Title:
Elektromagnetische Stellvorrichtung sowie Verfahren
Document Type and Number:
Kind Code:
A1

Abstract:

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Stellvorrichtung (1), insbesondere zur Ventilbetätigung, mit einem durch Bestromen von auf einem eine axiale Durchgangsöffnung (32) aufweisenden Spulenträger (5) angeordneten Spulenmitteln (3) relativ zu einem Kern (10) entlang einer Verstellachse (V) in einem, bevorzugt als Ankerführungshülse ausgebildeten, zumindest abschnittsweise von dem Spulenträger (5) radial außen umgebenen Rohrabschnitt (7) verstellbaren Anker (8) sowie dem Anker (8) zugeordnete, bevorzugt als LVDT-Sensor ausgebildeten, Sensormitteln (15), umfassend in einem axial benachbart zu dem Rohrabschnitt (7) angeordneten Sensorgehäuse (18) angeordnete, bevorzugt Sensorspulenmittel (17) umfassende, Detektormittel zur Positions- und/oder Wegdetektion eines durch Verstellen des Ankers (8) relativ zu den Detektormitteln, bevorzugt den Sensorspulenmitteln (17), in dem Sensorgehäuse (18) verstellbaren Detektorkörpers (14). Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass ein Innendurchmesser der Durchgangsöffnung (32) des Spulenträgers (5) so gewählt ist, dass der Spulenträger (5) mit Spulenmitteln (3) nach Lösen von dem Spulenträger (5) zugeordneten Fixiermitteln (30) axial über den Rohrabschnitt (7) und das Sensorgehäuse (18) abziehbar ist.





Inventors:
Hardy, Bernd (78479, Reichenau, DE)
Knies, Volker (78357, Mühlingen, DE)
Application Number:
DE102016109405A
Publication Date:
11/23/2017
Filing Date:
05/23/2016
Assignee:
ETO MAGNETIC GmbH, 78333 (DE)
International Classes:
H01F7/122; G01B7/14
Attorney, Agent or Firm:
Patentanwälte Behrmann Wagner Partnerschaftsgesellschaft mbB, 78224, Singen, DE
Claims:
1. Elektromagnetische Stellvorrichtung (1), insbesondere zur Ventilbetätigung, mit einem durch Bestromen von auf einem eine axiale Durchgangsöffnung (32) aufweisenden Spulenträger (5) angeordneten Spulenmittel (3) relativ zu einem Kern (10) entlang einer Verstellachse (V) in einem, bevorzugt als Ankerführungshülse ausgebildeten, zumindest abschnittsweise von dem Spulenträger (5) radial außen umgebenen Rohrabschnitt (7) verstellbaren Anker (8) sowie dem Anker (8) zugeordnete, bevorzugt als LVDT-Sensor ausgebildeten, Sensormitteln (15), umfassend in einem axial benachbart zu dem Rohrabschnitt (7) angeordneten Sensorgehäuse (18) angeordnete, bevorzugt Sensorspulenmitteln (17), umfassende, Detektormittel zur Positions- und/oder Wegdetektion eines durch Verstellen des Ankers (8) relativ zu den Detektormitteln, bevorzugt den Sensorspulenmitteln (17), in dem Sensorgehäuse (18) verstellbaren Detektorkörpers (14), dadurch gekennzeichnet, ein Innendurchmesser der Durchgangsöffnung (32) des Spulenträgers (5) so gewählt ist, dass der Spulenträger (5) mit Spulenmitteln (3) nach Lösen von dem Spulenträger (5) zugeordneten Fixiermitteln (30) axial über den Rohrabschnitt (7) und das Sensorgehäuse (18) abziehbar ist.

2. Elektromagnetische Stellvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorgehäuse (18) formschlüssig am Kern (10) fixiert ist.

3. Elektromagnetische Stellvorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Kern (10) und Sensorgehäuse (18) eine Gewindeverbindung (28) ausgebildet ist, insbesondere umfassend ein sensorgehäuseseitiges Innengewinde und ein mit diesem zusammenwirkendes kernseitiges Außengewinde.

4. Elektromagnetische Stellvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Spulenträger (5) zugeordneten, bevorzugt als Klemmmittel ausgebildeten, Fixiermittel (30) lösbar am Sensorgehäuse (18), insbesondere am Außenumfang des Sensorgehäuses (18) angeordnet sind.

5. Elektromagnetische Stellvorrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den, bevorzugt als Überwurfmutter ausgebildeten, Fixiermitteln (30) und dem Sensorgehäuse (18) eine lösbare Gewindeverbindung (29) ausgebildet ist, insbesondere umfassend ein fixiermittelseitiges Innengewinde und ein sensorgehäuseseitiges Außengewinde.

6. Elektromagnetische Stellvorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindeverbindung (28) zwischen dem Kern (10) und dem Sensorgehäuse (18) zumindest abschnittsweise auf derselben Axialposition radial benachbart zu der Gewindeverbindung (29) zwischen dem Sensorgehäuse (18) und den Fixiermitteln (30) angeordnet ist

7. Elektromagnetische Stellvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensormittelanschluss (20) zur elektrischen Kontaktierung der Detektionsmittel, insbesondere der Sensorspulenmittel (17), und/oder einer den Detektionsmitteln, bevorzugt den Sensorspulenmitteln (17), zugeordneten im Sensorgehäuse (18) angeordneten Auswerte- und/oder Ansteuerelektronik (21) auf der von dem Rohrabschnitt (7) abgewandten axialen Stirnseite des Sensorgehäuses (18) angeordnet ist.

8. Elektromagnetische Stellvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixiermittel (30) nach deren Lösen, insbesondere vom Sensorgehäuse (18), axial über das Sensorgehäuse (18) abziehbar sind.

9. Elektromagnetische Stellvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixiermittel (30) einends abschnittsweise den Rohrabschnitt (7) und/oder den Kern (10) axial überlappen und anderenends abschnittsweise das Sensorgehäuse (18) und/oder dass der Rohrabschnitt (7) einen größeren maximalen Außendurchmesser aufweist als das Sensorgehäuse (18).

10. Elektromagnetische Stellvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektorkörper (14) eine, insbesondere zentrische, Durchgangsöffnung (23) im Kern (10) axial bis in das Sensorgehäuse (18) hinein durchsetzt und/oder dass bezogen auf den Anker (8) dem Detektorkörper (14) axial gegenüberliegend ein durch Verstellen des Ankers (8) verstellbarer, insbesondere als Ventilkörper zum Zusammenwirken mit einem Ventilsitz oder als Ventilkörperbetätigungselement zum Betätigen eines separaten Ventils ausgebildeter, Eingriffsabschnitt, insbesondere ein Eingriffsende der Stellvorrichtung (1) angeordnet ist.

11. Elektromagnetische Stellvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der, insbesondere stabförmige, Detektorkörper (14) in einem Führungsgehäuse (22) axial verstellbar geführt ist, das am und/oder im Kern (10) festgelegt, insbesondere eingepresst ist.

12. Verfahren zum Austausch von Spulenmitteln (3) bei einer elektromagnetischen Stellvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Spulenträger (5) der Spulenmittel (3) zugeordneten Fixiermittel (30) gelöst und daraufhin die Spulenmittel (3), insbesondere samt eines elektrischen Anschlusses zum Bestromen der Spulenmittel (3), axial über den Rohrabschnitt (7) und das Sensorgehäuse (18) abgezogen werden.

Description:

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Stellvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 mit einem durch Bestromen von auf einem eine axiale Durchgangsöffnung aufweisenden Spulenträger angeordneten Spulmittel relativ zu einem Kern entlang einer Verstellachse in einem, bevorzugt als Ankerführungshülse ausgebildeten, zumindest abschnittsweise von dem Spulenträger radial außen umgebenen Rohrabschnitt verstellbaren Anker sowie dem Anker zugeordneten, bevorzugt als LVDT-Sensor (linear variabler Differential-Transformator-Sensor) ausgebildeten Sensormitteln, umfassend in einem axial benachbarten zu dem Rohrabschnitt angeordneten Sensorgehäuse angeordnete, bevorzugt Sensorspulenmittel umfassende, Detektormittel zur Positions- und/oder Wegdetektion eines durch Verstellen des Ankers relativ zu den Sensorspulenmitteln in dem Sensorgehäuse verstellbaren Detektorkörpers. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Austausch von Spulenmittel bei einer solchen elektromagnetischen Stellvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 12.

Elektrische Stellvorrichtungen mit integriertem Wegmesssystem sind für unterschiedliche Stellaufgaben bekannt. Bei den bekannten Stellvorrichtungen wird das Messsystem (Sensormittel) über zwei am Umfang verteilte Madenschrauben von radial außen in dem Kern geklemmt. Im Service-Fall oder beim Umbau eines Ventils bzw. einer zur Ventilbetätigung eingesetzten elektromagnetischen Stellvorrichtung auf eine andere elektrische Nennspannung muss die elektromagnetische Stellvorrichtung zum Hersteller zurückgesendet werden, da ein Austausch der Spulenmittel nicht ohne weiteres möglich ist und eine aufwendige Trennung einer Ankerbaugruppe und der Sensormittel fordert. Hierdurch kommt es zum Stillstand einer die elektromagnetische Stellvorrichtung aufweisenden Maschine bzw. Anlage, sowie zu hohen Umrüstkosten durch die erforderliche Neu-Kalibrierung (Nullpunkt-/Schaltpunkt-Einstellung) der Sensormittel. Auch erfordert der Ausbau der elektromagnetischen Stellvorrichtung in der Regel eine Öffnung des Ölkreislaufs mit entsprechenden Nachteilen.

Ausgehend von dem vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine elektromagnetische Stellvorrichtung, insbesondere für Ventilanwendungen, mit Positions- und/oder Wegsensormitteln (Messsystem) anzugeben, welche zu Service- oder Umbauzwecken einfacher vor Ort demontierbar ist. Insbesondere sollen sich die Spulenmittel erleichtert austauschen lassen ohne die Notwendigkeit als Folge des Austauschs die Sensormittel neu kalibrieren zu müssen. Ferner besteht die Aufgabe darin, ein entsprechendes Service- bzw. Umbauverfahren zum Austausch der Spulenmittel anzugeben.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich der elektromagnetischen Stellvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, d. h. bei einer gattungsgemäßen Stellvorrichtung dadurch, dass ein Innendurchmesser der Durchgangsöffnung des Spulenträgers so gewählt ist, dass der Spulenträger zusammen mit (den darauf angeordneten) Spulemitteln nach Lösen von dem Spulenträgern zugeordneten Fixiermitteln axial über den Rohrabschnitt und das Sensorgehäuse, insbesondere in eine Axialvorrichtung von einem verstellbaren Eingriffsende bzw. Eingriffsabschnitt der Stellvorrichtung weg, abziehbar ist, insbesondere derart, dass dabei das Sensorgehäuse relativ fest zu dem den Anker aufnehmenden Rohrabschnitt positioniert bleibt.

Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst, d. h. bei einem gattungsgemäßen Verfahren dadurch, dass die dem Spulenträger der Spulenmittel zugeordneten Fixiermittel gelöst und daraufhin die Spulmittel, insbesondere mit samt eines elektrischen Anschlusses zum Bestromen der Spulenmittel, axial über den Rohrabschnitt und das Sensorgehäuse abgezogen werden, wobei bevorzugt beim Lösen der Fixiermittel und Abziehen des Spulenträgers mit Spulenmittel die Relativlage von Rohrabschnitt und Sensorgehäuse mit Spulenmittel unverändert bleibt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungen sind in den Unteransprüchen angegeben. In dem Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in der Beschreibung, den Ansprüchen, und/oder Figuren offenbarten Merkmalen. Zur Vermeidung von Wiederholungen sollen vorrichtungsgemäß offenbarte Merkmale auch als verfahrensgemäß offenbart gelten und beanspruchbar sein. Ebenso sollen verfahrensgemäß offenbarte Merkmale auch als vorrichtungsgemäß offenbart gelten und beanspruchbar sein.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, den Innendurchmesser der Durchgangsöffnung des Spulenträgers und den Außendurchmesser des Sensorgehäuses und des Rohrabschnittes so aufeinander abzustimmen und das Sensorgehäuse derart relativ zu dem Rohrabschnitt, insbesondere durch Fixieren am Rohrabschnitt und/oder dem Kern festzulegen, dass der Spulenträger mit samt den Spulenmitteln nach Lösen von dem Spulenträger zugeordneten Fixiermitteln axial über den Rohrabschnitt und das Sensorgehäuse abziehbar ist, insbesondere ohne dabei die Relativposition von Rohrabschnitt und Sensorgehäuse und damit Anker bzw. Detektorkörper und Detektormitteln, insbesondere Sensorspule, zu verändern. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen lassen sich die Spulenmittel nach Lösen von diesen zugeordneten Fixiermitteln vor Ort, d. h. bei fest verbauter elektromagnetischer Stellvorrichtung abnehmen und durch intakte und/oder anders dimensionierte Spulenmittel austauschen, die dann lediglich in umgekehrter Richtung mit samt Spulenträger über das Sensorgehäuse auf den Rohrabschnitt aufgeschoben und daraufhin mittels der Fixiermittel fest positioniert werden müssen. Bei einer erfindungsgemäßen, elektromagnetischen Stellvorrichtung ist somit der Tausch der Spulenmittel an der die Stellvorrichtung aufweisenden Vorrichtung oder Anlage möglich, insbesondere ohne die gesamte elektromagnetische Stellvorrichtung demontieren und einen Fluidkreislauf, insbesondere Ölkreislauf öffnen zu müssen, mit welchem die elektromagnetische Stellvorrichtung bevorzugt in stellender Wechselwirkung steht. Anders ausgedrückt ermöglicht die Erfindung einen Austausch einer die Spulenmittel und den Spulenträger sowie bevorzugt ein flussleitendes Gehäuse umfassenden Spulenmittelbaugruppe durch Lösen von der Baugruppe zugeordneten Fixiermitteln und axiales Abziehen der Baugruppe über den Rohrabschnitt und das Sensorgehäuse.

Im Hinblick auf die konkrete Ausgestaltung der Sensormittel und insbesondere der Detektionsmittel der Sensormittel gibt es unterschiedliche Möglichkeiten. Wesentlich ist, dass es sich um Positions- und/oder Wegdetektionsensormittel zur Detektion einer Position, insbesondere einer Zwischenposition und/oder einer Endposition des Detektorkörpers und damit des Ankers und/oder eines vom Anker verstellbaren Eingriffsendes handelt. Bevorzugt ist der Detektorkörper hierzu zur entsprechenden Wechselwirkung mit den Sensorspulenmitteln abschnittsweise aus einem weichmagnetischen Werkstoff (insbesondere einem Weicheisenmaterial) und/oder, beispielsweise im Falle der Ausbildung der Sensormittel als Hall-Sensormittel, einem permanentmagnetischen Werkstoff ausgebildet ist. Besonders bevorzugt umfassen die Sensormittel einen linear variablen Differential-Transformator zur Weg- und/oder Positionsmessung. Üblicherweise umfassen derartige Sensormittel eine Erregerspule und zwei Sekundärspulen, wobei an der Erregerspule (Primärspule) eine Wechselspannung mit konstanter Amplitude und konstanter Frequenz anliegt. Der mechanisch durch Verstellen des Ankers bewegliche, insbesondere abschnittsweise aus einem Weicheisenmaterial ausgebildete Detektorkörper verändert dabei die Kopplungsfaktoren zwischen den Spulen, wobei sich durch eine Korrelation mit der Erregerspannung ein Richtungssignal erzeugen lässt. Derartige Messsysteme sind hoch genau und können bei entsprechender Ausgestaltung Positionen und/oder Wegstrecken im Mikrometerbereich messen. Bevorzugt ist eine entsprechende Ansteuer- und/oder Auswerteelektronik zur Ansteuerung bzw. zum Zusammenwirken mit den Spulen ebenfalls im Sensorgehäuse angeordnet.

Auf den bevorzugten, zuvor beschriebenen Aufbau der Sensormittel ist die Erfindung ausdrücklich nicht beschränkt – auf einem hiervon unterschiedlichen Wirkprinzip arbeitende Positions- und/oder Wegsensormittel sind alternativ realisierbar bzw. in dem Sensorgehäuse anordenbar. So ist es beispielsweise möglich und im Rahmen der Erfindung vorgesehen, die Sensormittel als Hall-Sensormittel auszubilden, wobei in diesem Fall die Detektormittel bevorzugt einen Hall-Sensor, sprich einen stromdurchflossenen Leiter, insbesondere eine Detektorspule umfassen und sich eine Ausgangsspannung in Abhängigkeit der Bewegung und/oder Position des, bevorzugt zumindest abschnittsweise permanentmagnetischen, Detektorkörpers ändert. Ebenso ist es möglich, dass die Detektormittel einen Endschalter umfassen zur, beispielsweise mechanischen Wechselwirkung mit dem Detektorkörper zur Detektion einer Endposition.

Bevorzugt hat das Sensorgehäuse eine langgestreckte, insbesondere stabförmige Form, noch weiter bevorzugt mit einer kreiszylindrischen Umfangskontur. Als besonders zweckmäßig hat sich eine Ausführungsform herausgestellt, bei der, wie später noch erläutert werden wird, ein Sensormittelanschluss zur elektrischen Kontaktierung der Detektormittel, insbesondere der Sensorspulenmittel nicht wie im Stand der Technik mantelseitig, sondern axial stirnseitig am Sensorgehäuse angeordnet ist, um nach Abziehen eines Anschlusskabels den Spulenträger mit Spulenmittel axial über diesen stirnseitigen Anschluss abziehen zu können.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen elektromagnetischen Stellvorrichtung ist vorgesehen, das Sensorgehäuse formschlüssig am Kern zu fixieren – der Formschluss ist dabei so auszubilden, dass das Sensorgehäuse gegen axiales Abziehen am Kern gesichert ist. Besonders zweckmäßig ist es dabei, das Sensorgehäuse an einem Kernabschnitt zu fixieren, beispielsweise wie später noch erläutert werden wird über eine Gewindeverbindung, der gegenüber einem axial benachbarten Kernabschnitt, an dem bevorzugt, wie später noch erläutert werden wird, dass insbesondere der als Ankerführungsrohr bzw. Ankerführungshülse ausgebildete Rohrabschnitt fixiert ist, durchmesserreduziert ist.

Wie erläutert ist es besonders bevorzugt, wenn die formschlüssige Verbindung zwischen Sensorgehäuse und dem aus einem magnetisch flussleitenden Material ausgebildeten Kern als Gewindeverbindung ausgebildet ist. Eine solche Gewindeverbindung umfasst bevorzugt ein sensorseitiges Innengewinde und ein mit diesem zusammenwirkendes kernseitiges Außengewinde, welches bevorzugt auf einem durchmesserreduzierten Kernabschnitt vorgesehen ist. Als besonders zweckmäßig hat es sich herausgestellt, wenn die den Spulenträger zugeordneten Fixiermittel lösbar am Sensorgehäuse, insbesondere am Außenumfang des Sensorgehäuses festgelegt bzw. angeordnet sind. Bevorzugt handelt es sich bei den Fixiermitteln dabei um Klemmmittel zum axialen Klemmen bzw. Kraftbeaufschlagung der Spulenmittelbaugruppe umfassend den Spulenträger, die Spulenmittel und bevorzugt ein magnetflussleitendes Spulenmittelgehäuse. Bevorzugt wird diese Baugruppe mit den Fixiermitteln axial gegen einen gegenüberliegenden, bevorzugt im Bereich eines Eingriffsendes der Stellvorrichtung befindlichen Axialanschlag Kraft beaufschlagt und dadurch relativ fest zu dem zumindest abschnittsweise von dem Spulenträger umgebenen Rohrabschnitt fixiert.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektromagnetischen Stellvorrichtung sind die Fixiermittel mit dem Sensorgehäuse verschraubt – anders ausgedrückt ist zwischen den Fixiermitteln und dem Sensorgehäuse eine lösbare Gewindeverbindung ausgebildet, die bevorzugt ein fixiermittelseitiges Innengewinde und ein sensorgehäuseseitiges Außengewinde umfasst. Zweckmäßigerweise sind die Fixiermittel dabei als Überwurfmutter ausgebildet, die axial von der von dem Rohrabschnitt abgewandten Seite her auf das Sensorgehäuse aufgeschoben sind. Besonders bevorzugt ist es, wenn die als Überwurfmutter ausgebildeten Fixiermittel einen Antrieb, bevorzugt mindestens ein mantelseitiges Schlüsselflächenpaar zum Aufbringen des notwendigen Fixierdrehmomentes umfassen. Zur Minimierung des Bauraums hat es sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn für den Fall der Realisierung sowohl einer Gewindeverbindung zwischen dem Kern und dem Sensorgehäuse als auch zwischen dem Sensorgehäuse und den Fixiermitteln diese Gewindeverbindungen zumindest abschnittsweise auf derselben Axialposition, d. h. unmittelbar radial benachbart zueinander angeordnet sind.

Zur Reduzierung von Störkonturen für das Abziehen des Spulenträgers vom Sensorgehäuse hat es sich, wie anfangs bereits erwähnt, als besonders vorteilhaft herausgestellt, einen Sensormittelanschluss zur elektrischen Kontaktierung der Sensorspulemittel und/oder einer dieser zugeordneten Elektronik endseitig, d. h. stirnseitig am Sensorgehäuse anzuordnen, wobei bevorzugt ein maximaler Durchmesser dieses Anschlusses einem maximalen Außendurchmesser des Sensorgehäuses entspricht oder, was bevorzugt ist, geringer ist als dieser maximale Sensorgehäusedurchmesser.

Wie eingangs erwähnt, ist bevorzugt eine Auswerte- und/oder Ansteuerelektronik zum Zusammenwirken mit den Detektormitteln, beispielsweise den Sensorspulenmitteln, zusätzlich zu den Detektormitteln im Sensorgehäuse angeordnet. Besonders zweckmäßig ist es dabei, wenn diese Elektronik auf der von dem Rohrabschnitt abgewandten Axialseite des Sensorgehäuses angeordnet ist, also die Detektormittel, insbesondere die Sensorspulenmittel, axial zwischen der Elektronik und dem Kern angeordnet sind.

Zweckmäßigerweise überlappen die Fixiermittel mit einem Ende abschnittsweise den Rohrabschnitt und/oder den Kern an dessen bzw. deren Außenumfang in axialer Richtung, insbesondere hin zu einem Eingriffsende der Stellvorrichtung und sind anderen Endes radial außerhalb des Sensorgehäuses angeordnet.

Besonders zweckmäßig ist eine Ausführungsvariante, bei der der Rohrabschnitt einen größeren maximalen Außendurchmesser aufweist als das Sensorgehäuse.

Der bevorzugt zumindest abschnittsweise weichmagnetische und/oder permanentmagnetische Detektorkörper durchragt in Weiterbildung der Erfindung eine, insbesondere zentrische, Durchgangsöffnung im Kern und ist am und/oder im Anker festgelegt. Dabei ragt der Detektorkörper ausgehend von dem Rohrabschnitt axial in das Sensorgehäuse hinein. Besonders bevorzugt ist es den Detektorkörper bezogen auf den Anker axial gegenüberliegend zu dem durch Verstellen des Ankers verstellbaren, insbesondere als Ventilkörper zum Zusammenwirken mit einem Ventilsitz oder als Ventilkörperbetätigungselement zum Betätigen eines Ventils bzw. Ventilkörpers ausgebildeten, Eingriffsabschnitt, insbesondere Eingriffsende der Stellvorrichtung anzuordnen.

Als besonders vorteilhaft hat sich herausgestellt, den insbesondere stabförmigen, Detektorkörper in einem Führungsgehäuse axial verstellbar zu führen, welches bevorzugt am und/oder im Kern festgelegt, insbesondere in eine Kerndurchgangsöffnung eingepresst ist.

Die Erfindung führt auch auf ein Verfahren zum Austausch von Spulenmittel bei einer wie zuvor beschrieben ausgeführten, erfindungsgemäßen elektromagnetischen Stellvorrichtung. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die dem Spulenträger und den Spulenmitteln zugeordneten Fixiermittel gelöst und daraufhin die Spulenmittel, insbesondere samt eines bevorzugt mantelseitigen elektrischen Anschlusses zum Bestromen der Spulenmittel, axial über den Rohrabschnitt und das Gehäuse abgezogen werden. Bevorzugt wird nach dem Abziehen der Spulenmittelbaugruppe eine intakte und/oder elektromagnetisch, anders dimensionierte Spulenmittelbaugruppe in umgekehrter Richtung wieder festgelegt, in dem zunächst der Spulenträger samt Spulemittel axial über das Sensorgehäuse und auf den Rohrabschnitt aufgeschoben und daraufhin mithilfe der Fixiermittel fest positioniert wird. Bevorzugt wird während des Austauschs der Spulenmittelbaugruppe die Relativposition zwischen Sensorgehäuse und Rohrabschnitt und/oder Kern nicht variiert.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen.

Diese zeigen in der einzigen 1 eine Längsschnittansicht durch ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer elektromagnetischen Stellvorrichtung mit hier beispielhaft als LVDT-Sensor ausgebildeten Sensormitteln.

In 1 ist eine nach dem Konzept der Erfindung ausgebildete elektromagnetische Stellvorrichtung 1 gezeigt. Diese umfasst eine Spulenmittelbaugruppe 2 mit bestrombaren Spulenmitteln 3, die über einen seitlichen bzw. mantelseitig Kontaktanschluss 4 elektrisch kontaktierbar sind. Die Spulenmittel 3 sind auf einem hier als Kunststoffspritzgussteil ausgebildeten Spulenträger 5 angeordnet und außen von einem dem magnetischen Fluss leitenden Spulenmittelgehäuse 6 umgeben.

Die Spulenmittelbaugruppe 2 sitzt radial außen auf einem als Ankerführungsrohr ausgebildeten Rohrabschnitt 7, innerhalb dessen ein Anker 8 bei Bestromen der Spulenmittel axial entlang einer Verstellachse V verstellbar ist, in dem konkreten Ausführungsbeispiel entgegen der Rückstellkraft einer Rückstellfeder 9, die beispielhaft axial zwischen dem Anker 8 und einem Kern 10 angeordnet ist. Der Rohrabschnitt 7 umfasst einen nicht flussleitenden Axialabschnitt 11 zur Einkopplung des elektromagnetischen Flusses in den Anker 8.

An dem Anker 8 ist ein langgestreckter Stößel 12 gelegt, der in dem gezeigten Ausführungsbeispiel den Anker 8, genauer einer Ankerdurchgangsöffnung axial durchsetzt und in der Zeichnungsebene links endseitig einen Eingriffsabschnitt 13 zum Erfüllen einer Verstellaufgabe ausbildet. Dem Eingriffabschnitt 13 bezogen auf den Anker 8 gegenüberliegend bildet der Stößel 12 einen Detektorkörper 14 als Bestandteil von Sensormitteln 15, wobei der Detektorkörper 14, hier beispielsweise axial endseitig einen Detektionsabschnitt 16 aus einem weichmagnetischen Werkstoff aufweist zur Wechselwirkung mit hier beispielsweise als Sensorspulenmitteln 17 ausgebildeten Detektormitteln zur Positions- und/oder Wegdetektierung.

Die Sensormittel 15 umfassen ein stabförmiges, d. h. lang gestrecktes und hier beispielhaft zylindrisch konturiertes Sensorgehäuse 18, welches stirnseitig auf einer von dem Anker 8 abgewandte Axialseite 19 einen Sensormittelanschluss 20 zur elektrischen Kontaktierung der Sensorspulmittel 17 und einer im Sensorgehäuse 18 angeordneten Auswerte- und Ansteuerelektronik 21 aufweist. Die Elektronik 21 befindet sich axial zwischen den Sensorspulmitteln 17 und dem endseitigen Sensormittelanschluss 20.

Zu erkennen ist, dass der Stößel 12, genauer der hier beispielhaft von diesem gebildete Detektorkörper 14 axial geführt ist in einem langgestreckten Führungsgehäuse 22, welches in einer zentralen Durchgangsöffnung 23 im Kern fixiert ist. Der Detektorkörper 14 ragt axial bis in einen Wirk- bzw. Empfangsbereich der Sensorspulenmittel 17 in das Sensorgehäuse 18 hinein. Das Führungsgehäuse 22 ist auf der von dem Anker 8 abgewandten Axialseite geschlossen.

Aus 1 ist zu entnehmen, dass dem Kern 10 eine zentrale Befestigungsfunktion zukommt. An dem Kern 10, genauer an einem in der Zeichnungsebene linken Axialabschnitt 24 des Kerns 10 ist der Rohrabschnitt 7 fixiert, hier beispielhaft durch Verstemmen von radial außen. Zur axialen Dichtung eines den Anker 8 aufnehmenden und von dem Rohrabschnitt 7 begrenzten Ankerraums 25, in dem sich im Betrieb ein Fluid, insbesondere Öl befindet, ist radial zwischen dem Außenumfang des Axialabschnittes 24 des Kerns 10 und dem Rohrabschnitt 7 eine, bevorzugt elastomere, Ringdichtung 26 angeordnet. Im Anker befinden sich Durchgangsbohrungen 33 zur Gewährleistung eines Fluidaustausches im Ankerraum 25 bei einer axialen Verstellbewegung des Ankers. An einem zu dem Axialabschnitt 24 benachbarten Außengewindeabschnitt 27 des Kerns 10, der gegenüber dem Axialabschnitt 24 durchmesserreduziert ist, ist das Sensorgehäuse 18 fixiert und zwar über eine Gewindeverbindung 28, umfassend ein kernseitiges Außengewinde und ein sensorgehäuseseitiges Innengewinde. Radial außerhalb der vorgenannten Gewindeverbindung 28, befindet sich auf derselben Axialposition eine weitere Gewindeverbindung 29, mit der Fixiermittel 30, hier in Form einer Überwurfmutter am Sensorgehäuse 18 lösbar fixiert sind. Die Fixiermittel 30 dienen zur Fixierung der Spulenmittelbaugruppe 2 und zwar durch axiales Verspannen der Spulenmittelbaugruppe 2 gegen einen endseitigen Axialanschlag 31. Die mit dem Sensorgehäuse 18 verschraubten Fixiermittel erstrecken sich ausgehend von der Gewindeverbindung 29 axial in Richtung der Spulenmittel 3 und überragen hierzu abschnittsweise den Rohrabschnitt 7 und drücken axial gegen das Spulenmittelgehäuse 6.

Zum Lösen der Spulenmittelbaugruppe 2 müssen zunächst die Fixiermittel 30 vom Sensorgehäuse 18 durch Lösen der Gewindeverbindung 29 gelöst werden, woraufhin die Fixiermittel 30 axial über das Sensorgehäuse und den Sensormittelanschluss 20 abgezogen werden können. Daraufhin lässt sich die Spulenmittelbaugruppe 2, d. h. insbesondere die Spulenmittel 3 axial in dieselbe Richtung und zwar über den Rohrabschnitt 7 und das Sensorgehäuse 18 sowie den Sensormittelanschluss 20 abziehen. Ein Innendurchmesser einer Durchgangsöffnung 32 des Spulenträgers 5 ist dabei größer bemessen als der Außendurchmesser des Rohrabschnitts 7 sowie als ein Außendurchmesser des Sensorgehäuses 18. Nach dem Entfernen der Spulenmittelbaugruppe 2 kann diese durch eine intakte und/oder elektrisch unterschiedlich dimensionierte Spulenbaugruppe ausgetauscht werden, indem diese in umgekehrter Richtung axial über das Sensorgehäuse und den Rohrabschnitt 7 aufgeschoben und dann mithilfe der Fixiermittel 30 erneut fixiert bzw. hier axial geklemmt wird.

Bezugszeichenliste

1
Stellvorrichtung
2
Spulenmittelbaugruppe
3
Spulenmittel
4
Kontaktanschluss für Spulenmittel
5
Spulenträger
6
Spulenmittelgehäuse
7
Rohrabschnitt
8
Anker
9
Rückstellfeder
10
Kern
11
magnetisch nicht leitender Axialabschnitt des Rohrabschnitts
12
Stößel
13
Eingriffsabschnitt
14
Detektorkörper
15
Sensormittel
16
Detektionsabschnitt
17
Sensorspulenmittel
18
Sensorgehäuse
19
Axialseite
20
Sensormittelanschluss
21
Auswertung- und/oder Ansteuerelektronik
22
Führungsgehäuse für Detektorkörper
23
Durchgangsöffnung im Kern
24
Axialabschnitt des Kerns
25
Ankerführungsraum
26
Ringdichtung
27
Außengewindeabschnitt des Kerns (Fixierabschnitt für Sensorgehäuse)
28
Gewindeverbindung zwischen Kern und Sensorgehäuse
29
(weitere) Gewindeverbindung zwischen Sensorgehäuse und Fixiermitteln
30
Fixiermittel
31
Axialanschlag
32
Durchgangsöffnung im Spulenträger
33
Durchgangsbohrungen im Anker
V
Verstellachse