DE19755957C2 - Elektromagnetischer Steller - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Steller, insbesondere für Ventile, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige elektromagnetische Steller finden häufig Verwendung, zum einen für Elek­ troventile (DE 42 06 875 A1), zum anderen jedoch auch für den Einsatz zur Verstel­ lung von Hebeln von Schaltgestängen für diverse Funktionen.

Die Verstellung erfolgt durch Strombeaufschlagung entgegen der Kraft einer Feder und nach Abschaltung der Strombeaufschlagung durch die Kraft der gespannten Feder. Hieraus ergibt sich für die Phase der Strombeaufschlagung ein hoher Strom­ verbrauch.

In der US 3 728 654 wird ein elektromagnetischer Steller beschrieben, der es er­ möglicht, ohne Stromzufuhr den bewegten Körper in einer Stellung zu halten, indem zwei Erregerspulen je einen Permanentmagneten polen, der den bewegten Körper nach Abschalten der Spannung in der angefahrenen Position hält.

Aus der DE 297 08 796 U1 ist eine bistabile Magnetverriegelung für Schließzylinder bekannt, wobei der Magnetanker in seinen beiden Endpositionen durch federbela­ stete Arretierungen, die radial in Vertiefungen am Anker eingreifen, gehalten wird. Der Anker wird dabei durch die Bestromung zweier Erregerspulen in seine beiden Endpositionen gefahren.

In der DE 31 22 975 C2 ein elektromagnetischer Steller zur Einstellung einer Dreh­ zahlsteuerung beschrieben. Dieser umfaßt neben den üblichen Bauteilen eines elektromagnetischen Stellers mehrere Einstelleinrichtungen, eine entsprechende Anzahl von Rastwicklungen sowie Rastelemente, die bei Erregung der zugehörigen Rastwicklung in eine Rastposition bewegbar sind, wodurch der Anker in einer Rast­ position im Gehäuse verriegelt wird.

Nachteilig an diesen Ausführungen ist der hohe montagetechnische und elektrotech­ nische Aufwand durch die Verwendung mehrerer Erreger- oder Rastwicklungen oder zumindest die Notwendigkeit einer Stromrichtungsumkehr, wodurch zusätzliche Ko­ sten verursacht werden.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, einen gattungs­ gemäßen Steller derart zu gestalten, daß nicht nur der Stromverbrauch bei ver­ gleichbarer Funktion gesenkt wird, sondern auch ein möglichst einfacher Aufbau bei reduzierten Kosten entsteht.

Diese Aufgabe ist durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst worden. Vorteilhafte Weiterbildungen sind mit den Unteransprüchen angege­ ben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.

Diese zeigt:

Fig. 1 bis 3 ein Elektromagnetventil in drei Funktionsstellungen.

Fig. 1 bis 3 zeigen einen Schnitt durch ein Elektromagnetventil 1, das durch einen elektro­ magnetischen Steller 2 verstellt wird. Dieser weist einen Anker 3 auf, der bei vollbe­ stromtem Steller 2 entgegen der Kraft einer Feder 4 und bei unbestromtem Steller unter der Kraft der Feder 4 in jeweils eine Endstellung 5 und 6 verstellt wird. Die Verstellkraft wird bei Bestromung durch eine Spule 7 erzeugt, in der der Anker 3 angeordnet ist.

Es ist nun vorgesehen, daß zwischen den beiden Endstellungen 5 und 6 eine Zwi­ schenstellung 8 vorgesehen ist, in der der Anker 3 durch einen Sperrmechanismus 9 gehalten wird, dessen Sperrkraft so ausgelegt ist, daß der Anker 3 in die Zwischen­ stellung 8 gelangt und dort gehalten wird, wenn die Bestromung (nach Abschaltung) mit geringerer vorteilhafterweise mit halber Strombeaufschlagung gegenüber Vollbestromung erfolgt und die Bestromung in der Zwischenstellung 8 (Fig. 2) abgeschaltet wird. Durch diese Ausbildung wird erreicht, daß der Anker 2 bei ausgeschalteter Be­ stromung in dieser Zwischenstellung 8 gehalten wird. Hierdurch ergibt sich eine er­ hebliche Stromeinsparung.

Aus der Zwischenstellung 8 gelangt der Anker 3 nur dann in Schließstellung des Ventils 1 (Fig. 1), wenn der Anker 3 nach einer Vollbestromung aus der Zwischen­ stellung 8 entgegen der Kraft der Feder 4 in die Endstellung 6 verstellt wurde, in der die Feder 4 ihre kürzeste Einspannlänge aufweist, wie in Fig. 3 dargestellt ist, und danach die Bestromung abgestellt wurde, durch das in der Feder 4 dann gespei­ cherte Arbeitsvermögen, das wesentlich größer ist als das in der Zwischenstellung 8 gespeicherte, und damit ausreicht, den Sperrmechanismus 9 in Richtung Endstel­ lung 6, bei der das Ventil 1 geschlossen ist, zu überfahren.

Es ist vorteilhaft, wenn der Sperrmechanismus 9 von einem oder mehreren Kugel- Feder-Pfanne-Elementen 10 gebildet ist und die Pfanne aus einer umlaufenden An­ kernut 11 gebildet ist, wobei diese in bezug auf die Stellrichtung des Ankers 3 schrä­ ge Anlageflächen 12 für eine Kugel 13 aufweist.

Hierbei kann vorteilhafterweise die Bestromung durch pulsweitenmodulierte Signale erfolgen. Hiermit läßt sich einmal eine optimale Ansteuerbarkeit des Elektromagnetventils 1 bzw. des elektromagnetischen Stellers 2 erreichen und eine Plausibilitätsabfrage über die Stellung des Stellers 2 bzw. des Ventils 1, in dem entschieden wird, Strom­ abschaltung nach Vollbeströmung = geschlossenes Ventil (Fig. 1);
Stromabschaltung nach geringerer bzw. nach Halbbestromung (gegenüber Vollbe­ stromung) = geöffnetes Ventil (Fig. 2).

Mit dem erfindungsgemäßen elektromagnetischen Steller läßt sich zum Beispiel ein Elektromagnetventil in stromsparen der Weise betreiben, wobei bei einer pulsweitenmodu­ lierten Signalbildung eine Plausibilitätsabfrage erfolgen kann.

Es ist von besonderem Vorteil, daß nun eine Plausibilitätsabfrage über nur zwei Spulenanschlüsse erfolgen kann, wofür im Stand der Technik bisher mindestens zwei getrennte Spulen mit wenigstens drei elektrischen Anschlüssen oder eine technisch sehr aufwendige elektrische Umpolung bei zwei Anschlüssen notwendig wa­ ren.

Claims (7)

1. Elektromagnetischer Steller, insbesondere für Ventile, mit einem Anker, der bei voll­ bestromtem Steller entgegen der Kraft einer Feder und bei unbestromtem Steller unter der Kraft der Feder in jeweils eine Endstellung verstellt wird und bei dem zwi­ schen den beiden Endstellungen eine Zwischenstellung vorgesehen ist, in der der Anker durch einen Sperrmechanismus gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrkraft des Sperrmechanismus (9) so ausgelegt ist, daß der Anker (3) in die Zwischenstellung (8) gelangt, wenn die Bestromung mit einer Strombeaufschlagung von bis zu 80%, optimalerweise etwa 50% gegenüber Vollbestromung erfolgt, wobei dieser Wert abhängig ist von der Kraft der Feder (4), und bei Abschalten der Be­ stromung in der Zwischenstellung (8) gehalten wird.

2. Elektromagnetischer Steller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (3) nur dann in Schließstellung des Ventils (1) gelangt, wenn der Anker (3) nach einer Vollbestromung aus der Zwischenstellung (8) entgegen der Kraft der Fe­ der (4) in die Endstellung (6) verstellt wird, und danach die Bestromung abgestellt wird.

3. Elektromagnetischer Steller nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch das in der Feder (4) nach Vollbestromung gespeicherte Arbeitsvermögen ausreicht, den Sperrmechanismus (9) in Richtung Endstellung (6), bei der das Ventil (1) ge­ schlossen ist, zu überfahren.

4. Elektromagnetischer Steller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperrmechanismus (9) von einem oder mehreren Kugel-Feder-Pfanne-Elementen (10) gebildet ist.

5. Elektromagnetischer Steller nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Pfanne aus einer umlaufenden Ankernut (11) gebildet ist.

6. Elektromagnetischer Steller nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die An­ kernut (11) in bezug auf die Stellrichtung des Ankers (3) schräge Anlageflächen (12) für eine Kugel (13) aufweist.

7. Elektromagnetischer Steller nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Bestromung durch pulsweitenmodulierte Signale erfolgt.