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Die
Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung, insbesondere
zum Betätigen von außenseitig anschließbaren
Ventilen, mit einem Gehäuse und einem darin angeordneten
Spulenkörper mit Spulenwicklung, der zumindest teilweise
ein Polrohr umfaßt, an dessen einem freien Ende sich ein
Polkern anschließt, mit einem zumindest im Polrohr innerhalb eines
Ankerraumes längsverfahrbar geführten Magnetanker,
der mit einem Betätigungsteil für das Betätigen
des jeweiligen Ventilteils zusammenwirkt, wobei das Polrohr in der
Art einer Aufnahmehülse für den Magnetanker ausgebildet
ist, die an einer Festlagerstelle festgelegt ist.
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Durch
die
DE 10 2004
051 332 A1 ist eine gattungsgemäße Betätigungsvorrichtung
bekannt. Bei der bekannten Lösung ist das Polrohr an seinem einen
freien Ende, das aus dem Gehäuse der Betätigungsvorrichtung
herausragt, mit einem umgelegten Rand versehen, gegen den der Magnetanker
sich in seiner einen endseitigen Verfahrstellung abstützen kann,
wobei der Umlegerand eine Mittenöffnung freiläßt,
in die ein Druckausgleichskanal des Magnetankers einmündet,
der sich auf seiner gegenüberliegenden Seite an dem Polkern
abstützen kann, in dessen Richtung insoweit der Druckausgleichskanal
auf seiner anderen Seite hin ausmündet. Am gegenüberliegen den
Ende weist das Polrohr einen in die entgegengesetzte Richtung weisenden
Umlegerand geringerer Krümmung auf, mit der es zwischen
den Spulenkörper und dem Polkern sowohl axial als auch
radial lagefixiert ist. Aufgrund der Umlenkungen zu den freien Rändern
des Polrohres hin ist dieses in der Lage, einen gewissen Toleranzlängenausgleich
herzustellen, um dergestalt einen paßgenauen Einbau für die
Teile der Betätigungsvorrichtung zu schaffen. Aufgrund
der definierten Einspannstelle des Polrohres zwischen Polkern und
Spulenkörper sind die dahingehenden Toleranzausgleichsmöglichkeiten
aber eingeschränkt.
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Um
diesem Nachteil zu begegnen, ist in der
DE 10 2005 061 184 A1 bei
einer gleichfalls gattungsgemäßen Betätigungsvorrichtung
vorgeschlagen worden, den vorstehend genannten Umlegerand des Polrohres
als geschlossenes Bodenteil einer Aufnahmehülse auszubilden,
das vom Polkern abgestützt mit diesem in Anlage ist, wobei
das Bodenteil des Polrohres derart in den Polkern einpaßbar
ist, dass es seine Lage beibehält, auch wenn der Magnetanker
für eine Betätigung eines an die Betätigungsvorrichtung
anschließbaren Ventils sich hin und her bewegt und dabei
insbesondere auf das Bodenteil drückt oder sich ziehend
von diesem abhebt. Da der Umlegerand nicht mehr, wie vorstehend
aufgezeigt, eine ringförmige Durchlaßstelle begrenzt, sondern
vielmehr geschlossen ist, ist insoweit auch ein Einsatz für
hohe Drücke möglich, da insoweit neben der Druckdichtheit
auch ein steifes belastbares Polrohrsystem ausgebildet ist.
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Durch
die definierte Anlage des Bodenteils des Polrohres am Polkern ist
eine Art Fixierung erreicht, die an anderer Stelle des Polrohres
in einem weit gezogenen Bereich die Möglichkeit eines Toleranzausgleichs
eröffnet. Hierbei ist vorgesehen, dass das Polrohr an seinem
freien Ende in einen sickenförmigen Flansch ausmündet,
der sich an dem Gehäuse der Betätigungsvorrichtung
abstützt. Das Sickenteil des Flansches ist dabei in der
Art einer Rundsicke ausgebildet, was es ermöglicht, einen
freien Endbereich des sickenförmigen Flansches zwischen
Gehäuse der Betätigungsvorrichtung und Gehäuseteile des
sich anschließenden Ventilkörpers durch Klemmung
lagezufixieren, und aufgrund des elastisch nachgiebigen Sickenkörpers
ist eine Art Gelenkstelle realisiert, längs der sich insbesondere
in axialer Richtung das Polrohr mit seiner Einbaulänge
innerhalb des Spulenkörpers und des Polkerns anpassen kann.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
die bekannten Lösungen unter Beibehalten ihrer Vorteile, nämlich
insbesondere einen funktionssicheren, lang andauernden Betätigungsbetrieb
sicherzustellen, dahingehend weiter zu verbessern, dass mit geringem konstruktiven
Aufwand und mithin kostengünstig eine verbesserte Toleranzanpassung
bei kleiner Einbaugröße erreicht ist. Eine dahingehende
Aufgabe löst eine Betätigungsvorrichtung mit den
Merkmalen des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit.
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Dadurch,
dass gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches
1 an einer Loslagerstelle für die das Polrohr bildende
Aufnahmehülse an dieser ein Rückstellmittel angreift,
das eine Kraft auf die Aufnahmehülse ausübt, die
von der Festlagerstelle weggerichtet ist, läßt
sich in einem sehr weit gezogenen Rahmen ein Toleranzausgleich ermöglichen,
wobei die dahingehende Ausgleichsgröße sich über
eine geeignete Wahl des Rückstellmittels vorgeben läßt.
Unabhängig von etwaigen Herstelltoleranzen der einzelnen
Baukomponenten der Betätigungsvorrichtung ist somit die
damit einhergehende Toleranz über das an der Aufnahmehülse
angreifende Rückstellmittel kompensierbar und insoweit
individuell ausgleichbar.
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Die
Betätigungsvorrichtung läßt sich in der Art
eines modularen Baukastens aufbauen und mit dem jeweiligen Rückstellmittel
als Teil des Baukastens läßt sich auch bei insoweit
geänderten Einbaulängen der Toleranzausgleich
vornehmen. Sofern das Rückstellmittel vorzugsweise aus
einem Energie speicher besonders bevorzugt in Form einer Tellerfeder
ausgebildet ist, läßt sich der angesprochene Toleranzausgleich
vornehmen, auch dann, wenn die Einsatz- oder Betriebstemperaturen
für die Betätigungsvorrichtung in einem weitgezogenen
Bereich variieren sollten.
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Bei
einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Betätigungsvorrichtung weist die Aufnahmehülse
außerhalb des Gehäuses angeordnet ein Bodenteil
auf, das gegenüber dem Außendurchmesser der Aufnahmehülse
verbreitert ist und insoweit an der Stelle der Durchmesserveränderung
einen umgelenkten Rand aufweist, an dem das Rückstellmittel
angreift. Vorzugsweise greift dabei das jeweilige Rückstellmittel
mit seiner einen Wirkseite an dem Gehäuse und mit seiner
anderen Wirkseite in einem Umlenkbereich zwischen zylindrischem
Außenumfang und vorstehendem Rand der Aufnahmehülse
an. Auf diese Art und Weise ist eine sichere Abstützung
des Rückstellmittels an den zuordenbaren Gehäuseteilen
erreicht sowie eine günstige Krafteinleitung im genannten
Umlenkbereich. Aufgrund der geschlossenen Bodenteilgestaltung läßt
sich die Betätigungsvorrichtung auch für Hochdruckanwendungen
einsetzen.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Betätigungsvorrichtung ist vorgesehen, dass der umgelenkte
Rand der Aufnahmehülse einen Umlaufspalt begrenzt, der medienführend
mit dem Ankerraum in Verbindung steht, der von dem rohrförmigen
Teil der Aufnahmehülse begrenzt den Magnetanker aufnimmt.
Bedingt durch den Umlaufspalt kann in besonders vorteilhafter Weise
das Bodenteil der Aufnahmehülse als Polrohr ein- und ausfedern
und dergestalt dämpfend einer Anschlagbewegung des Magnetankers
auf das Bodenteil entgegenwirken.
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Sofern
vorzugsweise das Bodenteil in seiner Mitte mit einer Abkröpfung
versehen ist, die in Richtung des Ankerraums napfartig vorsteht,
ist das Bodenteil von seiner Festigkeit her entsprechend ausgesteift
und in seinem angesprochenen Dämfpungsverhalten her verbessert.
Durch den napfartigen Überstand, der in den Ankerraum des
Magnetankers eingreifen kann, ist in axialer Richtung bauraumsparend
die Betätigungsvorrichtung nach außen hin durch
das Bodenteil der Aufnahmehülse abgeschlossen.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Befestigungsvorrichtung ist vorgesehen, dass der umgelenkte Rand zwei
Schenkelabschnitte umfaßt, die unter Bildung des Umlaufspaltes
mit gleichförmiger Breite parallel zueinander verlaufen,
was sich als günstig für die Krafteinleitung erweist,
sofern der Magnetanker am Bodenteil anschlägt und der umgelenkte
Rand als Biegestelle ist entsprechend entlastet. Da sich gegebenenfalls
im Umlaufspalt korrodierende Medien befinden, ist die Aufnahmehülse
bevorzugt aus einem korrosionsbeständigen Edelstahlmaterial
ausgebildet. Dieses kann je nach Ausgestaltung der Betätigungsvorrichtung
aus magnetisierbarem oder nichtmagnetisierbarem Edelstahl bestehen.
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Bei
einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung
ist die Festlagerstelle für die Aufnahmehülse
an ihrem freien Endrand vorgesehen und mit dem Polkern entsprechend
verstemmt. Die Loslagerstelle ist am gegenüberliegenden
Ende des Polrohres im Bereich des geschlossenen Bodenteils angeordnet,
insbesondere an der Stelle, an der das Polrohr aus dem Gehäuse
der Betätigungsvorrichtung austritt und die Lagerung ist
durch den Spulenkörper und/oder durch die Gehäuseteile
erreicht, die von dem Polrohr durchgriffen sind. Durch den Angriff des
Rückstellmittels an der Loslagerstelle wird die Aufnahmehülse
mit ihrem Innenumfang entsprechend langgezogen und gleicht etwaige
Unebenheiten im Bereich des Verfahrweges des Magnetankers aus. Auch
wird insoweit die Aufnahmehülse permanent unter Zugspannung
gehalten, was sich als günstig erweist für den
Fall, dass der Magnetanker an dem Bodenteil der Aufnahmehülse
anschlägt. Insoweit sind eventuell eingeleitete Schwingungsmuster durch
die auf Zug vorgespannte Aufnahmehülse vermeidbar.
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Im
folgenden wird die erfindungsgemäße Ausführungsform
anhand von Ausführungsbeispielen nach der Zeichnung näher
erläutert. Dabei zeigen in prizipieller und nicht maßstäblicher
Darstellung die
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1 in
der Art eines Längsschnittes die Betätigungsvorrichtung
als Ganzes, jedoch ohne angeschlossene Ventileinrichtung;
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2 einen
vergrößerten Ausschnitt gemäß Kreisdarstellung
D in 1;
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3 in
der Art eines Längsschnittes einen Teil der Herstellform
betreffend den Anspritzvorgang eines Betätigungsteils an
den Magnetanker der Betätigungsvorrichtung;
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4a, 4b und 4c im
Längsschnitt, in perspektivischer Draufsicht sowie in Vorderansicht eine
gegenüber den 1 bis 3 geänderte
zweite Ausführungsform einer Anspritzlösung;
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5a, 5b und 5c in
entsprechender Darstellung zu den 4a, 4b und 4c eine
dritte Ausführungsform einer Anspritzlösung;
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6a, 6b, 6c eine
zu den 4a, 4b und 4c entsprechende
Darstellung einer vierten Ausführungsform der Anspritzlösung;
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7 einen
vergrößerten Ausschnitt gemäß Kreisdarstellung
A in 1;
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8 einen
vergrößerten Ausschnitt gemäß Kreisdarstellung
B in 1;
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9 einen
vergrößerten Ausschnitt gemäß Kreisdarstellung
C in 1;
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10 und 11 in
der Art einer Längsschnittdarstellung die einzelnen Herstellschritte
für die Detaillösung gemäß Kreisdarstellung
C nach 9.
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Die
in der 1 im Längsschnitt dargestellte Betätigungsvorrichtung,
die man in der Fachsprache auch mit „Betätigungs-
oder Schaltmagnet” bezeichnet, weist ein als Ganzes mit 10 bezeichnetes
Gehäuse auf mit einem darin angeordneten Spulenkörper 12 mit
Spulenwicklung 14. Der dahingehende Spulenkörper 12 umfaßt
zumindest teilweise ein Polrohr 16, das mittels einer Trennstelle 18 in
Form einer freigelassenen Stelle magnetisch von einem Polkern 20 im
wesentlichen entkoppelt ist. Es sind im Stand der Technik aber auch
Lösungen (nicht dargestellt) bekannt, bei denen eine korrespondierende
Trennstelle durch eine Schweißnaht od. dgl. gebildet ist. Längs
des Polrohres 16 ist ein Magnetanker 22 in einem
Ankerraum 24 längsverfahrbar geführt,
der an seinem einen freien, stirnseitigen Ende mit einem stangenartigen
Betätigungsteil 26 zusammenwirkt zum Betätigen
von Fluidventilen (nicht dargestellt) üblicher Bauart,
insbesondere in Form von nicht näher dargestellten Pneumatik-Ventilen.
Zum Anschließen eines dahingehenden Ventils ist der Polkern 20 an
seinem freien Ende mit einem Anschlußflansch 28 versehen.
Der Anschlußflansch 28 weist an seinem Außenumfang
vertiefte Ringnuten auf zur zumindest teilweisen Aufnahme von entsprechenden
Elastomer-Dichtringen und zum Führen von Medienströmen.
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Zum
Bestromen der Spulenwicklung 14 des Spulenkörpers 12,
die bevorzugt aus mindestens einem leitfähigen Kupferdraht
besteht, ist ein Stekerteil 30 vorgesehen, das vorzugsweise über
eine Vergußmasse 32 mit den sonstigen Gehäuseteilen
des Gehäuses 10 festverbunden ist. in Blickrichtung
auf die 1 gesehen ist auf der linken
Seite und nach außen hin mit der Vergußmasse 32 abschließend
eine ringförmigen Polplatte 34 eingesetzt, die
für ihren festen Halt im Gehäuse 10 mit
diesem entsprechend verstemmt ist (nicht dargestellt). Im übrigen
umfaßt die Polplatte 34 den Außenumfang
des Polkerns 20, der insoweit über die nicht näher
dargestellte Ventileinrichtung in seiner in der 1 gezeigten
Einbaulage in der Betätigungsvorrichtung gehalten ist.
Das Polrohr 16 ist topfartig in der Art einer Aufnahmehülse
ausgebildet und das Bodenteil 36 des Polrohres 16 bildet
insoweit eine Anschlagbegrenzung für den Magnetanker 22 in
seiner in Blickrichtung auf die 1 gesehen äußerst
rechten Verfahrstellung aus. Die Vergußmasse 32 nebst
Spulenkörper 12 bestehen aus einem Kunststoffmaterial,
beispielsweise Polyamid, vorzugsweise aus PA6. Die Vergußmasse 32 auf
der Oberseite der Betätigungsvorrichtung greift entlang
ihrer Unterseite in Ausnehmungen eines topfartigen Gehäusemantels 38 ein,
der gleichfalls Bestandteil des Gehäuses 10 ist.
Sowohl Gehäusemantel 38 als auch Magnetanker 22 sowie
Polkern 20 und Polplatte 34 bestehen aus einem
metallischen Material, wobei alle genannten Teile aus demselben
Material bestehen können. Das Polrohr 16 ist bevorzugt
aus einem Edelstahlmaterial erstellt, das in Abhängigkeit
des Einsatzzweckes magnetisch leitend oder nichtleitend ausgebildet
sein kann.
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Wird über
das Steckerteil 30 die Spulenwicklung 14 und mithin
die Spule bestromt, wird der Magnetanker 22 in seine in
der 1 gezeigte betätigte Stellung verfahren,
also in Blickrichtung auf die 1 gesehen
von einer rechten Stellung in eine linke, die insoweit der Betätigungsstellung
nach der 1 entspricht. Bei der dahingehenden
Verfahrbewegung nimmt der Magnetanker 22 das stangenförmige
Betätigungsteil 26 mit, dessen freies Ende für
einen Betätigungsvorgang an dem nicht näher dargestellten Pneumatik-Ventil
in jeder seiner Verfahrstellungen aus dem Gehäuse 10 und
insbesondere aus dem Polkern 20 herausragt. Bei der dahingehenden
Verfahrbewegung des Magnetankers 22 in Blickrichtung auf
die 1 gesehen nach links wird ein Energiespeicher
in Form einer Druckfeder 40 vorgespannt und sobald die
Spulenwicklung 14 stromlos gehalten ist, schiebt die vorgespannte
Druckfeder 40 den Magnetanker 22 in seine rechte
Ausgangsstellung zurück, bei der er auch in Anlage mit
der Innenseite des Bodenteils 36 des Polrohres 16 kommen
kann. Im dahingehend stromlosen Zustand ist die angeschlossene Ventileinrichtung
stromlos offengeschaltet. Bei einer geänderten Ausführungsform
(nicht dargestellt) der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung könnte
es auch vorgesehen sein, den Energiespeicher in Form der Druckfeder 40 in
die angeschlossene Ventileinrichtung zu verlegen, um dergestalt
die angesprochene Rückstellbewegung für den Magnetanker 22 nebst
Betätigungsteil 26 zu veranlassen.
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Selbst
bei Wegfall des Stromes kann es aber aufgrund von Restmagnetismusvorgängen
im Polkern 20 und in der Polplatte 34 dazu kommen,
dass der Magnetanker 22 mit seiner einen freien Stirnseite an
der ihm zugewandten benachbarten Stirnseite des Polkerns 20 haften
bleibt. Um dies zu vermeiden, wird zwischen die beiden Stirnseiten
innerhalb des Ankerraumes 22 eine Antihafteinrichtung 42 eingesetzt,
die mit einem radialen Abstand das stangenartige Betätigungsteil 26 umfaßt,
um so wirksam eine Entkopplung vorzunehmen. Das stangenartige Betätigungsteil 26 ist
von einem Mit tenkanal 44 durchgriffen, der sich entlang
der Längsachse 46 von Magnetanker 22 und
Betätigungsteil 26 erstreckt, die insoweit auch
die mögliche Verfahrachse bildet. Der genannte Mittenkanal 44 tritt
an den beiden gegenüberliegenden Stirnseiten 48,50 des
Betätigungsteils 26 in die Umgebung aus. Insbesondere
mündet der Mittenkanal 44 auf der rechten Stirnseite 50 des
Betätigungsteils 26 in einen Freiraum 52 des
Magnetankers 22 aus, wobei der Freiraum 52 insoweit
druck- und medienführend wiederum in den Ankerraum 24 ausmündet.
Im Bereich zwischen einer Dichtungsstelle 54, die insoweit
auch eine Führung ausbildet für das vordere Ende
der Betätigungsstange 26, und dem Magnetanker 22 ist
ein Querkanal 56 vorhanden, der mit seinem einen Ende in
den Mittenkanal 44 ausmündet und mit seinem anderen
Ende in einen Mittenraum 58 austritt, der von dem Polkern 20 umfaßt
ist.
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Die
Komponenten Mittenkanal 44, Querkanal 56, Mittenraum 58,
Freiraum 52 sowie Ankerraum 24 bilden eine Art
Druckausgleichssystem aus, das an die nicht näher dargestellte
Ventileinheit angeschlossen ist und insofern von der Ventileinheit
kommende Druckmedien dergestalt kompensiert, dass die Verfahrbewegung
des Magnetankers 22 nebst Betätigungsteil 26 durch
etwaige Druckdifferenzen nicht beeinträchtigt ist. Gegebenenfalls
können die derart geführten Druckmedien auch aufgrund
unterschiedlicher Flächenverhältnisse die aufzubringende Betätigungskraft
seitens des Magnetankers 22 wirksam mit unterstützen.
Im Bereich der Trennstelle 18 übergreift der Polkern 20 mit
einem nasenartigen Ringvorsprung 60 die in diesem Bereich
abgesetzte Stufung 62 des Magnetankers 22 derart,
dass in jeder Verfahrstellung des Magnetankers 22 dieser
innerhalb des Ringvorsprunges 60 geführt ist,
so dass sich die Größe der Trennstelle 18 je
nach Verfahrrichtung des Magnetankers 22 ändert.
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Das
stangenartige Betätigungsteil 26 ist aus einem
spritzbaren Material gebildet, das insbesondere gemäß Darstellung
nach der 3 in einem Ver bindungsbereich 64 an
den Magnetanker 22 angespritzt ist. Sofern hier von Anspritzen
die Rede ist, schließt dies die üblichen Spritz-,
Gieß- und Druckgießverfahren mit ein. Das spritzbare
Material des Betätigungsteils 26 kann dem Grunde
nach jedes derart verarbeitbare Material sein. Vorzugsweise wird jedoch
ein Kunststoffmaterial eingesetzt, insbesondere ein thermoplastisch
verarbeitbarer Kunststoff. Als besonders vorteilhaft hat sich der
Einsatz von Polybutylenterephthalat (PBT) erwiesen, das ein Spritzgießen
bei Massetemperaturen von 230°C bis 270°C erlaubt.
Das eingesetzte Kunststoffmaterial weist die notwendige Festigkeit
und Steifigkeit auf und das Gleit- und Verschleißverhalten
hat sich in praktischen Versuchen für die hier vorliegende
Anwendung als sehr gut erwiesen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist das gesamte Betätigungsteil 26 aus einem spritzbaren
Kunststoffmaterial gebildet; es besteht hier aber auch die Möglichkeit,
das Betätigungsteil 26 im vorderen Bereich aus
einem üblichen metallischen Stangenwerkstoff zu bilden,
der dann nur im Übergangsbereich zum Magnetanker 22 mittels spritzbarem
Material angespritzt ist.
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In
der 3 ist eine als Ganzes mit 66 bezeichnete
Spritzgußform teilweise und von ihrem prinzipiellen Aufbau
her dargestellt. Für einen Entformvorgang ist die dahingehende
Spritzgußform 66 mehrteilig ausgebildet (nicht
dargestellt) und läßt sich insoweit mit ihren
Teilen zur Gesamtform gemäß der Darstellung nach
der 3 zusammensetzen. In die Spritzgußform 66 wird
der metallische Magnetanker 22 eingelegt, der an seiner
einen freien Stirnseite den Verbindungsbereich 64 ausbildet.
Die derart gebildete mögliche Anspritzfläche 68 ist
nach außen hin durch die Wandung der Spritzgußform 66 begrenzt und
derart gewählt, dass diese jedenfalls nicht über die
freie Stirnseite des Magnetankers 22 in diesem Bereich
vorsteht. Ferner ist innerhalb der Anspritzfläche 68 in
die freie Stirnseite des Magnetankers 22 eine umlaufende
ringnutartige Vertiefung 70 eingebracht, die in vergrößerter
Darstellung in der 2 wiedergegeben ist und eine
Art Hinterschnittgestaltung 72 ausbildet, damit das eingespritzte
Kunststoffmaterial sich entsprechend unterhakend im Hinterschnitt
im Magnetanker 22 entlang des Verbindungsbereichs 64 halten
kann. Weiter weist der Magnetanker 22 eine zentral verlaufende
Mittenöffnung 74 auf, die von dem Betätigungsteil 26 durchgriffen
ist, wobei gemäß der Darstellung nach der 3 ein
entsprechend eingelegter Formkern 76 die dahingehende Ausgestaltung
ermöglicht. Da die Mittenöffnung 74 in den
sich erweiternden Freiraum 52 austritt, ist dort eine weitere
Anlagefläche als zweite Anspritzfläche 78 des
Magnetankers 22 ausgebildet. Im Bereich der zweiten Anspritzfläche 78 übergreift
das Kunststoffmaterial des Befestigungsteils 26 die insoweit
gebildete Verbreiterungsstufe, so dass in beiden Verfahrrichtungen
des Magnetankers 22 eine sichere Verankerung des Betätigungsteils 26 über
den Anspritzvorgang gewährleistet ist.
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Die
Spritzgußform 66 nach der 3 ist derart
ausgebildet, dass das stangenartige Betätigungsteil 26 sich
radial nach außen hin verbreitert unter Ausbildung der
bereits beschriebenen scheibenartigen Antihafteinrichtung 42.
Insoweit ist der Polkern 20 vom Magnetanker 22 sicher
entkoppelt und die Antihafteinrichtung 42 bildet auch eine
Art Anschlagschutz für den Magnetanker 22 aus.
Wie insbesondere die 2 zeigt, ist zwischen der scheibenförmigen Antihafteinrichtung 42 und
der sonstigen Umfassungsfront des Betätigungsteils 26 eine
Anlagestufe 80 eingebracht, an der sich das eine freie
Ende des Kraftspeichers in Form der Druckfeder 40 abstützt. Insoweit
ist die eigentliche Antihafteinrichtung 42 von der Krafteinleitung
der Druckfeder 40 entlastet, die im übrigen in
jeder Verfahrstellung des Magnetankers 22 das stangenartige
Betätigungsteil 26 in Richtung des Verbindungsbereiches 64 des
Magnetankers 22 drückt. Wie sich des weiteren
aus den 1 und 3 ergibt,
verjüngt sich der Mittenraum 58 zu beiden Seiten
hin, indem das stangenartige Betätigungsteil 26 entlang
von zwei Übergangsbereichen 82 sich im Durchmesser
konisch verbreitert.
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Die
Ausführungsform nach der 4 ist
jedenfalls insoweit abgeändert, als im Verbindungsbereich 64 das
angespritzte Kunststoffmaterial zur Erhöhung der Anbindungsmasse
nierenartige Verbreiterungen 84 aufweist, wobei wiederum
die Antihafteinrichtung 42 einstückiger Bestandteil
des Betätigungsteils 26 ist. Durch die diametral
einander gegenüberliegenden ringartigen Vertiefungsstellen 86, die
sich kreissegmentartig an die Nieren 84 beidseits anschließen,
braucht der Energiespeicher in Form der Druckfeder 40 nicht
insgesamt auf dem angespritzten Kunststoffmaterial aufzuliegen,
sondern kann sich für eine verbesserte Abstützung
an den Metallbereichen des Magnetankers 22 direkt abstützen.
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Die
Ausführungsform nach den 5 entspricht
vom grundsätzlichen Aufbau her der Ausführungsform
nach den 4; allein ist hier die Antihafteinrichtung 42 als
Antiklebscheibe über eine entsprechende Eingreifstelle 88 mit
dem Magnetanker 22 stirnseitig fest verbunden. Im dahingehenden
Fall liegt die Druckfeder 40 mit ihrem einen Ende direkt
an der Stirnseite des Magnetankers 22 an, und zwar im Bereich
des Ringspaltes 90, gebildet durch den Zwischenabstand
von Außenumfang des Befestigungsteils 26 zum Innenumfang
der eigenständig ausgebildeten Antiklebscheibe der Antihafteinrichtung 42.
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Bei
der Ausführungsform nach den 6 wiederum
ist die Antihafteinrichtung 42 aus einem Antiklebtopf gebildet,
der mit seinem radialen Umfassungsrand an der Stirnseite des Magnetankers 22 anliegt
und ansonsten mit seinem zylindrisch eingewölbten Bodenteil
in die Mittenöffnung 74 des Magnetankers 22 eingreift.
Insoweit liegt das Betätigungsteil 26 mit seinem
anspritzbaren Kunststoffmaterial nur im Bereich der zweiten Anspritzfläche 78 direkt
am Magnetanker 22 an und die erste Anspritzfläche 68 ist
gebildet durch die Anlage an die Oberseite der genannten Antihafteinrichtung 42.
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Die
Darstellung nach der 7 zeigt die Betätigungsvorrichtung
mit der Dichtungsstelle 54, die den Mittenraum 58 gegenüber
dem freien Umgebungsraum nach außen hin abdichtet, in den
das freie Ende des Betätigungsteils 26 hineinragt.
Die genannte Dichtungsstelle 54 ist aus einem Ringkörper 92 gebildet,
der in eine absatzartige Verbreiterung 94 am freien Ende
des Polkerns 20 eingesetzt, insbesondere dort eingepreßt
ist. Für den dahingehenden Einpreßvorgang weist
der Ringkörper 92 zu seinen beiden freien Enden
hin konische Einführhilfen 96 auf. Der Ringkörper 92 ist
aus einem Werkstoff mit guten Dicht- und Gleiteigenschaften gebildet,
wobei neben spritzbaren Kunststoffen, wie Polyamid, auch durchaus
Buntmetallmaterialien zum Einsatz kommen könnten. Sofern
besonders gute Gleiteigenschaften verlangt werden, kann auch ein PTFE-Werkstoff
den Ringkörper 92 ausbilden. Damit der Ringkörper 92 sicher
in der Aufnahme im Polkern 20 verbleibt, kann darüber
hinaus der Polkern 20 längs seines freien Innenbereiches
zumindest teilweise eingebördelt werden, so dass Bördelrandabschnitte 98 nach
außen hin eine wirksame Anschlagbegrenzung ausbilden. Anstelle
einer abschnittsweisen Ausgestaltung kann der Bördelrand auch
umlaufend ausgebildet sein.
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Wie
weiter die Darstellung nach der 7 verdeutlicht,
ist in eine Ringnut 100 ein Elastomerdichtring 102 eingebracht,
der insoweit eine Abdichtung zwischen Mittenraum 58 und
der freien Umgebung mit sicherstellt. Darüber hinaus ist
zwischen Ringnut 100 und benachbartem Übergangsbereich 82 des
Betätigungsteils 26 der Durchmesser des Betätigungsteils
verbreitert und insoweit in direkter Gleitanlage mit der Innenseite
des vorzugsweise als Preßhülse ausgebildeten Ringkörpers 92,
was zum einen eine zusätzliche Abdichtung neben dem Elastomerdichtring 102 ergibt
und im übrigen eine exakte endseitige Führung
für das Betätigungsteil 26 sicherstellt
entlang der Längs- oder Verfahrachse 46. Auf der
abgewandten Seite zu dem Übergangsbereich 82 ist
hingegen der Außendurchmesser des Betätigungsteils 26 verringert,
um so einen hemmfreien Betrieb sicherzustellen und den Einfahrvorgang
des Betätigungsteils 26 an der Stelle des Übergangs
zum Ringkörper 92 nicht zu beeinträchtigen.
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Wie
insbesondere die 8 in Verbindung mit der 1 zeigt,
ist das Polrohr 16, das in Blickrichtung auf die Figuren
gesehen am rechten Rand aus dem Gehäusemantel 38 des
Gehäuses 10 austritt, mit einem verbreiterten
und umgelenkten Rand 104 versehen, der insoweit sich mit
einem vorgebbaren axialen Abstand zu der Außenwand des
Gehäusemantels 38 erstreckt. Die dahingehende
Ausgestaltung bildet eine Art Loslagerstelle aus. Der insoweit gebildete
Rand 104 bildet die Übergangsstelle aus zwischen
der zylindrischen Polrohrwandung 106 und dem quer dazu
verlaufenden Bodenteil 36. Zu seiner Mitte hin ist das
Bodenteil 36 in Richtung des Ankerraums 24 mit
einer Abkröpfung 108 versehen, die in einer rechten
Anschlagstellung des Magnetankers 22 in dessen Freiraum 52 hineinragt.
Ansonsten bildet das federelastisch nachgiebige Bodenteil 36 eine
Anschlagdämpfung für den auftreffenden Magnetanker 22 aus,
sofern dieser seine ganz rechte Verfahrstellung gemäß der
Darstellung nach der 1 einnimmt.
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Der
insoweit umgelegte Rand 104 begünstigt diesen
Effekt durch Ausbilden einer federelastisch nachgiebigen Gelenkstelle.
In den derart gebildeten Rand 104 mündet ein Umlaufspalt 110 ein,
in den Medium gelangen kann, was wiederum der Aussteifung des Gesamtsystems
in diesem Bereich zugute kommt. Von besonderem Vorteil ist aber,
dass für das Polrohr 16 in jedem Temperaturzustand
ein Toleranzausgleich geschaffen ist durch ein federelastisch nachgiebiges
Rückstellmittel 112 in Form eines Energiespeichers,
beispielsweise gebildet aus Bestandteilen einer Tellerfeder 114,
von der in der 8 ein Segmentteil dargestellt
ist. Anstelle einer einzelnen Segment-Tellerfeder 114 gemäß der
Darstellung nach der 8 könnte dem Grunde
nach aber auch ein Tellerfederpaket treten oder ein sonstiges Rückstellmittel,
beispielsweise in Form einer üblichen Spiralfeder, die
als Druck feder wirkt. Auch könnte man an dieser Stelle
einen Federbalg einsetzen oder einen vorgespannten Elastomerring,
sofern dessen Einsatz aufgrund der herrschenden Temperaturen überhaupt
möglich wäre.
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Das
Rückstellmittel 112, vorzugsweise in Form der
Tellerfeder 114, greift mit seinem einen Ende wirksam an
der freien Stirnseite des Gehäusemantels 38 an
und stützt sich mit dem anderen freien Ende an einem Umlenkbereich 116 ab,
an dem die zylindrische Polrohrwandung 106 in den vorkragenden
Rand 104 übergeht. Im Hinblick auf ein hohes Maß an
Korrosionsbeständigkeit ist das Polrohr 16 aus
einem Edelstahlmaterial gebildet und das eingesetzte Rückstellmittel 112 hat
auch noch den Vorteil, dass bei auftretenden Vibrationen an der
Betätigungsvorrichtung das Polrohr 16 gegenüber
dem Gehäuse 10 entkoppelt ist. Der nach rechts
hin gewählte Überstand für den Rand 104 gegenüber
der freien Stirnfläche des Gehäusemantels 38 ist
derart gewählt, dass das jeweilige Rückstellmittel 112 mit seiner
Vorspannung sicher am Polrohr 16 angreifen kann und dass
dieses dennoch Bauraum sparend an dem sonstigen Gehäuse 10 anordenbar
ist. Die genannte Abkröpfung 108 stellt darüber
hinaus sicher, dass das Polrohr 16 in seinem dahingehenden
Bodenteilbereich 36 verstärkt ist, so dass es
bei einem etwaigen Anschlagen des Magnetankers 22 nicht
zu bleibenden Verformungen kommen kann.
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Die
Lösung nach den 9 bis 11 zeigt nun
noch die linke Anbindungsstelle des Polrohres 16 am stationär
angeordneten Polkern 20 in der Art einer Festlagerstelle.
Hierfür weist der Polkern 20 in Richtung seines
Ringvorsprunges 60 eine ringnutartige Verengungsstelle 118 auf,
die in einem bogenförmigen Übergangsbereich 120 in
den sonstigen Außendurchmesser des Polrohres 20 in
Richtung des Ringvorsprunges 60 übergeht (vgl. 1). 10 zeigt
dabei, dass der dem bogenförmigen Übergangsbereich 120 abgewandte
stufenförmige Übergangsbereich 122 zunächst
unverformt ist und insoweit nur einen Anstoßbereich für
das freie Ende des insoweit ein gestemmten oder eingebördelten
freien Endrandes des Polrohres 16 bildet. Ist dieser Herstellschritt
insoweit vollzogen, wird gemäß der Darstellung
nach der 11 in einem zweiten Herstellschritt
der stufenförmige Übergangsbereich 122 nach innen
verstemmt, und zwar entlang einer Stemmfläche 124,
die gegenüber dem sonstigen Außendurchmesser des
Polkerns 20 in Richtung zur Polplatte 34 abgesetzt
ist. Derart ist das freie Ende des Polrohres 16 von beiden
Seiten her durch das in diesem Bereich verstemmte Polkernmaterial
nicht nur axial und radial festgelegt, sondern auch gasdicht gehalten,
d. h. die hier aufgezeigte Lösung kommt ohne zusätzliche
Elastomerdichtung oder einem sonstigen Dichtsystem zwischen Polkern 20 im
Bereich seines Ringvorsprunges 60 und der Festlegestelle
am freien Endrand des Polrohres 16 aus.
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Da
die dahingehenden Betätigungsvorrichtungen auch teilweise
im Hochtemperaturbereich eingesetzt werden, was grundsätzlich
das Elastomermaterial von Dichtungen schädigt, ist insoweit eine
kostengünstige Abdichtungsalternative realisiert. Durch
den bogenförmigen Übergangsbereich 120 ist
darüber hinaus das Polrohr ohne größere Knickstellen
in Richtung des Ringvorsprunges 60 am Außenumfang
des Polrohres 22 sicher geführt, so dass auch
insoweit keine unnötige Materialbeanspruchung für
das dünnwandige Polrohrmaterial auftritt. Im Hinblick auf
diese Führungsstrecke 126 und die Führungszentrierung über
das Rückstellmittel 112 am freien Endbereich des
Polrohres 16 ist sichergestellt, dass es nicht zu Beulvorgängen
kommt, die gegebenenfalls die freie Bewegbarkeit des Magnetankers 22 mit
seinem Betätigungsteil 26 einschränken könnten.
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Die
erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung
ist insbesondere im Niederdruckbereich für den Einsatzbereich
bei Pneumatik-Ventilen auch im Hochtemperaturbereich bestimmt; bei
entsprechender Modifizierung sind aber auch andere Anwendungen,
insbesondere bei Hydraulikventilen, denkbar. Die sehr leichtgewichtige
Betätigungsvorrichtung weist sehr kurze Schalt- und Reaktionszeiten
auf und es lassen sich ausgesprochen hohe Lastwechsel erreichen,
die im mehrstelligen Millionenbereich liegen können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102004051332
A1 [0002]
- - DE 102005061184 A1 [0003]