DE4012832A1 - MAGNETIC VALVE - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Magnetventil mit wenigstens einer Magnetspule, in der ein mit einem Ventilelement versehener Magnetanker axial verschiebbar geführt ist.The invention relates to a solenoid valve with at least a solenoid in which one with a valve element provided magnetic armature is guided axially displaceable.
Ein derartiges Magnetventil ist beispielsweise aus der DE-GM 85 30 286 oder aus der DE-OS 30 34 817 bekannt. Die prinzipielle Wirkungsweise der bekannten Magnetventile besteht darin, daß ein ferromagnetischer Magnetkern in einer Magnetspule bei einem Stromfluß durch dieselbe magneti siert wird und einen ebenfalls verschiebbar geführten Magnetanker magnetisch anzieht, der dann beim Abschalten des Stroms wieder durch die Kraft einer Feder in seine ursprüngliche Lage zurückgeht. Die Hubkraft sinkt bei größer werdendem Abstand zwischen Magnetanker und Magnetkern steil ab, so daß der wirksame Hubbereich relativ klein ist.Such a solenoid valve is for example from the DE-GM 85 30 286 or known from DE-OS 30 34 817. The principle of operation of the known solenoid valves is that a ferromagnetic magnetic core in a solenoid when current flows through the same magneti Is siert and a also slidably guided Magnetic armature magnetically attracts, which then when switched off of the current again by the force of a spring in his original situation goes back. The lifting power drops increasing distance between magnet armature and magnet core steeply, so that the effective stroke range is relatively small is.
Zur Erzeugung von sehr schnellen Hubbewegungen wird bei spielsweise bei Lautsprechersystemen der elektromagnetische Tauchspulen-Wandler eingesetzt, der den Biot-Savart-Effekt bzw. die Lorentz-Kraft ausnutzt. Hierbei wird eine elektri sche Spule mit Hilfe einer separaten Lagerung axial beweg lich in einem Topfmagnetsystem befestigt, um die auf die Spule ausgeübte, etwa stromportionale Stellkraft für die Bewegung einer Membrane zu nutzen. Dies ist bereits auch für Ventilsteuerschieber vorgeschlagen worden. Die zwangs läufig mitbewegten Stromzuführungen zur bewegten Spule sind jedoch konstruktiv aufwendig und störungsanfällig.To generate very fast strokes, for example in the case of speaker systems, the electromagnetic Voice coil converter used, the Biot-Savart effect or uses the Lorentz force. Here is an electri axially moving the coil with the help of a separate bearing Lich attached in a pot magnet system to the on the Coil exerted, approximately current proportional force for the To use movement of a membrane. This is already the case proposed for valve spool. The forced Commonly moving power supplies to the moving coil are, however, structurally complex and prone to failure.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Vorteile des bekannten Tauchspulen-Wandlers mit der etwa stromportionalen Stellkraft über den Hubbereich so für Magnetvenile umzusetzen, daß ein einfacher, kosten günstiger Aufbau unter Vermeidung von mitbewegten Strom zuführungen und großen bewegten Massen erreicht wird.An object of the present invention is the advantages of the well-known moving coil converter with the about current-proportional actuating force over the stroke range to implement for solenoid valves that a simple, cost Favorable construction while avoiding moving electricity feeders and large moving masses is achieved.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Ausbildung als magnetkernloses Tauchanker-Magnetsystem gelöst, wobei der Magnetanker wenigstens teilweise als Permanentmagnet ausgebildet ist.This object is achieved by training solved as a magnetless plunger magnet system, whereby the magnet armature at least partially as a permanent magnet is trained.
Beim erfindungsgemäßen Magnetventil wird eine nahezu strom proportionale große Stellkraft erzielt, die im wesentlichen über den ganzen Hubbereich konstant ist. Der bei üblichen Magnetspulen verwendete Magnetkern kann entfallen, ebenso wie eine Rückstellfeder, da sich der teilweise als Permanent magnet ausgebildete Magnetanker leicht dauermagnetisch positionieren läßt, wobei er aus dieser Ruhestellung durch Erregung der Magnetspule ausgelenkt und nach Abschalten derselben wieder automatisch zurückgelenkt wird. Dies führt zu einem sehr einfachen Aufbau mit sehr wenigen, praktisch verschleißlosen Bauteilen. Auch die Montage wird dadurch sehr einfach und kostengünstig.In the solenoid valve according to the invention, an almost current is generated proportional large actuating force achieved that essentially is constant over the entire stroke range. The usual Magnetic coils used can be omitted, as well like a return spring, since it is partially permanent magnetically designed magnet armature slightly permanent magnetic can be positioned, whereby from this rest position Excitation of the solenoid deflected and after switching off the same is automatically redirected again. This leads to a very simple structure with very few, practically wear-free components. Even the assembly this makes it very easy and inexpensive.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Magnetventils möglich.By the measures listed in the subclaims are advantageous developments and improvements of Solenoid valve specified in claim 1 possible.
Den Aufbau erleichtert ein nicht-ferromagnetisches Anker gehäuse, das die wenigstens eine Magnetspule trägt und in der der Magnetanker axial verschiebbar angeordnet ist. Dieses Ankergehäuse kann wegen seiner Funktion auch als Spulenträger bezeichnet werden.The construction facilitates a non-ferromagnetic armature housing that carries the at least one magnetic coil and in which the armature is axially displaceable. This anchor housing can also be used because of its function Coil carriers are called.
Eine besonders einfache Anordnung ergibt sich dadurch, daß das rohrförmige, eine Gleitführung für den Magnet anker bildende Ankergehäuse als Fortsatz eines Ventil gehäuses ausgebildet ist, in dem das mit dem Magnetanker starr verbundene Ventilelement vorzugsweise gleitend geführt ist. Es ist jedoch auch möglich, auf eine Gleitführung des Magnetankers selbst zu verzichten, wobei dann das gleitend und axial verschiebbar in einem Ventilgehäuse geführte Ventilelement eine Axialführung für den starr damit verbundenen Magnetanker bildet. Das Ventilgehäuse kann dann mit dem Ankergehäuse verbunden oder einstückig mit diesem ausgebildet sein.A particularly simple arrangement results from that the tubular, a sliding guide for the magnet anchor-forming anchor housing as an extension of a valve Housing is formed in which with the magnet armature rigidly connected valve element is preferably slidably guided is. However, it is also possible to use a sliding guide to waive the magnet armature itself, which then sliding and axially displaceable in a valve housing guided valve element an axial guide for the rigid associated magnetic armature forms. The valve housing can then be connected to the anchor housing or in one piece be trained with this.
Zur Verbesserung des Wirkungsgrads wird ein ferromagneti sches, im wesentlichen rohrförmig ausgebildetes Eisenrück schlußglied vorgesehen, das das Ankergehäuse und die wenig stens eine Magnetspule von außen übergreift. Dieses Eisen rückschlußglied weist zweckmäßigerweise wenigstens einen nach innen weisenden ringförmigen Vorsprung auf, der im stromlosen Zustand der wenigstens einen Magnetspule zu einem Endpol des Magnetankers hinweist und dessen Ruhe position vorgibt. Aus dieser Ruheposition kann der Magnet anker durch Erregung der Magnetspule ausgelenkt werden und kehrt in diese infolge der Kraft des Permanentmagnet felds nach Abschalten der Magnetspule automatisch wieder zurück. In Abhängigkeit der Stromrichtung durch die Magnet spule ist in vorteilhafter Weise eine Auslenkung aus der Ruhelage in beide Richtungen möglich. Der ringförmige Vorsprung ist dabei außerhalb der wenigstens einen Magnet spule angeordnet.To improve efficiency, a ferromagneti Nice, essentially tubular iron back final link provided that the armature housing and the little at least overlaps a magnetic coil from the outside. That iron Inference member expediently has at least one inwardly facing annular projection, which in the currentless state of the at least one solenoid indicates an end pole of the magnet armature and its rest position. From this rest position, the magnet can armature can be deflected by excitation of the solenoid and returns to it due to the force of the permanent magnet fields automatically after switching off the solenoid back. Depending on the current direction through the magnet Coil is advantageously a deflection from the Rest position possible in both directions. The ring-shaped The projection is outside the at least one magnet coil arranged.
Zur Erhöhung der Kraftwirkung kann der Magnetanker auch zwei gegensinnig gepolte, in axialer Reihe angeordnete Permanentmagnete aufweisen, wobei zwei ringförmige Vor sprünge zu beiden Seiten der Magnetspule zu jeweils dem äußeren Endpol der beiden Permanentmagnete hinweisen. Hierdurch werden zwei getrennte Magnetkreise gebildet, wobei die Magnetspule jeweils den Luftspalt für die Magnet kreise bildet. Sowohl die Auslenkkraft als auch die Halte kraft in der Ruhestellung ist bei dieser Ausbildung noch wesentlich höher.The magnetic armature can also be used to increase the force two oppositely polarized, arranged in an axial row Have permanent magnets, with two annular front jumps to both sides of the solenoid to each Point out the outer end pole of the two permanent magnets. This creates two separate magnetic circuits, where the magnet coil is the air gap for the magnet circles. Both the deflection force and the hold Power is at rest in this training significantly higher.
Eine sehr kompakte Anordnung eines Magnetventils wird dadurch erreicht, daß das Ventilgehäuse das Eisenrückschluß glied, die wenigstens eine Magnetspule, das Ankergehäuse und den Magnetanker aufnimmt, daß der Magnetanker an wenig stens einer Stirnseite ein Ventildichtglied aufweist, daß das Ventilgehäuse einen im stromlosen Zustand der Magnetspule am Ventildichtglied anliegenden Ventilsitz aufweist und daß der ringförmige Vorsprung zum das Ventil dichtglied aufweisenden Endbereich des Magnetankers hinweist. Im nicht erregten Zustand der Magnetspule liegt somit das Ventildichtglied dichtend durch die Kraft des Permanent magnetfelds am Ventilsitz an, so daß das Ventil durch Stromfluß in der Magnetspule geöffnet werden kann. Anstelle der Ausbildung als Öffnerventil kann jedoch auch eine Ausbildung als Schließerventil treten.A very compact arrangement of a solenoid valve is achieved in that the valve housing the iron yoke member, the at least one magnetic coil, the armature housing and the magnet armature picks up that the magnet armature at little has at least one end face a valve sealing member, that the valve housing one in the de-energized state Solenoid coil on the valve seat against the valve sealing member and that the annular projection to the valve indicates sealing end portion of the armature. The magnet coil is therefore in the non-excited state the valve sealing member sealing by the force of the permanent magnetic field on the valve seat, so that the valve through Current flow in the solenoid can be opened. Instead of training as an opening valve can also be a Training as a closing valve.
Für einige Anwendungen erweist sich die Ausbildung des Eisenrückschlußglieds als Gehäuse als besonders zweckmäßig, wobei zwei ringförmige Vorsprünge die Stirnseiten dieses Gehäuses bilden. Bei einer Ausbildung als bistabiles Stell glied werden zwei Magnetspulen in diesem Gehäuse in axialer Richtung beabstandet nebeneinander angeordnet. Der Magnet anker weist dann zwei Ruhestellungen auf, nämlich die Anlage an der einen und die Anlage an der anderen Stirn seite. Dabei können die durch die ringförmigen Vorsprünge gebildeten zentralen Öffnungen in den beiden Stirnseiten als Ventilöffnungen ausgebildet werden.For some applications, the training of Iron yoke as a housing as particularly useful, with two annular projections the front sides of this Form housing. When training as a bistable position member are two magnetic coils in this housing in the axial Direction spaced apart. The magnet anchor then has two rest positions, namely the System on one and the system on the other forehead page. The ring-shaped projections formed central openings in the two end faces are designed as valve openings.
Eine andere zweckmäßige Ausbildung bei einem als Gehäuse ausgebildeten Eisenrückschlußglied besteht darin, daß der Magnetanker als Ventilsteuerschieber ausgebildet ist, bei dem wenigstens ein Steuerbund als Permanentmagnet ausgebildet ist. Hierdurch können sehr kompakte Steuer schieberventile gebildet werden.Another appropriate training in a housing trained iron yoke is that the magnet armature is designed as a valve control slide, in which at least one control collar as a permanent magnet is trained. This allows very compact tax slide valves are formed.
Zur Erhöhung der Kraftwirkung können auch zwei Steuerbunde als Permanentmagnete ausgebildet werden, die im stromlosen Zustand zweier Magnetspulen unter diesen angeordnet sind. Die Permanentmagnete sind dabei zweckmäßigerweise ring förmig ausgebildet.Two tax collectors can also increase the force effect are designed as permanent magnets, which in the de-energized State of two solenoids are arranged below them. The permanent magnets are expediently ring shaped.
Eine sehr kompakte Anordnung mit exakt zentrierbarem Magnet anker wird dadurch erreicht, daß zwei ringförmige Vorsprünge zu zwei Magnetspulen hinweisen, wobei die beiden Endpole des Magnetankers im stromlosen Zustand der Magnetspulen unterhalb derselben angeordnet sind.A very compact arrangement with an exactly centerable magnet anchor is achieved in that two annular projections point to two solenoids, the two end poles of the magnet armature when the solenoids are de-energized are arranged below the same.
Ebenfalls zur Erhöhung des Wirkungsgrads und zur Verbesse rung der Positioniereigenschaften trägt eine Anordnung bei, bei der der Permanentmagnet im Magnetanker zylinder förmig ausgebildet und beidseitig mit zylinderförmigen ferromagnetischen Polstücken versehen ist. Diese Polstücke bewirken eine günstige Umlenkung des Magnetflusses von den Stirnseiten des Permanentmagneten. Zur Erhöhung der Stellkraft kann dabei ein weiterer, gegensinnig gepolter Permanentmagnet in Reihe angeordnet und ebenfalls mit Polstücken versehen werden.Also to increase efficiency and improve The positioning properties carry an arrangement at which the permanent magnet in the magnet armature cylinder shaped and cylindrical on both sides Ferromagnetic pole pieces is provided. These pole pieces cause a favorable deflection of the magnetic flux from the end faces of the permanent magnet. To increase the Actuating force can be another, polarized in opposite directions Permanent magnet arranged in series and also with Pole pieces are provided.
Ein zusätzlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Magnetventils besteht darin, daß die Wegerfassung des Ventilankers in besonders einfacher Weise durch einen axialen und/oder radialen Magnetfeldsensor erreicht werden kann, der auf das Streufeld des Magnetkreises reagiert. Hierdurch kann ohne die sonst üblichen weiteren mechanischen Funktions elemente in einfacher Weise sowohl eine Lageerkennung als auch eine Lageregelung des Magnetankers realisiert werden.An additional advantage of the solenoid valve according to the invention is that the path detection of the valve armature in particularly simply by an axial and / or radial magnetic field sensor can be reached on the stray field of the magnetic circuit reacts. This can without the usual mechanical functions elements in a simple way both a position detection as well as a position control of the magnet armature will.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are in the drawing shown and in the description below explained. Show it:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel mit zwei Magnet spulen und einem mit dem Magnetanker starr ver bundenen Ventilsteuerschieber, Fig. 1 a first embodiment of coil with two solenoid and a-bound to the armature rigidly ver valve spool,
Fig. 2 ein zweites, ähnliches Ausführungsbeispiel mit nur einer Magnetspule, Fig. 2 shows a second, similar embodiment with only one magnetic coil,
Fig. 3 ein drittes, ähnliches Ausführungsbeispiel mit einer Magnetspule und zwei Permanentmagneten im Magnetanker, Fig. 3 shows a third, similar embodiment with a magnet coil and two permanent magnets in the magnet armature,
Fig. 4 ein viertes Ausführungsbeispiel in kompakter, zentrierender Ausführung mit zwei Magnetspulen, Fig. 4 shows a fourth embodiment in a compact, centering embodiment with two magnetic coils,
Fig. 5 ein fünftes, ähnliches Ausführungsbeispiel in dezentrierter Ausführung, Fig. 5 shows a fifth, similar embodiment in decentered embodiment,
Fig. 6 ein sechstes Ausführungsbeispiel einer bistabilen Anordnung mit zwei Magnetspulen, Fig. 6 shows a sixth embodiment of a bistable arrangement with two magnetic coils,
Fig. 7 ein siebtes Ausführungsbeispiel mit einem als Ventilsteuerschieber ausgebildeten Magnetanker und Fig. 7 shows a seventh embodiment with a magnet armature designed as a valve control slide
Fig. 8 ein achtes Ausführungsbeispiel mit einem als Öffner-Ventilglied ausgebildeten Magnetanker. Fig. 8 shows an eighth embodiment with a magnet armature designed as an opener valve member.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht ein Magnetanker 10 aus einem kreiszylinderförmigen Permanent magneten 11, der in axialer Richtung an beiden Seiten ferromagnetische Polstücke 12 aufweist, die ebenfalls kreiszylinderförmig mit gleichem Durchmesser ausgebildet sind. Die Feldrichtung des Permanentmagneten 11 verläuft in axialer Richtung, was durch einen Pfeil gekennzeichnet ist. Der so ausgebildete Magnetanker 11 ist starr mit einem Ventilsteuerschieber 13 verbunden, der drei Steuer bunde 14 aufweist.In the embodiment shown in Fig. 1, a magnet armature 10 consists of a circular cylindrical permanent magnet 11 , which has in the axial direction on both sides ferromagnetic pole pieces 12 , which are also circular cylindrical with the same diameter. The field direction of the permanent magnet 11 runs in the axial direction, which is indicated by an arrow. The magnet armature 11 thus formed is rigidly connected to a valve spool 13 which has three control collar 14 .
Der Ventilsteuerschieber 13 ist in einem Ventilgehäuse 15 axial verschiebbar gelagert, das seitlich drei Anschluß öffnungen 16 aufweist. Die Ausgestaltung des Ventilsteuer schiebers 13 und des Ventilgehäuses 15 ist prinzipiell beliebig und nicht Gegenstand der vorliegenden Anmeldung. So können Zahl und Anordnung der Ventilsteuerschieber 13 und Anschlußöffnungen 16 praktisch beliebig variieren.The valve spool 13 is axially displaceably mounted in a valve housing 15 which has three connection openings 16 on the side. The design of the valve control slide 13 and the valve housing 15 is in principle arbitrary and not the subject of the present application. The number and arrangement of the valve spool 13 and connection openings 16 can vary practically as desired.
Das Ventilgehäuse 15 ist mit einem nicht-ferromagnetischen, den Magnetanker 10 umgreifenden Ankergehäuse 17 verbunden, das im wesentlichen topfförmig ausgebildet ist. Es kann aus Kunststoff oder einem nicht-ferromagnetischen Metall oder einer nicht-ferromagnetischen Metallegierung bestehen. Das Ankergehäuse 17 trägt zwei Magnetspulen 18, 19, die in axialer Richtung beabstandet voneinander angeordnet sind, so daß sie jeweils über den Polstücken 12 angeordnet sind. In diesem Ankergehäuse 17 ist der Magnetanker 10 axial verschiebbar angeordnet und durch den Ventilsteuer schieber 13 geführt. Ein rohrförmiges Eisenrückschlußglied 20 aus ferromagnetischem Material ist über das Ankergehäuse 17 geschoben und fixiert und greift auch noch in eine entsprechende Ausnehmung 21 des Ventilgehäuses 15 hinein.The valve housing 15 is connected to a non-ferromagnetic armature housing 17 which encompasses the magnet armature 10 and which is essentially pot-shaped. It can be made of plastic or a non-ferromagnetic metal or a non-ferromagnetic metal alloy. The armature housing 17 carries two magnet coils 18 , 19 which are spaced apart from one another in the axial direction, so that they are each arranged above the pole pieces 12 . In this armature housing 17 , the armature 10 is arranged axially displaceably and guided by the valve spool 13 . A tubular iron yoke member 20 made of ferromagnetic material is pushed and fixed over the armature housing 17 and also engages in a corresponding recess 21 in the valve housing 15 .
An der äußeren Stirnseite des Ankergehäuses 17 ist ein erster Magnetfeldsensor 22 eingelassen. Ein zweiter Magnet feldsensor 23 ist zwischen den Magnetspulen 18, 19 im Anker gehäuse 17 bzw. im Eisenrückschlußglied 20 eingelassen und weist radial zum Magnetanker 10 hin. Die beiden Magnet feldsensoren 22, 23 sind mit Meßsignalverstärkern 24, 25 verbunden. Da der Magnetanker 10 permanentmagnetisch ist, können durch die Magnetfeldsensoren 22, 23 auf einfache Weise das Streufeld des Magnetkreises und damit die Position des Magnetankers 10 erfaßt werden.A first magnetic field sensor 22 is embedded on the outer end face of the armature housing 17 . A second magnetic field sensor 23 is inserted between the magnet coils 18 , 19 in the armature housing 17 or in the iron yoke member 20 and points radially to the magnet armature 10 . The two magnetic field sensors 22 , 23 are connected to measuring signal amplifiers 24 , 25 . Since the magnet armature 10 is permanently magnetic, the magnetic field sensors 22 , 23 can easily detect the stray field of the magnetic circuit and thus the position of the magnet armature 10 .
Die beiden Magnetspulen 18, 19 werden jeweils gegensinnig angesteuert, weisen also eine jeweils entgegengesetzte Stromrichtung auf und bilden praktisch die Luftspalte des Magnetsystems im Zusammenwirken mit dem Eisenrückschluß glied 20. In den Polstücken 12 wird der durch den Permanent magneten 11 bewirkte Magnetfluß umgelenkt. Je nach Strom richtung durch die beiden Magnetspulen 18, 19 erfolgt eine axiale Auslenkung nach links bzw. nach rechts, wobei ge gebenenfalls erforderliche Anschläge nicht näher darge stellt sind. Durch die beiden Magnetspulen wird bei kleinen Abmessungen eine Kraftdichte erreicht, die sogar der von bekannten Proportionalmagneten überlegen ist. Das Magnet system arbeitet in Umkehrung des bekannten Prinzips eines Tauchspulen-Wandlers als magnetkernloses Tauchanker-Magnet system.The two magnet coils 18 , 19 are each driven in opposite directions, that is to say they each have an opposite current direction and practically form the air gaps of the magnet system in cooperation with the iron yoke member 20 . In the pole pieces 12 , the magnetic flux caused by the permanent magnet 11 is deflected. Depending on the current direction through the two solenoids 18 , 19 there is an axial deflection to the left or to the right, where necessary ge necessary stops are not shown in more detail. With the two magnetic coils, a force density is achieved with small dimensions, which is even superior to that of known proportional magnets. The magnet system works in reverse of the well-known principle of a moving coil transducer as a magnetless plunger magnet system.
Das in Fig. 2 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel ist ähnlich dem ersten Ausführungsbeispiel aufgebaut, wobei gleiche oder gleich wirkende Bauteile mit denselben Bezugszeichen versehen und nicht nochmals beschrieben sind. Der wesentlichste Unterschied besteht darin, daß nunmehr nur noch eine einzige Magnetspule 18 vorgesehen ist. Ein wiederum im wesentlichen rohrförmig ausgebildetes Eisenrückschlußglied 26 weist an der Verbindungsstelle zum Ventilgehäuse 15 einen nach innen weisenden, ring förmigen Vorsprung 27 auf, der sich bis nahe an den Magnet anker 10 erstreckt, und zwar bis zum rechten Polstück 12. Ein Ankergehäuse 28 ist rohrförmig ausgebildet und ein stückig mit dem Ventilgehäuse 15 verbunden. Dieses Anker gehäuse 28 bildet im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel eine Gleitführung für den Magnetanker 10.The second exemplary embodiment shown in FIG. 2 is constructed similarly to the first exemplary embodiment, the same or equivalent components being provided with the same reference symbols and not being described again. The most important difference is that now only a single solenoid 18 is provided. An in turn essentially tubular iron yoke member 26 has at the connection point to the valve housing 15 an inwardly facing, ring-shaped projection 27 , which extends close to the magnet armature 10 , to the right pole piece 12th An armature housing 28 is tubular and is integrally connected to the valve housing 15 . In contrast to the first exemplary embodiment, this armature housing 28 forms a sliding guide for the magnet armature 10 .
Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel wird der Magnetanker 10 und damit der Ventilsteuerschieber 13 im nicht erregten Zustand der Magnetspule 8 infolge des Vorsprungs 27 in der dargestellten Stellung gehalten. Aus dieser Stellung wird dieser Magnetanker 10 je nach Stromflußrichtung durch die Magnetspule 18 nach links oder nach rechts in axialer Richtung ausgelenkt und kehrt nach Abschaltung des Stroms automatisch durch das Feld des Permanentmagneten 11 in die dargestellte Position zurück, in der der Vorsprung 27 am Magnetpol am rechten äußeren Ende des Magnetankers 10 anliegt.In this second exemplary embodiment, the magnet armature 10 and thus the valve control slide 13 are held in the non-energized state of the magnet coil 8 as a result of the projection 27 in the position shown. From this position, this magnet armature 10 is deflected depending on the direction of current flow through the magnet coil 18 to the left or to the right in the axial direction and automatically returns after switching off the current through the field of the permanent magnet 11 in the position shown, in which the projection 27 on the magnetic pole on right outer end of the armature 10 is present.
Das in Fig. 3 dargestellte dritte Ausführungsbeispiel weist wiederum viele Übereinstimmungen mit dem zweiten Ausführungsbeispiel auf, so daß gleiche oder gleich wirkende Bauteile wiederum mit denselben Bezugszeichen versehen und nicht nochmals beschrieben sind. Der wesentlichste Unterschied zum zweiten Ausführungsbeispiel besteht darin, daß nunmehr ein Magnetanker 29 vorliegt, der gegenüber der Anordnung des Magnetankers 10 um einen weiteren Permanent magneten 30 und ein weiteres Polstück 12 ergänzt ist. Die beiden Permanentmagnete 11, 30 sind somit durch ein Polstück 12 getrennt und entgegengesetzt gepolt. Weiterhin ist ein zweites Eisenrückschlußglied 31 mit einem Vorsprung 32 spiegelbildlich an das Eisenrückschlußglied 26 angesetzt, so daß sich die beiden Vorsprünge 27, 32 zu beiden Seiten der Magnetspule 18 zum Magnetanker 29 hin erstrecken. Es werden somit zwei völlig getrennte Magnetkreise gebildet, wobei der erste aus dem Eisenrückschlußglied 31, dem linken Polstück 12 und dem linken Permanentmagneten 11 besteht und der zweite aus dem rechten Eisenrückschlußglied 26, dem rechten Polstück 12 und dem rechten Permanentmagneten 30. Das mittlere Polstück 12 sowie der Luftspalt durch die Magnetspule 18 werden von beiden Magnetkreisen benutzt. Durch diese Anordnung wird eine noch höhere Stellkraft und eine noch höhere Rückstellkraft in die stromlose Grund stellung erzielt, da nunmehr die beiden entgegengesetzten äußeren Pole des Magnetankers 29 im nicht erregten Zustand zu den Vorsprüngen 27, 32 zurückstreben.The third exemplary embodiment shown in FIG. 3 again has many similarities to the second exemplary embodiment, so that the same or equivalent components are again provided with the same reference symbols and are not described again. The main difference from the second embodiment is that there is now a magnet armature 29 , which is complemented by a further permanent magnet 30 and a further pole piece 12 compared to the arrangement of the magnet armature 10 . The two permanent magnets 11 , 30 are thus separated by a pole piece 12 and polarized in opposite directions. Furthermore, a second iron yoke member 31 with a projection 32 is placed in mirror image on the iron yoke member 26 , so that the two projections 27 , 32 extend to the magnet armature 29 on both sides of the magnet coil 18 . Two completely separate magnetic circuits are thus formed, the first consisting of the iron return element 31 , the left pole piece 12 and the left permanent magnet 11 and the second of the right iron return element 26 , the right pole piece 12 and the right permanent magnet 30 . The middle pole piece 12 and the air gap through the magnetic coil 18 are used by both magnetic circuits. This arrangement provides an even higher actuating force and an even higher restoring force in the de-energized basic position, since now the two opposite outer poles of the magnet armature 29 strive back to the projections 27 , 32 in the non-energized state.
Bei den in den Fig. 4 bis 6 dargestellten Ausführungsbei spielen ist der Magnetanker 10 zur Vereinfachung jeweils ohne Ventilelemente dargestellt. Er kann selbstverständlich mit wenigstens einem Ventilsteuerschieber, Ventilstößel, einer Ventilmembrane oder einem anderen bekannten Ventil element verbunden werden. Dasselbe trifft für ein ebenfalls nicht dargestelltes Ventilgehäuse zu. Im übrigen sind wiederum gleiche oder gegenüber den bisherigen Ausführungs beispielen gleich wirkende Bauteile mit denselben Bezugs zeichen versehen und nicht nochmals näher beschrieben.In the game Ausführungsbei shown in FIGS . 4 to 6, the armature 10 is shown for simplification each without valve elements. It can of course be connected to at least one valve spool, valve tappet, a valve membrane or another known valve element. The same applies to a valve housing, also not shown. Incidentally, the same or in comparison to the previous execution examples, components having the same effect are provided with the same reference characters and are not described again.
Das in Fig. 4 dargestellte Ausführungsbeispiel betrifft eine Anordnung, bei der der Magnetanker 10 im nicht er regten Zustand der beiden Magnetspulen 18, 19 zentriert gehalten wird. Die beiden Magnetspulen 18, 19 sind wieder um gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel über den beiden Polstücken 12 angeordnet und werden mittels eines im wesent lichen rohrförmigen Ankergehäuses 33 gehalten. Ein Eisen rückschlußglied 34 weist zwei radial nach innen weisende ringförmige Vorsprünge 35, 36 auf, die über den Magnetspulen 18, 19 liegen und dadurch wiederum zu den Polstücken 12 hinweisen. Das Ankergehäuse 33 füllt den Zwischenraum zwischen den Vorsprüngen 35, 36 und teilweise den Zwischen raum zwischen den Magnetspulen 18, 19 aus. Diese Anordnung ermöglicht eine extreme Kurzbauweise bei hoher Stellkraft infolge der beiden Magnetspulen 18, 19 und eine gute Zentrie rung infolge der beiden zu den äußeren Polen hinweisenden Vorsprünge 35, 36.The embodiment shown in FIG. 4 relates to an arrangement in which the magnet armature 10 is kept centered in the non-excited state of the two magnet coils 18 , 19 . The two magnetic coils 18 , 19 are again arranged according to the first embodiment above the two pole pieces 12 and are held by means of an essentially tubular armature housing 33 . An iron yoke member 34 has two radially inwardly facing annular projections 35 , 36 which lie above the solenoids 18 , 19 and thereby in turn point to the pole pieces 12 . The armature housing 33 fills the space between the projections 35 , 36 and partially the space between the solenoids 18 , 19 . This arrangement enables an extremely short construction with a high actuating force as a result of the two solenoid coils 18 , 19 and a good centering as a result of the two projections 35 , 36 pointing towards the outer poles.
Bei dem in Fig. 5 dargestellten fünften Ausführungsbeispiel weist der Magnetanker 10 eine dezentrierte Ruhestellung auf. Dies wird dadurch erreicht, daß das Eisenrückschluß glied 26 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ausgebildet ist, wobei der eine Vorsprung 27 zum linken Endpol des Magnetankers 10 hinweist. Im übrigen sind an einem rohr förmigen Ankergehäuse 37 zwei Magnetspulen 18, 19 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel angeordnet.In the fifth exemplary embodiment shown in FIG. 5, the magnet armature 10 has a decentred rest position. This is achieved in that the iron yoke member 26 is formed according to the second embodiment, with a projection 27 pointing to the left end pole of the armature 10 . Otherwise, two magnetic coils 18 , 19 according to the first embodiment are arranged on a tubular armature housing 37 .
Bei dem in Fig. 6 dargestellten sechsten Ausführungsbeispiel ist ein Eisenrückschlußglied 38 als zylindrisches Gehäuse ausgebildet, in dem ein rohrförmiges Ankergehäuse 39 angeord net ist, das die beiden Magnetspulen 18, 19 trägt. Der Magnetanker 10 hat dadurch zwei Ruhepositionen, nämlich die Anschlagposition an der linken Stirnseite des gehäuse förmigen Eisenrückschlußglieds 38 und die Anschlagposition an der rechten Stirnseite 41. Zum Überführen des Magnet ankers 10 zwischen den beiden Ruhepositionen werden jeweils die beiden Magnetspulen 18, 19, die untereinander entgegen gesetzt gepolt sind, mit entgegengesetzt gerichteten Strömen beaufschlagt. Durch zentrale Öffnungen 42 in den beiden Stirnseiten 40, 41 können entweder Verbindungsglieder zu nicht dargestellten Ventilgliedern geführt werden, oder die Öffnungen selbst werden als Ventilöffnungen ausgebildet.In the sixth embodiment shown in Fig. 6, an iron yoke member 38 is formed as a cylindrical housing in which a tubular armature housing 39 is net angeord, which carries the two solenoids 18 , 19 . The magnet armature 10 thereby has two rest positions, namely the stop position on the left end face of the housing-shaped iron yoke member 38 and the stop position on the right end face 41st To transfer the magnetic armature 10 between the two rest positions, the two solenoids 18 , 19 , which are polarized opposite to each other, are acted upon with oppositely directed currents. Through central openings 42 in the two end faces 40 , 41 , connecting links to valve members (not shown) can either be guided, or the openings themselves are designed as valve openings.
Aus den in den Fig. 4 bis 6 dargestellten Ausführungsbei spielen ist erkennbar, daß durch spezielle Gestaltung des Permanentmagnetkreises, insbesondere des Eisenrückschluß glieds, bei Bedarf in einfacher Weise Ruhepositionen des Magnetankers 10 vorgegeben werden können, um beispielsweise spezielle Ventilfunktionen, wie eine zentrierte Mittel stellung, eine fail-safe-Stellung oder Impulsventilfunktionen, realisieren zu können.From the play in Figs. 4 to 6 shown Ausführungsbei play can be seen that by special design of the permanent magnetic circuit, in particular the iron yoke link, rest positions of the armature 10 can be easily specified if necessary, for example, special valve functions such as a centered center position to be able to implement a fail-safe position or pulse valve functions.
Bei dem in Fig. 7 dargestellten siebten Ausführungsbeispiel ist ein Magnetanker 43 selbst als Ventilsteuerschieber ausgebildet. Zwei ringförmige Permanentmagnete 44, 45 an den beiden äußeren Enden eines Verbindungsglieds 46 bilden dabei die äußern Steuerbunde. Ein ringförmiges Gleitglied 47 aus Kunststoff oder einem nicht-ferromagnetischen Material bildet dabei einen mittleren Steuerbund. In einem rohr förmigen Ankergehäuse 48, dessen Länge der des Magnet ankers 43 enspricht, sind an den äußeren Endbereichen die beiden Magnetspulen 18, 19 angeordnet, deren Abstand voneinander dem Abstand der Permanentmagnete 44, 45 ent spricht. Ein gehäuseartiges, ferromagnetisches Eisenrück schlußglied 49 umgibt die gesamte Anordnung, wobei die beiden axialen Stirnseiten 50, 51 wiederum zentrale Öffnungen 52 aufweisen, deren Durchmesser dem Durchmesser der Per manentmagnete 44, 45 entspricht, so daß der Magnetanker 43 durch diese Öffnungen 52 hindurch ausgelenkt werden kann. Die beiden Stirnseiten 50, 51 sind dabei als separate Teile ausgebildet, das gesamte Eisenrückschlußglied 49 kann jedoch auch einstückig ausgebildet sein.In the seventh exemplary embodiment shown in FIG. 7, a magnet armature 43 itself is designed as a valve control slide. Two annular permanent magnets 44 , 45 at the two outer ends of a connecting member 46 form the outer control collars. An annular sliding member 47 made of plastic or a non-ferromagnetic material forms a central control collar. In a tubular armature housing 48 , the length of which corresponds to the magnet armature 43 , the two magnetic coils 18 , 19 are arranged at the outer end regions, the distance from one another speaks the distance between the permanent magnets 44 , 45 . A housing-like, ferromagnetic iron back circuit member 49 surrounds the entire arrangement, the two axial end faces 50 , 51 in turn having central openings 52 , the diameter of which corresponds to the diameter of the permanent magnets 44 , 45 , so that the magnet armature 43 is deflected through these openings 52 can. The two end faces 50 , 51 are formed as separate parts, but the entire iron yoke member 49 can also be formed in one piece.
Die beiden die äußeren Steuerbunde bildenden Permanent magnete 44, 45 sind entgegengesetzt radial magnetisiert und können durch die beiden Magnetspulen 18, 19 je nach Stromrichtung in beide axiale Richtungen aus der gezeichneten Ruhestellung ausgelenkt werden, wobei eine Rückkehr in die Ruhestellung infolge der Stirnseiten 50, 51 des Eisen rückschlußglieds 49 automatisch eintritt.The two permanent magnets 44 , 45 forming the outer control collars are oppositely radially magnetized and can be deflected by the two solenoids 18 , 19 depending on the direction of current in both axial directions from the illustrated rest position, with a return to the rest position as a result of the end faces 50 , 51 the iron yoke 49 occurs automatically.
Das in Fig. 8 dargestellte achte Ausführungsbeispiel stellt eine Anwendung der Anordnung gemäß Fig. 5 dar, wobei gleiche oder gleich wirkende Bauteile wiederum mit denselben Bezugs zeichen versehenund nicht nochmals beschrieben sind. Die gesamte in Fig. 5 dargestellte Anordnung ist in ein Ventil gehäuse 53 aus nicht-ferromagnetischem Material, beispiels weise aus Kunststoff, eingesetzt. Das am Vorsprung 27 liegende untere Polstück 12 ist mit einem Ventildichtglied 54 versehen, das in dieses Polstück 12 eingelassen ist. Die entsprechende, untere Stirnfläche 55 des Ventilgehäuses 53 ist in der Mitte als Ventilsitz 56 mit einer Ventil bohrung 57 versehen. Ein seitlicher Anschluß 58 dient als Auslaß bzw. Einlaß.The eighth exemplary embodiment shown in FIG. 8 represents an application of the arrangement according to FIG. 5, components which are the same or have the same function again being provided with the same reference symbols and not being described again. The entire arrangement shown in Fig. 5 is in a valve housing 53 made of non-ferromagnetic material, for example made of plastic. The lower pole piece 12 located on the projection 27 is provided with a valve sealing member 54 which is let into this pole piece 12 . The corresponding, lower end face 55 of the valve housing 53 is provided in the middle as a valve seat 56 with a valve bore 57 . A side port 58 serves as an outlet.
Im nicht erregten Zustand der beiden Magnetspulen 18, 19 liegt das Ventildichtglied 54 dichtend am Ventilsitz 56 an. Erst bei entsprechendem Stromfluß durch die Magnet spulen 18, 19 hebt der Magnetanker 10 vom Ventilsitz 56 ab, so daß das Ventil geöffnet wird. Das Ventil ist dadurch als Öffner-Ventil ausgebildet. Wird der Einsatz gemäß Fig. 5 im Ventilgehäuse 53 umgedreht, so liegt entsprechend ein Schließer-Ventil vor. Es können auch beide Stirnseiten als gegensinnig arbeitende Ventile ausgebildet sein.In the non-energized state of the two solenoids 18 , 19 , the valve sealing member 54 lies sealingly on the valve seat 56 . Only when the current flows through the magnet coils 18 , 19 does the magnet armature 10 lift off from the valve seat 56 , so that the valve is opened. The valve is thus designed as a break valve. If the insert according to FIG. 5 is turned over in the valve housing 53 , a normally open valve is accordingly present. Both end faces can also be designed as oppositely operating valves.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: FESTO AG & CO, 73734 ESSLINGEN, DE |
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8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: FESTO AG & CO. KG, 73734 ESSLINGEN, DE |
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8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |