SCHERPF, Christian (Raiffeisenstrasse 9, Obersfeld, 97776, DE)
| Patentansprüche 1. Elektromagnet zur Betätigung eines Ventils (4), mit einem eine Spule und einen Anker (14) aufnehmenden Magnetgehäuse (22), das einen Kontaktsockel (34) hat, an den zur Kontaktierung ein Stecker (30) mit einem Steckergehäuse (28) angesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckergehäuse (28) aus einem temperatur- und fluidbeständigen Material besteht und den magnetgehäuseseitigen Kontaktsockel (34) umgreift, so dass dieser nach außen abgedeckt ist. 2. Elektromagnet nach Patentanspruch 1 , wobei das Material des Steckergehäuses (28) oder des Magnetgehäuses (22) feuerbeständig und / oder metallisch ist. 3. Elektromagnet nach Patentanspruch 1, wobei das Steckergehäuse (28) eine stirnseitige Kontaktöffnung hat, die von einer stimseitigen Anlagefläche (38) umrandet ist, und die Anlagefläche (38) in einem kontaktierten Betriebszustand bündig auf einer Außenfläche (40) des Magnetgehäuses (22) aufsitzt. 4. Elektromagnet nach Patentanspruch 3, wobei die Außenfläche (40) planar oder konkav oder konvex oder kreiszylindrisch ausgebildet ist. 5. Elektromagnet nach Patentanspruch 3, wobei zwischen der Anlagefläche (38) und der Außenfläche (40) des Magnetgehäuses (22) eine Dichtung angeordnet ist. 6. Elektromagnet nach Patentanspruch 5, wobei die Dichtung in eine axiale Rückstufung der Anlagefläche (38) oder in eine an der Anlagefläche (38) ausgebildeten Nut (42) eingebettet ist und die Dichtung als O-Ring (44) ausgebildet ist. 7. Elektromagnet nach Patentanspruch 3, wobei der Kontaktsockel (34) aus dem Magnetgehäuse (22) herausragt. 8. Elektromagnet nach Patentanspruch 1 , wobei der Kontaktsockel (34), die Kontakte (32) und der Stecker (30) als eine Z4-Steckerverbindung ausgebildet sind. 9. Elektromagnet nach Patentanspruch 1 , wobei das Steckergehäuse (28) am Magnetgehäuse (22) oder am Kontaktsockel (34) kraftschlüssig oder formschlüssig oder über eine Schraubverbindung (46, 50) befestigt ist. 10. Elektromagnet nach Patentanspruch 10, wobei die Schraubverbindung (46, 50) eine Schraube (46) hat, die das Steckergehäuse (28) etwa mittig durchgreift und in eine an einer Stirnseite (48) des Kontaktsockels (34) etwa mittig ausgebildeten Gewindebohrung (50) eingeschraubt ist. 11. Elektromagnet nach Patentanspruch 1 , wobei das Steckergehäuse (28) eine Kabelverschraubung (26) zur Durchführung einer Anschlussleitung oder Stromzuführung (24) aufweist, und die Kabelverschraubung (26) in eine Durchgangsgewindebohrung des Steckergehäuses (28) eingeschraubt ist. 12. Elektromagnet nach Patentanspruch 12, wobei eine Wandstärke des Steckergehäuses (28) in einem die Durchgangsgewindebohrung umgebenden Bereich größer ist als außerhalb des Bereiches. 13. Elektromagnet nach Patentanspruch 1 , der einer Norm IACS URE10 oder DIN EN 60529 genügt. 14. Ventileinheit mit einem Elektromagneten (2) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Patentansprüche. |
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen Elektromagnet gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1.
Ein Elektromagnet wird beispielsweise als Betätigungselement in der Ventiltechnik eingesetzt. So wird eine Position eines Ventilkolbens im Gehäuse eines Wegeventils über den Elektromagneten eingestellt. Für einen Einsatz des Elektromagneten in einer
feuergefährdeten und / oder nassen Umgebung, muss er feuerbeständig bzw. wasserdicht / - abweisend sein. Normen, die entsprechende Anforderungen definieren, sind beispielsweise die DIN EN 60529 öder die IASC UR E10.
Ein herkömmlicher Elektromagnet für ein Ventil ist nicht feuerbeständig oder wasserdicht. Er hat gemäß dem Stand der Technik (siehe www.eks-magnete.de ;
Ventilmagnet Typ 435 / 2DC) ein metallisches Magnetgehäuse. An einer Außenfläche des Magnetgehäuses ist ein Kontaktsockel mit Kontakten angeordnet. Über einen Stecker, der an den Sockel angesetzt ist, ist der Magnet an eine Stromversorgung anschließbar. Eine derartige Kontaktierung ist nicht feuerbeständig oder wasserdicht ausgelegt.
Es ist ferner bekannt, dass ein feuerbeständiger oder wasserdichter Elektromagnet eines Ventils als Sondermagnet (siehe www.eks-magnete.de ; Ventilmagnet Typ 462) ausgebildet ist. Dieser Sondermagnet hat ein metallisches Magnetgehäuse. Die
Kontaktierung der Stromzuführung ist innerhalb des Magnetgehäuses angeordnet. Somit tritt ausschließlich ein Stromzuführungskabel mit einer feuerbeständigen / wasserdichten Ummantelung aus dem Magnetgehäuse aus.
l Nachteilig ist, dass ein mit einem Standardmagneten ausgerüstetes Modul,
beispielsweise ein Ventil, zwar durch ein Ersetzen des Standardmagneten durch einen Sondermagneten feuerbeständig oder wasserdicht ausgebildet werden kann, dies jedoch ein erheblicher Aufwand ist und mit entsprechenden Kosten verbunden ist.
Die Aufgabe des vorliegenden erfindungsgemäßen Elektromagneten ist daher, einen kostengünstigen und gegen äußere Einflüsse geschützten Elektromagneten, beispielsweise für ein Ventil, bereitzustellen. Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Elektromagneten mit den Merkmalen des
Patentanspruchs 1 und durch eine Ventileinheit mit den Merkmalen des Patentanspruches 15.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.
Erfindungsgemäß hat ein Elektromagnet, über den beispielsweise ein Ventil betätigt ist, ein Magnetgehäuse in dem eine Spule und ein Anker aufgenommen sind. Ebenso hat er zur Stromversorgung einen Kontaktsockel. An den Kontaktsockel ist ein Stecker angesetzt. Die Kontakte des Steckers und die Gegenkontakte am Kontaktsockel sind dabei von einem Steckergehäuse umgeben. Um den Kontaktsockel und den Stecker gegen den Einfluss hoher Temperaturen oder eines Fluides zu schützen und um eine bestimmungsgemäße Kontaktierung von Kontaktsockel und Stecker sicherzustellen, ist das Steckergehäuse aus einem temperatur- und fluidbeständigen Material ausgebildet und umgreift den
magnetgehäuseseitigen Kontaktsockel derart, dass dieser nach außen abgedeckt ist.
Besonders vorteilhaft ist, dass über eine derartige Ausführungsform des Steckergehäuses ein herkömmlicher Elektromagnet, der ein herkömmliches Steckergehäuse beispielsweise aus Kunststoff aufweist, entsprechend temperatur- und fluidbeständig ausbildbar ist, indem das herkömmliche durch das erfindungsgemäße Steckergehäuses ersetzt wird. Anstatt einen kompletten Magneten auszutauschen, wird somit nur das Steckergehäuse ersetzt. Dadurch muss kein Sondermagnet mehr mit einer entsprechenden Nenngröße des Ventils
bereitgestellt werden, sondern der günstige Standardmagnet kann auf einfache Weise angepasst werden. Dies stellt eine erhebliche Kosteneinsparung dar. In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung, ist das Material des Steckergehäuses oder das Magnetgehäuses feuerbeständig oder metallisch. Vorteilhaft ist, dass der Magnet auch bei sehr hohen Temperaturen oder sogar im Falle einer
Beaufschlagung mit Flammen, noch betriebssicher arbeitet.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung hat das Steckergehäuse, um den Kontaktsockel in sich aufzunehmen, eine stirnseitige Kontaktöffnung. Diese ist von einer stirnseitigen Anlagefläche umrandet. In einem kontaktierten Betriebszustand, also wenn der Stecker an den Kontaktsockel angesetzt ist, sitzt diese Anlagefläche bündig auf einer Außenfläche des Magnetgehäuses auf. Vorteilhafter Weise ist dadurch der gesamte Sockel und der Stecker über das Magnet- und das Steckergehäuse gekapselt.
Dabei kann die Außenfläche, auf der die Anlagefläche des Steckergehäuses bündig aufsitzt, planar oder konkav oder konvex oder auch kreiszylindrisch ausgebildet sein. Die Anlagefläche des Steckergehäuses ist erfindungsgemäß an die Form der Außenfläche angepasst.
In einer bevorzugten Weiterbildung des Elektromagneten ist zwischen der
Anlagefläche und der Außenfläche des Magnetgehäuses eine Dichtung angeordnet, wodurch ein noch besserer Schutz der vom Steckergehäuse abgedeckten Teile gegen eindringendes Fluid erreicht ist.
Besonders vorteilhaft erweist es sich dabei, wenn die Dichtung in eine axiale
Rückstufung der Anlagefläche oder in eine an der Anlagefläche ausgebildeten Nut eingebettet ist, so dass sie auf diese Weise gegen hohe Temperaturen oder Flammen abgedeckt ist. Bevorzugt ist die Dichtung als O-Ring ausgeführt, da O-Ringe kostengünstig und robust sind und eine hohe Lebensdauer aufweisen.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ragt der Kontaktsockel aus dem Magnetgehäuse heraus, wodurch ein Ansetzen des Steckers mit seinem Steckergehäuse an den Kontaktsockel erleichtert ist.
In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind der Kontaktsockel, der Stecker und die Kontakte als eine Z4-Steckerverbindung ausgebildet. Dieses
Steckerformat ist ein Standard bei Elektromagneten für Ventile und findet seine Anwendung unabhängig von einer Nenngröße des Ventils. Für das Steckergehäuse folgt daraus, dass zumindest die Kontaktöffnung für die meisten Elektromagnete immer einen gleichen
Öffnungsquerschnitt hat. Weisen verschiedene Elektromagneten weiterhin gleiche
(beispielsweise planar) ausgebildete Außenflächen auf, kann somit zudem immer der gleiche Stecker mit dem gleichen Steckergehäuse (mit planarer Anlagefläche) angesetzt werden. Das erfindungsgemäße Steckergehäuse kommt somit einem Standardteil für
Elektromagneten nahe. Da der Z4-Kontaktsockel quaderförmig mit einer etwa quadratischen Grundfläche ausgebildet ist, ist das Steckergehäuse, um den Kontaktsockel möglichst bündig seitlich zu umgreifen, vorzugsweise auch quaderförmig ausgebildet.
Das Steckergehäuse ist am Magnetgehäuse oder am Kontaktsockel befestigt. Eine Befestigung ist dabei kraft- oder formschlüssig ausgebildet. Um das Steckergehäuse nachhaltig und sicher in seiner bestimmungsgemäßen Position zu halten und um auf die Dichtung eine hohe bzw. definierte Anpresskraft auszuüben, ist das Steckergehäuse über eine Schraubverbindung am Magnetgehäuse oder am Kontaktsockel befestigt.
Dabei hat die Schraubverbindung in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel genau eine Schraube. Sie durchgreift das Steckergehäuse etwa mittig und ist in eine an einer Stirnseite des Kontaktsockels etwa mittig ausgebildeten Gewindebohrung eingeschraubt. Besonders vorteilhaft ist, dass auch an herkömmlichen Z4-Steckerverbindungen mit einem herkömmlichen Steckergehäuse diese Befestigungsart vorgesehen ist. Das
erfindungsgemäße Steckergehäuse ist somit über die bereits im Z4-Kontaktsockel vorgesehene Gewindebohrung anschraubbar. Um den Stecker, bzw. den Elektromagneten mit einer Anschlussleitung bzw. einer
Stromzuführung zu verbinden und um eine Zugentlastung der Kontakte vorzusehen, ist an dem Steckergehäuse vorteilhafter Weise eine Kabelverschraubung zur Durchführung der Leitung oder der Zuführung angeordnet. Die Kabelverschraubung ist dabei in eine
Durchgangsgewindebohrung des Steckergehäuses eingeschraubt. Um für die Leitung oder Zuführung möglichst wenig Bauraum zu beanspruchen, ist die Kabelverschraubung beispielsweise seitlich am Steckergehäuse angeordnet, sodass die Leitung oder Zuführung etwa parallel zur Magnetgehäuseoberfläche austritt. Ebenso wie für das Steckergehäuse erweist es sich als vorteilhaft, wenn auch die Kabelverschraubung aus einem
fluidbeständigen und temperatur- oder feuerbeständigen Material besteht. Ist die
Kabelverschraubung nicht selbstdichtend ausgeführt, ist bevorzugter Weise auch zwischen der Kabelverschraubung und dem Steckergehäuse eine Dichtung, beispielsweise ein O- Ring, angeordnet.
Um einen sicheren Sitz der Kabelverschraubung im Steckergehäuse auch bei einer Querbelastung zu gewährleisten, ist eine Wandstärke des Steckergehäuses in einem die Durchgangsgewindebohrung umgebenden Bereich bevorzugter Weise größer als außerhalb des Bereiches.
In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung genügt der erfindungsgemäße
Elektromagnet einer Norm IACS URE10 oder DIN EN 60529.
Ein derart erfindungsgemäß ausgebildeter Elektromagnet ist bevorzugter Weise an einer Ventileinheit zur Betätigung beispielsweise des Ventils bzw. des Ventilkolbens vorgesehen.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von drei
schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 einen Längsschnitt durch einen Teil einer Ventileinheit mit einem
erfindungsgemäßen Elektromagneten;
Figur 2 eine Detailansicht eines Dichtungsbereiches zwischen einem Steckergehäuse und einem Magnetgehäuse gemäß Figur 1 ; Figur 3 eine Draufsicht der Ventileinheit mit dem erfindungsgemäßen Elektromagneten gemäß Figur 1.
Figur 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Teil einer Ventileinheit 1 zur Steuerung einer Druckmittelströmung mit einem erfindungsgemäßen Elektromagneten 2 anhand eines ersten Ausführungsbeispiels. Die Ventileinheit 1 hat ein Ventil 4 mit einem Ventilgehäuse 6, in dem ein Ventilkolben 8 verstellbar ist. Der Ventilkolben 8 ist über die Zentrierfedern 10 und 12 in einer Grundposition im Ventilgehäuse 6 vorgespannt. Ein Verstellen des Ventilkolbens 8 im Ventilgehäuse 6 erfolgt durch eine Bestromung des Elektromagneten 2. Über einen Anker 14 des Elektromagneten 2 wird eine Stirnfläche 16 des Ventilkolbens 8 mit einer Stellkraft beaufschlagt und bewirkt dabei eine Verschiebung in Figur 1 nach rechts. Der Ventilkolben 8 weist Steuerbünde 18 auf, über die Anschlüsse 20 durch das in Figur 1 horizontale Verstellen des Ventilkolbens 8 offenbar, verschließbar oder verbindbar sind. Über einen weiteren in Figur 1 rechts angeordneten Elektromagnet mit Anker (nicht dargestellt) kann analog dazu eine Verstellung des Ventilkolbens 8 aus der Grundposition heraus in Figur 1 nach links erfolgen.
Der Elektromagnet 2 hat ein Magnetgehäuse 22, in dem eine Spule (nicht dargestellt) des Elektromagneten 2 angeordnet ist. Eine Anschlussleitung bzw. eine Stromzuführung 24 ist über eine Kabelverschraubung 26 seitlich durch ein Steckergehäuse 28 eines Steckers 30 geführt. Im Steckergehäuse 28 ist eine in einem Steckerformat Z4 ausgebildete weibliche Kupplung (nicht dargestellt) des Steckers 30 angeordnet und mit der Stromzuführung 24 kontaktiert. Die Kupplung hat dabei drei Z4-Kontakte (nicht dargestellt), die auf drei
Kontaktstifte 32 (einer vor der Schnittebene) eines Kontaktsockels 34 eines Z4- Einbausteckers aufgesteckt sind. Von den drei Z4-Kontakstiften 32 führen einzelne
Stromzuführungskabel (nicht dargestellt) durch den Kontaktsockel 34 hindurch in das
Magnetgehäuse 22. Das Steckergehäuse 28 ist mit einer Schraube 46 am Kontaktsockel 34 befestigt.
Figur 2 zeigt zur besseren Visualisierung eines Dichtungsbereiches zwischen dem Steckergehäuse 28 und dem Magnetgehäuse 22 eine Detailansicht gemäß Figur 1. Das Steckergehäuse 28 hat eine Anlagefläche 38, die bündig auf einer ebenen bzw. planaren Außenfläche 40 des Magnetgehäuses 22 aufsitzen. Die Anlagefläche 38 ist dabei von einer Nut 42 durchzogen. In der Nut 42 ist ein O-Ring 44 angeordnet. Eine Schraube 46 durchgreift das Steckergehäuse 28 und ist in eine an einer Stirnseite 48 des Kontaktsockels 34 etwa mittig ausgebildeten Gewindebohrung 50 eingeschraubt. Dadurch ist das
Steckergehäuse 28 am Kontaktsockel 34 befestigt. Ein Montagemoment der Schraube 46 ist so gewählt, dass der Q-Ring 44 zwischen dem Steckergehäuse 28 und dem Magnetgehäuse 22 eine Dichtfunktion gegen Wasser oder andere Fluide erfüllt. Über die axial
hervorspringende und auf der Außenfläche 40 aufsitzende äußere Anlagefläche 38 ist der O- Ring 44 nach außen komplett überdeckt und geschützt. Somit ist die Z4-Steckerverbindung feuer- und fluidbeständig.
Figur 3 zeigt in einer Draufsicht einen Teil der Ventileinheit 1 mit dem
erfindungsgemäßen Elektromagneten 2 gemäß Figur 1. Das Steckergehäuse 28 ist bezüglich einer Längsachse 52 der Ventileinheit 1 etwa mittig auf dem Magnetgehäuse 22 montiert. Die Schraube 46 durchgreift das Steckergehäuse 28 und ist in eine an einer Stirnseite des Kontaktsockels ausgebildeten Gewindebohrung eingeschraubt (vgl. Figur 1 ). Der vom Steckergehäuse 28 umgriffene Z4-Kontaktsockels ist quaderförmig. Demgemäß ist auch das Steckergehäuse 28 quaderförmig ausgebildet. Dabei weist es einen umlaufenden etwas verbreiterten rechteckigen Rand 54 auf, an dessen Unterseite die Anlagefläche 38 und die Nut 42 (vgl. Figur 2) ausgebildet sind.
Offenbart ist ein Elektromagnet zur Betätigung eines Ventils, wobei ein Gehäuse des Magneten einen Kontaktsockel aufweist, an den ein Stecker angesetzt ist. Die Kontakte des Steckers und des Kontaktsockels sind von einem Steckergehäuse umgeben. Das
Steckergehäuse umgreift zudem den magnetgehäuseseitigen Kontaktsockel derart, dass der Kontaktsockel nach außen abgedeckt ist. Zudem besteht das Steckergehäuse aus einem temperatur- und fluidbeständigen Material. Offenbart ist weiterhin eine Ventileinheit mit dem offenbarten Elektromagneten.
Bezuqszeichenliste
1 Ventileinheit
2 Elektromagnet
4 Ventil
6 Ventilgehäuse
8 Ventilkolben
10 Zentrierfeder
12 Zentrierfeder
14 Anker
16 Stirnfläche
18 Steuerbund
20 Anschluss
22 Magnetgehäuse
24 Stromzuführung
26 Kabeiverschraubung
28 Steckergehäuse
30 Stecker
32 Kontaktstift
34 Kontaktsockel
38 Anlagefläche
40 Außenfläche
42 Nut
44 O-Ring
46 Schraube
48 Stirnseite
50 Gewindebohrung
52 Längsachse
54 Rand