WO2010054745A1 - Elektromagnetisch betätigbares fluid-ventil - Google Patents

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    • H01F7/16—Rectilinearly-movable armatures
    • H01F7/1607—Armatures entering the winding

Definitions

  • the invention relates to an electromagnetically operable fluid valve according to the preamble of claim 1.
  • the invention further relates to the connection means specified in the claims in more detail.
  • the data sheets RD 23178 / 04.05 and RD 23327 / 02.03 describe directional control valves, which are switched directly by actuation solenoids.
  • the actuating magnets each comprise a screwed into the valve housing pole tube in which an armature is movably guided, a slipped over the pole tube coil, which is surrounded by a metal housing - also called coil housing - and a fastening nut which is screwed onto a threaded portion at the end portion pole tube is to axially secure the coil on the pole tube.
  • a metal housing - also called coil housing -
  • a fastening nut which is screwed onto a threaded portion at the end portion pole tube is to axially secure the coil on the pole tube.
  • Coils e.g. 230V alternating voltage or 48V, 96V, 1 10V or 205V DC it is necessary to provide a grounding of the coil housing. This is done via a separate PE contact on the connector of the coil.
  • a disadvantage of the conventional solution is the high cost of wiring the coils. If one wants to save a third conductor on the PE Dispense connection, so the coil winding must be made in a high isolation quality, which in turn makes the coil more expensive.
  • the invention is based on the object of specifying a simple to be presented and contact-safe grounding of a coil housing of a magnetic coil of a fluid valve.
  • the earthing of the coil housing is effected by connecting means which produce an electrical connection between the coil housing and the pole tube.
  • the valve housing and the pole tube are already grounded in permanently installed industrial plants. Therefore, the earthing of the bobbin case in this way can be easily and safely manufactured with little effort.
  • the grounding of the coil housing also allows to use more isolated coils, which can be made cheaper, if necessary.
  • the invention can be used in particular in electro-magnetically operated directional control valves, pressure valves or flow valves. In particular, the invention is advantageous for switching valves in which a high switching voltage is used. However, it can also be used with proportional valves.
  • FIG. 1 shows a fluid valve according to the invention, in which an electrical connection between pole tube and coil housing is produced via a metallic nut,
  • FIG. 2 shows a contact ring which can be used instead of the metallic nut for forming the said electrical connection
  • FIG. 3 shows a fastening nut made of plastic for screwing onto the pole tube into which an electrical conductor is cast.
  • a valve for hydraulic applications including an actuating magnet is shown schematically.
  • a pole tube 7 is screwed into a valve bore.
  • an anchor is movably guided.
  • the armature transmits the actuating force by means of a plunger to a valve piston arranged in the valve housing 1.
  • a magnetic coil 3 is pushed.
  • the magnetic coil 3 has a coil housing 5, which is made of metal and which the
  • Coil winding for protection against external influences surrounds.
  • a nut 9 which consists at least partially of metal screwed onto the pole tube 7 on the side of the valve housing 1. This nut 9 establishes an electrical connection between the coil housing 5 and the pole tube 7 via its internal thread and via an end-face contact surface.
  • the nut 9 can be sufficiently conductive Metal are made.
  • the nut 9 may also consist of a plastic, in which metal particles are embedded with a high degree of filling.
  • a metal ring 1 which has at least one notched tab 12.
  • the tab 12 is dimensioned to extend radially beyond the inner diameter of the
  • Metal ring 1 1 protrudes inward. This metal ring 11 is pushed onto the pole tube after pushing the magnetic coil 3.
  • the coil housing 5 is contacted with the annular surface of the metal ring 11 facing it.
  • the pole tube 7 is contacted by means of the tab 12, which applies to the outer circumferential surface.
  • a fastening nut made of plastic can be screwed onto the pole tube 7.
  • the said fastening nut has the shape of the metal ring 11 corresponding recesses. Furthermore, sealing rings may be provided to prevent exposure of moisture to the contact points.
  • the metal ring 11 may have on its the coil housing 5 facing end surface thorn-like projections. These penetrations when pressing the metal ring 1 1 to the coil housing 5 any existing paint layer or oxide layer and thus establish a secure electrical connection. The pressing can be done by tightening said plastic nut.
  • a plastic nut 14 is screwed onto the pole tube 7 behind the magnetic coil 3.
  • an electrical conductor 16 is inserted. poured.
  • the conductor 16 is electrically connected to two contact surfaces 18 and 20.
  • the contact surface 18 is arranged on the end face of the plastic nut 14 facing the coil housing 5.
  • the contact surface 20 exits on an inner circumferential surface of the plastic nut 14.
  • the contact surface 20 can be arranged inside or outside an internally threaded portion 22 of the plastic nut 14.
  • the contact surfaces 18 and 20 may also protrude slightly from the surface of the surrounding plastic material to allow a secure contact.
  • the contact surfaces 18 and 20 may be part of the conductor 16. Among other things, they may be in the form of a circular ring, a circular line, partial sectional shapes thereof, the shape of a point contact, rectangular surfaces, thorns, etc.
  • any mode of operation, principle, technical design and feature shown in the figures or text may be understood to include all claims, every feature in the text and in the other figures, other modes of operation, principles, technical embodiments and features included in or resulting from this disclosure are combined freely and arbitrarily so that all conceivable combinations are to be added to the disclosure of the invention.
  • the claims also do not limit or limit the disclosure and thus the possible combinations of all identified features with each other. All features shown are also explicitly included individually and in combination with all other features of the invention of this disclosure.
  • An electromagnetically operable fluid valve is equipped with a valve housing, an actuating magnet arranged on the valve housing with a pole tube, which is attached to the valve housing and in which an armature is movably guided, with a coil which is arranged on the pole tube and which of a coil housing of metallic material is surrounded, and with fastening means which secure the coil on the pole tube against axial displacement.
  • connecting means which produce an electrically conductive connection between the pole tube and the coil housing.

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Abstract

Ein elektromagnetisch betätigbares Fluid-Ventil, ist ausgestattet mit einem Ventilgehäuse, einem an dem Ventilgehäuse angeordneten Betätigungsmagneten mit einem Polrohr, welches am Ventilgehäuse angesetzt ist und in welchem ein Anker beweglich geführt ist, mit einer Spule, welche auf dem Polrohr angeordnet ist und welche von einem Spulengehäuse aus metallischem Material umgeben ist, und mit Befestigungsmitteln, welche die Spule auf dem Polrohr gegen axiale Verschiebung sichern. Es sind Verbindungsmittel vorgesehen, welche eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Polrohr und dem Spulengehäuse herstellen. Auf diese Weise kann die Erdung des Spulengehäuses einfach und mit wenig Aufwand betriebssicher hergestellt werden.

Description

Elektromagnetisch betätigbares Fluid-Ventil
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisch betätigbares Fluidventil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Erfindung betrifft des Weiteren die in den Patentansprüchen näher spezifizierten Verbindungsmittel.
In den Datenblättern RD 23178/04.05 bzw. RD 23327/02.03 sind Wegeventile beschrieben, welche direkt durch Betätigungsmagnete geschaltet werden. Die Betätigungsmagnete umfassen jeweils ein in das Ventilgehäuse eingeschraubtes Polrohr, in welchem ein Anker beweglich geführt ist, eine über das Polrohr gestülpte Spule, welche von einem Metallgehäuse - auch Spulengehäuse genannt - umgeben ist, und eine Befestigungsmutter, welche auf einen Gewindeabschnitt am Endabschnitt Polrohr aufgeschraubt ist, um die Spule auf dem Polrohr axial zu sichern. Gerade bei höheren Betriebsspannungen der
Spulen, z.B. 230V Wechselspannung oder 48V, 96V, 1 10V oder 205V Gleichspannung ist es erforderlich eine Erdung des Spulengehäuses vorzusehen. Dies erfolgt über eine eigenen PE-Kontakt am Anschlussstecker der Spule.
Nachteilig an der herkömmlichen Lösung ist der hohe Aufwand für die Verkabelung der Spulen. Will man, um einen dritten Leiter einzusparen auf die PE- Verbindung verzichten, so muss die Spulenwicklung in einer hohen Isolationsgüte hergestellt werden, was wiederum die Spule verteuert.
Die Erfindung beruht auf der Aufgabe, eine einfach darzustellende und kontaktsichere Erdung eines Spulengehäuses einer Magnetspule eines Fluidventils anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch ein elektromagnetisch betätigbares Fluidventil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß erfolgt die Erdung des Spulengehäuses durch Verbindungsmittel welche eine elektrische Verbindung zwischen dem Spulengehäuse und dem Polrohr herstellen. Das Ventilgehäuse und das Polrohr liegen bei fest installierten Industrieanlagen ohnehin auf Erdpotential. Daher kann die Erdung des Spulengehäuses auf diese Weise einfach und mit wenig Aufwand betriebs- sicher hergestellt werden. Die Erdung des Spulengehäuses erlaubt es auch, einfacher isolierte Spulen zu verwenden, welche ggf. kostengünstiger hergestellt werden können. Die Erfindung kann insbesondere bei elektro-magnetisch betätigten Wegeventile, Druckventilen oder Stromventilen zum Einsatz kommen. Insbesondere ist die Erfindung für Schaltventile vorteilhaft, bei denen eine hohe Schaltspannung verwendet wird. Sie kann jedoch auch bei Proportionalventilen zum Einsatz kommen.
Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Die darin genannten Verbindungsmittel werden auch für sich alleine als Gegenstand dieser Schutzrechtsanmeldung angesehen. Nachfolgend werden die vorliegende Erfindung und deren Vorteile unter
Bezugnahme auf das in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Figur 1 stellt ein erfindungsgemäßes Fluidventil dar, bei dem eine elektrische Verbindung zwischen Polrohr und Spulengehäuse über eine metallische Mutter hergestellt ist,
Figur 2 stellt einen Kontaktring dar, der anstelle der metallischen Mutter zur Ausbildung der besagten elektrischen Verbindung verwendbar ist, und Figur 3 zeigt eine Befestigungsmutter aus Kunststoff zum Aufschrauben auf das Polrohr, in welche ein elektrischer Leiter eingegossen ist.
In Figur 1 ist ein Ventil für hydraulische Anwendungen einschließlich eines Betätigungsmagnets schematisch dargestellt. Am Ventilgehäuse 1 ist ein Polrohr 7 in eine Ventilbohrung eingeschraubt. Im Polrohr ist ein Anker beweglich geführt. Der Anker überträgt die Betätigungskraft mittels eines Stößels auf einen im Ventilgehäuse 1 angeordneten Ventilkolben. Auf das Polrohr 7 ist eine Magnetspule 3 aufgeschoben. Neben der eigentlichen Spulenwicklung und der zugehörigen Ummantelung besitzt die Magnetspule 3 ein Spulengehäuse 5, welches aus Metall hergestellt ist und welches die
Spulenwicklung zum Schutz vor äußeren Einflüssen umgibt.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist eine Mutter 9, welche zumindest teilweise aus Metall besteht auf das Polrohr 7 abseitig des Ventilgehäuses 1 aufgeschraubt. Diese Mutter 9 stellt über ihr Innengewinde und über eine stirnseitige Anlagefläche eine elektrische Verbindung zwischen dem Spulengehäuse 5 und dem Polrohr 7 her. Die Mutter 9 kann aus ausreichend leitfähigem Metall gefertigt sind. Die Mutter 9 kann jedoch auch aus einem Kunststoff bestehen, in welchen mit hohem Füllgrad Metallpartikel eingebettet sind.
Anhand Figur 2 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel beschrieben. Gezeigt ist ein Metallring 1 1 , welcher zumindest eine ausgeklinkte Lasche 12 besitzt. Die Lasche 12 ist so bemessen, dass sie radial über den Innendurchmesser des
Metallrings 1 1 nach innen vorsteht. Dieser Metallring 11 wird nach Aufschieben der Magnetspule 3 auf das Polrohr aufgeschoben. Das Spulengehäuse 5 wird mit der ihm zugewandten Ringfläche des Metallrings 11 kontaktiert. Das Polrohr 7 wird mittels der Lasche 12, welche sich an dessen Außenmantelfläche anlegt, kontaktiert.
Anschließend kann eine Befestigungsmutter aus Kunststoff auf das Polrohr 7 aufgeschraubt werden. Die besagte Befestigungsmutter besitzt dabei der Form des Metallrings 11 entsprechende Aussparungen. Weiterhin können Dichtringe vorgesehen sein, um ein Einwirken von Feuchtigkeit auf die Kontaktstellen zu verhindern.
Der Metallring 11 kann auf seiner dem Spulengehäuse 5 zugewandten Stirnfläche dornartige Vorsprünge aufweisen. Diese Durchdringen beim Anpressen des Metallrings 1 1 an das Spulengehäuse 5 eine eventuell vorhanden Lackschicht oder Oxidschicht und stellen so eine sichere elektrische Verbindung her. Das Anpressen kann durch Anziehen der besagten Kunststoffmutter erfolgen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel wird mittels der Figur 3 erläutert. Anstelle der vorwiegend aus Metall bestehenden Mutter 9 oder anstelle des Metallrings 1 1 wird eine Kunststoffmutter 14 auf das Polrohr 7 hinter der Magnetspule 3 aufgeschraubt. In der Kunststoffmutter 14 ist ein elektrischer Leiter 16 einge- gössen. Der Leiter 16 ist mit zwei Kontaktflächen 18 und 20 elektrisch verbunden. Die Kontaktfläche 18 ist an der dem Spulengehäuse 5 zugewandten Stirnseite der Kunststoffmutter 14 angeordnet. Die Kontaktfläche 20 tritt an einer inneren Mantelfläche der Kunststoffmutter 14 aus. Die Kontaktfläche 20 kann innerhalb oder außerhalb eines Innengewindeabschnitts 22 der Kunst- stoffmutter 14 angeordnet sein. Die Kontaktflächen 18 und 20 können zudem etwas aus der Fläche des umgebenden Kunststoffmaterials hervortreten, um eine sichere Kontaktierung zu ermöglichen. Die Kontaktflächen 18 und 20 können Teil des Leiters 16 sein. Sie können unter Anderem die Form eines Kreisrings, einer Kreislinie, jeweils Teilabschnittsformen davon, die Form eines Punktkontakts, Rechtecksflächen, Dornen etc. aufweisen.
Die vorangegangene Beschreibung und die Figuren dienen lediglich dem besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung, sie schränken die Erfindung nicht etwa auf die Ausführungsbeispiele oder die beschriebenen Varianten ein. Die Figuren sind teilweise grob schematisch gehalten, um die Funktionsweisen,
Wirkprinzipien, technischen Ausgestaltungen und Merkmale zu verdeutlichen. Grundsätzlich kann jede Funktionsweise, jedes Prinzip, jede technische Ausgestaltung und jedes Merkmal, welches/welche in den Figuren oder im Text gezeigt ist/sind, mit allen Ansprüchen, jedem Merkmal im Text und in den anderen Figuren, anderen Funktionsweisen, Prinzipien, technischen Ausgestaltungen und Merkmalen, die in dieser Offenbarung enthalten sind oder sich daraus ergeben, frei und beliebig kombiniert werden, so dass alle denkbaren Kombinationen dem Offenbarungsumfang der Erfindung hinzuzurechnen sind. Dabei sind auch Kombinationen zwischen allen einzelnen Ausführungen im Text, d.h. in jedem Abschnitt des Beschreibungstexts, in den Ansprüchen und auch Kombinationen zwischen verschiedenen Ausführungsbeispielen im Text, in den Ansprüchen und in den Figuren umfasst. Auch die Ansprüche begrenzen bzw. limitieren nicht die Offenbarung und damit die Kombinationsmöglichkeiten aller aufgezeigten Merkmale untereinander. Alle aufgezeigten Merkmale sind explizit auch einzeln und in Kombination mit allen anderen Merkmalen der Erfindung von dieser Offenbarung umfasst.
Ein elektromagnetisch betätigbares Fluid-Ventil, ist ausgestattet mit einem Ventilgehäuse, einem an dem Ventilgehäuse angeordneten Betätigungsmagneten mit einem Polrohr, welches am Ventilgehäuse angesetzt ist und in welchem ein Anker beweglich geführt ist, mit einer Spule, welche auf dem Polrohr angeordnet ist und welche von einem Spulengehäuse aus metallischem Material umgeben ist, und mit Befestigungsmitteln, welche die Spule auf dem Polrohr gegen axiale Verschiebung sichern. Es sind Verbindungsmittel vorgesehen, welche eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Polrohr und dem Spulengehäuse herstellen.
Auf diese Weise kann die Erdung des Spulengehäuses einfach und mit wenig Aufwand betriebssicher hergestellt werden.
Bezuαszeichen
1 Ventilgehäuse
3 Magnetspule
5 Spulengehäuse
7 Polrohr
9 Metallmutter
11 Kontaktring
12 Lasche
14 Kunststoffmutter
16 Leiter
18 Kontaktfläche
20 Kontaktfläche
22 Innengewindeabschnitt

Claims

Patentansprüche
1. Elektromagnetisch betätigbares Fluid-Ventil, insbesondere Schaltventil bzw. Proportionalventil, mit einem Ventilgehäuse (1 ) und mit einem an dem Ventilgehäuse (1 ) angeordneten Betätigungsmagneten mit einem Polrohr (7), welches am Ventilgehäuse (1 ) angesetzt ist und in welchem ein Anker beweglich geführt ist, mit einer Spule (3), welche auf dem Polrohr (7) angeordnet ist und welche von einem Spulengehäuse (5) aus metallischem Material umgeben ist, und mit Befestigungsmitteln, welche die Spule (3) auf dem Polrohr (7) gegen axiale Verschiebung sichern, dadurch gekennzeichnet, dass
Verbindungsmittel (9; 1 1 , 16) vorgesehen sind, welche eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Polrohr (7) und dem Spulengehäuse (5) herstellen.
2. Fluid-Ventil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsmittel (9; 11 , 16) im Bereich der Befestigungsmittel (14) vorgesehen sind.
3. Fluid-Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsmittel eine ganz oder zumindest teilweise aus Metall gefertigte Schraubmutter (9) umfassen.
4. Fluid-Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubmutter (9) auch als Befestigungsmittel dient.
5. Fluid-Ventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsmittel ein radial - insbesondere federelastisch - an das Polrohr (7) anlegbares erstes Kontaktelement (12; 20) besitzen.
6. Fluid-Ventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsmittel ein axial - insbesondere federelastisch - an das Spulengehäuse (5) anlegbares zweites Kontaktelement (18) besitzen.
7. Fluid-Ventil nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die durch das erste Kontaktelement (12; 20) hergestellte elektrische Verbindung bzw. die durch das zweite Kontaktelement (18) hergestellte elektrische Verbindung durch Dichtmittel vor Korrosion geschützt sind.
8. Fluid-Ventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsmittel eine metallische Federscheibe bzw. einen metallischen Federring umfassen.
9. Fluid-Ventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Verbindungsmittel einen Metallring (11 ) mit über den
Innenradius des Rings vorstehenden Kontaktlaschen (12) umfassen.
10. Fluid-Ventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmittel eine im Wesentlichen aus Kunststoff gefertigte Kunststoffmutter (14) umfassen und dass die Verbindungsmittel einen in die Kunststoffmutter (14) eingesetzten oder eingespritzten elektrischen Leiter (16) umfassen.
11. Fluid-Ventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass an einer dem Spulengehäuse (5) zugewandten Stirnseite der Kunststoffmutter (14) und an einer Innenmantelfläche der Kunststoffmutter (14) jeweils eine mit dem elektrischen Leiter (16) verbundene Kontaktfläche (18, 20) vorgesehen ist.
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