폴 튜브로서 수용 슬리브의 하단부는 주변 갭 때문에 특히 유익하게 편향되고 반동될 수 있고, 이러한 방법으로 하단부를 댐핑(damping)시킴에 의하여 하단부 상에서의 전기자의 충격 운동을 중화(counteract)시킬 수 있다.

양호하게 하단부가 그 중간에서 상기 전기자 공간의 방향으로 컵 모양으로 돌출하는 오프셋(offset)을 구비한다면, 하단부는 이에 따라 그 강도의 면에서 보강되고 지적된 댐핑 거동이 개선된다. 전기자 공간과 결합될 수 있는 컵형 돌출부로 인하여, 작동 디바이스는 축방향에서 수용 슬리브의 하단부에 의하여 외측에 대해 폐쇄되고 설치 공간을 절약한다.

본 발명에 의한 작동 디바이스의 다른 양호한 실시예로서, 편향된 에지는 균일한 폭을 갖는 주변 갭의 형성과 함께 서로 평행하게 연장되는 2개의 다리 섹션을 갖고; 이것은 전기자가 하단부를 타격하며 벤딩 사이트로서 편향된 에지를 해방시키면 힘의 적용을 향상시키는 것이 제공된다. 부식성 매체가 주변 갭 내에 놓일 수 있기 때문에, 수용 슬리브는 양호하게 내식성 고급의(high-grade) 강철 재료로서 제조된다. 수용 슬리브는 작동 디바이스의 형태에 의존하여 자화가능한 또는 자화될 수 없는 고급 강철로 구성될 수 있다.

본 발명에 의한 작동 디바이스의 다른 특별히 양호한 실시예로서, 수용 슬리브의 자유 단부 에지 상에는 고정 베어링 지점이 있고, 이 고정 베어링 지점은 도시된 바와 같이, 그 목적을 위해 폴 코어에 코킹된다(caulked). 헐거운 베어링 지점은 폐쇄된 하단부의 영역에서 폴 튜브의 대향 단부 상에, 특히 폴 튜브가 작동 디바이스의 하우징으로부터 나오는 사이트에 배치되고, 또한 지지는 폴 튜브가 관통하는 코일 본체 및/또는 하우징 부품들에 의하여 달성된다. 헐거운 베어링 지점에서의 리셋 수단의 작용으로 인하여, 수용 슬리브는 그 내주에 의하여 이에 따라 스트레치되고 그리고 전기자의 이동경로의 영역에서 가능한 불균등(unevenness)을 균등하게 한다. 또한 수용 슬리브는 장력을 영구적으로 받는 상태로 유지되고; 이것은 전기자가 수용 슬리브의 하단부를 타격하는 경우에 유익하다. 프리텐션된(pretensioned) 수용 슬리브로 인하여 적용될 수 있었던 진동 패턴이 회피될 수 있다.

본 발명의 작동 디바이스에 따르면 소형의 설치 크기에 대해 개선된 공차 매칭(matching)이 기계적 노력을 거의 들이지 않고 비용이 저렴하게 달성될 수 있으며, 특히 신뢰성있고 장기간 지속하는 작동 작업(actuating operation)을 유지하면서 공지된 해결책(solutions)을 더욱 개선시킬 수 있다.

본 발명에 의한 실시예는 도면에 도시된 바와 같은 예시적 실시예를 사용하여 아래에 상세히 설명된다. 도면들은 개략도이며 실측이 아니다.
도 1은 접속된 밸브 디바이스를 갖지 않은 작동 디바이스를 전체적으로 길이방향 단면으로서 도시한다.
도 2는 도 1의 원 D에 도시된 바와 같은 확대된 발췌 도면을 도시한다.
도 3은 작동 디바이스의 전기자 상에서 작동부의 사출 공정에 관한 제조 형태의 부분을 길이방향 단면으로서 도시한다.
도 4a, 도 4b 및 도 4c는 도 1 내지 도 3에 대하여 변경된 사출 해결책(solution)의 제 2 실시예를 길이방향 단면도, 원근 평면도 및 전방도로서 도시한다.
도 5a, 도 5b 및 도 5c는 도 4a, 도 4b 및 도 4c에 대응하여 사출 해결책의 제 3 실시예를 도시한다.
도 6a, 도 6b 및 도 6c는 도 4a, 도 4b 및 도 4c에 대응하여 사출 해결책의 제 4 실시예를 도시한다.
도 7은 도 1의 원 A에 도시된 바와 같은 확대된 발췌 도면을 도시한다.
도 8은 도 1의 원 B에 도시된 바와 같은 확대된 발췌 도면을 도시한다.
도 9는 도 1의 원 C에 도시된 바와 같은 확대된 발췌 도면을 도시한다.
도 10 및 도 11은 도 9의 원 C에 도시된 바와 같이 상세한 해결책을 위한 개별 제조 단계들을 길이방향 단면으로서 도시한다.

도 1에서 길이방향 단면으로 도시되고 또한 기술용어에서 "작동 또는 스위칭 자석"으로 언급되어 있는 작동 디바이스는 전체가 도면 부호 10으로 지칭된 하우징을 갖고, 이 하우징 내에 코일 권선부(14)를 갖는 코일 본체(12)가 배치되어 있다. 이 코일 본체(12)는 개방된 채로 남아있는 사이트의 형태로 된 분리 지점(18)에 의하여 폴 코어(20)로부터 필수적으로 자기적으로 디커플링되는 폴 튜브(16)를 적어도 부분적으로 포함한다. 그러나 종래 기술은 또한 대응하는 분리 지점이 용접 등에 의하여 형성되어 있는 해결책들(도시되지 않음)을 공개한다. 폴 튜브(16)를 따라서 전기자(22)는 전기자 공간(24)에서 길이방향으로 변위될 수 있도록 안내되고, 상기 전기자 공간은 그 하나의 자유로운 전방 단부에서, 특히 상세히 나타나지 않은 공압 밸브들의 형태로 된 종래 디자인의 유체 밸브들(도시되지 않음)을 작동하기 위한 로드형(rod-like) 작동부(26)와 상호작용한다. 이 밸브와 연결시키기 위해, 폴 코어(20)는 그 자유 단부에서 연결 플랜지(28)를 구비한다. 연결 플랜지(28)는 그 외측 주변에서 대응하는 엘라스토머 개스킷들을 적어도 부분적으로 수용하기 위해 그리고 매체 흐름을 안내하기 위해 오목한(depressed) 링 홈들을 갖는다.

양호하게 적어도 하나의 도전성 구리 와이어로 구성되는 코일 본체(12)의 코일 권선부(14)에 동력을 공급하기 위해, 밀봉 컴파운드(32)를 통해 하우징(10)의 나머지 부분들에 양호하게 영구적으로 연결되는 플러그부(30)가 있다. 도 1을 바라보는 방향에서, 좌측면에서 우측면을 향하여, 밀봉 컴파운드(32)에서 종결되는 환형 폴 플레이트(34)가 삽입되고, 이에 따라 하우징(10) 내에 이것을 단단히 보유하기 위해 후자(도시되지 않음)에 코킹된다. 덧붙여, 폴 플레이트(34)는 폴 코어(20)의 외주를 둘러싸고, 상기 폴 코어는 상세히 나타나지 않은 밸브 디바이스를 통해 작동 디바이스에서 도 1에 도시된 설치 위치에 보유된다. 폴 튜브(16)는 수용 슬리브로서 컵 모양으로 설계되고, 폴 튜브(16)의 하단부(36)는 전기자의 이동 위치에서 전기자(22)를 위한 정지 한계를 형성하고, 하단부는 도 1을 바라보는 방향에서 가장 우측에 있다. 코일 본체(12)와 함께 밀봉 컴파운드(32)는 예를 들어 폴리아미드, 양호하게는 PA6와 같은 플라스틱 재료로서 구성된다. 작동 디바이스의 상단면 상의 밀봉 컴파운드(32)는 그 하단면을 따라서 컵형 하우징 재킷(38)의 리세스들과 결합하고, 상기 재킷은 유사하게 하우징의 컴포넌트이다. 하우징 재킷(38)과 전기자(22)뿐만 아니라 폴 코어(20)와 폴 플레이트(34)도 역시 금속 재료로서 구성되고, 이러한 모둔 부품들은 동일한 재료로 구성된다. 폴 튜브(16)는 응용분야에 의존하여 자기 전도체 또는 자기 부도체가 될 수 있는 고급 강철 재료로서 제조되는 것이 양호하다.

코일 권선부(14) 및 그에 따른 코일이 플러그부(30)에 의하여 동력이 공급되면, 그때 전기자(22)는 도 1에 도시된 작동 위치, 즉 도 1을 바라보는 방향에서 보아 우측 위치에서부터 도 1에 도시된 바와 같은 작동 위치에 대응하는 좌측 위치로 이동된다. 이러한 트래블링(traveling) 운동에서, 전기자(22)는 로드형 작동부(26)를 편승시키며, 그 트래블 위치들 각각에서 공압 밸브 상에서의 작동 과정을 위한 상기 작동부의 자유 단부가 하우징(10)에서 외부로 특히 폴 코어(20)에서 외부로 돌출한다. 도 1을 바라보는 방향에서 좌측으로 향하는 전기자(22)의 이러한 트래블링 운동에서, 압축 스프링(40)의 형태로 된 에너지 저장 디바이스가 프리텐션되고, 코일 권선부(14)에 전원 차단(de-energize)이 되면 즉시, 프리텐션된 압축 스프링(40)이 전기자(22)를 그 우측의 초기 위치로 다시 밀고, 상기 우측의 초기 위치에서 전기자가 폴 튜브(16)의 하단부(36)의 내면에 접촉할 수 있게 된다. 이러한 전원차단된 상태에서, 연결된 밸브 디바이스는 스위치가 개방되어 전원 차단이 된다. 본 발명에 의한 작동 디바이스의 하나의 변경된 실시예(도시되지 않음)에서는, 또한 작동부(26)와 함께 전기자(22)의 지시된 리셋 운동을 유발시키기 위해 압축 스프링(40) 형태로 된 에너지 저장 디바이스가 연결된 밸브 디바이스로 이동하도록 제공될 수 있다.

그러나 전류가 폴 코어(20)와 폴 플레이트(34)에서 잔류한 자성 과정의 결과로서 빠져나갈지라도, 전기자(22)는 그 하나의 자유면에 의해 이것과 마주보는 폴 코어(20)의 인접한 표면에 부착된 채로 유지되는 일이 일어날 수 있다. 이것을 회피하기 위하여, 전기자 공간(22) 내의 2개의 표면 사이에, 효과적으로 디커플링(decoupling)을 실행하기 위해 반경방향 거리를 가지며 로드형 작동부(26)를 둘러싸는 반부착(anti-adhesion) 수단(42)이 삽입된다. 로드형 작동부(26)는 전기자(22)와 작동부(26)의 길이방향 축(46)(이 경우에 또한 선택적 운동 축을 형성함)을 따라 연장하는 중심 채널(44)에 의하여 관통된다. 따라서 지적된 중간 채널(44)은 작동부(26)의 2개의 대향 표면(48, 50) 상에서 외부로 개방된다. 특히, 작동부(26)의 우측면(50) 상의 중심 채널(44)은 전기자(22)의 개방 공간(52)으로 이어지고, 다음에 상기 개방 공간(52)이 전기자 공간(24)으로 이어지며, 압력 및 매체를 이송한다. 또한 작동 로드(26)와 전기자(22)의 전방 단부를 위한 가이드를 형성하는, 밀봉 지역(54) 사이의 영역에는 크로스 채널(56)이 있는데, 이 크로스 채널은 한 단부가 중심 채널(44)로 이행되고 다른 단부가 폴 코어(20)에 의해 둘러싸여 있는 중심 공간(58)으로 나온다.

중심 채널(44), 크로스 채널(56), 중심 공간(58), 개방 공간(52), 및 전기자(22)를 포함하는 컴포넌트들은 밸브 유닛(상세히 도시되지 않음)에 연결되어 있는 압력 균등화 시스템의 타입을 형성하고, 이 압력 균등화 시스템은 작동부(26)와 함께 전기자(22)의 트래블 운동이 가능한 압력차에 의해 악영향을 받지 않도록 밸브 유닛으로부터 유래하는 압력 매체를 보상한다. 옵션으로서, 이러한 방법으로 안내되는 압력 매체는 또한 다른 면적 비율들의 결과로서 전기자(22)에 의하여 적용될 작동력을 효과적으로 지지할 수 있다. 분리 지점(18)의 영역에서, 러그형(lug-like) 환형 돌출부(60)를 갖는 폴 코어(20)는, 전기자(22)의 각 트래블 위치에서 전기자가 환형 돌출부(60) 내에서 안내되어서 분리 지점(18)의 크기가 전기자(22)의 트래블 방향에 의존하여 변화되도록, 상기 영역에서 오프셋된 전기자(22)의 스텝핑(stepping)(62)에 중첩한다.

로드형 작동부(26)는 연결 영역(64)에서 특히 도 3에 도시된 바와 같이 전기자(22)로 사출되는 사출가능한 재료로서 형성된다. 여기서 사출을 참고로 할 때, 이것은 종래 사출, 캐스팅, 및 다이캐스팅 방법들을 포함한다. 작동부(26)의 사출가능한 재료는 기본적으로 이러한 방법으로 가공될 수 있는 어떠한 재료도 될 수 있다. 그러나 양호하게는, 플라스틱 재료가 사용되고, 특히 열가소성 가공가능한 플라스틱이 사용된다. 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT)를 사용하면 특히 유익한 것으로 입증되었다. 이것은 230℃ 내지 270℃의 질량 온도에서 사출 성형이 가능하게 한다. 사용된 플라스틱 재료는 필요한 강도 및 강성을 갖고, 그리고 슬라이딩 및 마모 거동이 여기서 고려하는 응용분야에서 실용적인 시험들에서 매우 양호한 것으로 입증되었다. 이러한 예시적 실시예에서, 전체 작동부(26)는 사출가능한 플라스틱 재료로서 형성되고; 그러나 여기서 또한 전방 영역에서 작동부(26)를 종래 금속 로드 재료로서 형성할 수 있으며, 그때 전이 영역에서만 사출가능한 재료에 의하여 전기자(22)로 사출된다.

도 3은 전체를 도면 부호 66으로 지칭되어 있는 사출 금형을 부분적으로 그 기본적 구조를 도시하고 있다. 금형 제거 공정에서 이러한 사출 금형(66)은 여러 부품(도시되지 않음)들로 제조되고, 그 부품들과 함께 도 3에 도시된 바와 같이 완전한 금형으로 조립될 수 있다. 금속 전기자(22)는 사출 금형(66)으로 삽입되고, 그 자유면에서 연결 영역(64)을 형성한다. 이러한 방법으로 형성된 가능한 사출 표면(68)은 사출 금형(66)의 벽에 의하여 외측에 대해 제한되고, 이것이 적어도 이러한 영역에서 전기자(22)의 자유면 위로 돌출하지 않도록 선택된다. 더구나, 사출 표면(68) 내에서 주변의 환형의 홈형 오목부(70)는 전기자(22)의 자유면에 제조되고; 이것은 도 2에 확대되어 도시되고, 사출된 플라스틱 재료가 아래의 훅킹(hooking)에 의하여 연결 영역(64)을 따라 전기자(22)에서 언더컷(undercut)에 보유될 수 있도록 언더컷 형태(72)의 한 타입을 형성한다. 또한, 전기자(22)는 도 3에 도시된 바와 같이 작동부(26)에 의하여 관통되는 중앙 연장 중심 구멍(74)을 갖고, 이에 대응하여 삽입된 금형 코어(76)가 이러한 형태를 가능하게 한다. 중심구멍(74)이 넓어지는 개방 공간(52)으로 해방되기 때문에, 또 하나의 지지면이 전기자(22)의 제 2 사출 표면(78)으로서 거기에 형성된다. 제 2 사출 표면(78)의 영역에서, 체결부(26)의 플라스틱 재료는, 전기자(22)의 두 트래블 방향에서 사출공정에 의한 작동부(26)의 안전한 정착(anchoring)이 보장되도록 여기에 형성된 확장 스텝(step)에 중첩한다.

도 3에 도시된 바와 같은 사출 금형(66)은 로드형 작동부(26)가 전술한 디스크형 반부착 수단(42)의 형성과 함께 외측으로 반경방향으로 넓어지도록 선택된다. 이런 경우에, 폴 코어(20)는 전기자(22)로부터 확실하게 디커플링되고, 반부착 수단(42)이 또한 전기자(22)를 위한 정지 보호부의 한 타입을 형성한다. 도 2가 특별히 도시하고 있듯이, 디스크형 반부착 수단(42)과 작동부(26)의 전방에 있는 나머지 엔클로저(enclosure) 사이에서, 정지 스텝(80)이 형성되고, 이 스텝 상에 압축 스프링(40)의 형태로 된 에너지 저장 디바이스의 하나의 자유 단부가 지탱된다. 이러한 관점에서, 실제적인 반부착 수단(42)은 압축 스프링(40)에 의하여 가해진 힘에서 해방되고, 그렇지 않으면 전기자(22)의 어떤 트래블 위치에서 상기 압축 스프링이 전기자(22)의 연결 영역(64)의 방향으로 로드형 작동부(26)를 압축한다. 또한 도 1 및 도 3을 참고하면, 중심 공간(58)은 로드형 작동부(26)에 의하여 양측면으로 테이퍼지며 두 전이 영역들(82)을 따라 직경이 원추형으로 넓어진다.

도 4에 도시된 바와 같은 실시예는 연결 영역(64)에서 사출된 플라스틱이 연결 질량을 증가시키기 위해 신장(kidney)형 확장부(84)를 갖고, 다음에 반부착 수단(42)이 작동부(26)의 원피스 컴포넌트가 되도록 적어도 그렇게 변경되어 있다. 양측면들에서 원호로서 신장부(84)에 인접하는 직경 상으로 대향한 환형 오목부 지역들(86)의 결과로서, 압축 스프링(40)의 형태로 된 에너지 저장 디바이스는 사출된 플라스틱 재료에 전체적으로 정착할 필요가 없고, 지지를 개선하기 위해 전기자(22)의 금속 영역들 상에 직접 지지될 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같은 실시예는 그 기본적 구조가 도 4에 도시된 실시예에 대응한다; 그러나 여기서 반부착 수단(42)은 정면측(face side)에서 안티스티킹(anti-sticking) 와셔로서 대응하는 결합 지역(88)을 경유하여 전기자(22)에 안전하게 연결된다. 이런 경우에, 압축 스프링(40)은 그 한 단부에서 환형 갭(90)의 영역에서 전기자(22)의 정면에 인접하고, 상기 환형 갭은 체결부(26)의 외주로부터 독립적으로 형성되어 있었던 반부착 수단(42)의 안티스티킹 와셔의 내주까지 중간거리만큼 형성되어 있다.

도 6에 도시된 바와 같은 실시예에서, 다음에 반부착 수단(42)은 안티스티킹 컵으로 구성되고, 상기 컵은 그 반경방향 엔클로저 에지에서 전기자(22)의 정면에 인접하고, 다른 방법으로는 내향으로 원통형의 아치를 이루는 그 하단부에서 전기자(22)의 중간 구멍(74)에 결합한다. 이러한 관점에서, 제 2 사출 표면(78)의 영역에서만 사출가능한 플라스틱 재료를 갖는 작동부(26)는 직접 전기자(22)에 인접하고, 제 1 사출 표면(68)은 지적된 반부착 수단(42)의 상단 측면과의 접촉에 의하여 형성된다.

도 7은 밀봉 사이트(54)를 갖는 작동 디바이스를 도시하고, 상기 밀봉 사이트는 작동부(26)의 자유 단부가 돌출하는 주변 공간에 대한 외부에 대해 중심 공간(58)을 밀봉한다. 지적된 밀봉 사이트(54)는 폴 코어(20)의 자유 단부 상의 숄더형(shoulder-like) 확장부(94) 내로 삽입되며 특히 그 내부에 프레싱되는 링 본체(92)로부터 형성된다. 이러한 프레싱(pressing) 공정을 위해, 링 본체(92)는 그 2개의 자유 단부를 향하여 원추형 삽입 보조부들(aids)(96)을 갖는다. 링 본체(92)는 양호한 밀봉 및 슬라이딩 성질을 갖는 재료로 형성되고; 폴리아미드와 같은 사출가능한 플라스틱스에 추가하여, 비철 금속 재료도 역시 사용될 수 있다. 양호한 슬라이딩 성질을 필요로 하는 정도로, PTFE 재료도 역시 링 본체(92)를 형성할 수 있다. 링 본체(92)가 폴 코어(20) 내의 수용부(receiver) 내에 견고하게 유지되도록, 폴 코어(20)는 더구나 그 자유 내부 영역을 따라 적어도 부분적으로 플랜지로 될 수 있어서 외부에 대해 플랜지 에지 섹션들(flange edge sections)(98)이 효율적인 정지 경계부를 형성하게 된다.

도 7이 추가로 도시하고 있는 바와 같이, 엘라스토머 개스킷(102)이 환형 홈(100) 내에 삽입되고 중심 공간(58)과 자유로운 외부 사이에 밀봉을 보장한다. 더구나, 환형 홈(100)과 작동부(26)의 인접한 전이 영역(82) 사이에서, 작동부의 직경은 확장되고 따라서 링 본체(92)의 내부와 직접 슬라이딩 접촉하게 되고, 링 본체는 양호하게 압축 슬리브로서 제조되고; 이것이 엘라스토머 개스킷(102) 옆에서 추가의 밀봉을 만들고, 또한 길이방향 또는 트래블 축(46)을 따라 작동부(26)를 위한 정확한 단부측 안내를 보장한다. 반대로 멀리 바라보는 전이 영역(82)을 향한 측면에서는, 작동부(26)의 외경이 감소되므로 방해받지 않는 작업을 보장하고 그리고 링 본체(92)로 향한 전이 사이트에서 작동부(26)의 진입 공정에 어떠한 악영향도 회피하게 된다.

도 1과 함께 특히 도 8에 도시된 바와 같이, 도면을 바라보는 방향에서 도시된 폴 튜브(16)는 하우징(10)의 재킷(38)으로부터 우측 에지에서 돌출하고, 한정할 수 있는 축방향 거리로서 하우징 재킷(38)의 외부 벽까지 연장하는 확장 및 편향된 에지(104)를 구비한다. 이러한 형태는 헐거운 베어링 지점의 한 타입을 형성한다. 이러한 방법으로 형성된 에지(104)는 원통형 폴 튜브 벽(106)과 이에 대해 횡단방향으로 연장하는 하단부(36) 사이에서 전이 사이트를 형성한다. 그 중간을 향해, 하단부(36)는 전기자 공간(24)의 방향에서 오프셋(108)을 구비하고, 상기 오프셋은 전기자(22)의 우측 정지 위치에서 그 개방 공간(52)으로 돌출한다. 다른 방법으로서, 탄성적 회복성 하단부(36)는 전기자가 도 1에 도시된 바와 같이 가장 우측의 그 트래블 위치를 취한다면 타격 전기자(22)를 위한 정지 완충 작용(cushioning)을 형성한다.

플랜지형 에지(104)는 탄성적 회복성 관절부를 형성함에 의하여 이러한 효과를 강화한다. 매체가 내부로 이동할 수 있는 주변 갭(110)은 이러한 방법으로 형성된 에지(104) 내로 인도되고; 이것이 다음에 이러한 영역에서 전체 시스템의 강성을 촉진한다. 그러나 어떤 온도 상태에서 폴 튜브(16)를 위해서, 도 8이 하나의 세그먼트 부분을 도시하는 디스크 스프링(114)의 컴포넌트들로 형성된 에너지 저장 디바이스의 형태로 된 탄성적 회복성 리셋 수단(112)에 의하여 공차 균등화가 형성되는 것이 특히 유익하다. 그러나 도 8에 도시된 바와 같이 개별 세그먼트 디스크 스프링들(114) 대신에, 필수적으로, 디스크 스프링 조립체 또는 다른 리셋 수단이 예를 들어, 압축 스프링으로서 작용하는 종래 헬리컬 스프링의 형태로 될 수 있었다. 또한 지배적인 온도들(prevailing temperatures)에 기초하여 모두 사용될 수 있다면 스프링 벨로우즈 또는 프리텐션된 엘라스토머 링도 역시 사용될 수 있다.

양호하게 디스크 스프링(114)의 형태로 된 리셋 수단(112)은 그 한 단부에서 하우징 재킷(38)의 자유 표면에 효과적으로 작용하고 그리고 다른 자유 단부에서 편향 영역(116) 상에서 지탱되고, 상기 편향 영역에서 원통형 폴 튜브 벽(106)이 돌출 에지(104) 내로 들어간다. 고도의 내식성에 관하여, 폴 튜브(16)는 고급 강철 재료로 형성되고, 또한 사용된 리셋 수단(112)은 작동 디바이스에 진동이 발생할 때 폴 튜브(16)가 하우징(10)에 대해 디커플링되는 이점을 갖는다. 하우징 재킷(38)의 자유 표면에 대하여 에지(104)를 위해 우측으로 선택된 돌출부는 각각의 리셋 수단(112)이 그 프리텐션 작용에 의하여 폴 튜브(16) 상에 확실하게 작용할 수 있고 그리고 후자가 나머지 하우징(10) 상에 배치될 수 있도록 선택되고, 설치 공간을 절약한다. 더구나 지적된 오프셋(108)은 전기자(22)의 타격의 경우에 잔류 변형들이 발생할 수 없도록 폴 튜브(16)가 그 관련된 하단부 영역에서 보강된다는 것을 보장한다.

도 9 내지 도 11에 도시된 바와 같은 해결책은 고정 베어링 지점으로서 고정 폴 코어(20)에 대한 폴 튜브(16)의 좌측 연결 사이트를 도시한다. 이를 위하여, 환형 돌출부(60)의 방향에서 폴 코어(20)는 환형 홈형 수축 사이트(118)를 가지며, 상기 수축 사이트는 아크형 전이 영역(120)(도 1 참조)에서 환형 돌출부(60)의 방향으로 폴 튜브(20)의 나머지 외경으로 통과한다. 도 10은 아크형 전이 영역(120)으로부터 멀리 바라보는 스텝 형상의 전이 영역(122)이 초기에 변형되지 않고(undeformed) 그리고 여기서 플랜지되거나 또는 코킹되는 폴 튜브(16)의 자유 단부 에지의 자유 단부를 위한 맞대임(abutting) 영역만을 형성한다는 것을 도시한다. 이러한 생산 단계가 완료될 때, 도 11에 도시된 바와 같이, 제 2 생산 단계에서 스텝 형상의 전이 영역(122)이 코크(caulk) 표면(124)을 따라 내면을 향해 코킹되고, 상기 코크 표면은 폴 코어(20)의 나머지(remaining) 외경에 대하여 폴 플레이트(34)의 방향으로 오프셋되어 있다. 이러한 방법으로, 폴 튜브(16)의 자유 단부는 이러한 영역에서 코킹되는 폴 코어 재료에 의하여 양측면들로부터 축방향 및 반경방향으로 고정될뿐만 아니라, 또한 기밀(gas-tight)이 유지되는데, 즉 여기에 도시된 해결책은 환형 돌출부(60)의 영역에 있는 폴 코어(20)와 폴 튜브(16)의 자유 단부 에지 상의 고정 사이트 사이에 추가의 엘라스토머 개스킷 또는 다른 밀봉 시스템이 없이 가능하다.

이러한 작동 디바이스들이 또한 고온 범위에서 어느 정도로 사용되고 그리고 이것이 기본적으로 밀봉부들의 엘라스토머 재료를 손상시키기 때문에, 비용이 저렴한 밀봉 대안책이 여기서 실행된다. 더구나 아크 형상의 전이 영역(120)으로 인하여, 폴 튜브는 이 폴 튜브(22)의 외주 상의 환형 돌출부(60)의 방향으로 주요한 킹크들(kinks) 없이 확실하게 안내되어서 박벽의(thin-walled) 폴 튜브 재료를 위한 불필요한 재료 스트레스가 발생하지 않게 된다. 폴 튜브(16)의 자유 단부 영역 상에서의 리셋 수단(112)을 통하여 안내 거리(126) 및 안내 센터링에 관하여, 작동부(26)와 함께 전기자(22)의 자유 이동성을 가능하게 제한할 수 있는 팽창(bulging) 프로세스들이 발생하지 않는다는 것이 보장된다.

본 발명에 의한 작동 디바이스는 특히 저압 범위에서는 고온 범위에 있는 공압 밸브들에도 사용할 수 있도록 계획되어 있고; 그러나 대응하는 변경에 의하여 다른 응용 분야들 특히 유압 밸브들에 사용하는 것도 생각할 수 있다. 상당한 경량의 작동 디바이스는 매우 짧은 스위칭 시간 및 반응 시간을 가지며; 그리고 수 백만번(multiples of millions)의 범위에 있을 수 있는 극도로 높은 부하 반복(load cycles)이 달성될 수 있다.

Claims (10)

1. 특히 외부에 연결될 수 있는 밸브들을 작동하기 위한 작동 디바이스로서, 하우징(10)과 상기 하우징 내부에 배치되고 코일 권선부(4)를 갖는 코일 본체(12)를 포함하고, 상기 코일 본체는 자유 단부에 폴 코어(20)가 연결된 폴 튜브(16)를 전기자(22)와 함께 적어도 부분적으로 둘러싸고, 상기 전기자는 전기자 공간(24) 내에 있는 적어도 상기 폴 튜브(16) 내에서 길이방향으로 변위가능하게 안내되며 각각의 밸브부를 작동시키기 위한 작동부(26)와 함께 협동하고, 상기 폴 튜브(16)는 상기 전기자(22)를 위한 수용 슬리브로서 설계되고, 상기 수용 슬리브는 그의 자유 단부 영역이 고정 베어링 지점(124)에 고정되는, 상기 작동 디바이스에 있어서,
   상기 수용 슬리브를 위한 헐거운 베어링 지점(116)에 리셋 수단(112)이 상기 수용 슬리브에 작용하여, 상기 고정 베어링 지점(124)에서 멀어지는 방향으로 지향된 상기 수용 슬리브에 힘을 가하는 것을 특징으로 하는 작동 디바이스.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 리셋 수단(112)은 양호하게 디스크 스프링(114)의 형태로 된 에너지 저장 디바이스로서 형성되는 것을 특징으로 하는 작동 디바이스.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 하우징(10) 외부에 배치된 상기 수용 슬리브는 상기 수용 슬리브의 외경에 대하여 확대되어 있는 하단부(36)를 가지며, 또한 상기 리셋 수단(112)이 작용하는 편향된 에지(104)를 직경 변화의 사이트에서 갖는 것을 특징으로 하는 작동 디바이스.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 리셋 수단(112)은 그의 하나의 작용면이 상기 하우징(10)에 작용하고 다른 작용면이 상기 수용 슬리브의 튜브형 외주와 돌출 에지(104) 사이의 편향 영역(116)에 작용하는 것을 특징으로 하는 작동 디바이스.
5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
   상기 수용 슬리브의 편향된 에지(104)는 매체를 운반하기 위해 전기자 공간(24)에 연결되는 주변 갭(110)을 한정하고, 상기 공간은 상기 수용 슬리브의 튜브형 부분에 의해 한정된 상기 전기자(22)를 보유하는 것을 특징으로 하는 작동 디바이스.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 하단부(36)는 그의 중간에서 상기 전기자 공간(24)의 방향으로 컵 모양으로 돌출하는 오프셋(108)을 구비하는 것을 특징으로 하는 작동 디바이스.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 전기자(22)는 중간에서 상기 수용 슬리브의 상기 하단부(36) 상의 상기 전기자(22)의 적어도 하나의 정지 위치에서 상기 오프셋(108)을 수용하는 원통형 개방 공간(52)을 갖는 것을 특징으로 하는 작동 디바이스.
8. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 편향된 에지(104)는 균일한 폭을 갖는 주변 갭(110)의 형성과 함께 서로 평행하게 연장되는 2개의 다리 섹션을 갖는 것을 특징으로 하는 작동 디바이스.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 수용 슬리브의 자유 단부 에지 상에는 고정 베어링 지점(124)이 있고, 그의 대향 단부 상의 상기 헐거운 베어링 지점(116)은 상기 수용 슬리브가 상기 단부 측면 상의 상기 하우징(10)으로부터 돌출하는 폐쇄된 하단부(36)의 영역 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 작동 디바이스.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수용 슬리브는 고급(high-grade) 강철 재료로서 제조되는 것을 특징으로 하는 작동 디바이스.
    

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