DE2718826A1

DE2718826A1 - Elektrischer hubmagnet

Info

Publication number: DE2718826A1
Application number: DE19772718826
Authority: DE
Inventors: Alan Cecil Torr
Original assignee: Expert Industrial Controls Ltd
Current assignee: Expert Industrial Controls Ltd
Priority date: 1976-05-01
Filing date: 1977-04-28
Publication date: 1977-11-17
Also published as: DE2718826C2; JPS52149350A; FR2349779B1; IT1076750B; GB1578021A; FR2349779A1; US4131866A

Description

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Expert Industrial Controls Limited Lount Works, Ashby de la Zouch, Leicestershire, England

Elektrischer Hubmagnet

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Die Erfindung betrifft einen elektrischen Hubmagneten des Typs, der aus einem Rohr mit kreisförmigem Querschnitt, einem axial darin beweglichen Anker und aus einer elektrischen Wicklung besteht, bei deren Verbindung mit einer Stromquelle der Anker in axialer Richtung innerhalb des Rohres bewegt wird.

Bei der Herstellung solcher Hubmagnete wird angestrebt, einerseits eine möglichst ungehinderte Beweglichkeit des Ankers innerhalb des Rohres sicherzustellen, dabei aber gleichzeitig die gegenseitige konzentrische Lage von Anker und Magnet aufrechtzuerhalten. Diese angestrebten Eigenschaften sind insbesondere bei sogenannten proportionalen Hubmagneten sehr wichtig, die beispielsweise dafür vorgesehen sind, den Durchtrittsquerschnitt eines Strömungsregelventiles in strenger linearer Abhängigkeit von der durch die elektrische Wicklung fließenden Strömstärke zu steuern.

Es ist bekannt, die Innenmantelfläche des Rohres und die Außenmantelfläche des Ankers so zu bearbeiten, daß man einen guten Gleitsitz erhält, wodurch sich das Problem der Erhaltung der Konzentrizität lösen läßt, aber unerwünschte Reibungskräfte erzeugt werden können. Hinzu kommt, daß bei Herstellung des Rohres aus magnetisierbarem Material zwei Bauteile aus magnetisierbarem Material sich äußerst nahe beieinander be-

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finden. Eine Lösung für dieses Problem besteht darin, einen gewissen Zwischenraum bedingende Gleitringe auf dem Anker vorzusehen. Diese können aus nicht magnetisierbarem Material bestehen und in axialer Richtung schmaler gehalten werden, wodurch sich die Reibung vermindern und die Konzentrizität so weit wie möglich erhalten läßt. Jedoch auch ein solcher Aufbau ist nicht ideal und führt leicht zu Veränderungen im Arbeitsverhalten der Magnete.

Eine alternative Lösung würde darin bestehen, eine Art von linearen Wälzlagern mit Kugeln oder Rollen zu verwenden. Für ein solches Lager muß jedoch ein Käfig zur Aufnahme der Kugeln oder Rollen vorgesehen werden, und es wären darüberhinaus gehärtete Laufflächen auf dem Anker und im Rohr erforderlich, auf denen die Rollen oder Kugeln abrollen. Zumindest der Anker ist jedoch aus einem Material hergestellt, das in Bezug auf seine magnetischen Eigenschaften ausgewählt wurde, und ohne Zerstörung dieser Eigenschaften oder zumindest Beeinträchtigung der Arbeitsweise des Magneten ist es nicht möglich, eine ausreichend harte Oberfläche zu erzeugen, wie sie für eine angemessene Lebensdauer des Magneten erforderlich wäre. Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, einen verbesserten elektrischen Hubmagneten der bezeichneten Art zu schaffen.

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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch einen elektrischen Hubmagnet ι mit mindestens einer Umfangsnut in einer der gegeneinander beweglichen Mantelflächen des Rohres oder des Ankers und einem in der Umfangsnut angeordneten länglichen, elastischen Zwischenglied mit im wesentlichen kreisförmigem Querschnittsumfang und allgemein peripherer Erstreckung, wobei die Umfangsnut und das Zwischenglied so bemessen sind, daß letzteres im zusammengebauten Zustand des Hubmagneten leicht zusammengedrückt ist, aber dennoch bei einer axialen Relativbewegung zwischen Rohr und Anker in einer Wälzbewegung innerhalb der Umfangsnut abrollen kann.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besitzt die Umfangsnut in axialer Richtung eine Weite, die mindesten dem halben zulässigen Hub des Ankers entspricht.

Das elastische Zwischenglied ist vorteilhafterweise als Federwendel ausgeführt. Auch wird es zweckmäßigerweise aus nicht magnetislerbarem Material gefertigt.

In den als Anlage beigefügten Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine bekannte Ausführung eines elektrischen Hubmagneten im Schnitt;

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Fig. 2 die erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Hubmagneten gemäß Fig. 1;

Fign. 3 und 4 alternative Ausführungsformen.

Der in Fig. 1 dargestellte, bekannte Hubmagnet enthält ein Kernrohr 10, welches aus drei Abschnitten 11, 12 und 13 besteht. Die Abschnitte 11 und 13 sind aus magnetisierbarem Material gefertigt, und jeder von ihnen besitzt eine gerade zylindrische Innenoberfläche. Der Abschnitt 12 besteht dagegen aus nicht magnetisierbarem Material und ist zweckmäßigerweise im Schleudergießverfahmen hergestellt.

Der Hubmagnet enthält ferner ein Paar von Endringen 14 und 15, die aus magnetisierbarem Material bestehen und die Abschnitte 13 und 11 des Rohres 10 umgeben. Der Abschnitt 11 des Rohres 10 ist an seinem Umfang mit einem Bund versehen, der in einem entsprechenden Absatz im Endring 15 ruht. Die Endringe sind von einem röhrenförmigen Joch 16 umgeben, und zwischen dem Joch 16 und dem Kernrohr 10 ist eine Wicklung 17 angeordnet, die auf das Kernrohr aufgewickelt ist. Ferner sind Stirnplatten 18 und 19 vorgesehen, von denen die Stirnplatte 18 mittels Schrauben 20 am Endring 15 und die Stirnplatte 19 mittels Schrauben 21 am Endring 14 befestigt ist. Die Stirnplatte 19 enthält eine Ausdrehung, gegen die das eine Ende des Kernrohres 10 anliegt, während sich das andere

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Ende des Kernrohres gegen die Stirnplatte 18 abstützt. In der Stirnplatte 19 befinden sich noch Schraubenlöcher zur Aufnahme von Befestigungsschrauben 22, mit denen der Hubmagnet an einem Ventilgehäuse oder dergleichen befestigt werden kann. Innerhalb des Kernrohres ist ein Anker 23 angeordnet. Dieser ist von zylindrischer Gestalt und besitzt einen Durchmesser, der etwas kleiner ist als der Innendurchmesser des Kernrohres. Der Anker 23 ist von einem Paar von in gegenseitigem Abstand voneinander angeordneten Gleitringen 24 umgeben, die aus nicht magnetisierbarem Material bestehen und sowohl die Bewegung des Ankers innerhalb des Kernrohres führen als auch, soweit wie möglich, die konzentrische Lage des Ankers innerhalb des Kernrohres aufrecht erhalten.

In der Stirnplatte 19 ist eine öffnung 25 vorgesehen, durch welche sich ein Stift 26 erstreckt, der am Anker 23 befestigt und beispielsweise als bewegliche Ventilnadel e^-nes Regelventiles ausgebildet ist.

Innerhalb des Kernrohres befindet sich, umgeben von dem Rohrabschnitt 11, ein Stöpsel 27, der von der Außenseite des Hubmagneten aus verstellbar ist und an seiner Innenseite eine Blindbohrung besitzt, in der eine Druck-Schraubenfeder 28 angeordnet ist. Die Druckfeder stützt sich gegen den Boden der Blindbohrung und gegen den Anker ab. Wenn die Wicklung

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unter Spannung gesetzt wird, bewegt sich der Anker gegen die Rückstellkraft der Feder auf die Stirnfläche des Stöpsels 27 zu. Die dem Stöpsel 27 gegenüberliegende Stirnfläche des Ankers ist profiliert. Hierdurch soll eine bestimmte Kraft-Weg-Charakteristik des Hubmagneten hervorgerufen werden.

Die Gleitringe 24 und die Innenoberfläche des Rohres sind sorgfältig bearbeitet, um einen Gleitsitz mit so wenig Reibung wie möglich zu ergeben, wobei gleichzeitig die Konzentrizität zwischen Anker und Rohr eingehalten werden soll.

Fig. 2 zeigt, wie der Hubmagnet gemäß Fig. 1 erfindungsgemäß abgeändert ist. Der hier mit 29 bezeichnete Anker ist mit einem Paar von in bestimmtem Abstand voneinander angeordneten Nuten 30 versehen. Bei dieser Ausführung ist das Kernrohr 10 zwar als durchgehendes Rohr dargestellt, es kann aber auch so wie in Fig. 1 ausgeführt sein.

In den Umfangsnuten 30 befindet sich je ein elastisches, längliches Zwischenglied, das als Lagerungsring 31 bezeichnet sein soll. Die Lagerungsringe 31 erstrecken sich innerhalb der Nuten 30 in Umfangsrichtung und besitzen vor Einbau in den Hubmagneten einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnittsumfang. Nach Einbau in den Magneten sind sie jedoch

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leicht gestaucht, so daß ihr Querschnitt im allgemeinen etwas elliptisch j... t. Die Abmessungen der Umfangsnuten 30 und der Lagerungsringe 31 sind so gewählt, daß letztere bei einer axialen Relativbewegung zwischen Anker und Rohr um ihre Längsachse abrollen, wodurch der Anker in seiner konzentrischen Lage in Bezug auf das Rohr gehalten wird, gleichzeitig aber der Reibungswiderstand gegenüber einer Bewegung des Ankers im Rohr sehr gering ist.

Bei der in Fig. 2 gezeigten Anordnung entspricht die Weite der Umfangsnuten 30 in axialer Richtung mindestens dem halben zulässigen Hub des Ankers, denn bei einem bestimmten Verschiebungsweg des Ankers bewegen sich die Lagerungsringe 31 nur um den halben Betrag dieses Weges weiter.

In Fig. 3 ist eine alternative Ausführungsform der Erfindung gezeigt, bei der die Enden des Ankers einen reduzierten Durchmesser aufweisen und somit den Umfangsnuten 30 entsprechende Abschnitte bilden. Bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführung sind die Umfangsnuten in die Innenoberfläche des Rohres 10 eingearbeitet, besitzen aber auch hier eine Weite in axialer Richtung, die mindestens dem halben zulässigen Hub des Ankers entsprechen muß. Die Anordnung nach Fig. 4 erfordert aber eine dickere Ausbildung der Wandstärke des Rohres, was aus Gründen des Arbeitsverhaltens des Magneten unerwünscht sein kann.

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Die Lagerungsringe sind zweckmäßigerweise als wendelförmig gewickelte Federn ausgebildet, die so lang sind, daß ihre Enden im eingebauten Zustand dicht beieinander liegen. Sie können jedoch auch als endlose Reifen oder so ausgebildet sein, daß ihre Enden sich überlappen, jedoch ist in diesem Fall wahrscheinlich eine Art von Abstandsstück erforderlich, um die gegenseitige Reibung zwischen den sich überlappendem Enden gering zu halten. Außerdem muß bei einer solchen Ausführung die Breite der Nuten vergrößert werden.

Die Lagerungsringe bestehen aus nicht magnetisierbarer! Material, beispielsweise aus Phosphorbronze oder aus rostfreiem Stahl. Welcher Werkstoff auch immer verwendet wird, unerwünscht ist in jedem Fall, daß eine bleibende Verformung der Lagerungsringe eintritt, welche das Arbeitsverhalten des Magneten nach längerer Nichtbenutzung beeinträchtigen würde.

Die Lagerungsringe 31 stellen eine sehr steife Lagebegrenzung für den Anker dar, die jeglicher Bewegung des Ankers aufgrund seitlicher Kräfte zu widerstehen sucht. Gleichzeitig steht einer axialen Bewegung des Ankers innerhalb des Rohres nur ein geringer Reibungswiderstand entgegen.

Bei den Ausführungen der Fign. 2 und 4 hat die untere Umfangsnut 30 schräge Begrenzungsflächen, wodurch die Arbeitsweise des Magneten nicht beeinflußt wird.

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Claims

Patentansprüche:

"1λ Elektrischer Hubmagnet, bestehend aus einem Rohr mit kreisförmigem Querschnitt, einem axial darin beweglichen Anker und einer elektrischen Wicklung, bei deren Verbindung mit einer Stromquelle der Anker in axialer Richtung innerhalb des Rohres bewegt wird, gekennzeichnet durch mindestens eine Umfangsnut (30( in einer der gegeneinander beweglichen Mantelflächen des Rohres (10) oder des Ankers (29) und ein in der Umfangsnut (30) angeordnetes längliches, elastisches Zwischenglied (31) mit im wesentlichem kreisförmigem Querschnittsumfang und allgemein peripherer Erstreckung, wobei die Umfangsnut (30) und das Zwischenglied (31) so bemessen sind, daß letzteres im zusammengebauten Zustand des Hubmagneten leicht zusammengedrückt ist, aber dennoch bei einer axialen Relativbewegung zwischen Rohr (10) und Anker (29) in einer Wälzbewegung innerhalb der Umfangsnut (31) abrollen kann.
2. Hubmagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Weite der Umfangsnut (30) in axialer Richtung mindestens dem halben zulässigen Hub des Ankers (29) entspricht.
3. Hubmagnet nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Zwischenglied (31) als Federwendel ausgeführt ist.

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4. Hubmagnet nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Federwendel nahe aneinander liegen.
5. Hubmagnet nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Enden der Federwendel in ümfangsrichtung des Hubmagneten überlappen.
6. Hubmagnet nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den sich überlappenden Enden der Federwendel ein Abstandsstück angeordnet ist.
7. Hubmagnet nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenglied (31) aus nicht-magnetischem Material besteht.
8. Hubmagnet nach einem der Ansprüche 1-7, ,dadurch gekennzeichnet, daß die ümfangsnut (30) in die Mantelfläche des Ankers (29) eingearbeitet ist.
9. Hubmagnet nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ümfangsnut (30) in die Innenmantelfläche des Rohres (10) eingearbeitet ist.
10. Hubmagnet nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die ümfangsnut (30) mit nur einseitiger Begrenzung als abgesetztes Ende mit verringertem Durchmesser am Anker (29) ausgebildet ist.

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11. Hubmagnet nach einem der Ansprüche 1 - 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwe- Umfangsnuten (30) mit axialem Abstand voneinander vorgesehen sind, deren jede ein elastisches Zwischenglied (31) enthält.

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