DE2713144A1

DE2713144A1 - Solenoid, insbesondere zur betaetigung eines wasserleitungsventils

Info

Publication number: DE2713144A1
Application number: DE19772713144
Authority: DE
Inventors: Edwin James Hunter
Original assignee: Toro Co
Current assignee: Toro Co
Priority date: 1976-03-26
Filing date: 1977-03-25
Publication date: 1977-10-06
Also published as: US4067541A; FR2345797A1; FR2345797B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Solenoid oder einen Magneten, insbesondere zur Betätigung eines Wasserleitungsventils, wobei das Solenoid ein einheitliches oder einstückiges Gehäuse aufweist.

Es sind verschiedene Einrichtungen zur Steuerung von Wasserstömungen bekannt. In der Regel werden sie über Elektromagneten betätigt und in einem Steuersystem angeordnet, bei dem am Eingang eines Hauptsteuerventils zugefUhrtes Strömungsmittel in einem Pilotsteuersystem dazu herangezogen wird zu bewirken, daß das Hauptventil geöffnet oder geschlossen oder in einer teilweise geöffneten Stellung gehalten wird.

Diese bekannten Ventile weisen in der Regel einen Elektromagneten oder ein Solenoid auf, mit dem ein beweglicher Anker oder Kern magnetisch verstellt wird, um so die Flüssigkeitsströmung durch eine Auslaßöffnung des Pilot- oder Schaltventils zu steuern.

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Bei geöffnetem Schaltventil strömt Strömungsmittel aus einer Betätigungskammer durch die Auslaßöffnung und in eine Auslaßkammer. Das Schaltventil kann durch Öffnen des Schaltkreises der Spule des Elektromagneten geschlossen werden, um auf diese V.'eise eine zugeordnete Feder in die Lage zu versetzen, den Spulenkern zu verschieben und hierdurch die Auslaßöffnung zu schließen.

Bisher bekannte Elektromagneten zur Steuerung von Flüssigkeitsströmungen v/eisen typischerweise ein Gehäuse aus rostfreiem, nichtmagnetischem Material auf, das zur Korrosionsverhinderung mit einer Epoxybeschichtung versehen ist. Hierbei wird in der Regel ein gesondertes Kolbenrohr am Gehäuse befestigt, und mit einem Gewinde versehener Nippel ermöglicht es, das Gehäuse und das Kolbenrohr am Ventilsystem zu befestigen. Das Kolbenrohr muß in der Lage sein, Wasserdruck eines großen Druckbereiches während der Betätigung des Solenoidventils aufzunehmen. Es muß gleichfalls aus nichtmagnetischem Material hergestellt sein, so daß es den Magnetfluß in diesem Bereich nicht beeinträchtigt.

Es hat sich gezeigt, daß derartige Einrichtungen übermäßig kostspielig sind. Insbesondere ist der Aufbau der Einrichtung mit einem gesonderten, nichtmagnetischen Kolbenrohr aus rostfreiem Stahl unter Verwendung eines Messingnippels aufwendig.

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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Solenoid, insbesondere zur Betätigung von Vasserleitungsventilen ro auszubilden, daß es preiswert hergestellt werden kann.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst, das Solenoid zur Betätigung des V.'asserleitungsventils ein einstückiges Gehäuse mit relativ dünnem Kolbenrohr und Gewindenippel aus nichtmagnetischem Material aufweist. Das Kolbenrohr ist zur Verringerung des durch das Solenoid erzeugten Luftsp^ltes im Magnetlinienweg relativ dünn ausgebildet. Das Gehäuse ist vorzugsweise im Wege des Spritzgießens und aus Polyethylen großer Dichte hergestellt, um den angestrebten einstückigen Aufbau herbeizuführen.

Gemäß der Erfindung ist weiterhin ein Spulenbett oder eine Spule mit inneren Metallmuffen um das Kolbenrohf herum angeordnet; außerdem ist Isolierband um die Spule gewickelt. Die inneren Muffen erbringen eine Verstärkung für <He dünne; Wandung des Kolbenrohres. 3ie fassen auch den i,nagnoti.^i-«on Fluß zusammen, wodurch oin^ optimal« Verwendung '¹^s i.p^net.i.s^^on Flusses in Hinblick auf pine Ve^-ohiebang oiler E^titi^unc; des AnV. ers oder Korns ^e-vahrlei

V^:eiterhin sind ^civiZ der arfindutig an beiden Enden f¹^". bettes Beilagscheiben vorgesehen, und die inneren Muffen

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über C¹Le Enden de^ Spulenbettes hinaus, so daß sie die geschlitzten Rellogscheiben kontaktieren, die ihrerseits i.'il t einer geschlitzten Muffe in Verbindung stehen, die um das Spulenbett hemum angeordnet sind, um v/iederum den V/eg des magnetischen Flusses zusammenzufassen und eine weitere Verstärkung für das Spulenbett oder die Spule zu gewährleisten. Dps gesamte Gehäuse ist genäß der Erfindung mit einer Epoxyverbindung ausgefüllt. Bei Betätigung des erfindungsgemäßen Solenoids wird im Falle seiner Anordnung an einem Leitungsventil und Zuführung elektrischen Stromes über elektrische Leitungen zur Spulenwieklung ein magnetisches Feld aufgebaut, wodurch der in dem dünnen Kolbenrohr angeordnete Kern oder Anker zur Öffnung einer V.'asserdurchtrittsöffnung verschoben wird. Das Kolbenrohr ist sodann dem Wasserdruck ausgesetzt, den es jedoch aufgrund der inneren Muffen der Spulenwieklung widerstehen kann.

V/eitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der schematischen Zeichnung. Hierbei zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht des Elektromagneten gemäß der Erfindung bei Anordnung an einem V/asserleitungsventil, teilweise geschnitten;

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Fig. ?. einen Längsschnitt durch den er-Hndungngemäßen Elektromagneten und

Fig. 3 eine auseinander gezogene, perspektivische Ansicht der Teile des erfindung.sgem.Tßen Elektromagneten.

In Fig. 1 ist der erfindungsgemäße Elektromagnet oder das Solenoid 10 gezeigt; es v/eist ein einheitliches oder einstückiges Gehäuse 11 auf, das an einem Wasserleitungsverti ] 1? oder Schieber befestigt ist. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht das einstückige Gehäuse 11 aus nichtmagnetischem Kunststoff. Es weist ein in den Fig. 2 und ? dargestelltes dünnwandiges inneres Rohr oder Kolbenrohr 13 auf, in dem ein Anker oder Kern 14 verschoben werden kann.

Das einstückige Gehäuse 11 ist Aveiterhin mit einem Gewindenippel 16 versehen, mit dem es an dem Steuerventil befestigt wird, so daß der Anker 14 die Flüssigkeitsströmung durch eine Öffnung 17 steuern kann, wodurch wiederum die Betätigung oder der Betriebszustand des Schiebers 12 gesteuert wird. Im Gehäuse 11 ist um das Kolbenrohr 13 ein Spulenbett 21 angeordnet, so daß ein magnetisches Feld bzw. ein magnetischer Fluß zur Verstellung des Ankers 14 erzeugt werden kann. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Spulenwicklung eine Spule 22 aus elektrisch leitfähigem Draht, wodurch bei Auftreten eines

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elektrischen Signals ein Magnetfeld erzeugt wird. Der Draht ist mit Isolierband 23 abgedeckt und umfaßt weiterhin Leitungen 2k und 25, über die das elektrische Signal angelegt wird. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeipiel ist das Spulenbett 21 aus einem Polymeren hergestellt, und die Spule weist etwa 1900 Windungen eines Drahtes von 33 Gauge auf. Das Isolierband besteht aus einem etwa 25 mm breiten Streifen, über den zwei etwa 6 mm breite Streifen gewickelt sind.

Metallverstärkungen sind konzentrisch innerhalb des Spulenbettes 21 vorgesehen, so daß die dünne Wandung 13 gegen Strömungsmitteldruck verstärkt ist. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel werden diese Verstärkungen von inneren Muffen 26, 27 gebildet. Sie erbringen auf diese Weise nicht nur die gewünschte Verstärkung der Wandung 13 sondern konzentrieren auch das Magnetfeld bzw. den magnetischen Fluß, der durch die auf dem Spulenbett 21 angeordnete Drahtspule 22 erzeugt wird. Hierdurch wird das Magnetfeld optimal genutzt.

Bei dem bevorzugten Ausführungsbeipiel ist weiterhin eine geschlitzte Muffe 28 aus Metall vorgesehen, die eine Abdeckung des Spulenbettes ist und weiterhin zur Zusammenfassung des durch die Spule 22 erzeugten Magnetfeldes dient. Sie kann aus jedem entsprechenden metallischen Werkstoff, z.B. Stahl, hergestellt sein.

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Beim gezeichneten Ausführungsbeispiel sind weiterhin und Endscheiben 31, 32 jeweils an den Enden des opulenbettes 21 angeordnet. Sie liegen dort eng an - wiederum im Hinblick auf eine Konzentration des magnetischen Flusses. Sie bestehen wiederum aus entsprechendem Metall und liegen ebenfalls eng in der geschlitzten Muffe 28 an. Die inneren Muffen 26 und 27 ragen über die Enden des Spulenbettes 21 hinaus und kontaktieren die geschlitzten Beilagscheiben 31 und 32, vgl. Fig. 2 und 3, um hierdurch den Weg des magnetischen Flusses oder Feldes zu vervollständigen.

Vor Einpressen des zusammengesetzten Spulenbettes sowie der inneren Muffen 26 und 27, der geschlitzten Muffe 28 zur Abdeckung des Spulenbettes und der Beilagscheiben 31 und 32 wird das einstückige Gehäuse 11 mit einer abgemessenen Menge eines Epoxyharzes versehen. Nach Aushärten des Epoxyharzes hält dieses die zusammengefügten Teile zusammen, schützt sie gegen Korrosion, außerdem erbringt es eine weitere Isolierung.

Bei Betätigung des Elektromagneten, also bei Anlegen eines elektrischen Signals an die Leitungen 24 und 25, wodurch die Spule angeregt wird, wird ein magnetisches Feld aufgebaut und der Magnetfluß durch die metallische Muffe 28, die Beilagscheiben und 32 sowie die inneren Muffen 26 und 27 konzentriert. Der magnetische Fluß bewirkt eine Verschiebung oder Verstellung

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des Ankers 14 in Richtung auf eine Freigabe der Öffnung 17, so daß Strömungsmittel durch diese Öffnung 17 zur Betätigung des Schiebers strömen kann und die Flüssigkeitsströmung durch das über den Schieber 12 gesteuerte Wasserleitungssystem gesteuert wird. Wenn die Öffnung 17 somit zur Ermöglichung einer Flüssigkeitsströmung durch diese Öffnung geöffnet ist, wird das Innenrohr 13 dem Strömungsmittel- oder Flüssigkeitsdruck ausgesetzt. Die inneren Muffen 26 und 27 erbringen eine Verstärkung der dünnen Wandung des Rohres 13 gegen diesen Flüssigkeitsdruck. Eine Unterbrechung des elektrischen Stromkreises zum Solenoid ermöglicht es einer Feder 33, den Anker in die geschlossene Lage nach Fig. 2 zurückzuführen.

Die Erfindung ist nicht auf das im vorstehenden beschriebene sowie in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Es sind demgegenüber zahlreiche Abänderungen möglich, ohne daß hierdurch der Rahmen der geoffenbarten Erfindung verlassen wird.

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Claims

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.)Solenoid, insbesondere zur Betätigung eines '/asserleitungsvontils, mit eine"! Anker und einem Spulenbett, i^:-. ο ü;o axiale Ausnehmung aufweist sowie eine aas einem elektrischen Leiter gebildete Spule, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufnahme des Spulenbettes (21) in einer Ausnehmung ein aus nichtmagnetischem Werkstoff bestehendes Gehäuse (11) mit einem Innenrohr (13) aus demselben nichtmagnetischen Werkstoff vorgesehen ist, daß sich das Rohr (1?) in diese Ausnehmung und in das Spulenbett (21) erstreckt und an einem Ende nach außen bezüglich des Gehäuses (11) zur Aufnahme des Ankers (14) offen ist und daß eine Einrichtung zur Erzeugung und Zusammenfassung eines Weges des magnetischen Flusses in dem nichtmagnetischen Gehäuse (11) und im Bereich des Spulenbettes (21) zur Verstellung des Ankers (14) in dem nichtmagnetischen Rohr (13) bei Anlegen eines elek trischen Stromes an den elektrischen Leiter vorgesehen ist.

2. Solenoid;nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung des Weges des magnetischen Flusses in dem Gehäuse (11) mindestens eine metallische Muffe (26, 27) aufweist, die Innerhalb des Spulenbettes (21) um das nichtmagnetische Rohr (13) angeordnet ist.

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?. Solenoid nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des Weges des magnetischen Flusses eine weitere Muffe (28) aus magnetischem Werkstoff um das Muffenbett (21) in dem Gehäuse (11) vorgesehen ist.

4. Solenoid nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des Weges des magnetischen Flusses in dem Gehäuse weiterhin an jedem Ende des Spulenbettes und innerhalb des Gehäuses (11) eine Endscheibe (31_f 32) aus magnetischem Werkstoff angeordnet ist.

5. Solenoid nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Festlegung des Spulenbettes

(21) und der Einrichtung zur Erzeugung des Weges des magnetischen Flusses in dem Gehäuse (11) dessen Ausnehmung mit einem Epoxyharz ausgefüllt ist.

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