Elektromagnetisch arbeitende Stelleinrichtung

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromagnetisch arbeitende Stelleinrichtung für oszillierend bewegbare Steuerelemente an Verdrängungsmaschinen, insbesondere für Flachschieber und Hubelemente, bestehend aus einem Feder-Masse-System, das das Steuerelement und ein mit diesem in Wirkverbindung stehendes Federsystem aufweist, dass vorzugsweise zwei gegeneinander arbeitende Federn enthält, und aus zwei elektrisch arbeitenden Schaltmagneten, über die das Steuerelement in zwei diskrete, gegenüberliegende Schaltpositionen bewegbar und dort von je einem der Schaltmagneten haltbar ist.

[0002] Bei Verdrängungsmaschinen ist eine anpassungsfähige Steuerung zum Ein- und Ausströmen des Arbeitsmediums erforderlich, um den Arbeitsprozess nach den jeweilig erforderlichen Gesichtspunkten optimal beeinflussen zu können. Der Ablauf der Steuerung hat dabei grossen Einfluss auf verschiedene Parameter, beispielsweise die Zustände des Arbeitsmediums vor, im und nach dem Arbeitsraum, die Arbeitsfrequenz und die Vorgänge im Arbeitsraum. Die Notwendigkeit einer anpassungsfähigen Steuerung ist insbesondere bei Brennkraftmaschinen gegeben, da sie bei sehr unterschiedlichen Betriebszuständen instationär arbeiten und eine entsprechend variable Zwangssteuerung der Gaswechselventile vorteilhaft ist.

[0003] Insbesondere zur Steuerung der Gaswechselventile in Brennkraftsmaschinen wurden bisher im wesentlichen Nockenwellen verwendet. Diese lassen jedoch keine variable Steuerung zu. Daneben sind elektromagnetische Steuerungen von Gaswechselventilen an Brennkraftmaschinen bekanntgeworden, bei denen die Schliesskraft auf das Gaswechselventil von einer Feder aufgebracht wird, während die Öffnungskräfte von einem entsprechend angesteuerten Elektromagneten erzeugt werden. Diese Art der elektromagnetischen Steuerung hat den Nachteil, dass kurze Steuerungszeiten bei hohen Betätigungsfrequenzen und üblichen Hüben der Gaswechselventile nur mit umfangreichen Schaltanlagen und hohem Energieaufwand erreicht werden können (DE-A Nrn. 2815849,2063158).

[0004] Weiterhin ist eine elektromagnetisch arbeitende Steuerung für Gaswechselventile an Brennkraftmaschinen bekannt (DE-A Nr. 2335150), die aus zwei wassergekühlten Schaltspulen besteht, die jeweils mit einem Anker zusammenwirken. Die beiden Anker sind an einer gemeinsamen Spindel befestigt, die auf das Gaswechselventil einwirkt. Das Gaswechselventil weist wie bei der Nockensteuerung eine Druckfeder auf, welche das Ventil in seinem geschlossenen Zustand hält, wobei daneben eine weitere Feder gleicher Steifigkeit vorgesehen ist, die auf einen der Anker einwirkt und im geschlossenen Zustand des Ventils von dem Anker gespannt wird, so dass diese beiden Federn mit dem Gaswechselventil und den Übertragungselementen wie Spindel und Anker ein Feder-Masse-System bilden. Zum Schalten dieser Einrichtung wird jeweils ein Elektromagnet erregt und der andere abgeschaltet. Aufgrund der vorgespannten Federn des Feder-Masse-Systems wird die Spindel mit dem Anker beschleunigt bis auf halben Hubweg, bei dem beide Anker gleichen Abstand von den dazugehörigen Schaltspulen aufweisen. Die Schaltspulen sind hierbei derart ausgelegt, dass sie bei Erregung ihren Anker aus dieser Mittellage gegen die sich vergrössernde Kraft des Federsystems anziehen können. Im abgeschalteten Zustand dieser Anordnung stellen sich beideAnkerebenfalls in ihre Mittelstellung, so dass das Gaswechselventil bereits seinen halben Hubweg zurückgelegt hat und somit geöffnet ist.

[0005] Diese Anordnung hat den Nachteil, dass sie bei Brennkraftmaschinen praktisch nicht verwendet werden kann, da ein Abstellen der Brennkraftmaschine über einen längeren Zeitraum mit bei allen Zylindern geöffneten Gaswechselventilen zur Korrosionsbildung innerhalb der Zylinder führen kann. Ein weiterer Nachteil dieser Anordnung besteht darin, dass zum Anfahren einer derartig ausgerüsteten Brennkraftmaschine die Schaltspulen zum Anziehen eines Ankers über den halben Hubweg für grosse Kräfte bei grossen Wegen ausgelegt werden müssen, was einen für eine Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern sehr hohen Energiebedarf, insbesondere für den Startvorgang, bedeutet. Weiterhin ist es bei einer derartigen Anordnung nachteilig, dass aufgrund der hohen, zu beschleunigenden Massen aufgrund der beiden Tauchanker eine hohe Schaltfrequenz nur mit grossen Federkräften erreicht werden kann, wodurch die erforderlichen Magnetkräfte und damit der Energiebedarf stark ansteigen.

[0006] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, bei einer gattungsgemässen Vorrichtung der eingangs genannten Art eine variable Stelleinrichtung bereitzustellen, die einen kleinen Bauraum benötigt, einfach im Aufbau ist und mit einem geringen Steuerungs- und Leistungsaufwand zu betreiben ist.

[0007] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass mit dem Feder-Masse-System eine Spanneinrichtung derart verbunden ist, dass die statische Ruhelage des Feder-Masse-Systems aus einer im wesentlichen mittigen Lage zwischen den Schaltpositionen der Schaltmagnete in einen anderen, vorzugsweise im Bereich einer der Schaltpositionen der Schaltmagnete gelegenen Ort verlegbar ist.

[0008] Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass nur dann eine geringe Leistungsaufnahme der Schaltmagnete erreicht wird, wenn die statische Ruhelage des Feder-Masse-Systems zum Anfahren der Stelleinrichtung verlegt werden kann. Hieraus resultiert, dass die Schaltmagnete das Steuerelement nicht aus einer mittigen Lage zwischen den Schaltpositionen beim Anfahren heraus anziehen müssen, was je nach Grösse des Schaltweges einen hohen Energiebedarf bedeutet. Da zum Schalten des Steuerelementes selbst keine hohe Leistung benötigt wird, ist die gesamte Leistungsaufnahme der erfindungsgemässen Anordnung sehr niedrig. Damit wird der weitere Vorteil erzielt, dass keine grosse Wärmeentwicklung in den Schaltmagneten stattfindet, so dass eine separate Kühlung für diese nicht vorgesehen werden muss. Aufgrund der geringen Leistungsaufnahme ist es darüber hinaus in vorteilhafter Weise möglich, die erfindungsgemäsdse Stelleinrichtung zur Steuerung von Gaswechselventilen in Brennkraftmaschinen anzuwenden. Erfindungsgemäss ist es gleichgültig, ob die statische Ruhelage des Feder-Masse-Systems im abgeschalteten Zustand oder erst zum Anfahren der Stelleinrichtung verlegt wird.

[0009] Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Spanneinrichtung zumindest zwei diskrete Stellungen aufweist, wobei die statische Ruhelage des Feder-Masse-Systems in der ersten Stellung der Spanneinrichtung in der im wesentlichen mittigen Lage zwischen den Schaltpositionen der Schaltmagnete und in der zweiten Stellung der Spanneinrichtung im Bereich einer der Schaltpositionen der Schaltmagnete liegt. Hierbei ist es sinnvoll, die Spanneinrichtung zumindest beim Anfahren der Stelleinrichtung in ihre zweite Position fahren zu lassen. Darüber hinaus ist es möglich, dass diese Position auch während des Nichtgebrauchs der Stelleinrichtung erreicht wird. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn als Steuerelement ein Gaswechselventil von Brennkraftmaschinen vorgesehen ist. Damit ist der für die Steuerung der Gaswechselventile von Brennkraftmaschinen entscheidende Vorteil verbunden, dass der Gaskanal bei abgeschalteter Brennkraftmaschine durch das Gaswechselventil geschlossen gehalten werden kann. Die erste Steltung der Spanneinrichtung wird dann nur im Betrieb der Stelleinrichtung erreicht.

[0010] Als Spanneinrichtung im Sinne der Erfindung kann jede geeignete Spanneinrichtung in Abhängigkeit des verwendeten Steuerelements vorgesehen werden. Sie kann dabei mechanisch, hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch arbeiten. Bevorzugt wird eine Ausbildung der Spanneinrichtung nach Anspruch 3. Werden als Steuerelemente Gaswechselventile einer Brennkraftmaschine vorgesehen, so ist es beispielsweise als Spanneinrichtung sinnvoll, für alle Gaswechselventile eine gemeinsame Welle, die entweder exzentrisch gelagert oder über entsprechende Hebel auf das Feder-Masse-System einwirkt, vorzusehen, die durch eine gemeinsame Schalteinrichtung, beispielsweise einen Elektromotor oder einen Hydraulikzylinder, in ihre beiden diskreten Stellungen verschoben wird.

[0011] Wird als Spanneinrichtung ein Elektromotor vorgesehen, so ist es sinnvoll, diesen in seiner ersten Stellung eingeschaltet und in seiner zweiten Stellung ausgeschaltet zu steuern. Dies hat den Vorteil, dass die ausgeschaltete Stellung der Spanneinrichtung mit der ausgeschalteten Stellung der Stelleinrichtung übereinstimmt, so dass im ausgeschalteten Zustand kein Energiebedarf gefordert wird. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass in der ersten Stellung kein Luftspalt zwischen Spule und Anker vorliegt-also keine Feldstärkenschwächung -, so dass der Energiebedarf des Magneten gering ist.

[0012] Die Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 5 beinhaltet den Vorteil, dass die Stelleinrichtung das Steuerelement mit einer hohen Frequenz bewegen kann, da die von den Schaltmagneten erzeugten elektromagnetischen Felder mit hoher Frequenz bei niedrigen Spannungsspitzen auf- und abgebaut werden können. Dies wird durch eine geringe Induktivität der Schaltmagnete erreicht. Der Elektromagnet der Spanneinrichtung kann wesentlich langsamersein, d.h. mit einer wesentlich höheren Induktivität ausgerüstet werden, da dessen Arbeitsfrequenz deutlich niedriger liegt, weil er während des Betriebes der Stelleinrichtung in einer seiner beiden diskreten Stellungen verharrt und nur zumindest zum Anfahren in die andere geschaltet werden muss.

[0013] Wird die Spanneinrichtung schon beim Abschalten der Stelleinrichtung in ihre zweite diskrete Stellung geschaltet, d.h. die statische Ruhelage des Feder-Masse-Systems liegt im Bereich einer der Schaltpositionen, so können alle Magnete einer Stelleinrichtung gemeinsam zur Inbetriebnahme der Stelleinrichtung eingeschaltet werden.

[0014] Durch die langsamere Erregbarkeit des Elektromagneten der Spanneinrichtung können die Schaltmagnete das Steuerelement in einer der Schaltpositionen festhalten, so dass dadurch verhindert wird, dass die Spanneinrichtung beim Anfahren die statische Ruhelage zwischen die beiden diskreten Schaltpositionen verlagert.

[0015] Durch den erfindungsgemässen Aufbau der Stelleinrichtung ist es möglich, die Kräfte der Schaltmagnete derart auszulegen, dass sie erst kurz vor Erreichen der Schaltpositionen des Steuerelements grösser als die entgegenwirkenden Kräfte des Federsystems sind. Damit können Schaltmagnete mit einer geringen Anziehungs- . kraft aber grossen Haltekräften bei praktisch nicht vorhandenem Luftspalt zwischen Magnet und Anker verwendet werden.

[0016] Um die zu beschleunigenden Massen und damit auch die von den Schaltmagneten aufzubringenden Haltekräfte gering zu halten, wird die Weiterbildung nach Anspruch 7 vorgeschlagen. Damit ist gleichzeitig eine Steigerung der Arbeitsfrequenz aufgrund der geringen, zu beschleunigenden Massen möglich.

[0017] Für die Funktion der erfindungsgemässen Stelleinrichtung ist es gleichgültig, wo das Federsystem an dem Steuerelement angreift, da lediglich gewährleistet sein muss, dass die resultierende Kraft des Federsystems kraftschlüssig auf das Steuerelement übertragen wird. Wird nur ein einziger Anker für beide Schaltmagnete vorgesehen, so ist es sinnvoll, dass Federsystem an diesen Anker angreifen zu lassen. Hierbei ist es unwesentlich, ob beispielsweise das Federsystem aus zwei entgegengesetzt wirkenden Federn oder aus einer Zug-Druck-Feder besteht.

[0018] Die Ausbildung der Erfindung nach Anspruch 9 beinhaltetden Vorteil, dass zum Wiederaufbau des Magnetfeldes der Schaltmagneten, an dem das Steuerelement nicht anliegt, die gesamte Schaltzeit zur Verfügung steht, d.h. die Zeit, die der Anker benötigt, um bis zum anderen Schaltmagneten zu gelangen und von dort wieder zurückzukehren. Gleichfalls verringert eine derartige Anordnung den Steuerungsaufwand für die erfindungsgemässe Stelleinrichtung, da nunmehr nur noch ein kurzzeitiges Ausschaltsignal zum Schalten der Stelleinrichtung benötigt wird.

[0019] Mit der Ausbildung der Erfindung nach Anspruch 10 wird der Vorteil erreicht, dass Abweichungen von den Sollmassen zwischen der Sitzfläche des Steuerelements und den Polflächen der Schaltmagnete, die durch Einbautoleranzen, Wärmedehnungen und Verschleiss auftreten und ein sicheres Erreichen der beiden diskreten Stellungen des Steuerelements beeinträchtigen können, verhindert werden. Hierbei ist es sinnvoll, die Federsteifigkeit dieser Federn wesentlich höher als die Federsteifigkeit des Federsystems auszulegen.

[0020] Durch die Weiterbildung nach Anspruch 11 wird erreicht, dass das Steuerelement bei Erreichen seiner diskreten Stellungen nicht hart aufschlägt, sondern diese gedämpft erreicht.

[0021] Im nachfolgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es stellen dar:

Fig. 1 bis 4 Querschnitte durch die erfindungsgemässe Stelleinrichtung mit einem Gaswechselventil einer Hubkolbenbrennkraftmaschine als Steuerelement;

Fig. 5 die erfindungsgemässe Stelleinrichtung im Querschnitt mit einem Flachschieber als Steuerelement;

Fig. 6 eine Befestigungsmöglichkeit des Doppelankers an dem Schaft eines Steuerelements;

Fig. 7 und 8 Kraft-Weg-Diagramme der erfindungsgemässen Stelleinrichtung.

[0022] Die erfindungsgemässe Stelleinrichtung wird in den Beispielen nur an Steuerelementen beschrieben, die bei Brennkraftmaschinen Verwendung finden. Sie ist jedoch nicht darauf beschränkt, sondern es ist ganz allgemein möglich, alle oszillierend bewegbaren Steuerelemente, die nur zwei diskrete Stellungen aufweisen müssen, mit der erfindungsgemässen Stelleinrichtung auszurüsten.

[0023] Die in den Fig. 1 bis 4 schematisch dargestellte Brennkraftmaschine besteht aus einem Zylinderblock 1, einem Kolben 2 mit dessen Kolbenringen 3, einer Zylinderkopfdichtung 4, einem Zylinderkopf 5 sowie einem Tellerventil 6, das in einer Ventilführung-7 geführt ist und den Brennraum 8 gemeinsam mit seinem Ventilsitzring 9 gegen einen Gaskanal 10 abdichtet.

[0024] Die erfindungsgemässe Stelleinrichtung für dieses Tellerventil 6 besteht aus einem Anker 11, der an dem Schaft des Ventils 6 befestigt ist, und aus zwei Schaltmagneten bzw.-Schaltspulen 12, 13, wovon die Schaltspule 12 als Schliessspule und die Schaltspule 13 als Öffnungsspule ausgebildet ist. An dem Anker 11 greift ein Federsystem an, welches aus einer Druckfeder 16 und einer Druckfeder 17 besteht, so dass das Federsystem 16, 17 mit dem Tellerventil 6 und dem an diesem befestigten Anker 11 ein Feder-Masse-System bildet. Die Druckfeder 17 ist die an sich bekannte Ventilfeder, die auf das Tellerventil 6 eine Kraft in Schliessrichtung ausübt. Die Feder 16 ist derart angeordnet, dass sie eine Kraft auf das Tellerventil 6 in Öffnungsrichtung ausübt. Die Druckfeder 16 wirkt mit einem Vorspannanker 15 zusammen, der zu einer Vorspannspule 14 gehört und eine Spanneinrichtung bildet. In dem Beispiel nach Fig. 1 liegt der Vorspannanker 15 an der Vorspannspule 14 an, so dass die Druckfeder 16 gespannt ist. Hierzu ist es erforderlich, dass die Vorspannspule 14 erregt ist. Damit das Tellerventil 6 in der gezeigten Stellung verharrt, ist es weiterhin erforderlich, dass die Schliessspule 12 erregt ist, so dass der Anker 11 an ihr gegen die Kraft der Druckfeder 16 gehalten wird. Die in Fig. 1 dargestellte Stellung der Stelleinrichtung entspricht einer Betriebsstellung und zwar der Betriebsstellung Tellerventil 6 geschlossen. In dieser Stellung weist die Ventilfeder 17 ihre grösste Länge auf und übt dementsprechend die geringste Kraft auf den Anker 11 aus.

[0025] Die Distanzhülse 18 und der Magnetdeckel 19 dienen zur Befestigung der Schaltspulen 12, 13 und der Vorspannspule 14 im Zylinderkopf 5, der von dem Deckel 20 nach oben verschlossen wird.

[0026] Anhand der Diagramme in den Fig. 7 und 8 soll die Arbeitsweise der erfindungsgemässen Vorrichtung näher erläutert werden. In Fig. 7 sind auf der Ordinate die Kräfte in Schliessrichtung mit + und in Öffnungsrichtung mit - bezeichnet. Auf der Abzisse ist der mögliche Hub des Tellerventils 6 eingetragen. Fig. 8 weist auf der Ordinate zusätzlich noch die Beschleunigung und die Geschwindigkeit beim Öffnen auf, welche ebenfalls in Schliessrichtung positiv eingetragen sind.

[0027] Ist die Stelleinrichtung gemäss Fig. 4 ausgeschaltet, d.h. sind die Schaltspulen 12,13 und die Vorspannspule 14 nicht erregt, so befindet sich der Vorspannanker 15 in Ruhe, d.h., dass er an dem Magnetdecke) 19antiegt. Dadurch ist die Druckfeder 16 entspannt, so dass durch die Ventilfeder 17 das Tellerventil 6 mit dem Anker gegen die als Schliessspule ausgebildete Schaltspule 12 gedrückt wird. Dadurch ist der Brennraum 8 verschlossen.

[0028] Zum Einschalten der erfindungsgemässen Stelleinrichtung werden - da die Vorspannspule 14 eine wesentlich höhere Induktivität als die beiden Schaltspulen 12, 23 aufweist - alle drei Spulen gleichzeitig erregt. Aufgrund der geringen I nduktivität der Schaltspule 12 baut diese ihr Magnetfeld schneller auf, als der Vorspannanker 15 von der Vorspannspule 14 angezogen werden kann. Damit verharrt der Anker 11 an der Schaltspule 12, so dass das Tellerventil 6 geschlossen bleibt. Dies bedeutet in Fig. 7, dass das Federsystem (Kurve 74) eine in Schliessrichtung negative Kraft auf den Anker 11 ausübt, die allerdings kleiner ist als die Halterkraft der Schaltspule 12 (Kurve 75). In der geschlossenen Stellung des Tellerventils 6 ist die von der Schaltspule 13 (Öffnungsspule) ausgeübte Kraft in Schliessrichtung praktisch Null (Kurve 76).

[0029] Zum Öffnen des Tellerventils 6 wird die Schaltspule 12 kurzzeitig ausgeschaltet. Damit wirkt in Öffnungsrichtung dievolle Kraft des Federsystems (Fig. 7), so dass der Anker 11 mit dem Tellerventil 6 in Richtung Öffnen beschleunigt wird. Wie Fig. 7 zeigt, kann die Schaltspule 12 unmittelbar danach wieder eingeschaltet werden, da schon nach einem kurzen Hubweg des Tellerventils 6 die Anziehungskraft der Schaltspule 12 geringer ist als die Öffnungskraft des Federsystems. Wie Fig. 7 weiterhin zeigt, wirkt auf halbem Hubweg praktisch keine Kraft mehr auf das sich bewegende Tellerventil 6. Es ist also die gesamte, in Schliessrichtung des Ventils vorhandene potentielle Energie in kinetische Energie umgewandelt worden. Dies bewirkt (Fig. 8), dass das Tellerventil 6 mit seinem Anker 11 über den halben Hubweg hinaus weiterbewegt wird (Kurve 79). Die Geschwindigkeit (Kurve 78) weist auf halbem Hubweg ihren grössten Wert auf.

[0030] Nach Überschreiten des halben Hubweges wirkt die Ventilfeder 17 verzögernd (gleichzeitig erhöht sich mit zunehmender Entfernung von dem halben Hubweg die Kraft der Schaltspule 13 auf den Anker 11). Dies bedeutet, dass die Beschleunigung des Tellerventils 6 sowie dessen Geschwindigkeit sich verringern. Wie die Kurve 79 für die Beschleunigung deutlich zeigt, kehrt diese sich kurz vor Erreichen der Öffnungsstellung um. Dies bedeutet, dass das Tellerventil 6 abgebremst in die Öffnungsstellung gelangt, was zur Folge hat, dass ein hartes Aufschlagen des Ankers 11 auf die Schaltspule 13 vermieden wird.

[0031] Fig. 2 unterscheidet sich von der Ausführung nach Fig. 1 dadurch, dass die Federn 16,17 innerhalb der Schaltspulen 12, 13 angeordnet sind, während diese in Fig. 1 innerhalb der mit den Schaltspulen zusammenwirkenden Blechpakete angeordnet sind.

[0032] In Fig. 3 umschliessen die beiden Federn 16,17 die Schaltspulen 12,13. Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass der Vorspannanker 15.3 zur Aufnahme der Vorspannspule 14 und der Schaltspule 12 dient. Deshalb ist es erforderlich, dass der Anker 11 in seiner Ruhestellung von der Ventilfeder 17 gegen eine Buchse 21 gedrückt wird, welche durch den Magnetdeckel 19 in ihrer Stellung gehalten wird.

[0033] Fig. 4 zeigt eine weitere alternative Anordnung der Federn 16, 17. Diese sind hierbei ausserhalb der Schaltspulen 12, 13 angeordnet. Der Vorspannanker 15.4von der sich entspannenden Feder 16 ist gegen den Magnetdeckel 19 gedrückt. Dadurch wirkt auf den Anker 11 nahezu die volle Kraft der Ventilfeder 17, so dass der Anker 11 und damit das Tellerventil 6 in ihrer Schliessstellung verharren.

[0034] In Fig. 5 wird die erfindungsgemässe Stelleinrichtung anhand eines Flachschiebers dargestellt. Sie unterscheidet sich in Aufbau und Funktionsweise nicht von den bisher beschriebenen Anordnungen. Der Flachschieber ist in seinem Aufbau und seiner Funktionsweise aus der DE-A Nr. 2929195 bekannt und ist deshalb nicht näher beschrieben.

[0035] In Fig. 6 ist eine elastische Befestigungsmöglichkeit des Ankers 11 an dem Schaft des Steuerelements, hier des Tellerventils 6, aufgezeichnet. Der Anker 11 ist zwischen den Tellerfedern 22 und 23 eingespannt. Die Tellerfedern 22 und 23 sind vorgespannt und werden von den Einlegeringen 24 und 25, die durch Sicherungsringe 26 und 27 gegen Herausfallen gesichert sind, auf dem Schaft des Tellerventils fixiert. Die Tellerfedern 22 und 23 haben eine hohe Federsteifigkeit, so dass die Relativbewegungen zwischen dem Schaft des Tellerventils 6 und dem Anker 11 durch die Reibung der Tellerfedern 22 und 23 auf dem Anker 11 gedämpft werden.

Ansprüche

1. Elektromagnetisch arbeitende Stelleinrichtung für oszillierend bewegbare Steuerelemente (6) an Verdrängungsmaschinen, insbesondere für Flachschieber und Hubventile, bestehend aus einem Feder-Masse-System (6, 11, 16, 17),dasdasSteuerelement (6) und ein mit diesem in Wirkverbindung stehendes Federsystem (16, 17) aufweist, das vorzugsweise zwei gegeneinander arbeitende Federn enthält, und aus zwei elektrisch arbeitenden Schaltmagneten (12,13), über die das Steuerelement (6) in zwei diskrete, gegenüberliegende Schaltpositionen bewegbar und dort von je einem der Schaltmagnete (12 bzw. 13) haltbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Feder-Masse-System (6, 11, 16, 17) eine Spanneinrichtung derart verbunden ist, dass die statische Ruhelage des Feder-Masse-Systems (6, 11, 16, 17) aus einer im wesentlichen mittigen Lage zwischen den Schaltpositionen der Schaltmagnete (12, 13) in einen anderen, vorzugsweise im Bereich einer der Schaltpositionen der Schaltmagnete (12, 13) gelegenen Ort verlegbar ist.

2. Elektromagnetisch arbeitende Stelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanneinrichtung zumindest zwei diskrete Stellungen aufweist, wobei die statische Ruhelage des Feder-Masse-Systems (6, 11, 16, 17) in der ersten Stellung der Spanneinrichtung in der im wesentlichen mittigen Lage zwischen den Schaltpositionen der Schaltmagnete (12, 13) und in der zweiten Stellung der Spanneinrichtung im Bereich einer der Schaltpositionen der Schaltmagnete liegt.

3. Elektromagnetisch arbeitende Stelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanneinrichtung als Elektromagnet (Vorspannspule 14, Anker 15) ausgebildet ist.

4. Elektromagnetisch arbeitende Stelleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromagnet (14, 15) der Spanneinrichtung in der ersten Stellung eingeschaltet und in der zweiten Stellung ausgeschaltet ist.

5. Elektromagnetisch arbeitende Stelleinrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromagnet (1'4, 15) der Spanneinrichtung langsamer erregbar ist als die Schaltmagnete (12, 13).

6. Elektromagnetisch arbeitende Stelleinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kräfte der Schaltmagnete (12,13) nur kurz vor Erreichen der Schaltpositionen grösser als die entgegenwirkenden Kräfte des Federsystems (Federn 16, 17) sind.

7. Elektromagnetisch arbeitende Stelleinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Schaltpositionen der Schaltmagnete (12, 13) ein einziger Anker (11) angeordnet ist, der mit dem Steuerelement (Tellerventil 6) verbunden ist.

8. Elektromagnetisch arbeitende Stelleinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federn (16,17) an dem Anker (11) angreifen.

9. Elektromagnetisch arbeitende Stelleinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Betrieb der Stelleinrichtung beide Schaltmagnete (12,13) erregt sind und dass der Schaltmagnet (12 bzw. 13), an dem der Anker (11 ) anliegt, zum Bewegen des Steuerelements (Tellerventil 6) kurzzeitig ausschaltbar ist.

10. Elektromagnetisch arbeitende Stelleinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (11) über federnde Bauteile (Tellerfedern 22, 23) mit hoher Federsteifigkeit an dem Steuerelement (Tellerventil 6) befestigbar ist.

11. Elektromagnetisch arbeitende Stelleinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Anker (11) und dem Steuerelement (Tellerventil 6) Dämpfungselemente vorgesehen sind.

Revendications

1. Dispositif de réglage commandé électro- magnétiquement pour des éléments de commande (6) susceptibles d'être déplacés de façon oscillante sur des machines de refoulement, notamment pour des tiroirs plats et des soupapes à levage, dispositif constitué d'une part par un système ressort-masse (6,11,16,17) comportant l'élément de commande (6) et, en liaison fonctionnelle avec cet élément, un système de ressort (16, 17) comprenant, de préférence, deux ressorts agissant en sens inverse et, d'autre part, de deux aimants de commutation commandés électriquement (12, 13) et par l'intermédiaire desquels l'élément de commande (6) est susceptible d'être déplacé dans deux positions de commutation variables opposées et d'y être maintenu par, respectivement, un des aimants de commutation (12 ou 13), dispositif caractérisé en ce qu'un moyen de mise sous contrainte est relié au système ressort-masse (6, 11, 16, 17) de façon que la position de repos statique du système ressort-masse (6, 11, 16, 17) soit susceptible d'être déplacée à partir d'une position en pratique médiane entre les positions de commutation des aimants de commutation (12, 13) dans un autre emplacement, de préférence au voisinage de l'une des positions de commutation des aimants de commutation (12,13).

2. Dispositif de réglage commandé électroma- gnétiquement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de mise sous contrainte comporte au moins deux positions variables, la position de repos statique du système ressort-masse (6, 11, 16, 17) se situant, dans la première position du moyen de mise sous contrainte, dans la position en pratique médiane entre les positions de commutation des aimants de commutation (12, 13), tandis que, dans la deuxième position du moyen de mise sous contrainte, elle se situe au voisinage de l'une des positions de commutation des aimants de commutation.

3. Dispositif de réglage commandé électroma- gnétiquement selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le moyen de mise sous contrainte revêt la forme d'un électro-aimant (bobine de précontrainte 14, armature 15).

4. Dispositif de réglage commandé électroma- gnétiquement selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'électro-aimant (14, 15) du moyen de mise sous contrainte est mis en circuit dans la première position et hors circuit dans la seconde position.

5. Dispositif de réglage commandé électroma- gnétiquement selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que l'électro-aimant (14,15) du moyen de mise sous contrainte est plus long à exciter que les aimants de commutation (12,13).

6. Dispositif de réglage commandé électroma- gnétiquement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les forces développées par les aimants de commutation (12, 13) ne sont supérieures aux efforts antagonistes du système de ressorts (ressorts 16, 17) que peu avant que les positions de commutation soient atteintes.

7. Dispositif de réglage commandé électroma- gnétiquement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'entre les positions de commutation des aimants de commutation (12, 13) est disposée une armature unique (11) reliée à l'élément de commande (soupape à disque 6).

8. Dispositif de réglage commandé électroma- gnétiquement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les ressorts (16, 17) agissent sur l'armature (11).

9. Dispositif de réglage commandé électroma- gnétiquement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, au cours du fonctionnement du dispositif de réglage, les deux aimants de commutation (12, 13) sont excités et que l'aimant de commutation (12 ou 13) sur lequel s'applique l'armature (11 ) est susceptible d'être mis hors circuit pendant un court instant .pour déplacer l'élément de commande (soupape à disque 6).

10. Dispositif de réglage commandé électroma- gnétiquement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'armature (11) est susceptible d'être fixée sur l'élément de commande (soupape à disque 6) par l'intermédiaire de composants élastiques (ressorts à coupelles 22, 23) très raides.

11. Dispositif de réglage commandé électroma- gnétiquement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'entre l'armature (11) et l'élément de commande (soupape à disque 6) il est prévu des éléments amortisseurs.

Claims

1. An electro-magnetically operating adjusting device for oscillatory control elements (6) in displacement machines, in particular for slide-type and lift-type valves, comprising a spring-mass system (6,11,16,17) which comprises the control element (6) and a spring system (16,17) which is in operative connection therewith and preferably comprises two springs acting oppositely to each other, and two electrically operating switching magnets (12, 13), by way of which the control element (6) can be moved into two discrete oppositely disposed switching positions and held there by one of the switching magnets (12 and 13 respectively), characterized in that a clamping device is connected to the spring-mass system (6, 11, 16, 17) in such manner that the static rest position of the spring-mass system (6,11,16,17) can be shifted from a substantially median position between the switching positions of the switching magnets (12, 13) into another location, preferably disposed in the zone of one of the switching positions of the switching magnets (12, 13).

2. An electro-magnetically operating adjusting device according to Claim 1, characterized in that the clamping device has at least two discrete positions, the static rest position of the spring-mass system (6, 11, 16, 17) lying in the substantially median position between the switching positions of the switching magnets (12,13) in the first position of the clamping device, and in the zone of one of the switching positions of the switching magnets in the second position of the clamping device.

3. An electro-magnetically operating adjusting device according to one of Claims 1 or 2, characterized in that the clamping device is designed as an electromagnet (biasing coil 14, armature 15).

4. An electro-magnetically operating adjusting device according to Claim 3, characterized in that the electromagnet (14,15) of the clamping device is switched in in the first position and cut out in the second position.

5. An electro-magnetically operating adjusting device according to one of Claims 3 or 4, characterized in that the electromagnet (14,15) of the clamping device can be energized more slowly than the switching magnets (12, 13).

6. An electro-magnetically operating adjusting device according to one of the preceding claims, characterized in that the forces of the switching magnets (12, 13) are greater than the opposing forces of the spring system (springs 16, 17) only shortly before reaching the switching positions.

7. An electro-magnetically operating adjusting device according to one of the preceding claims, characterized in that a single armature (11), which is connected to the control element (disc valve 6), is arranged between the two switching positions of the switching magnets (12, 13).

8. An electro-magnetically operating adjusting device according to one of the preceding claims, characterized in that the springs (16, 17) engage the armature (11).

9. An electro-magnetically operating adjusting device according to one of the preceding claims, characterized in that, when the adjusting device is in operation, both switching magnets (12,13) are energized, and in that the switching magnets (12, 13), against which the armature bears, can be briefly cut out to move the control element (disc valve 6).

10. An electro-magnetically operating adjusting device according to one of the preceding claims, characterized in that the armature (11) can be held on the control element (disc valve 6) by way of resilient components (disc springs 22, 23) having high rigidity.

11. An electro-magnetically operating adjusting device according to one of the preceding claims, characterized in that damping elements are provided between the armature (11) and the control element (disc valve 6).

Zeichnung