DE3132396A1

DE3132396A1 - "elektromagnet"

Info

Publication number: DE3132396A1
Application number: DE19813132396
Authority: DE
Inventors: Max 8941 Erkheim Egg; Egon Ing.(grad.) Führer; Dieter Dipl.-Ing. Fh Kleinert; Gerd Dipl.-Ing. FH 8940 Memmingen Pfrogner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-08-17
Filing date: 1981-08-17
Publication date: 1983-03-03
Also published as: IT1139926B; BE890847A; CH644966A5; IT8125472A0; JPS5830579A; JPH0226111B2; US4449691A; DE3132396C2

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektromagneten, insbesondere zur Betätigung eines Ventils, mit einem Anker, der zwischen zwei Endstellungen beweglich ist und z.B. den Verschlußkörper des Ventils bewegt, mit einem Kern, gegen den 5 sich der Anker bei Beaufschlagung der Spule bewegt, wobei der Anker vom Spulenkörper geführt ist und mit einer Feder rur Rückführung des Ankers.

Elektromagnete der beschriebenen Art dienen beispielsweise, wenn auch nicht ausschließlich, zur Betätigung eines Ventils, 10 beispielsweise eines hydraulischen oder auch eines pneumatischen Ventils.

ErfCllungiort und Gerichtsstand Memmingen

Dabei kann der Elektromagnet mit dem Ventil zu einer Baueinheit verbunden sein, es ist aber auch möglich, den Magneten getrennt anzuordnen und das Ventil durch ein geeignetes E] erne nt anzutreiben.

Für viele Anwendungszwecke eines Elektromagneten ist es notwendig, daß dieser hohe Einschaltzahlen erreicht, wobei Schaltzahlen bis zu 9-stelligen Ziffern erwünscht sind. Es ist bekannt, die Lebensdauer eines Magneten dadurch wesentlich zu verlängern, daß der Magnet in einem Führungsrohr aus Kunststoff beweglich ist, wobei vorzugsweise das Führungsrohr gleichzeitig der Spulenkörper ist. Ein weiteres Mittel zur Steigerung der Lebensdauer besteht insbesondere darin, die Begrenzungen des Ankerweges so auszubilden, daß die mechanische Beanspruchung des Ankers möglichst gering bleibt. Wenn nämlich der Anker hart auf seiner Begrenzung aufschlägt, ergibt sich früher oder später eine Deformation der entsprechenden Ankerflächen. Auch kann das Abarbeiten von Spänen nicht ausgeschlossen werden. Die Führungsflächen, beispielsweise des Ankerführungsrohres, werden beeinträchtigt, was häufig Ursache ist für die begrenzte Lebensdauer.

Es ist bekannt, Dämpfungsmittel zu benutzen, die das Aufschlagen des Ankers, beispielsweise auf der Polfläche des Kerns dämpfen. Hierfür sind elastische Dämpfungsscheiben und ähnliche Mittel bekannt. Der Einsatz solcher Mittel ist jedoch schwierig, da häufig hierbei die die magnetischen Kräfte verringernden Luftspalte vergrößert werden.

b

Sollen die Magnetkräfte erhalten bleiben, ist eine Vergrößerung der Magnetabmessungen notwendig, was auch zu Verteuerung und Nachteil führt.

Eine entsprechende Vergrößerung der Abmessungen führt zu einer Vergrößerung der. Ankermasse, was die Geschwindigkeit der Ankerbewegung verringert bzw. die zu dämpfende Ankermasse weiter vergrößert.

Werden die elastischen Dämpfungsglieder verhältnismäßig klein dimensioniert, ist ihre Wirkung gering bzw, sind diese Dämpfungsmittel überlastet und vorzeitig verbraucht.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Elektromagneten vorzuschlagen, der für hohe Schaltzahlen brauchbar ist. Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von einem Elektromagneten der eingangs beschriebenen Art und schlägt vor, daß am Anker ein nach außen gerichteter Plansch vorgesehen ist, der in eine Ausnehmung eines Dämpfungskörpers hineinragt und der Dämpfungskörper in der Ausnehmung zwei gegeneinandergerichtete Flächen aufweist, die die Hubbegrenzungen für den Anker bilden.

Durch den erfindungsgemäßen Vorschlag wird erreicht, daß die Ankermasse nur sehr geringfügig zunimmt. Dennoch wird hierdurch ein Element am Anker erhalten, das sich gut zur Anordnung geeigneter Dämpfungsmittel, insbesondere eines Dämpfungskörpers eignet. Der Fluß der magnetischen Kraftlinien wird durch diesen Flansch nicht nennenswert verändert und es ist möglich, einen Dämpfungskörper vergleichsweise großer Abmessungen zu benützen. Der Flansch und der Dämpfungskörper werden zur Dämpfung der Bewegungen in beiden Richtungen verwendet, was die Bauweise vereinfacht.

Die Dämpfungsmittel im Dämpfungskörper können besondere Auflagen oder Einlagen sein. Besser ist es jedoch, wenn der Dämpfungskörper insgesamt aus einem elastischen Werkstoff besteht, so daß eine vergleichsweise einfache Bauweise erhalten wird.

Insbesondere dann, wenn der Anker als Rotationskörper ausgebildet ist, empfiehlt es sich, den Plansch als Ringflansch auszubilden, der dann vom verformbaren Dämpfungskörper allseits umgeben ist. Die Montage erfolgt dabei durch entsprechende Aufweitung des elastischen Dämpfungskörpers, bis er über den Ringflansch schiebbar oder stülpbar ist.

Es sind aber auch andere Bauweisen anwendbar, bei denen der Plansch aus einzelnen Teilbereichen am Anker besteht.

Im allgemeinen wirken auf den Anker,außer den magnetischen Kräften, Rückstellkräfte ein, die von einer Rückführungsfeder aufgebracht werden. Dabei stützt sich der Anker an der Rückfuhrungsfeder ab. Es wurde gefunden, daß diese Bauweise eine Ursache für einen vorzeitigen Verschleiß sein kann, da sich zwischen der metallischen Rückführungsfeder und dem Anker Abrieb ergeben kann. Um dies zu verhindern, schlägt die Erfindung ferner vor, daß sich die Rückführungsfeder Je über einen Abstützkörper aus Kunststoff am Anker bzw. Kern od.dgl. abstützt.

Beispielsweise können die Abstützkörper aus Polyamid bestehen.

Die Rückführungsfeder und die Abstützkörper sind vorzugsweise in einer Bohrung dee Ankers angeordnet.

b In weiterer Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Verschlußkörper in einer Ausnehmung des Ankers gehalten ist. Dies vereinfacht die Bauweise und vermeidetzusätzliche Verbindungsmittel. Der Verschlußkörper stützt sich insbesondere über eine Feder am Anker ab, so daß auch 10. hierdurch eine Abfederung des Ankers bei der Schließbewegung erreicht wird und ausgeschlossen ist, daß der Verschlußkörper vorzeitig zerstört wird.

Dabei erweist es sich als günstig, wenn die Dichtfläche des, Ventils von einer nicht dichtenden Abstützfläche für den

J 5 Verschlußkörper umgeben ist. Bei der Schließbewegung des Ventils steht somit eine ausreichend große Fläche zur Verfügung, so daß sich nur geringe Flächenpressungen und daher hohe Einschaltzahlen ergeben. Trotzdem ist die wirksame Dichtfläche vergleichsweise gering, um den Widerstand

.,Q bei der Ventilöffnung nicht übermäßig zu vergrößern.

Die Zeichnung zeigt in einer schematischen Schnittdarstellung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Elektromagnet mit dem Ventil zu einer BaueLnheit verbunden. Der Elektromagnet besteht im wesentlichen aus dem Spulenkörper 20, der die Spule, also die Wicklung.21 trägt, die zwischen den Planschen 22 und 23 des Spulenkörper angeordnet i₈t,

9

-β -

Die Innenbohrung 24 des Spulenkörpers dient zur Führung des Ankers 1. Die Innenbohrung 24 kann Längsnuten zur Aufnahme eines etwaigen Abriebs aufweisen. Der Kern 12 ragt ebenfalls in die Innenbohrung 24 des Spulenkörpers hinein. Der magnetische Schluß wird durch einen in der Zeichnung nicht näher dargestellten Bügel vervollständigt, von dem ein Teil bei 25 sichtbar ist. Alle wesentlichen Teile des Elektromagneten sind von der aufgegossenen Umhüllung 26 umgeben und Ankerschrauben, die nicht näher dargestellt sind und die in den Ausnehmungen 27 anzuordnen sind, verbinden den Elektromagneten mit dem Ventilgehäuse

Der Anker 1 besitzt eine Bohrung 13, in der die gleichartig ausgebildeten Abstützkörper 10 und 11 angeordnet sind, zwischen denen sich die Rückführungsfeder 9 erstreckt. Der Abstützkörper 10 ist dabei im Anker 1 angeordnet. Die Polfläche des Ankers gegenüber dem Kern 12 ist mit bezeichnet.

Der Anker 1 1st mit einem Flansch 2 versehen, der ringförmig gestaltet ist und in die Ausnehmung 3 des Dämpfungskörpers H hineinragt. Die beiden Flächen, die in Richtung der Ankerbewegung die Ausnehmung 3 begrenzen, sind mit 5 und 6 bezeichnet.

Wichtig ist, daß der Dämpfungskörper 4 an dem Ende 8 des Spulenkörpers 20 angeordnet ist. Dadurch läßt sich für die Unterbringung des Flansches 2 und des Dämpfungskörpers 4 ein Raum ausnützen, ohne daß es notwendig ist, die Außenabmessungen des Elektromagneten nennenswert zu vergrößern.

Wird die Spule 21 beaufschlagt, wird sich der Anker 1 mit seiner Polfläche 7 der entsprechenden Polfläche des Kerns 12 nähern. Die Fläche 5 des Dämpfungskörpers ist so angeordnet, daß der Plansch 2 an der Fläche 5 anläuft und der Anker zur Ruhe kommt, bevor die Polfläche 7 am Kern 12 aufschlägt. Bei abgeschalteter Beaufschlagung führt die Feder 9 den Anker zurück.

An dem der Polfläche 7 gegenüberliegenden Ende des Ankers ist der Verschlußkörper 14 des Ventils angeordnet. Dieser Verschlußkörper besitzt eine Abstufung 29, die mit einem nach innen gerichteten Flansch 30 des Ankers 1 zusammenwirkt. Die Montage ist infolge der elastischen Verform barkeit des Verschlußkörpers 14 möglieh, der aus einem geeigneten Werkstoff besteht.

Inzwischen dem VersenLußkörper 14 in die Ausnehmung 15 und dem Anker 1 erstreckt sich die Feder 16.

Eine Quernut 32 teilt den Flansch 30 und auch den Rohransatz 31 am Anker 1, der den Flansch 30 trägt, in zwei Teile und dient im wesentlichen der Strömung des Mediums zur oder aus der Ausnehmung um eine unerwünschte Dämpfung bei der Bewegung des Verschlußkörpers Ik relativ zum Anker' 1 zu vermeiden.

In der Schließstellung liegt der Verschlußkörper lH auf der Dichtfläche 17 des Ventileinsatzes 18. Die ringförmige .'5 Dichtfläche ist dabei von der Abstützfläche 19 umgeben, die durch eine entsprechende konische Ausgestaltung des Ventileinsatzes in diesem Bereich geschaffen ist.

Bei der Schließbewegung des Ankers infolge der Einwirkung der Rückführungsfeder 9,wird der Versehlußkörper Ik an /Ό der Dichtfläche 17 zur Anlage kommen.

-Sf-

Durch die Abstützfläche 19 am Ventileinsatz 18 wird erreicht, daß eine größere Fläche zum Abstützen des Verschlußkörpers und auch der über die Feder 16 eingeleiteten Kraft des Ankers 1 zur Verfügung steht.

Der Flansch 2 ist derart bezüglich der Fläche 6 angeordnet, daß die Bewegungsenergie des Ankers im wesentlichen vom Dämpfungskörper 4 aufgefangen wird. Ist der Schließvorgang beendet, liegt der Verschlußkörper 14 nur an der Dichtfläche 17 an, so daß nur geringe Öffnungskräfte zu überwinden sind, wenn die Spule 21 beaufschlagt wird.

Das Ventil, im wesentlichen bestehend aus dem Verschlußkörper 14 und dem Ventileinsatz 18, öffnet bzw. schließt die Verbindung zwischen den beiden Ventilkammern 33 und 34. Die Ableitungen dieser Ventilkammern sind nicht näher dargestellt.

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Claims

Patentansprüche

Elektromagnet, insbesondere zur Betätigung eines Ventils, mit einem Anker, der zwischen zwei Endstellungen beweglich ist und z.B. den Verschlußkörper des Ventils bewegt, mit einem Kern, gegen den sich der Anker bei Beaufschlagung der Spule bewegt, wobei der Anker vom Spulenkörper geführt ist und mit einer Feder zur Rückführung des Ankers, dadurch gekennzeichnet, daß am Anker (1) ein nach außen gerichteter Plansch (2) vorgesehen ist, der in eine Ausnehmung (3) eines Dämpfungskörpers (4) hineinragt und der Dämpfungskörper in der Ausnehmung zwei gegeneinandergerichtete Flächen (5,6) aufweist, die die Hubbegrenzungen für den Anker bilden.
2. Elektromagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfungskörper (4) aus elastischem Werkstoff besteht.
3· Elektromagnet nach einem oder beiden der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (2) als Ringflansch ausgebildet ist, der vom verformbaren Dämpfungskörper (4) allseits umgeben ist.
k. Elektromagnet nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfungskörper (4) an einem Ende (8) der Spule (21) angeordnet ist.
5. Elektromagnet nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Rückführungsfeder (9) je über einen Abstützkörper (10, 11) aus Kunststoff am Anker (1) bzw. am Kern (12) od.dgl. abstützt.
6. Elektromagnet nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführungsfeder (9) und die Abstützkörper (10,11) in einer Bohrung (13) des Ankers (1) angeordnet sind.
7. Elektromagnet nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußkörper (I¹O in einer Ausnehmung (15) des Ankers (1) gehalten ist.
8. " Elektromagnet nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußkörper (14) über eine Feder (16) am Anker (1) abgestützt ist.
9. Elektromagnet nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtfläche (17) des Ventils (lM,l8) von einer nicht dichtenden Abstutzfläche (19) für den Verschlußkörper (l4) umgeben ist.

Der Patentanwalt