Die vorliegende Erfindung betrifft ein Magnetventil insbesondere für einen elektropneumatischen Antrieb, der insbesondere in einer prozesstechnischen Anlage, beispielsweise einer chemischen oder petrochemischen Anlage, einer lebensmittelverarbeitenden Anlage, eines Kernkraftwerks oder andere prozesstechnischen Anlagen, eingesetzt ist. Der pneumatische Antrieb kann beispielsweise dazu eingesetzt werden, eine Stellarmatur, wie ein Stellventil, zu betätigen. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Steuerungselektronik zum Steuern eines Magnetventils und ein Verfahren zum Steuern des Magnetventils.

Ein solches Magnetventil kann mit einem Sensor zum Ermitteln einer Ankerstellung in einem solchen Magnetventil vorgesehen sein. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Steuern des Magnetventil und einen Stellungsregler, insbesondere einen elektropneumatischen Stellungsregler, der gemäß der Funktionsweise des erfindungsgemäßen Steuerungsverfahren arbeiten kann und/oder ein erfindungsgemäßes Magnetventil umfasst. Ein derartiger Stellungsregler kann mit einem pneumatischen Antrieb gekoppelt sein, der ein Feldgerät der prozesstechnischen Anlage, wie ein Stellventil oder ein Not abstellt Ventil, betätigt.

Magnetventile werden üblicherweise über einen Elektromagneten betätigt. Das gattungsgemäße Magnetventil hat insbesondere eine ringförmige Magnetspule, deren Induktivitäten ein magnetisches Feld generiert, das einen Anker des Magnetventils vorzugsweise in einer translatorischen Stellbewegung verlagern lässt. Es ist bekannt, dass der Anker des Magnetventils bei elektrischer Bestromung in eine eingefahrene Position verfährt, während bei Fehlen eines Magnetfelds der Anker in eine ausgefahrene Position bewegt wird. Je nach Stellposition des Ankers öffnet oder schließt das Magnetventil. Die Spule ist üblicherweise um einen Zentralabschnitt oder Magnetkern eines sogenannten magnetischen Rückschlusses des Magnetventils gewickelt. Der bewegliche Anker ist üblicherweise ferromagnetisch und wird durch das Magnetfeld angezogen, das durch die Spule erzeugt wird und durch den Magnetkern verstärkt wird. Das zwischen Anker und Kern ausgebildete Magnetfeld übt eine Kraft aus, die im Besonderen von dem zwischen Anker und Magnetkern gebildeten Luftspalt abhängt. Je kleiner der Abstand zwischen Magnetkern und Anker, desto stärker ist die Magnetkraft. Das Magnetventil ist üblicherweise mit einem Ventilsitz versehen, der mit einem mit dem Anker gekoppelten Ventilglied derart zusammenarbeitet, dass er in einer oder mehreren Stellungen des Ventilglieds Kanäle oder Wege im Ventilgehäuse freigibt und oder zumindest teilweise abdichtet.

Ein Magnetventil mit einem Magnetsensor zum Messen eines magnetischen Flusses und damit zum Berechnen und Regeln der auf den Anker wirkenden Kräfte ist aus DE io 2015 116 464 Ai bekannt. Das Magnetventil hat einen Magnetfeldsensor, insbesondere Hallsensor, zur Messung der magnetischen Flussdichte, der zwischen dem Anker und dem Magnetkern in einem Luftspalt angeordnet ist. Der Luftspalt ist im Inneren des magnetischen Rückschlusses ausgebildet, radial innenseitig bezüglich der Ringspule des Magnetventils, die in dem magnetischen Rückschluss aufgenommen ist. Den Luftspalt teilweise belegend ist ein hohlzylinderförmiger Steg eingesetzt, der Teil eines äußeren Abschnitts des magnetischen Rückschlusses des Magnetventils bildet. Aufgrund des magnetisierbaren Stegs wird ein Teil des Magnetfelds durch den Luftspalt geleitet, dessen magnetische Flussdichte der Flussdichte eines Luftspalts zwischen Kern und Anker ähnlich ist. Durch die Messung des Magnetfelds können Rückschlüsse auf die auf den Anker wirkenden Kräfte gezogen werden.

Das oben beschriebene Magnetventil erfordert eine spezielle und komplexe Gehäuse- oder Rückschlussstruktur, insbesondere um den Steg, der in einen ringzylindrischen Hohlraum greift, um einen adäquaten Messluftspalt zu bilden. Für eine Betätigung des oben beschriebenen oder andere gattungsähnliche Magnetventile wird für die Bestromung der Spule eine einzige, insbesondere maximale elektrische Leistung angefordert. Dabei wird der Magnetanker nach Überwinden einer Haft Reibung Haftreibung in Bewegung versetzt und bei anliegendem Strom (Peak- Strom, Anziehstrom) im geschalteten Zustand gehalten. Dabei wird stets diese maximale Leistung angefordert, obwohl diese zum Halten des Magnetankers nicht notwendig ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Stands der Technik zu überwinden, insbesondere, ein Magnetventil bereitzustellen, das in energieeffizienter Weise betrieben wird und insbesondere eine Fehlstellung des Magnetventils zuverlässig erfasst, ohne den grundsätzlichen Aufbau des Magnetventils abändern zu müssen.

Diese Aufgabe wird durch ein Magnetventil gemäß Anspruch l gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist ein Magnetventil insbesondere für einen elektropneumatischen Antrieb, der insbesondere in einer prozesstechnischen Anlage eingesetzt ist, vorgeschlagen.

Das erfindungsgemäße Magnetventil hat insbesondere die Funktion eines direktwirkenden Magnetventils. Das Magnetventil wird über einen Elektromagneten betätigt. Durch Anlegen einer elektrischen Spannung wird eine Spule bestromt und generiert ein magnetisches Feld, das einen an einem Ventilschaft befestigten Anker anzieht, sodass das Ventil öffnet bzw. schließt. Der Ventilsitz ist insbesondere so ausgeführt, dass er in beiden End-Stellungen entsprechende Kanäle im Ventilgehäuse schaltet und abdichtet.

Das erfindungsgemäße Magnetventil umfasst eine insbesondere ringförmige Magnetspule und einen eine Magnetspule aufnehmenden, magnetischen Rückschluss, an dessen Innenseite ein Anker beweglich angeordnet, insbesondere gelagert, ist und dessen Außenseite die Magnetspule zumindest teilweise umgibt und/oder die die Magnetspule zumindest teilweise einhaust. Der Rückschluss begrenzt einen insbesondere zylindrischen Hohlraum, in dem ein Anker beispielsweise wie ein Kolben längs einer linearen Stellbewegung hin und her verfahrbar ist. Der Rückschluss kann auch als Magnetjoch bezeichnet werden. Die Spule kann auch als Wicklung oder Induktivität bezeichnet werden. Das erfindungsgemäße Magnetventil hat des Weiteren einen Magnetfeldsensor, insbesondere einen Hallsensor, einen Hall-Switch-Sensor oder ein Reedkontakt, zum Erfassen, insbesondere Messen, der magnetischen Flussdichte. Erfindungsgemäß ist an der Außenseite des magnetischen Rückschlusses ein Profilsprung, wie eine Profilvertiefung, beispielsweise eine Nut, ausgebildet, wobei in dem Bereich des Profilsprungs der Magnetfeldsensor angeordnet ist. Der Profilsprung bildet insbesondere eine Schwächung des magnetisierbaren Materials des magnetischen Rückschluss, wodurch der magnetische Widerstand des Magnetkreises in dem magnetischen Rückschluss erhöht ist. Im bestimmten bestromten Zustand der Spule können Feldlinien im Bereich des Profilsprungs aus dem Rückschluss heraustreten. Dies ermöglicht es, bei einem bestimmten, an der Magnetspule angelegten Erregerstrom aufgrund des im Bereich des Profilsprung platzierten Magnetfeldsensors auf die Abmessung des sogenannten Arbeitsluftspalts zwischen dem Anker und dem magnetischen Rückschluss, insbesondere dessen zentral liegenden Kernabschnitt, zu schließen, welcher Arbeitsluftspalt sich im Verlauf des Betriebs des Magnetventils vergrößert und verkleinert. Der Magnetfeldsensor erfasst den magnetischen Fluss im Bereich des Profilsprungs, insbesondere in der Profilvertiefimg, um insbesondere die Position des Ankers zu ermitteln.

Wenn der Anker beispielsweise abfällt, erhöht sich der magnetische Gesamtwiderstand und bei gleichbleibleibendem Erregerstrom, reduziert sich die magnetische Feldstärke in der Ausnehmung, was durch den Sensor erfasst wird. Daraus können Rückschlüsse auf die Ankerposition gezogen werden. Der Sensor erfasst somit, ob der Anker bei anliegender Spannung angezogen ist oder nicht. In der Ausnehmung detektiert der Sensor somit die Stärke des Streufeldes durch den Nutluftspalt bzw. verändert vordefinierbaren Ausgangszustand beim Unter-/ Überschreiten einer Schaltschwelle. So kann der Sensor die Zustände „Anker angezogen“ bzw. “Anker abgefallen“ differenzieren und ein entsprechendes elektrisches Signal ausgeben, das von einer Regelungseinheit erfasst wird. Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist der Profilsprung als eine Profilvertiefung, wie eine Nut, ausgeführt. Vorzugsweise ist die Profilvertiefung in der insbesondere ansonsten gleichmäßigen Außenseite des Körpers des magnetischen Rückschlusses geformt. Beispielsweise ist die Außenseite des magnetischen Rückschlusses eine Außenstirnseite, welche flach und/oder senkrecht zur Verlagerungsrichtung des Ankers liegt, oder eine rotationsförmige, insbesondere zylindrische, Umgebungsaußenseite, die insbesondere die Magnetspule vorzugsweise vollständig umgibt. Vorzugsweise umfasst die Nut eine radiale oder axiale Profiltiefe von weniger als 20 oder io mm, insbesondere eine Profiltiefe von mehr als 50 %, 60 %, 70 %, 80 % der Wandstärke des Rückschlusses hin zur Spule.

Vorzugsweise bildet sich zwischen dem in der Profilvertiefung angeordneten Magnetfeldsensor und einer Wandung der Profilvertiefung ein Luftspalt. Die Wandung der Profilvertiefung ist insbesondere durch Wandbereiche definiert, beispielsweise Seitenwände oder ein Bodenabschnitt einer insbesondere sacHochförmigen und/oder umlaufenden Vertiefung an der Außenseite des magnetischen Rückschluss. Insbesondere oder alternativ ist die Profilvertiefung sacklochförmig und/oder umlaufend in dem magnetischen Rückschluss eingebracht, und/oder ein Messpunkt des Magnetfeldsensors ist innerhalb der Profilvertiefung angeordnet. Vorzugsweise hat die Profilvertiefung eine von einer Außenseite, wie einer Stirnseite oder einer zylindrischen Umlaufseite, des magnetischen Rückschluss genommene Tiefe eine Abmessung, die derart gewählt ist, dass die strukturelle Ausdehnung des Magnetfeldsensors und/oder der durch den Magnetfeldsensor festgelegte optimale Messpunkt vollständig innerhalb der Profilvertiefung angeordnet ist. Vorzugsweise ist der Magnetfeldsensor derart angeordnet, dass dieser, insbesondere dessen strukturelle Abmessung, in die Profilvertiefung hineinragt.

Vorzugsweise ist der Magnetfeldsensor dazu ausgelegt, ein Über- und/oder Unterschreiten einer vorbestimmten Magnetfeldstärke, wie eine Magnetventil- Schaltschwelle (Anker angezogen/ Anker abgefallen) zu erfassen, um je nachdem ein entsprechendes Zustandssignal, wie ein Überschreitungssignal oder ein Unterschreitungssignal, insbesondere an eine Steuerungselektronik abzugeben, die vorzugsweise eine Bestromung der Magnetspule veranlasst. Die Steuerungselektronik kann beispielsweise eine übergeordnete Zentralregelung sein oder eine magnetventilspezifische Mikrorecheneinheit, die unmittelbar an dem Magnetfeldsensor gekoppelt ist. Die Steuerelektronik kann ein Teil der Struktur des Magnetventils bilden. Die Steuerelektronik kann eine Leiterplatte umfassen, an der Elektronikkomponenten und/oder der Magnetfeldsensor befestigt ist, wobei insbesondere die Längsausdehnung der Leiterplatte derart gewählt sein kann, dass sie in der Profilvertiefung über die Außenseite des magnetischen Rückschluss ragen kann.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist der Magnetfeldsensor dazu ausgelegt, anhand eines magnetischen Flusses im Bereich des Profilsprungs die Position des Ankers insbesondere längs dessen translatorischen Stellwegs zu ermitteln. Der Magnetfeldsensor kann als Positionssensor fungieren, der mit einer Stellungsregelung, wie einem Stellungsregler, kommunizieren kann.

Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung hat das erfindungsgemäße Magnetventil eine Steuerungselektronik, die insbesondere entsprechend der noch unten erläuterten erfindungsgemäßen Steuerelektronik ausgebildet ist und/oder dazu ausgelegt ist, einen Anzugstrom oder einen Haltestrom als Erregerstrom an die Magnetspule abzugeben, wobei insbesondere der Anzugstrom derart eingestellt ist, dass sich der Anker in die insbesondere eingefahrene Endstellung bewegt. Vorzugsweise ist die Steuerungselektronik dazu ausgelegt, einen Haltestrom als Erregerstrom an die Magnetspule abzugeben, sobald sich der Anker in einer insbesondere eingefahrenen Endstellung befindet, wobei insbesondere der Haltestrom derart eingestellt ist, dass er niedriger als der Anzugstrom ist und/oder den Anker in der insbesondere eingefahrenen Endstellung hält.

Der Rückschluss ist aus einem magnetisierbaren Material, vorzugsweise ein ferritisches Material, gebildet. In einem Beispiel hat der Rückschluss einen umlaufenden Aufnahmekörper zum Aufnehmen der Magnetspule und einen dem Anker im Wesentlichen axial diametral gegenüberliegenden Kern, der entlang einer Symmetrieachse des Rückschlusses oder einer translatorischen Bewegungsachse des Ankers ausgebildet ist und/oder an dem sich der Anker insbesondere in einer der Endstellungen des Magnetventil abstützt oder anschlägt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Anker mit einem Kern des Rückschlusses über ein Federelement verbunden, wobei zwischen dem Anker und dem Kern der Arbeitsluftspalt ausgebildet ist. Die Größe des Arbeitsluftspalts variiert durch das Ein- und Ausfahren des Ankers in den Raum. Der Anker ist bei nicht-anliegendem Magnetfeld durch das Federelement in eine ausgefahrene Stellung gezwungen. Der Anker ist bei anliegendem Magnetfeld in eine eingefahrene Stellung gestellt. In einem Beispiel ist der Anker translatorisch entlang einer Längsrichtung des Ankers und/ oder entlang einer Symmetrieachse des Magnetventils von der eingefahrenen Stellung in die ausgefahrene Stellung bewegbar. In einem Beispiel betätigt der Anker ein Ventilglied (Verschlussorgan) eines Stellventils.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Magnetventil eine Steuerungselektronik auf, die dazu ausgelegt ist, einen Anzugstrom oder einen Haltestrom als Erregerstrom an die Magnetspule abzugeben, wobei insbesondere der Anzugstrom derart eingestellt ist, dass sich der Anker in die insbesondere eingefahrene Endstellung bewegt. Vorzugsweise kann die Steuerungselektronik dazu ausgelegt sein, einen Haltestrom als Erregerstrom an die Magnetspule abzugeben, sobald sich der Anker in einer insbesondere eingefahrenen Endstellung befindet, wobei insbesondere der Haltestrom derart eingestellt ist, dass er niedriger als der Anzugstrom ist und/oder den Anker in der insbesondere eingefahrenen Endstellung hält.

Die Steuerungselektronik regelt den Erregerstrom in der Weise, dass zum Anziehen als auch zum sicheren Halten des Ankers der jeweils nötige Strom an der Spule anliegt. Dadurch kann der Stromverbrauch des Magnetventils reduziert werden. Da sich ein magnetischer Luftspalt nach dem Schalten des Ventils in einer ersten Stellung verringert hat und dadurch auch der magnetische Widerstand des magnetischen Kreises, reicht ein verminderter Strom bzw. ein vermindertes Magnetfeld aus, um den Anker in der eingefahrenen Stellung zu halten. Der Strom wird nach einer festgelegten Zeit auf einen niedrigeren Haltestrom geregelt, wodurch sich die Leistungsaufnahme reduziert. Jedoch besteht nun die Gefahr, dass durch äußere Krafteinwirkung (z.B. Impuls/Beschleunigung in Form eines Schlags auf das Magnetventil oder durch Rohrleitungsvibrationen) der Anker aufgrund zu geringer magnetischer

Anziehungskräfte im Haltezustand abfallen kann und eine unbeabsichtigte Stellung des Ventilsitzes erreicht wird, was durch das oben beschriebene Magnetventil detektiert wird. Nach dem Erkennen eines Ankerabfalls ist ein erneutes Anziehen des Ankers mit hoher Leistung möglich, um dem ungewollten Effekt des Anker-Abfalls entgegenzuwirken.

Gemäß einer weiteren bevorzugen Ausführungsform ist die Ausnehmung derart dimensioniert, dass der Rückschluss, vorzugsweise Eisenrückschluss, im Bereich der Ausnehmung bei angelegtem Erregerstrom in einem magnetischen Sättigungszustand ist, vorzugsweise gerade so eben die Grenze des Sättigungszustands überschreitet, wenn der Anker in der eingefahrenen Stellung gehalten ist. Der Sättigungszustand des magnetischen Rückschlusses beschreibt den Zustand, bei dem ein Teil der magnetischen Feldlinien aus dem Material des Rückschlusses austreten. Die Feldstärke in dem Bereich der Ausnehmung bei magnetischer Sättigung liegt beispielsweise im Bereich von 6-15 mT, insbesondere 10-15 mT, vorzugsweise 12-14 mT.

Gemäß einer Ausführungsform ist der Magnetfeldsensor gestaltet, den Sättigungszustand in der Ausnehmung zu erfassen und ein erstes Signal auszugeben, dass der Anker sich in einem angezogenen Zustand oder gehaltenen Zustand in der eingefahrenen Stellung befindet. Gemäß einer Ausführungsform ist der Sensor weiterhin derart gestaltet, um zu erfassen, dass die Ausnehmung nicht in dem Sättigungszustand ist, und ein zweites Signal auszugeben, dass der Anker in Richtung der ausgefahrenen Stellung insbesondere aufgrund einer Fehlfunktion oder einem Fehlbetrieb des Magnetventils abfällt. Durch den gegenüber dem Anziehstrom erniedrigten Haltestrom kann der Anker aufgrund zu geringer magnetischer Anziehkräfte aus der eingefahrenen Stellung abfallen. Ein Abfallen kann beispielsweise durch äußere Krafteinwirkung (z.B. Schlag, Rohrleitungsvibrationen) ausgelöst werden. Wenn der Anker sich von dem Kern bei gleichbleibendem Haltestrom wegbewegt, d.h. abfällt, vergrößert sich der Luftspalt zwischen dem Kern und dem Anker. Eine Vergrößerung des Luftspalts verursacht eine Erhöhung des Gesamtwiderstands des Magnetkreises. Das bedeutet, dass auch der Bereich der Ausnehmung weniger durchflutet wird. Das magnetische Material des Rückschlusses ist nun nicht mehr in der Sättigung und kann den benötigten Fluss vollständig führen. Somit verringert sich die Feldlinienstärke, beispielsweise auf einen Bereich von 1-5 mT, insbesondere 1-3 mT, im Luftbereich der Ausnehmung. Der Ankerzustand„angezogen“ oder„abgefallen“ kann zusätzlich durch ein Anzeigeelement (z.B. LED) zur Anzeige gebracht werden. Weiterhin kann dieses Signal auch an die Leitwarte übermittelt werden, um ggf. die Ursache des ungewollten Anker-Abfalls vor Ort zu überprüfen.

Des Weiteren betrifft die Erfindung eine elektronische Steuerung zum Betätigen eines insbesondere erfindungsgemäßen, oben genannten Magnetventils insbesondere für einen elektropneumatischen Antrieb, der insbesondere in einer prozesstechnischen Anlage eingesetzt ist. Das Magnetventil kann in einen Ein- Schaltzustand und einen Aus-Schaltzustand verbracht werden. Die erfindungsgemäße elektronische Steuerung umfasst einen Versorgungsausgang zum Anlegen eines Erregerstroms an eine Spule des Magnetventils, um das Magnetventil von dem Aus-Schaltzustand in den einen Ein- Schaltzustand zu verbringen. Um eine Versorgungsspannung an der elektronischen Steuerung anzulegen, kann diese auch einen elektrischen Versorgungseingang aufweisen, der insbesondere auch dazu dient, die elektronischen Komponenten der elektronischen Steuerung mit elektrischer Energie zu versorgen. Des Weiteren hat die erfindungsgemäße elektronische Steuerung einen Schaltregler zum Einstellen des Erregerstroms an der Spule, wobei der Schaltregler dazu ausgelegt ist, beim Verbringen in den Ein-Schaltzustand einen Anzugstrom an der Spule des Magnetventils anzulegen und zum anschließenden Halten des Ein-Schaltzustand einen Haltestrom an der Spule angelegt, der niedrigerer als der Anzugstrom ist. Die Regelungsgröße des Schaltreglers kann beispielsweise die magnetische Flussdichte, der magnetische Widerstand des Magnetkreises, etc. sein, welche Parameter insbesondere durch den Magnetfeldsensor ermittelt und genutzt werden können.

Bei der bevorzugten Ausführung der Erfindung kann die elektronische Steuerung einen Sensor, insbesondere einen Magnetfeldsensor, zum Erfassen, ob das Magnetventil eine spezifische Schaltzustand, wie den Ein-Schaltzustand, erreicht hat, aufweisen, wobei der Sensor von einer an der elektronischen Steuerung anliegenden Eingangsspannung elektrisch versorgt ist und/oder der Sensor in einer Vertiefung, wie einer Nut, eines Metallkörpers, wie ein Joch, des magnetischen Rückschluss angeordnet ist, und/oder eine Leiterplatte für Leistungselektronik des Schaltregler umfassen, wobei der Magnetsensor auf der Leiterplatte in einer Vertiefung, wie einer Nut, eines Metallkörpers, wie ein Joch, des magnetischen Rückschluss angeordnet ist, wobei insbesondere der Sensor ebenfalls auf der Leiterplatte aufgebracht ist. Die Nut ist vorzugsweise umlaufend ausgebildet.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Steuerungselektronik einen Widerstand, vorzugsweise Shunt-Widerstand, einen Komparator, und einem Transistor, vorzugsweise MOSFET, auf, um den Erregerstrom in der Spule auf den Haltestrom zu regeln. Dabei kann der zur Spule in Reihe geschaltete Widerstand einen zum Erregerstrom proportionalen Spannungsabfall erzeugen. Bei Anliegen des Anziehstroms als Erregerstrom, erreicht der Spannungsabfall an dem Widerstand einen Schwellwert, wobei der Schwellwert in dem Komparator festlegbar ist. Der Komparator unterbricht den Stromfluss in der Spule über den Transistor in Richtung Masse bei Erreichen dieses Schwellwerts. Eine mit der Spule geschaltete Freilaufdiode führt den Strom in der Spule ab, wenn der Komparator den Stromfluss unterbricht. Der Transistor schließt nach einer festgelegten Zeit, vorzugsweise im Bereich von wenigen Mikrosekunden, selbstständig, sodass der Stromfluss von der Spule in Richtung Masse wieder ansteigt und bei Erreichen des Schwellwerts wieder vom Komparator unterbrochen wird. Der Schwellwert ist in dem Komparator für die Regelung von einem Anziehstrom auf einen Haltestrom auf einen niedrigeren Schwellwert regelbar, sodass der Erregerstrom in der Spule auf den gewünschten Haltestrom regelbar ist.

Die Steuerungselektronik kann auch als Leistungselektronik bezeichnet werden. Die Regelungseinheit prägt der Spule einen Anziehstrom auf, bis der Anker seinen Zustand wechselt und der Sensor das Zustandssignal „Anker angezogen“ ausgibt. Der Anziehstrom kann auch als Peak-Strom bezeichnet werden. Ist der Anker angezogen, so senkt die Regelungseinheit den Strom nach einer gewissen Zeit ab und prägt der Spule den Haltestrom auf. Der Haltestrom kann auch als Hold-Strom auf. Durch die Überwachung der Anker-Stellung und die Regelung des Spulenstroms auf ein niedriges Niveau kann eine sehr große Energieeinsparung realisiert werden, ohne den regulären Ventilbetrieb zu gefährden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Steuerungselektronik derart ausgestaltet, dass sie das zweite Signal von dem Magnetfeldsensor erhält, wenn der Anker ungewollt abgefallen ist, wobei die Regelungseinheit daraufhin den Schwellwert in dem Komparator in der Weise verändert, dass die Spule mit dem Anziehstrom erregbar ist und der Anker wieder in die eingefahrene Stellung anziehbar ist.

Gleichzeitig kann die elektronische Verschaltung der Steuerungselektronik auch so erfolgen, dass der - wie oben bereits beschriebene - Sensor ausgewertet wird. Gibt der Magnetfeldsensor das zweite Signal„Anker abgefallen“ aus, so erhöht die Elektronik die Schwellspannung des Komparators auf den Anziehstrom und erreicht damit, dass der Anker in den Zustand„Anker angezogen“ übergeht.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Steuerungselektronik derart ausgestaltet, bei Erfassen des anliegenden Anziehstroms und Erhalten des zweiten Signals des Sensors, zu signalisieren, dass sich der Anker in einer blockierten Stellung befindet.

Beispielsweise kann der vollständige Ankerhub aufgrund eines Fremdkörpers innerhalb des Ventil- und Strömungsbereichs oder aufgrund von Dichtungs- oder Materialversagen, insbesondere Reibung, Verblockung oder Verklemmung, nicht vollzogen werden. Des Weiteren kann mittels der oben beschriebenen Erfassung des Anziehstroms und der Auswertung des Signals des Sensors, eine kontinuierliche Auswertung des Ankerhubes vorgenommen werden. Dadurch ist es möglich eine Zwischenstellung zu detektieren und weitere Rückschlüsse über die Position des Ventilschafts zu erhalten. Beispielsweise kann durch einen Fehlerfall der vollständige und sichere Ventilhub verhindert werden, sodass entweder ein Öffnen oder Schließen des Ventilkegels am Ventilsitz verhindert wird. Dadurch würde insbesondere bei sicherheitsrelevanten Anwendungen die entsprechende Sicherheitsstellung nicht gewährleistet und ein kritischer Zustand träfe ein. Durch die Erfassung der verschiedenen Ankerpositionen kann die genaue Ventilposition erfasst werden und ggf. an den Anwender/Betreiber als Störfall rückgemeldet werden.

Gemäß einer Ausführungsform ist der Sensor ein Magnetfeldsensor, vorzugsweise ein Hall-Sensor oder ein Hall-Switch-Sensor oder ein Reedkontakt.

Zum Detektieren des Abfallens des Ankers, d.h. das Erfassen der Feldstärke im leicht gesättigten Zustand auf den nicht gesättigten Zustand kann beispielsweise ein Hall Switch Sensor eingesetzt werden, der eine definierte Schaltschwelle zwischen den Zuständen„Anker angezogen“ und„Anker abgefallen“ hat, die vorzugsweise zwischen 13,6 und i,7mT, vorzugsweise in der Mitte bei 7,6 mT liegt.

Gemäß einer Ausführungsform nimmt eine Ansteuer-Leiterplatine der Steuerungselektronik den Magnetfeldsensor direkt auf. Der Magnetfeldsensor ist derart angeordnet, dass dieser in die Ausnehmung hineinragt. Dadurch ist es möglich den Sensor direkt an der Außenseite des Magnetventils und ohne zusätzliche Verbindungselemente direkt auf eine Ansteuer-Leiterplatine der Steuerungselektronik anzuordnen. Der Sensor wird dabei beispielsweise wie die Regelungseinheit über die Eingangsspannung versorgt. Komplizierte Gehäusestrukturen und Kabeldurchführungen innerhalb des Magnetventils können dadurch vermieden werden.

Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Steuern eines insbesondere erfindungsgemäßen, oben beschriebenen Magnetventils beispielsweise für einen elektropneumatischen Antrieb, der insbesondere in einer prozesstechnischen Anlage eingesetzt ist. Bei dem Verfahren kann das Magnetventil entweder in einen Ein- Schaltzustand oder in einen Aus-Schaltzustand verbracht werden. Zum Verbringen des Magnetventils von dem Aus-Schaltzustand in den einen Ein-Schaltzustand wird ein Anzugstrom an einer Spule des Magnetventils angelegt. In dem Ein-Schaltzustand bleibt der Anzugstrom eine Anziehzeit lang an der Spule angelegt und nach der Anziehzeit wird ein Haltestrom an der Spule angelegt, der niedrigerer als der Anzugstrom ist. Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird während des Anliegens des Haltestroms an der Spule mittels eines Sensors, vorzugsweise eines Magnetfeldsensors, der Ein-Schaltzustand des Magnetventils überwacht, ob das Magnetventil den Ein- Schaltzustand verlässt, und, sollte das Magnetventil den Ein-Schaltzustand verlassen, wird der Anzugstrom an der Spule angelegt, wobei insbesondere das Verlassen des spezifischen Schaltzustands des Magnetventils durch Detektieren einer Erhöhung eines magnetischen Widerstands des Magnetmetallkreises im Bereich des magnetischen Rückschluss des Magnetventils, insbesondere im Bereich einer Schwächung, wie einer Vertiefung, beispielsweise einer Nut, in einem Metallkörper des magnetischen Rückschlusses ermittelt wird.

Bei einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass der Haltestrom erst dann angelegt wird, wenn ein spezifischer Schaltzustand des Magnetventils, vorzugsweise der Ein-Schaltzustand, erreicht wird, wobei insbesondere das Erreichen des spezifischen Schaltzustands mittels eines Sensors, insbesondere ein Magnetfeldsensor, erfasst wird, der insbesondere die Stärke eines Streufelds eines an einer Außenseite eines Metallkörpers eines Rückschluss des Magnetventil detektieren kann, und/oder bei Anliegen des Haltestroms dann der Anzugstrom an der Spule erneut angelegt wird, wenn eine von dem spezifischen Schaltzustand insbesondere vorab bestimmte Abweichung des Magnetventils, vorzugsweise von dem Ein- Schaltzustand, insbesondere von einem Sensor, wie eine Magnetfeldsensor, erfasst wird.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das erfindungsgemäße Verfahren zum Regeln eines Magnetventils vorgeschlagen, das die folgenden Schritte aufweist: Betätigung des Magnetventils mit einem Anziehstrom, um einen Anker in eine eingefahrene Stellung zu bewegen. Das Magnetventil wird durch einen Haltestrom betätigt, um den Anker in der eingefahrenen Stellung zu halten, wobei der Haltestrom niedrigerer als der Anziehstrom ist. Der Strom wird je nachdem, wie sich der Anker bezüglich eines Kernabschnitts des magnetischen Rückschluss stellt und/oder ein Magnetfeldsensor die Position des Ankers ermittelt, eingestellt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Verfahren ferner folgende Schritte auf: Detektieren durch einen Sensor, vorzugsweise Magnetfeldsensor, dass der Anker sich in einem angezogenen Zustand oder gehaltenen Zustand in der eingefahrenen Stellung befindet, und daraufhin Ausgeben eines ersten Signals. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Verfahren ferner folgende Schritte auf: Detektieren eines Abfalls des Ankers in Richtung einer ausgefahrenen Stellung durch den Sensor, und daraufhin Ausgeben eines zweiten Signals.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Verfahren ferner folgende Schritte auf: Anlegen des Anziehstroms durch die Regelungseinheit, sodass die Spule mit dem Anziehstrom erregbar ist und der Anker wieder in die eingefahrene Stellung angezogen wird. Betätigen des Magnetventils mit dem Haltestrom, um den Anker in der ersten Stellung zu halten.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Verfahren ferner folgende Schritte auf: Erfassen durch die Regelungseinheit, ob der Anziehstrom und das zweite Signal anliegen, und daraufhin signalisieren, dass sich der Anker in einer blockierten Stellung befindet.

In einem weiteren Beispiel kann das Magnetventil auch als Seismograph fungieren, indem die Anker-Federelement-Einheit als Feder-Masse-System betrachtet wird sowie der Sensor, vorzugsweise Hall-Sensor zum Detektieren der Schwingungen, und die Regelungseinheit zur Verarbeitung/Wandlung des Signals und weiter zur Signalauswertung genutzt wird.

Weitere Eigenschaften, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden mittels Beschreibung bevorzugter Ausführungen der Erfindung anhand der beiliegenden beispielhaften Zeichnungen deutlich, in denen zeigen: Fig. la eine schematische Querschnittsansicht eines Magnetventils gemäß einer Ausführungsform;

Fig. lb eine schematische Querschnittsansicht eines Magnetventils gemäß einer weiteren Ausführungsform;

Fig. 2 einen schematischen Schaltkreis einer Steuerungselektronik gemäß einer Ausführungsform; und

Fig. 3a, b schematische Ansichten zum Verlauf der magnetischen Feldlinien im magnetischen Rückschluss mit Profilsprung gemäß einer Ausführungsform.

Fig. la-b zeigen ein Magnetventil 10 umfassend einen magnetischen Rückschluss 14, der insbesondere aus einem Eisenkörper bestehen kann, der eine Napfform aufweist, in deren Mitte eine zylinderförmige Führung ausgebildet ist, in der ein Anker 12 beweglich angeordnet ist. Der magnetische Rückschluss 14 hat eine im Wesentlichen flache Stirnseite 9 und eine zylindrisch umlaufende Umfangsseite (21 Spule).

In einem zentralen Kernabschnitt 16 des Eisenkörpers ist eine Aussparung 17 ausgebildet, in der eine Druckfeder 19 angeordnet ist. Die Druckfeder 19 greift in eine in dem Anker 12 ausgebildete Aussparung, und ist damit in Radialrichtung stabil montiert. Die Druckfeder 19 zwingt den Anker 12 in eine ausgefahrene End-Stellung, die in den Figuren la und lb nicht dargestellt ist.

Der magnetische Rückschluss 14 umfasst einen insbesondere ringförmigen Hohlraum, in der einnach radial außen offener Wickelkörper 25 angeordnet ist, welcher eine Magnetspule aufnimmt. In Axialrichtung erstreckt sich die Magnetspule längs eines Großteils des Kernabschnitts 16 und überlappt den Anker 12 über dessen gesamte axiale Arbeitsamplitude. Die Außenseite des Wickelkörpers 21 begrenzt zumindest teilweise (auch eine Innenseite des Rückschluss 14) den Führungszylinder 23, in dem der Anker 12 ein- und ausfahrbar ist.

Zwischen dem Anker 12 und dem Kernabschnitt 16 des magnetischen Rückschluss 14 ist ein Arbeitsluftspalt 25 ausgebildet. Bei Bereitstellung eines Erregerstroms an der Magnetspule 18 treten magnetische Kräfte auf, die veranlassen, den Anker 12 aus dessen einen Endstellung, in die die Druckfeder 19 den Anker 12 zwingt, in eine eingefahrene Endstellung gezogen zu werden, welche in den Figuren la und b dargestellt ist.

Das erfindungsgemäße Magnetventil 10 hat einen pneumatischen Eingang 31 und ein pneumatischen Ausgang 33, welches durch ein Ventilglied 35 geöffnet und geschlossen werden kann. In der in den Figuren la und lb dargestellten Endstellung ist eine pneumatische Verbindung zwischen den Kanälen 31, 35 getrennt. Die Endstellungen werden durch die sich gegenüberliegenden Ventilsitzanschläge festgelegt. Das Ventilglied 35 ist fest mit dem Anker 12 verbunden, insbesondere aus einem Stück magnetisierbarem Material gefertigt.

Eine in den Figuren la und lb nicht näher dargestellte Steuerungselektronik bestromt die Spule 18, wodurch der pneumatische Eingang/Ausgang (31,33) gestellt werden kann. Die nicht näher dargestellte Steuerungselektronik kann Teil eines pneumatischen Stellungsreglers sein, der Teil eines pneumatischen Antriebs einer prozesstechnischen Anlage ist.

An der Außenseite, nämlich an der Stirnseite 9, des Körpers des magnetischen Rückschluss 14 ist ein Profilsprung in Form einer Nut 20 ausgebildet, die sich gemäß Figur la konzentrisch zur Längsachse A der translatorischen Bewegung des Ankers 12 erstreckt. Die Nut 20 ist umlaufend ausgebildet.

Gemäß der Ausführung nach Figur lb kann die umlaufende Nut 20 auch an der Umfangsseite 21 des magnetischen Rückschlusses 14 ausgebildet sein. In beiden Ausführungen bildet die Nut 20 eine Schwächung des Magnetkörpers des Rückschlusses 14. Damit ist der magnetische Widerstand innerhalb des magnetischen Rückschlusses 14 erhöht.

Ein Magnetfeldsensor 22 ist in der Nut 20 angeordnet. Der Sensor 22 erfasst einen magnetischen Fluss in der Nut 20, um eine Position des Ankers 12 zu ermitteln. In einem Beispiel ist die Nut 20 eine im Querschnitt rechteckige Ausnehmung mit 2 sich gegenüberliegenden Seitenwänden und einen Bodenabschnitt. Wie in den Figuren la und lb ersichtlich ist, besteht ein Luftspalt zwischen dem Sensor 20 und einer der Seitenwände und dem Bodenabschnitt. Weitere Ausnehmungen wie z.B. eine bogenförmige Ausnehmung sind ebenfalls denkbar.

Es ist in den Figuren la, b gezeigt, dass der Anker 12 mit einem Kernabschnitt 16 des Rückschlusses 14 über die Druckfeder 19 verbunden ist, wobei zwischen dem Anker 12 und dem Kernabschnitt 16 der Arbeitsluftspalt 25 gebildet ist. Der Rückschluss 14 ist beispielhaft als eine die Spule 18 und den Anker 12 einhausende Ummantelung ausgebildet. Der Kernabschnitt 16 ist dabei vorzugsweise als integraler Bestandteil des Rückschlusses 14 gebildet und entlang einer Symmetrieachse A des Magnetventils 10 angeordnet. Der Kernabschnitt 16 ist dabei als ein in Richtung des Ankers 12 hineinragender Abschnitt der Rückschlusses 14 ausgebildet. Eine Stirnseite des Ankers 12 und die Stirnseite des Kerns 16 sind gegenüberliegend angeordnet und entlang der Symmetrieachse des Magnetventils 10 ausgerichtet. Die Größe des Arbeitsluftspalts 25 variiert durch das teilweise Ein- und Ausfahren des Ankers 12 in und aus dem durch den Rückschluss 14 gebildeten Raum. Der Anker 12 ist bei nicht-anliegendem Magnetfeld durch das Federelement 19 in die ausgefahrene Stellung gedrückt. Der Anker 12 ist bei anliegendem Magnetfeld in eine eingefahrene Stellung gestellt. In einem Beispiel ist der Anker 12 translatorisch entlang einer Längsrichtung des Ankers und/ oder entlang einer Symmetrieachse des Magnetventils 10 von der eingefahrenen Stellung in die ausgefahrene Stellung bewegbar. In einem hier gezeigten Beispiel betätigt der Anker 12 das Ventilglied 35 (Verschlussorgan). Das Verschlussorgan, welches direkt an dem Magnetanker angebunden ist, wird nach oben gezogen und verschließt den oberen Sitz des Ventils (hier beispielhaft 3/2 Wegeventil). Bei Abschalten des Erregerstroms liegt kein Magnetfeld an, und das Federelement 19 drückt den Anker 12 zurück in seine Ausgangslage, z.B. in die ausgefahrene Stellung und das Verschlussorgan 35 verschließt den unteren Sitz.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist das Magnetventil 10 eine Steuerungselektronik 24 auf. In Fig. 2 ist ein schematischer Schaltkreis der Steuerungselektronik 24 gezeigt. Die Steuerungselektronik 24 ist derart ausgestaltet, einen Anziehstrom oder einen Haltestrom als Erregerstrom an die Spule 14 abzugeben. Der Anziehstrom ist derart festgelegt, um den Anker 12 in die eingefahrene Stellung zu bewegen. Der Haltestrom, nachdem sich der Anker 12 in der eingefahrenen Stellung befindet, ist derart eingestellt, um den Anker 12 in der eingefahrenen Stellung zu halten. Der Haltestrom ist dabei niedrigerer als der Anziehstrom. Die Steuerungselektronik 24 regelt den Erregerstrom in der Weise, dass zum Anziehen als auch zum sicheren Halten des Ankers 12 der jeweils nötige Strom an der Spule 18 anliegt. Dadurch kann der Stromverbrauch des Magnetventils 10 reduziert werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugen Ausführungsform ist die Nut 20 derart dimensioniert, dass der Rückschluss 22, vorzugsweise Eisenrückschluss, im Bereich der Ausnehmung 20 bei angelegtem Erregerstrom in einem magnetischen Sättigungszustand ist, vorzugsweise gerade so eben die Grenze des Sättigungszustands überschreitet, wenn der Anker 12 in der eingefahrenen Stellung gehalten ist, siehe Fig. 3a. Der Sättigungszustand des magnetischen Rückschlusses 14 beschreibt den Zustand, dass ein Teil der magnetischen Feldlinien aus dem Material des Rückschlusses 14 austreten. In Fig. 3b ist der Arbeitsluftspalt 25 groß, der Anker 12 ist also abgefallen, wobei der Erregerstrom bzw. der Haltestrom weiterhin anliegt. Der magnetische Widerstand des magnetischen Kreises hat sich durch die Luftspaltvergrößerung erhöht. Dadurch wird die Nut 20, wie in Fig. 3b gezeigt, weniger durchflutet, d.h. der ferromagnetische Rückschluss 14 ist nun nicht mehr in der Sättigung und kann den magnetischen Fluss vollständig führen. Somit geht der Feldlinienanteil im Luftbereich der Nut 20 gegen Null, bzw. wird deutlich geringer. In der Bildaufnahme der Simulation in Fig. 3b detektiert der Sensor gerade noch i,7mT. Gemäß einer weiteren Ausführungsform, weist die Steuerungselektronik 24, wie in Fig. 2 angedeutet, einen Widerstand 26, vorzugsweise Shunt-Widerstand, einen Komparator 28, und einem Transistor 32, vorzugsweise MOSFET, auf, um den Erregerstrom in der Spule 18 auf den Haltestrom zu regeln. Dabei kann der zur Spule 18 in Reihe geschaltete Widerstand 26 einen zum Erregerstrom proportionalen Spannungsabfall erzeugen. Bei Anliegen des Anziehstroms als Erregerstrom erreicht der Spannungsabfall an dem Widerstand 26 einen Schwellwert, der in dem Komparator 28 festlegbar ist. Der Komparator 28 unterbricht den Stromfluss in der Spule 18 über den Transistor 32 in Richtung Masse bei Erreichen dieses Schwellwerts. Eine mit der Spule geschaltete Freilaufdiode 30 führt den Strom in der Spule 18 ab, wenn der Komparator 28 den Stromfluss unterbricht. Der Transistor 32 schließt nach einer festgelegten Zeit, vorzugsweise im Bereich von wenigen Mikrosekunden, selbstständig, sodass der Stromfluss von der Spule 18 in Richtung Masse wieder ansteigt und bei Erreichen des Schwellwerts wieder vom Komparator 28 unterbrochen wird. Der Schwellwert ist in dem Komparator 28 für die Regelung von einem Anziehstrom auf einen Haltestrom auf einen niedrigeren Schwellwert regelbar, sodass der Erregerstrom in der Spule 18 auf den gewünschten Haltestrom regelbar ist.

Die Steuerungselektronik 24 kann auch als Leistungselektronik bezeichnet werden. Die Steuerungselektronik 24 befolgt dabei eine Schaltlogik, die der Spule 18 einen Anziehstrom aufprägt, bis der Anker 12 seinen Zustand wechselt und der Sensor 22 das Zustandssignal an eine Steuerlogik 36 (wie ein Mikrorechner)„Anker angezogen“ ausgibt. Der Anziehstrom kann auch als Peak-Strom bezeichnet werden. Ist der Anker 12 angezogen, so senkt die Steuerungselektronik 24 den Strom nach einer gewissen Zeit ab und prägt der Spule den Haltestrom auf. Der Haltestrom kann auch als Hold-Strom auf. Durch die Überwachung der Anker-Stellung und die Regelung des Spulenstroms auf ein niedriges Niveau kann eine sehr große Energieeinsparung realisiert werden, ohne den regulären Ventilbetrieb zu gefährden.

Das Wirkprinzip von Peak- und Holdstrom basiert auf der Schaltreglerart „Abwärtswandler“. Ein in Reihe zur Spule 34 geschalteter Shunt-Widerstand 26 erzeugt einen zum Erregerstrom proportionalen Spannungsabfall. Steigt nach Anlegen einer Versorgungsspannung der Erregerstrom in der Spule 18 an, so erreicht der Spannungsabfall über dem Shunt-Widerstand 26 eine gewisse obere Grenze, welche über eine Komparatorschaltung festgelegt und erfasst wird. Der Komparator 28 unterbricht bei Erreichen dieses Schwellwertes über den Transistor 32 bzw. den elektronischen Schalter (z.B. ein MOSFET Schalter) den Stromfluss durch die Spule 18 in Richtung Masse. Da der Strom durch die Spule 18 nicht abrupt stoppt, wird er gezielt über eine Freilaufdiode 30 weitergeführt. Nach einer festgelegten Zeit von wenigen Mikrosekunden schließt die Steuerlogik 36 der Steuerungselektronik 24 den elektrischen Schalter wieder und der bis dahin über die Freilaufiode 30 fließende Strom in der Spule 18 fließt wieder in Richtung Masse. Dadurch steigt der Strom solange an, bis die Spannung am Shunt-Widerstand 26 die Komparatorschwellspannung erreicht und der MOSFET wieder die Verbindung in Richtung Masse unterbricht. Dieser Vorgang wiederholt sich nun, wodurch der Strom in der Spule 18 auf einem rippelbehafteten, konstanten Strom gehalten wird.

Durch Veränderung der Komparatorschwellspannung kann während des Betriebs des Ventils 10 die Höhe des Spulenstromes bzw. Erregerstroms variiert werden. Wird die Schwellspannung des Komparators 28 niedriger, so regelt die Steuerungselektronik 24 effektiv einen niedrigeren Strom in der Spule 18. Durch geschickte Verschaltung kann somit erreicht werden, dass nach dem ersten Bestromen der Schaltung ein Anziehstrom (Peak-Strom) geregelt wird, der dazu führt, dass der Ventilanker 12 sicher in den Zustand„Anker angezogen“ übergeht. Ist dieser Zustand nach einer gewissen Zeit erreicht, so fährt die Steuerungselektronik 24 den Strom gezielt auf den Haltestrom herunter, wodurch die von der Spule 18 aufgenommene Leistung reduziert wird.

Gleichzeitig kann die elektronische Verschaltung der Steuerungselektronik 24 auch so erfolgen, dass der - wie oben bereits beschriebene - Sensor 22 ausgewertet wird. Gibt der Sensor 22 das zweite Signal„Anker abgefallen“ an die Steuerlogik 36 aus, so erhöht die Elektronik die Schwellspannung des Komparators 28 auf den Anziehstrom und erreicht damit, dass der Anker 12 in den Zustand , nker angezogen“ übergeht.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform nimmt eine Ansteuer-Leiterplatine der Steuerungselektronik 24 den Magnetfeldsensor 22 direkt auf. Der Magnetfeldsensor 22 ist derart angeordnet, dass dieser in die Nut 20 hineinragt, wie in Fig. la schematisch dargestellt. Dadurch ist es möglich den Sensor 22 direkt an der Außenseite des Magnetventils 10 und ohne zusätzliche Verbindungselemente direkt auf eine Ansteuer- Leiterplatine 40 der Steuerungselektronik 24 anzuordnen. Der Sensor 22 wird dabei beispielsweise wie die Steuerungselektronik 24 über die Eingangsspannung versorgt. Komplizierte Gehäusestrukturen und Kabeldurchführungen innerhalb des Magnetventils 10 können dadurch vermieden werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Regeln eines Magnetventils 10 vorgeschlagen, das die folgenden Schritte aufweist: Betätigung des Magnetventils 10 mit einem Anziehstrom, um einen Anker 12 des eine eingefahrene Stellung zu bewegen. Betätigen des Magnetventils 10 mit einem Haltestrom, um den Anker 12 in der eingefahrenen Stellung zu halten, wobei der Haltestrom niedrigerer als der Anziehstrom ist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Verfahren ferner folgende Schritte auf: Detektieren durch einen Sensor, vorzugsweise Magnetfeldsensor 22, dass der Anker 12 sich in einem angezogenen Zustand oder gehaltenen Zustand in der eingefahrenen Stellung befindet, und daraufhin Ausgeben eines ersten Signals.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Verfahren ferner folgende Schritte auf: Detektieren eines Abfalls des Ankers 12 in Richtung einer ausgefahrenen Stellung durch den Sensor, und daraufhin Ausgeben eines zweiten Signals.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Verfahren ferner folgende Schritte auf: Anlegen des Anziehstroms durch die Steuerungselektronik 24, sodass die Spule 18 mit dem Anziehstrom erregbar ist und der Anker 12 wieder in die eingefahrene Stellung angezogen wird. Betätigen des Magnetventils 10 mit dem Haltestrom, um den Anker 12 in der ersten Stellung zu halten.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Verfahren ferner folgende Schritte auf: Erfassen durch die Steuerungselektronik 24, ob der Anziehstrom und das zweite Signal anliegen, und daraufhin signalisieren, dass sich der Anker in einer blockierten Stellung befindet.

In einem weiteren Beispiel kann das Magnetventil 10 auch als Seismograph fungieren, indem die Anker-Federelement-Einheit als Feder-Masse-System betrachtet wird sowie der Sensor, vorzugsweise Hall-Sensor zum Detektieren der Schwingungen, und die Regelungseinheit zur Verarbeitung/Wandlung des Signals und weiter zur Signalauswertung genutzt wird.

Die oberhalb beschriebenen Ausführungsbeispiele können in unterschiedlicher Art und Weise kombiniert werden. Insbesondere können auch Aspekte des Verfahrens für Ausführungsformen der Vorrichtungen sowie Verwendung der Vorrichtungen verwendet werden und umgekehrt.

Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass„umfassend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und„eine“ oder„ein“ keine Vielzahl ausschließt. Die in der vorstehenden Beschreibung, den Figuren und den Ansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Realisierung der Erfindung in den verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.

Bezugszeichenliste

9 Stirnseite

10 Magnetventil

12 Anker

14 Rückschluss

16 Kernabschnitt

17 Aussparung

18 Magnetspule

19 Druckfeder

20 Nut

21 Umfangsseite

22 Magnetfeldsensor

23 Führungszylinder

25 Wickelkörper

26 Shunt-Widerstand 28 Komparator

30 Freilaufdiode

31 pneumatischer Eingang

32 Transistor

33 pneumatischer Ausgang

35 Ventilglied

36 Steuerlogik

40 Elektronik- Platine