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Dokumentenidentifikation DE102005032771A1 23.03.2006
Titel Elektromagnetische Stellvorrichtung
Anmelder ETO MAGNETIC KG, 78333 Stockach, DE
Erfinder Bender, Stefan, 78234 Engen, DE
Vertreter Hiebsch und Kollegen, 78224 Singen
DE-Anmeldedatum 14.07.2005
DE-Aktenzeichen 102005032771
Offenlegungstag 23.03.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 23.03.2006
IPC-Hauptklasse H01F 7/08(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F16K 31/06(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   
Zusammenfassung Elektromagnetische Stellvorrichtung mit einem in einem Gehäuse axial geführten, durch eine Bestromung einer auf einem Spulenkörper (30) vorgesehenen Spulenvorrichtung (10) und gegen eine Rückstellkraft einer Rückstellfeder (14) bewegbaren Ankereinheit, wobei die Ankereinheit eine ein Widerlager für die Rückstellfeder außerhalb eines Spulenbereiches des Spulenträgers sowie einen zumindest abschnittsweise axial verlaufenden Fluidführungskanal (22) ausbildende Stößeleinheit (18) aufweist, auf welcher ein Ankerelement (12) aus magnetisch leitendem Material zum Zusammenwirken mit der Spulenvorrichtung (10) gehalten ist.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektromagnetische Stellvorrichtung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches. Derartige Vorrichtungen werden zu Stellzwecken, etwa als Pneumatikventil, vielfältig eingesetzt.

Nachteilig bei aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen ist einerseits, dass, bedingt durch die geometrischen Bedingungen, typischerweise eine konusförmige Spiralfeder als Rückstellfeder eingesetzt wird. Dies wirkt sich häufig negativ auf die Gleichmäßigkeit der Federkennlinie entlang des Stellbereiches der Ankereinheit aus, und darüber hinaus sind konische Spiralfedern problematisch zu montieren.

Ein weiteres Problem der aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen ist eine häufig spielbehaftete Ankerführung dadurch, dass lange Hebelwege auftreten.

Schließlich erfolgt traditionell eine Fluidführung bei elektromagnetischen Pneumatikventilen in der gattungsgemäßen Art im lateralen Bereich des Ankers (etwa durch im Anker randseitig gebildete Führungskanäle), was dazu führt, dass die Herstellung des Ankers aus magnetisch leitendem Material aufwendig ist und zusätzlich die magnetischen Eigenschaften durch derartige Führungskanäle od.dgl. schwieriger kontrollierbar werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine gattungsgemäße elektromagnetische Stellvorrichtung, etwa als Pneumatik-Ventil, im Hinblick auf die mechanischen Eigenschaften, insbesondere eine Verminderung der seitlichen Auslenkung, Vereinfachung der Fertigbarkeit, bessere Optimierbarkeit der Rückstellfeder sowie optimierte Eigenschaften des Kerns zu verbessern.

Die Aufgabe wird durch die Stellvorrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruches gelöst; vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

So ermöglicht es die erfindungsgemäß eingesetzte Stößeleinheit vorteilhaft, dass die Rückstellfeder in einen geometrischen Bereich außerhalb des Spulenträgers verlagert werden kann, so dass insbesondere auch Federn größeren Durchmessers sowie, wie weiterbildungsgemäß vorteilhaft vorgesehen, zylindrische Federn verwendet werden können. Neben besseren Kennlinieneigenschaften ermöglicht dies auch die einfachere automatisierte Fertigung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Zusätzlich ermöglicht es die erfindungsgemäße Stößeleinheit, dass das zu schaltende Fluid zentrisch durch die Ankereinheit geführt werden kann, insbesondere innerhalb des eigentlichen magnetisch wirksamen Ankerelements. Entsprechende laterale Kanäle od.dgl., welche sich zusätzlich auch auf die magnetischen Eigenschaften auswirken, können damit vermieden werden.

Bevorzugt ist die Stößeleinheit einstückig als Spritzteil gefertigt, wobei sowohl Kunststoffe als auch geeignete Metallmaterialien in Frage kommen.

Einbau- und betriebstechnisch besonders günstig ermöglicht es zudem die Erfindung gemäß einer bevorzugten Weiterbildung, dass Zufluss und Abfluss des etwa im Rahmen eines Pneumatikventil-Einsatzes zu schaltenden Fluids gemeinsam auf einer Seite der Vorrichtung angeordnet sein können.

Das weiterbildungsgemäß vorgesehene Rückschlagventil erweist sich insbesondere dann als vorteilhaft, wenn im Rahmen einer Reihenschaltung eine Mehrzahl von erfindungsgemäßen Stellvorrichtungen miteinander verschaltet und durch das Rückschlagventil fluidmäßig voneinander getrennt werden können.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Figuren; diese zeigen in:

1: einen schematischen Längsschnitt durch die elektromagnetische Stellvorrichtung gemäß einer ersten, bevorzugten Ausführungsform als Pneumatikventil jeweils links gelegenem Zufluss und Abfluss;

2: eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie E-E in 1;

3: eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie B-B in 1; und

4, 5: perspektivische Ansichten des isoliert gezeigten, einstückig gefertigten Stößels (Stößeleinheit), wie schraffiert in der Schnittansicht der 1 im eingebauten Zustand vorgesehen.

In der Schnittansicht der 1 ist der unbestromte Zustand der Spulenwicklung 10 gezeigt. Ein Anker 12 liegt, rückgestellt durch eine Rückstellfeder 14, im linksseitigen Anschlagzustand der 1, wobei das Ankerelement 12 aus geeignetem magnetisch leitendem Material auf einem Trägerabschnitt 16 einer Stößeleinheit 18 gehalten ist, und wobei die Stößeleinheit 18 (vgl. die Perspektivansichten der 4 bzw. 5) einstückig als Spritzgießteil mit einem sich konisch aufweitenden, unterbrochenen Bereich 20 zum Ausbilden eines Widerlagers für die Rückstellfeder 14 außerhalb des Spulenbereiches 10 versehen ist. Der an den Bereich 18 angegrenzende Abschnitt 16 bildet, wie in der 1 erkennbar ist, im mittleren axialen Bereich einen Durchgangskanal 22 für Pneumatikfluid aus.

Axial rechts der aus Stößeleinheit 18 und Ankerelement 12 gebildeten Ankereinheit ist stationär ein Kern 24 vorgesehen, in welchen wiederum in axialer Richtung ein Rückschlagventil 26 eingesetzt ist. Die Ankereinheit wird zusätzlich in einem (metallischen) Ankerführungsrohr 28 axial geführt, welches seinerseits von einem als Kunststoff-Spritzteil realisierten Spulenträger 30 für die Spule 10 umgeben ist.

Zusätzlich ist am Schlüsselement 18 linksseitig ein erstes (Gummi-) Dichtungselement 32 vorgesehen, welches in der gezeigten linken Anschlagposition der Ankereinheit einen (druckbeaufschlagten) Fluidzufluss verschließt; axial entgegengesetzt ist zusätzlich an der Stößeleinheit 18 ein zweites Dichtungselement 34 vorgesehen, welches in Strömungsrichtung rechts in Richtung auf das Rückschlagventil 26 einen Abflusskanal 36 verschließt. Stromabwärts erfolgt die Flussführung aus dem Rückschlagventil heraus durch einen Rückführungskanal 38 bis hin zu einem Entlüftungsausgang 40, wobei der Rückführungskanal 38 durch geeignete innenseitige Ausbildung des Spulenträgers 30 mit eingeformten Kanälen realisiert ist.

In der gezeigten Stellung der Ankereinheit in unbestromtem Zustand der Spule 10 verschließt die Dichtung 32 den Zuflusskanal 30 bzw. einen möglichen Fluidfluss zu einer Arbeitsleitung 42, so dass in der gezeigten Position das Fluid durch den konischen Bereich 20 der Stößeleinheit in den mittleren Kanalbereich 22 eintritt, von dort in der Zeichnungsebene nach rechts in Richtung auf den Auslasskanal 36, durch das Rückschlagventil 26 hindurch in den Rückkanal 38 geführt wird und dort aus der Öffnung 40 austreten kann. Bei Bestromung des Ankers bewegt sich dieser bis zum rechtsseitigen Anschlag, in dieser Position verschließt die rechte Dichtung 34 den Auslass 36 (gegen die Rückstellkraft gegen die Feder 14). Gleichzeitig öffnet die linke Dichtung 32 den Einlasskanal 34 in Richtung auf die Arbeitsleitung (Auslass) 42.

Im Ergebnis können damit sämtliche Zu- und Ableitungen von einer Seite (d.h. der linken Seite der 1) erfolgen.


Anspruch[de]
  1. Elektromagnetische Stellvorrichtung mit einem in einem Gehäuse axial geführten, durch eine Bestromung einer auf einem Spulenkörper (30) vorgesehenen Spulenvorrichtung (10) und gegen eine Rückstellkraft einer Rückstellfeder (14) bewegbaren Ankereinheit, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankereinheit eine ein Widerlager für die Rückstellfeder außerhalb eines Spulenbereiches des Spulenträgers sowie einen zumindest abschnittsweise axial verlaufenden Fluidführungskanal (22) ausbildende Stößeleinheit (18) aufweist, auf welcher ein Ankerelement (12) aus magnetisch leitendem Material zum Zusammenwirken mit der Spulenvorrichtung (10) gehalten ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidführungskanal innerhalb des Ankerelements verläuft.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stößeleinheit (18) einstückig und bevorzugt als Spritzteil aus einem Kunststoff- oder Metallmaterial realisiert ist.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankereinheit in axialer Richtung gegen die Rückstellkraft mit einem Fluiddruck beaufschlagbar und so ausgebildet ist, dass durch das Bewegen der Ankereinheit ein Fluidpfad durch die Ankereinheit geöffnet und geschlossen werden kann, wobei ein Fluidzufluss (30) und ein Fluidabfluss (40) des Fluidpfades axial auf derselben Seite der Stellvorrichtung ausgebildet sind.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stößeleinheit axial in einer diese umgebenden Ankerführung geführt ist, die einen mit dem Fluidführungskanal verbindbaren Rückführungskanal ausbildet und/oder bestimmt.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankerführung als die Ankereinheit umgebendes und innerhalb der Spulenvorrichtung vorgesehenes Ankerführungsrohr (28) oder als Spulenträger (30) selbst realisiert ist.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch ein zwischen dem Fluidführungskanal und einem Rückführungskanal vorgesehenes Rückschlagventil (26), welches bevorzugt in einem der Ankereinheit axial benachbarten Kern (24), weiter bevorzugt innerhalb des Spulenbereiches, gebildet ist.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankereinheit in axialer Richtung zumindest einends ein Dichtelement (32, 34) zum selektiven Verschließen und Öffnen eines Zu- bzw. Abflusses für den Fluidführungskanal aufweist, wobei das mindestens eine Dichtelement bevorzugt an der Stößeleinheit (18) befestigt ist.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellfeder eine auf Druck belastete Zylinderfeder ist und bevorzugt außerhalb des Spulenbereiches angeordnet ist.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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