DE202011004616U1 - Hubanker-Antrieb - Google Patents
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Abstract
Elektromagnetischer Hubanker-Antrieb, insbesondere für Ventile (12), mit einem Ankerstab (14), der in Richtung seiner Längsachse (A) verschiebbar ist, und einem Magnetjoch (16), das einen ersten Jochschenkel (18) sowie einen zum Ankerstab (14) koaxialen zweiten Jochschenkel (20) aufweist, wobei eine erste Magnetspule (22) den ersten Jochschenkel (18) und eine zweite Magnetspule (24) sowohl den zweiten Jochschenkel (20) als auch den Ankerstab (14) umschließt, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Magnetspulen (22, 24) eine Arbeits- und Messspule ist, die wahlweise zur Verstärkung der Magnetkraft oder zur Positionsbestimmung des beweglichen Ankerstabs (14) eingesetzt werden kann.
Description
- Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Hubanker-Antrieb, insbesondere für Ventile, mit einem Ankerstab, der in Richtung seiner Längsachse verschiebbar ist, und einem Magnetjoch, das einen ersten Jochschenkel sowie einen zum Ankerstab koaxialen zweiten Jochschenkel aufweist, wobei eine erste Magnetspule den ersten Jochschenkel und eine zweite Magnetspule sowohl den zweiten Jochschenkel als auch den Ankerstab umschließt.
- Hubanker-Antriebe sind bei Ventilen sowie Relais sehr verbreitet und eignen sich besonders für miniaturisierte Ausführungen.
- Die gattungsgemäße
EP 2 189 992 A1 zeigt einen solchen Hubanker-Antrieb für Ventile, mit dem bei kleiner Bauform hohe Magnetkräfte erzielbar sind und dessen Bestandteile in vielfältigen Varianten frei miteinander kombiniert werden können. Somit ist eine Anpassung an einen vorgegebenen Bauraum möglich, ohne dass spezifische Komponenten angefertigt werden müssen. Die gleichen standardisierten Bestandteile werden lediglich anders miteinander kombiniert. - Aufgabe der Erfindung ist es, einen kompakten Hubanker-Antrieb zu schaffen, bei dem sich mit geringem Aufwand die Position des beweglichen Ankerstabs bestimmen lässt.
- Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch einen elektromagnetischen Hubanker-Antrieb der eingangs genannten Art, bei dem eine der Magnetspulen eine Arbeits- und Messspule ist, die wahlweise zur Verstärkung der Magnetkraft oder zur Positionsbestimmung des beweglichen Ankerstabs eingesetzt werden kann.
- Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die erforderliche (Anzug-)Kraft zum Bewegen des Ankerstabs aus seiner ersten axialen Endstellung (Ruheposition) in seine entgegengesetzte, zweite axiale Endstellung (Aktivierungsposition), größer ist als die erforderliche (Halte-)Kraft zum Fixieren des Ankerstabs in der zweiten axialen Endstellung. Es hat sich herausgestellt, dass in den Endstellungen des Ankerstabs eine der Magnetspulen als Messspule zur Positionsbestimmung des beweglichen Ankerstabs einsetzbar ist, weil die gegebenenfalls notwendige Haltekraft von der anderen Magnetspule aufgebracht werden kann. Da die beiden Magnetspulen zudem in einem gemeinsamen Eisenkreis angeordnet sind, lässt sich die Position des Ankerstabs durch die Messspulensignale mit besonders hoher Genauigkeit bestimmen.
- Vorzugsweise sind die beiden Jochschenkel parallel ausgerichtet und voneinander beabstandet. Dies ermöglicht mit Blick auf den üblicherweise insbesondere in axialer Richtung sehr begrenzten Bauraum eine äußerst kompakte Antriebskonstruktion mit geringer axialer Bauhöhe.
- In einer Ausführungsform des Hubanker-Antriebs umfasst das Magnetjoch wenigstens einen Quersteg, in den sowohl der erste Jochschenkel als auch der zweite Jochschenkel eingreift. Dies stellt eine einfache Möglichkeit dar, den mittels des Magnetjochs definierten Magnet- oder Eisenkreis im Bereich des Querstegs unter Beibehaltung einer axial kompakten Bauweise zu schließen und damit die erreichbare Magnetkraft des Antriebs zu erhöhen.
- Besonders bevorzugt umfasst das Magnetjoch zwei voneinander beabstandete, parallele Querstege, den ersten Jochschenkel, der die beiden Querstege verbindet und sich senkrecht zu den Querstegen erstreckt, sowie den zweiten Jochschenkel, der vom ersten Jochschenkel beabstandet ist und sich ebenfalls senkrecht zu den Querstegen erstreckt, wobei der Ankerstab axial verschiebbar und einen Quersteg durchragend geführt ist sowie mit dem zweiten Jochschenkel einen Luftspalt ausbildet. Durch diese Konstruktion lässt sich mit geringem Aufwand ein äußerst kompakter Hubanker-Antrieb fertigen, der hohe Magnetkräfte bereitstellen kann.
- Insbesondere kann die erste Magnetspule die Arbeits- und Messspule und die zweite Magnetspule eine Arbeitsspule sein. Die den beweglichen Ankerstab umschließende Magnetspule ist somit stets eine (reine) Arbeitsspule, welche bei einer Betätigung des Hubanker-Antriebs unmittelbar auf den Ankerstab einwirkt, sodass die Verlustleistung minimiert wird. Alternativ kann aber auch die erste Magnetspule eine (reine) Arbeitsspule und die zweite Magnetspule die Arbeits- und Messspule sein.
- In einer Ausführungsform des Hubanker-Antriebs sind die beiden Magnetspulen baugleich. Dadurch lässt sich die Anzahl unterschiedlicher Einzelbauteile für den Hubanker-Antrieb reduzieren, was sich vorteilhaft auf den Montageaufwand sowie die Lagerhaltung auswirkt.
- In einer weiteren Ausführungsform des Hubanker-Antriebs stehen die Magnetspulen jeweils über einen elektrischen Anschluss mit einer Steuerungsvorrichtung in Verbindung, wobei am Anschluss der als Arbeits- und Messspule eingesetzten Magnetspule ein Messwiderstand sowie ein Spannungs- oder Strommessgerät vorgesehen ist. Diese minimale Ergänzung des Hubanker-Antriebs um einen Messwiderstand und ein Spannungs- oder Strommessgerät im Anschluss lediglich einer der Magnetspulen reicht in Verbindung mit einer variablen, geeigneten Ansteuerung durch die Steuerungsvorrichtung bereits aus, um diese Magnetspule wahlweise als Arbeits- und Messspule einsetzen zu können.
- Die Erfindung betrifft darüber hinaus auch ein Ventil, insbesondere ein miniaturisiertes Magnetventil, mit einem oben beschriebenen Hubanker-Antrieb, wobei der Ankerstab an einem äußeren axialen Stirnende einen Dichtkörper trägt, der mit einem Dichtsitz des Ventils zusammenwirkt.
- Alternativ betrifft die Erfindung auch ein Ventil mit einem oben beschriebenen Hubanker-Antrieb, wobei der Ankerstab mit einem äußeren axialen Stirnende eine Schaltwippe betätigt, die ihrerseits eine mit zwei Dichtsitzen des Ventils zusammenwirkende Membran betätigt.
- In einer Ausführungsvariante des Ventils ist eine Medientrennung zwischen dem Hubanker-Antrieb und einer Fluidseite des Ventils vorgesehen, wobei die Bestandteile des Magnetjochs aus einem Material mit hoher Sättigungsmagnetisierung wie Kobalteisen bestehen. Die Verwendung eines solchen Materials wirkt sich positiv auf die am Ankerstab erreichbare Magnetkraft aus. Die nachteilige Korrosionsanfälligkeit des Materials kann aufgrund der Medientrennung in Kauf genommen werden, da keines der entsprechenden Bauteile in Kontakt mit dem Ventilfluid steht.
- Bei Ventilen ohne Medientrennung zwischen Hubanker-Antrieb und der Fluidseite bestehen die in Fluidkontakt stehenden Bestandteile des Magnetjochs vorzugsweise aus einem korrosionsbeständigen Material wie Stahl. Aufgrund der durch den Fluidkontakt notwendigen Korrosionsbeständigkeit muss in diesem Fall dieses magnetisch ungünstigere Material und damit eine geringere erreichbare Magnetkraft auf den Ankerstab in Kauf genommen werden.
- Gegenüber einer Ausführung aus einem Material mit hoher Sättigungsmagnetisierung sind hierbei die in Fluidkontakt stehenden Bestandteile des Magnetjochs vorzugsweise größer dimensioniert, um die Verringerung der Magnetkraft zumindest teilweise auszugleichen.
- Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. In diesen zeigen:
-
1 eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Magnetventils mit einem erfindungsgemäßen Hubanker-Antrieb; -
2 eine schematische Schnittansicht des Hubanker-Antriebs gemäß1 ; und -
3 eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Magnetventils gemäß einer weiteren Ausführungsform mit einem erfindungsgemäßen Hubanker-Antrieb. - Die
1 zeigt einen elektromagnetischen Hubanker-Antrieb10 für ein Ventil12 , mit einem Ankerstab14 , der in Richtung seiner Längsachse A verschiebbar ist, und einem Magnetjoch16 , das einen ersten Jochschenkel18 sowie einen zum Ankerstab14 koaxialen zweiten Jochschenkel20 aufweist. Der Hubanker-Antrieb10 umfasst ferner zwei Magnetspulen22 ,24 , wobei eine erste Magnetspule22 den ersten Jochschenkel18 und eine zweite Magnetspule24 sowohl den zweiten Jochschenkel20 als auch den Ankerstab14 umschließt. - Die beiden voneinander beabstandeten Jochschenkel
18 ,20 sind parallel ausgerichtet und durch einen Quersteg26 des Magnetjochs16 verbunden. - Im Ausführungsbeispiel gemäß
1 umfasst das Magnetjoch16 zwei voneinander beabstandete parallele Querstege26 ,28 , den ersten Jochschenkel18 , der die beiden Querstege26 ,28 verbindet und sich senkrecht zu den Querstegen26 ,28 erstreckt, sowie den zweiten Jochschenkel20 , der vom ersten Jochschenkel18 beabstandet ist und sich ebenfalls senkrecht zu den Querstegen26 ,28 erstreckt. Der Ankerstab14 ist axial verschiebbar sowie den Quersteg28 durchragend geführt und bildet mit dem zweiten Jochschenkel20 einen Luftspalt30 aus. - In Öffnungen des Querstegs
26 greifen sowohl der erste Jochschenkel18 als auch der zweite Jochschenkel20 formschlüssig ein. Im Quersteg28 ist eine Öffnung vorgesehen, in die der erste Jochschenkel18 formschlüssig eingreift, sowie eine Öffnung, in die eine Polhülse32 eingesetzt ist. Der axial bewegliche Ankerstab14 durchragt diese Öffnung des Querstegs28 und wird durch die Polhülse32 axial geführt. - Das Magnetjoch
16 bildet somit einen Eisenkreis, der nur durch den Luftspalt30 mit einer axialen Spalthöhe h zwischen dem zweiten Jochschenkel20 und dem Ankerstab14 unterbrochen ist. - Die Magnetspulen
22 ,24 können parallel oder in Reihenschaltung betrieben werden. Bei der in1 angegebenen Polung ergibt sich eine Flussrichtung des Magnetflusses Φ, die durch Pfeile34 angedeutet ist. - Der Ankerstab
14 erstreckt sich von einem an den Luftspalt30 angrenzenden Stirnende axial durch die in den Quersteg28 eingesetzte Polhülse32 bis zu einem entgegengesetzten Stirnende, welches einen Dichtkörper36 trägt. Der Dichtkörper36 wirkt zusammen mit einem Dichtsitz38 des Ventils12 , welches in1 nur durch diesen Dichtsitz38 angedeutet ist. - Eine Druckfeder
40 ist zwischen einer Schulter am Stirnende des Ankerstabs14 und der Polhülse32 abgestützt und beaufschlagt den Ankerstab14 gegen den Dichtsitz38 . - Die verschiedenen Bestandteile des Hubanker-Antriebs
10 können in unterschiedlicher Größe und Bauform ausgeführt sein und auf verschiedene Weise miteinander kombiniert werden. Dies ist bereits aus derEP 2 189 992 A1 bekannt, auf die in diesem Zusammenhang vollumfänglich Bezug genommen wird. - Die Besonderheit des elektromagnetischen Hubanker-Antriebs
10 gemäß1 liegt darin, dass eine der Magnetspulen22 ,24 eine Arbeits- und Messspule ist, welche wahlweise zur Verstärkung einer Magnetkraft auf den Ankerstab14 oder zur axialen Positionsbestimmung des beweglichen Ankerstabs14 eingesetzt wird. - Konkret ist die erste Magnetspule
22 eine „reine” Arbeitsspule und die zweite Magnetspule24 die bereits erwähnte Arbeits- und Messspule. Prinzipiell ist jedoch auch denkbar, dass die erste Magnetspule22 die Arbeits- und Messspule und die zweite Magnetspule24 die reine Arbeitsspule ist. - Um die Konstruktion des Hubanker-Antriebs
10 zu vereinfachen, können die beiden Magnetspulen22 ,24 baugleich ausgebildet sein. - Die Magnetspulen
22 ,24 stehen jeweils über einen elektrischen Anschluss42 ,44 mit einer Steuerungsvorrichtung46 in Verbindung, wobei am Anschluss42 der Arbeits- und Messspule ein Messwiderstand48 sowie ein Messgerät, insbesondere ein Spannungsmessgerät50 vorgesehen ist. - Die elektrische Steuerungsvorrichtung
46 beaufschlagt die zweite Magnetspule24 in ihrer Funktion als Arbeitsspule mit einer Gleichspannung und in ihrer Funktion als Messspule mit einer Rechteckspannung. - In ihrer Funktion als Arbeitsspule unterstützt die zweite Magnetspule
24 die ebenfalls als Arbeitsspule ausgebildete erste Magnetspule22 , sodass eine hohe axiale Magnetkraft auf den Ankerstab14 wirkt. Diese hohe Magnetkraft ist insbesondere dann erforderlich, wenn der Ankerstab14 aus seiner Ruheposition (in1 dargestellte, federbeaufschlagte untere Endstellung) axial in Richtung seiner Aktivierungsposition (nicht dargestellte obere Endstellung) bewegt werden soll. Demgegenüber ist zum Halten des Ankerstabs14 in seinen Endstellungen lediglich eine deutlich reduzierte oder gar keine Magnetkraft erforderlich, so dass auf die zusätzliche, von der zweiten Magnetspule24 generierte Magnetkraft in den Endpositionen des Ankerstabs14 verzichtet und die zweite Magnetspule24 als Messspule zur Positionsbestimmung des Ankerstabs14 eingesetzt werden kann. Hierzu wird sie von der elektrischen Steuerungsvorrichtung46 beispielsweise mit einer Rechteckspannung beaufschlagt. Obwohl sich die Rechteckspannung als besonders geeignet erwiesen hat, kann die Messspule selbstverständlich auch durch andere geeignete und dem Fachmann geläufige Spannungsverläufe angeregt werden. Dabei kann die Frequenz des Ansteuersignals der Messspule optimal an die Messaufgabe angepasst werden. Die Haltefunktion für den Ankerstab14 ist davon unbeeinträchtigt, da diese durch die andere erste Magnetspule, unabhängig vom Messvorgang in der Messspule, zu jedem Zeitpunkt gewährleistet ist. Infolge der Anregung der Messspule stellt sich in Abhängigkeit von der Spalthöhe h des Luftspalts30 ein charakteristisches Signal am Spannungsmessgerät50 ein. Durch dieses Messsignal lässt sich auf einfache Art und Weise kontrollieren, ob sich der Ankerstab14 in seiner Ruheposition, seiner Aktivierungsposition oder einer in der Regel unerwünschten Zwischenstellung befindet. - Da die beiden Magnetspulen
22 ,24 in einem gemeinsamen Magnet- oder Eisenkreis angeordnet sind, kann die zweite Magnetspule24 in ihrer Funktion als Arbeitsspule die erste Magnetspule22 beim Erzeugen der Magnetkraft äußerst effizient unterstützen sowie in ihrer Funktion als Messspule sehr präzise Messsignale liefern, aus denen sich die axiale Position des Ankerstabs14 mit hoher Genauigkeit bestimmen lässt. - Wird der Hubanker-Antrieb
10 zur Betätigung des Sitzventils gemäß1 eingesetzt, deutet eine Zwischenstellung des Ankerstabs14 nach einer Aktivierung oder Deaktivierung des Hubanker-Antriebs10 meist auf eine Fehlfunktion hin, da das Ventil12 nicht vollständig öffnet bzw. schließt. Diese Fehlfunktion wird von der elektrischen Steuerungsvorrichtung46 mittels des Messsignals am Spannungsmessgerät50 erkannt und beispielsweise optisch und/oder akustisch angezeigt. - Das durch den Hubanker-Antrieb
10 betätigte Ventil12 gemäß1 kann mit oder ohne Medientrennung ausgeführt sein. - Ist zwischen dem Hubanker-Antrieb
10 und einer Fluidseite des Ventils12 eine Medientrennung vorgesehen, so kommen die Bauteile des Hubanker-Antriebs10 nicht in Kontakt mit einem Ventilfluid. Folglich lassen sich die Bestandteile des Magnetjochs16 aus einem Material mit hoher Sättigungsmagnetisierung wie zum Beispiel Kobalteisen herstellen, da die vergleichsweise hohe Korrosionsanfälligkeit dieses Materials aufgrund der Medientrennung vernachlässigbar ist. - Bei Ventilen
12 ohne Medientrennung zwischen dem Hubanker-Antrieb10 und der Fluidseite des Ventils12 gelangt ein in2 gestrichelt hervorgehobener Bereich52 des Hubanker-Antriebs10 in Kontakt mit dem Ventilfluid. Die in Fluidkontakt stehenden Bestandteile des Hubanker-Antriebs10 wie der Ankerstab14 und der zweite Jochschenkel20 sind in diesem Fall aus korrosionsbeständigem Material, beispielsweise aus Stahl hergestellt. Die schlechteren magnetischen Eigenschaften dieses Materials können gegebenenfalls dadurch ausgeglichen werden, dass die in Fluidkontakt stehenden Bestandteile des Hubanker-Antriebs10 gegenüber einer Ausführung aus einem Material mit hoher Sättigungsmagnetisierung größer dimensioniert werden. - Die Positionserkennung des Ankerstabs
14 ist bei Ventilen12 ohne Medientrennung von besonderer Bedeutung. Vor allem bei miniaturisierten Bauformen ist die Spalthöhe h des Luftspalts30 sehr klein, beispielsweise 0,2–0,6 mm. Bilden sich an einer dem Ankerstab14 gegenüberliegenden Stirnfläche des zweiten Jochschenkels20 Ablagerungen aus dem Ventilfluid, so kommt es zu einer unerwünschten Verringerung der Spalthöhe h des Luftspalts30 , was zu einer Funktionsbeeinträchtigung, im Extremfall sogar zu einer Funktionsunfähigkeit des Ventils12 führen kann. Durch die erfindungsgemäße Positionsbestimmung des Ankerstabs14 ist eine frühzeitige Erkennung solcher Ablagerungen möglich und betreffende Ventile12 können rechtzeitig ausgetauscht werden. - Die
3 zeigt eine Verwendung des Hubanker-Antriebs10 als Antrieb eines Ventils12 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Das Ventil12 weist in diesem Fall zwei Gehäuseteile54 ,56 auf, die durch eine dazwischen eingespannte Membran58 getrennt sind, so dass es sich um ein Ventil12 mit Medientrennung handelt. Im Gehäuseteil54 ist eine Schaltwippe60 schwenkbar gelagert. Gegen das eine Ende der Wippe60 drückt der Ankerstab14 des Hubanker-Antriebs10 , und das andere Ende der Wippe60 wird durch eine Druckfeder62 beaufschlagt. Im Gehäuseteil56 sind zwei Dichtsitze64 ,66 ausgebildet. Durch Verschwenken der Schaltwippe60 wird die Membran58 gegen den einen oder anderen Dichtsitz64 ,66 bewegt. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
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- EP 2189992 A1 [0003, 0030]
Claims (13)
- Elektromagnetischer Hubanker-Antrieb, insbesondere für Ventile (
12 ), mit einem Ankerstab (14 ), der in Richtung seiner Längsachse (A) verschiebbar ist, und einem Magnetjoch (16 ), das einen ersten Jochschenkel (18 ) sowie einen zum Ankerstab (14 ) koaxialen zweiten Jochschenkel (20 ) aufweist, wobei eine erste Magnetspule (22 ) den ersten Jochschenkel (18 ) und eine zweite Magnetspule (24 ) sowohl den zweiten Jochschenkel (20 ) als auch den Ankerstab (14 ) umschließt, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Magnetspulen (22 ,24 ) eine Arbeits- und Messspule ist, die wahlweise zur Verstärkung der Magnetkraft oder zur Positionsbestimmung des beweglichen Ankerstabs (14 ) eingesetzt werden kann. - Hubanker-Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Jochschenkel (
18 ,20 ) parallel ausgerichtet und voneinander beabstandet sind. - Hubanker-Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetjoch (
16 ) wenigstens einen Quersteg (26 ) umfasst, in den sowohl der erste Jochschenkel (18 ) als auch der zweite Jochschenkel (20 ) eingreift. - Hubanker-Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetjoch (
16 ) zwei voneinander beabstandete, parallele Querstege (26 ,28 ) umfasst, den ersten Jochschenkel (18 ), der die beiden Querstege (26 ,28 ) verbindet und sich senkrecht zu den Querstegen (26 ,28 ) erstreckt, sowie den zweiten Jochschenkel (20 ), der vom ersten Jochschenkel (18 ) beabstandet ist und sich ebenfalls senkrecht zu den Querstegen (26 ,28 ) erstreckt, wobei der Ankerstab (14 ) axial verschiebbar und einen Quersteg (28 ) durchragend geführt ist sowie mit dem zweiten Jochschenkel (20 ) einen Luftspalt (30 ) ausbildet. - Hubanker-Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Magnetspule (
22 ) die Arbeits- und Messspule und die zweite Magnetspule (24 ) eine Arbeitsspule ist. - Hubanker-Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Magnetspulen (
22 ,24 ) baugleich sind. - Hubanker-Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetspulen (
22 ,24 ) jeweils über einen elektrischen Anschluss (42 ,44 ) mit einer Steuerungsvorrichtung (46 ) in Verbindung stehen, wobei am Anschluss (42 ) der Arbeits- und Messspule ein Messwiderstand (48 ) sowie ein Spannungs- oder Strommessgerät (50 ) vorgesehen ist. - Hubanker-Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrische Steuerungsvorrichtung (
46 ) vorgesehen ist, welche die Arbeits- und Messspule in ihrer Funktion als Arbeitsspule mit einer Gleichspannung und in ihrer Funktion als Messspule mit einer Rechteckspannung beaufschlagt. - Ventil, insbesondere miniaturisiertes Magnetventil, mit einem Hubanker-Antrieb (
10 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Ankerstab (14 ) an einem äußeren axialen Stirnende einen Dichtkörper (36 ) trägt, der mit einem Dichtsitz (38 ) des Ventils (12 ) zusammenwirkt. - Ventil, insbesondere miniaturisiertes Magnetventil, mit einem Hubanker-Antrieb (
10 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Ankerstab (14 ) mit einem äußeren axialen Stirnende eine Schaltwippe (60 ) betätigt, die ihrerseits eine mit zwei Dichtsitzen (64 ,66 ) des Ventils (12 ) zusammenwirkende Membran (58 ) betätigt. - Ventil nach Anspruch 9 oder 10, mit Medientrennung zwischen Hubanker-Antrieb (
10 ) und Fluidseite, bei dem die Bestandteile des Magnetjochs (16 ) aus einem Material mit hoher Sättigungsmagnetisierung wie Kobalteisen bestehen. - Ventil nach Anspruch 9 oder 10, ohne Medientrennung zwischen Hubanker-Antrieb (
10 ) und Fluidseite, bei dem die in Fluidkontakt stehenden Bestandteile des Magnetjochs (16 ) aus einem korrosionsbeständigen Material wie Stahl bestehen. - Ventil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die in Fluidkontakt stehenden Bestandteile des Magnetjochs (
16 ) gegenüber einer Ausführung aus einem Material mit hoher Sättigungsmagnetisierung größer dimensioniert sind.
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017046026A1 (de) * | 2015-09-15 | 2017-03-23 | Behr-Hella Thermocontrol Gmbh | Bedieneinheit für ein fahrzeug |
| EP3239572A1 (de) * | 2016-04-29 | 2017-11-01 | Asco Numatics GmbH | Vorrichtung zur durchflussregelung eines fluids |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014056669A (ja) * | 2012-09-11 | 2014-03-27 | Omron Corp | 電磁石装置、およびこれを用いたスイッチ |
| DE102014114212A1 (de) * | 2014-09-30 | 2016-03-31 | Bürkert Werke GmbH | Membranventil |
| DE102014116295A1 (de) | 2014-11-07 | 2016-05-12 | Bürkert Werke GmbH | Sitzventil |
| EP3350013B1 (de) * | 2015-09-15 | 2019-11-27 | Behr-Hella Thermocontrol GmbH | Bedieneinheit für ein fahrzeug |
| EP3572698A1 (de) * | 2018-05-21 | 2019-11-27 | Fas Medic S.A. | Hebelventil mit hebelventilmechanismus |
| CN112762219B (zh) * | 2021-01-25 | 2023-08-25 | 行益科技(台州)有限公司 | 双线圈高频阀 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2189992A1 (de) | 2008-11-19 | 2010-05-26 | Bürkert Werke GmbH | Hubanker-Antrieb |
Family Cites Families (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1940586A (en) * | 1927-03-15 | 1933-12-19 | Peerless Mfg Corp | Flashing time relay |
| US2235533A (en) * | 1939-01-13 | 1941-03-18 | Ingham S Roberts | Measuring cross section of passages |
| US2358828A (en) * | 1942-08-27 | 1944-09-26 | William A Ray | Electromagnetic operator |
| US2850685A (en) * | 1953-08-07 | 1958-09-02 | Gen Controls Co | Electromagnetic operator and mount therefor |
| BE536832A (de) * | 1954-06-10 | |||
| US2924753A (en) * | 1955-06-17 | 1960-02-09 | English Electric Co Ltd | Electrical protective relay systems |
| US3184651A (en) * | 1961-04-25 | 1965-05-18 | Ibm | Double-acting electro-magnetic actuator |
| FR1575302A (de) * | 1967-08-11 | 1969-07-18 | ||
| DE2019345C3 (de) | 1970-04-22 | 1982-12-09 | Voith Getriebe Kg, 7920 Heidenheim | Anordnung zum Beeinflussen des Erregerstromes eines als Antrieb für Mangetventile verwendeten Gleichstrom-Elektromagneten |
| DE3123525C2 (de) | 1981-06-13 | 1985-10-31 | Binder Magnete GmbH, 7730 Villingen-Schwenningen | Elektrisch betätigter Hubmagnet mit Hublageerkennung |
| DE3150814A1 (de) | 1981-12-22 | 1983-06-30 | Herion-Werke Kg, 7012 Fellbach | Vorrichtung zur beruehrungslosen bestimmung der schaltstellung des ankers eines elektromagneten |
| US4656400A (en) * | 1985-07-08 | 1987-04-07 | Synektron Corporation | Variable reluctance actuators having improved constant force control and position-sensing features |
| JPH0738343B2 (ja) | 1985-10-11 | 1995-04-26 | 三菱マテリアル株式会社 | 電磁アクチュエータ装置 |
| DE3715591A1 (de) | 1987-05-09 | 1988-11-17 | Gewerk Eisenhuette Westfalia | Einrichtung und verfahren zur ueberwachung des schaltzustandes von magnetventilen bei elektrohydraulischen ausbausteuerungen u.dgl. |
| US5139226A (en) * | 1990-06-29 | 1992-08-18 | Mechanical Systems Analysis, Inc. | Electro-mechanical fluid control valve |
| US5311125A (en) * | 1992-03-18 | 1994-05-10 | Lake Shore Cryotronics, Inc. | Magnetic property characterization system employing a single sensing coil arrangement to measure AC susceptibility and DC moment of a sample |
| US5303012A (en) | 1993-02-10 | 1994-04-12 | Honeywell Inc. | Single magnet latch valve with position indicator |
| JPH06341568A (ja) * | 1993-06-03 | 1994-12-13 | Toyota Motor Corp | 電磁弁装置 |
| DE10034033A1 (de) * | 2000-07-13 | 2002-01-24 | Nass Magnet Gmbh | Magnetventil |
| ITBO20000660A1 (it) * | 2000-11-14 | 2002-05-14 | Magneti Marelli Spa | Metodo per la stima dell'effetto delle correnti parassite in un azionatore elettromagnetico per il comando di una valvola di un motore |
| DE20100471U1 (de) | 2001-01-11 | 2001-03-15 | Bürkert Werke GmbH & Co., 74653 Ingelfingen | Mikroventil |
| DE10146899A1 (de) | 2001-09-24 | 2003-04-10 | Abb Patent Gmbh | Elektromagnetischer Aktuator, insbesondere elektromagnetischer Antrieb für ein Schaltgerät |
| JP2004347077A (ja) * | 2003-05-26 | 2004-12-09 | Hitachi Unisia Automotive Ltd | 電磁弁ユニット |
| DE102007031552A1 (de) | 2007-07-06 | 2009-01-08 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum Ermitteln einer Position eines Ankers in einem Magnetventil und Vorrichtung zum Betreiben eines Magnetventils mit einem Anker |
| JP2012220252A (ja) * | 2011-04-05 | 2012-11-12 | Hitachi Ltd | ソレノイドコイル式流体レベル計測装置 |
-
2011
- 2011-03-30 DE DE202011004616U patent/DE202011004616U1/de not_active Expired - Lifetime
-
2012
- 2012-03-29 US US13/433,344 patent/US9524818B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2012-03-29 DE DE102012006359.8A patent/DE102012006359B4/de active Active
- 2012-03-30 CN CN201210091289.3A patent/CN102734535B/zh active Active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2189992A1 (de) | 2008-11-19 | 2010-05-26 | Bürkert Werke GmbH | Hubanker-Antrieb |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017046026A1 (de) * | 2015-09-15 | 2017-03-23 | Behr-Hella Thermocontrol Gmbh | Bedieneinheit für ein fahrzeug |
| CN108027627A (zh) * | 2015-09-15 | 2018-05-11 | 贝尔-赫拉恒温控制有限公司 | 用于车辆的操作单元 |
| US10503260B2 (en) | 2015-09-15 | 2019-12-10 | Behr-Hella Thermocontrol Gmbh | Operating unit for vehicle |
| CN108027627B (zh) * | 2015-09-15 | 2020-08-28 | 贝尔-赫拉恒温控制有限公司 | 用于车辆的操作单元 |
| EP3239572A1 (de) * | 2016-04-29 | 2017-11-01 | Asco Numatics GmbH | Vorrichtung zur durchflussregelung eines fluids |
| US10288187B2 (en) | 2016-04-29 | 2019-05-14 | Asco Numatics Gmbh | Device for regulating the flow of a fluid |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE102012006359A1 (de) | 2012-10-04 |
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| US20130257571A1 (en) | 2013-10-03 |
| US9524818B2 (en) | 2016-12-20 |
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