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Auslösemagnetsystem
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Die Erfindung betrifft ein Auslösemagnetsystem mit permanentmagnetischer
Haltekraft und elektromagnetischer Auslösung.
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Bei derartigen Magnetsystemen wird der Anker mittels permaentmagnetischer
Haltekraft gegen die Kraftwirkung eines Kraftspeichers, beispielsweise einer Feder,
am Jochteil eines Elektromagneten gehalten und bei Bestromung des Elektromagneten
wird die permanentmagnetische Haltekraft aufgehoben und der Anker durch den Kraftspeicher
vom Elektromagneten entfernt. Dabei muß sichergestellt sein, daß der Anker nach
Entfernen vom Jochteil des Elektromagneten nicht wieder von diesem angezogen wird
und in der abgefallenen Stellung verharrt, wobei die Rückführung des Ankers in die
permanentmagnetische Haftstellung durch Handbetätigung oder anderweitige mechanische
Betätigungselemente erfolgt.
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Aus der DE-OS 2750 854 ist ein U-förmiges Magnetsystem bekanntgeworden,
dessen Anker mit einem eingefügten Permanetmagneten versehen ist, wobei dieser nach
erfolgter Annäherung an das Jochteil durch permanentmagnetische Kraftwirkung an
diesem festgehalten wird. Bei Bestromung der auf den Jochschenkeln angeordneten
Wicklung wird die permanentmagnetische Haltekraft aufgehoben und der Anker durch
die Kraft einer Feder vom Jochteil entfernt.
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Bei der bekannten Einrichtung. die zur Auslösung von Blenden- bzw.
Werschlußsteuerungen an Kameras Anwendung findet, werden allerdings nur sehr geringe
Haltekräfte erzielt (und auch nur benötigt) und es sind daher auch nur relativ schwache
Rückstell-Federn (Kraftspeicher) möglich, d.h. die
Kraftwirkung
des sich lösenden Ankerteiles ist relativ gering.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,ein Auslösemagnetsystem der
eingangs genannten Art dahingehend auszubilden, daß eine möglichst hohe Haltekraft
erzielt wird und demzufolge auch eine starke Rückholfeder eingesetzt werden kann.
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Dabei soll bei möglichst geringer Auslöseenergie eine hohe Aufschlagenergie
des abfallenden Ankers zur Verfügung stehen.
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Weiterhin soll das Magnetsystem aus wenigen, einfach montierbaren
Einzelteilen bestehen, wobei die Montage der einzelnen Teile keine aufwendigen Justiervorgänge
erfordern soll Diese Aufgabe wird in technisch fortschrittlicher Weise dadurch gelöst,
daß einem feststehenden, topfförmigen Elektromagnetsystem ein verschiebbares, in
einer nichtmagnetisierbaren Hülse gleitend geführtes, mit einem Stößel versehenes
Ankerteil gegenüberliegend angeordnet istl daß das Ankerteil mit einem eingefügten
ringförmigen Permanentmagneten versehen ist.
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daß das Ankerteil bei Annäherung an das Elektromagnetsystem durch
permanentmagnetische Kraftwirkung auf dessen Polstücke an dieses herangezogen und
festgehalten wird, und daß bei entsprechend gerichteter Bestromung des Elektromagnetsystem
die Kraftwirkung des Permanentmagneten aufgehoben und das Ankerteil durch die Kraft
einer Feder vom Elektromagnetsystem weggetrieben wird Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 5 näher erläutert Die mit der Erfindung
erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß aufgrund der Ausbildung des
Elektromagnetsystemes als "Topfsystem" und des Ankerteiles als kompakter ring- bzw
scheibenförmiger Anker, in den ein
kräftiger Permanentmagnet eingefügt
ist, hohe permanentmagnetische Haltekräfte erzielt werden. Daher kann eine kräftige
Rückstellfeder für die Ankerbeschleunigung bei Auslösung des Systemes eingesetzt
werden. Durch die insgesamt rohr- bzw. becherförmige Anordnung ist eine problemlose
Führung und Zentrierung des Ankerteiles möglich. Da der Anker eine relativ große
Masse aufweist, wird bei dessen Beschleunigung eine hohe Energie bei Erreichen der
Endlage zur Verfügung stehen Weiterhin ist das erfindungsgemäße Magnetsystem vom
Aufbau her gesehen äußerst einfach und kompakt, wobei beim Zusammenfügen der einzelnen
Teile keinerlei aufwendige Justagemaßnahmen erforderlich sind. Aufgrund des relativ
großen Luftspaltes bei ausgelöstem Ankerteil besteht keinerlei Gefahr, daß aufgrund
permanentmagnetischer Kraftwirkung das Ankerteil wieder in seine Ausgangslage zurückkehrt
oder bei ggfs.
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andauernder Erregung nach Auslösung, daß das Ankerteil vom Elektromagnetsystem
zurückgezogen wird-im Gegenteil, durch die Auslosebestromung wird der Elektromagnet
so magnetisiert, daß die.sich gegenüberliegenden Pole von Elektromagnetsystem und
Permanentmagnetsystem (Anker) gleichnamig polarisiert sind, so daß sich hier eine
abstoßende Kraftwirkung einstellt.
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Dieser Effekt begünstigt im übrigen noch die Beschleunigung des Ankers
in die abgefallene Lage bei Auslösung des Systems.
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Besonders vorteilhaft kann das erfindungsgemäße System zur elektrischen
Fernauslösung von Sprinkleranlagen verwendet werden, wobei der mit dem Anker verbundene
Stößel in seiner Endlage ein Ventil öffnet oder auch auf ein Glasröhrchen trifft,
wobei dieses durch die Aufschlagenergie zertrümmert wird und die Sprinkleranlage
in Tätigkeit versetzt.
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Dabei ist es von weiterem Vorteil, daß das Ankerteil in der Ausgangslage
stromlos, d.h ohne Erfordernis einer elektrischen Bestromung, sicher gehalten wird
und durch Zufuhr einer relativ geringen Auslöseenergie (Bestromung des Elektromagnetsystmes)
ausgelöst werden kann, wobei - wie vorstehend bereits erwähnt - eine hohe Aufschlagenergie
des Ankerstößels zur Verfügung steht.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Fig 1 die Ansicht eines Auslösemagnetsystemes
im Schnitt, und Fig. 2 die Ansicht eines Auslösemagnetsystemes mit modifiziertem
Ankerteil im Schnitt.
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Das in der Fig. 1 dargestellte Auslösemagnetsystem besteht im wesentlichen
aus einem becherförmigen Gehäuse 1 aus nichtmagnetisierbarem Material, vorzugsweise
Kunststoffmaterial, in das ein Ankerteil 2 und ein topfförmiges Elektromagnetsystem
3 eingefügt sind. Dabei ist das Ankerteil durch die Gehäusewandung 4 axial verschiebbar
geführt und gehalten.
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Endseitig ist das Elektromagnetsystem bis zu einem Anschlag 5 in das
Gehäuse eingepreßt und fest verankert. Eine endseitige Abdeckplatte 6 kann als äußerer
Abschluß nach dem Einfügen des Elektromagnetsystemes in das Gehäuse eingepreßt sein.
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Eie vorstehend bereits erwähnt, ist das Ankerteil axial verschiebbar
und zwar im Bereich des Ankerhubes "s", wobei in der einen Endlage das Ankerteil
am Elektromagnetsystem anliegt und in der anderen Endlage am Boden 7 des becherförmigen
Gehäuses zur Anlage gelangt.
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Das Elektromagnetsystem 3 besteht aus einem topfartigen Jochteil 8
mit einem mittleren Kern 9. Eine Erregerwicklung 10 ist in das Jochteil eingefügt
und deren Anschlüsse sind nach außen herausgeführt. Bei Bestromung der Wicklung
(mit Gleichstrom) werden an den Polflächen des Kernes und des äußeren ringförmigen
Schenkels Magnetpole ausgebildet, deren magnetische Polarität von der Bestromungsrichtung
abhängig ist. Beispielsweise wird die Bestromungsrichtung so gewählt, daß sich an
der Kernpolfläche 11 ein magnetischer Nordpol und an der Polfläche 12 des äußeren
Ring-Schenkels ein Südpol ausbildet.
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Das Ankerteil 2 besteht aus einem magnetisch leitfähigen Ring 13,
in den ein radial polarisierter, gleichfalls ring-
förmiger Permanentmagnet
14 eingesetzt ist.
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In die innere Öffnung des Permanentmagneten ist ein magnetisch leitfähiger
Kern 15 eingefügt, so daß sich an den Stirnflächen von äußerem Ring und innerem
Kern permanentmagnetische Pole ausbilden. Beispielsweise kann die Pblarisierungsrichtung
des Permanentmagneten so gewählt sein, daß sich an der Kernpolfläche 15 ein magnetischer
Nordpol und an der äußeren Ringpolfläche 17 ein magnetischer Südpol ausbildet. Endseitig
ist in den Ring 13 noch eine magnetisch nicht leitfähige Bodenplatte 18 eingefügt,
die mit einem Ankerstößel 19 versehen ist. Der Ankerstößel ragt dabei durch eine
Offnung 20 des Gehäusebodens 7 aus dem Gehäuse heraus.
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Über den Ankerstößel ist eine Druckfeder 21 geschoben, die sich einerseits
am Gehäuseboden 7 und andererseits an einem am vorderen Ende des Stößels angeordneten
Anschlag 22 abstützt. Dabei ist dieser Anschlag beispielsweise als Federteller mit
dem Druchmesser der Druckfeder entsprechendem Durchmesser ausgeführt und auf das
vordere Ende des Stößels - nach dem Aufschieben der Druckfeder - geschraubt.
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In der Fig. 1 ist das Magnetsystem in der ausgelösten Stellung dargestellt.
Zur Aktivierung des Systems wird von Hand eine Kraft auf den Stößel ausgeübt und
das Ankerteil 2 gegen das Elektromagnetsystem 3 gedrückt, wobei das Elektromagnetsystem
stromlos ist. Dabei wird die Feder 21 zusammengedrückt und gespannt. Bei Anlage
der Polflächen 16, 17 des Ankerteiles an den entsprechenden Polflächen 11, 12 des
Elektromagnetsystemes wird ein permanentmagnetischer Fluß über den äußeren Ring
13 des Ankerteiles, den Eisenkreis des Elektromagnetsystemes (Ringschenkel des Jochteiles
8 - Kern 9) und den Kern 15 des Ankerteiles erfolgen. wobei das Ankerteil durch
permanentmagnetische Kraftwirkung fest am Elektromagnetsystem gehalten wird. Es
ist selbstverständlich, daß dabei die Kraftwirkung der gespannten Feder 21 nicht
so groß ist, daß die permanentmagnetische Haltekraft überwunden und das Ankerteil
sogleich wieder vom Joch des Elektromagnetsystemes gelöst wird.
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Zur Auslösung des Magnetsystemes. d.h. Abwurf des Ankerteiles wird
die Wicklung des Elektromagnetsystemes derart bestromt, daß sich an den Polflächen
11, 12 elektromagnetische Pole ausbilden die die gleiche Polarität wie die anliegenden
permanentmagnetischen Pole des Ankerteiles aufweisen.
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Dabei wird zum einen der permanentmagnetische Fluß über den Eisenkreis
- und somit die Haltekraft - geschwächt und zum anderen wird das Ankerteil aufgrund
der Tatsache, daß sich gleichnamige magnetische Pole abstoßen, bei entsprechend
hoch bemessenem Erregerstrom vom Elektromagnetsystem abgestoßen, Das Ankerteil wird
nunmehr durch die Kraft der Feder 21 und die abstoßende Wirkung der beiden Magnetfelder
mit hoher Beschleunigung vom Elektromagnetsystem weggetrieben.
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Dabei ist der Ankerstößel 19 in der Lage große mechanische Arbeit
zu leisten.
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Bei der Anwendung des Magnetsystemes in Sprinkleranlagen kann beispielsweise
vorgesehen sein, daß der Ankerstößel mit einer Spitze 23 versehen ist, die bei Auslösung
des Magnetsystemes auf ein Sicherungselement (im allg. ein Glasröhrchen, das ein
Ventil geschlossen hält) trifft, dieses dabei zertrümmert und die Sprinkleranlage
in Tätigkeit versetzt.
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Für die Rückführung des Ankerteiles in die Haltestellung nach erfolgter
Auslösung ist vorgesehen, daß diese von Hand erfolgt, wie weiter oben bereits erläutert.
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In der Fig. 2 ist ein Auslösemagnetsystem dargestellt, das in seinem
Aufbau und seiner Wirkungsweise im wesentlichen dem vorstehend erläutertem System
der Fig. 1 entspricht. Jedoch ist hierbei vorgesehen, daß als Permanentmagnet für
das Ankerteil ein axial magnetisierter Magnet verwendet wird.
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Hierzu ist für das Ankerteil 2' ein topfförmiges Teil 24 aus magnetisch
leitfähigem Material vorgesehen, in das mittig der axial magnetisierte Permanentmagnet
25 eingefügt ist. Zwecks Ausbildung des mittleren Poles ist ein Kern-Polstück 26
auf den Permanentmagneten aufgesetzt. Zur seitlichen Abstützung und Zentrierung
von Polstück und Permanentmagnet ist ein aus magnetisch nichtleitendem Material
bestehender Ring 27 (z.B. Kunststoffring) in das
topfförmige Teil
24 eingesetzt.
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In der Haltestellung des Magnetsystemes wird der permanentmagnetische
Fluß über den Boden des topFförmigen Teiles 24 des Ankers, dessen äußeren Ring-Schenkel
28, den Eisenkreis des Elektromagnetsystemes zum Kern-Polstück 26 des Ankerteiles
2' erfolgen. Die Auslösung des Magnetsystemes erfolgt durch Bestromung der Wicklung
des Elektromagnetsystemes wie bereits zu der Ausführung gem. Fig. 1 erläutert.
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Für Anwendungen, bei denen die Haltekraft des Auslösemagnetsystemes
erhöht werden soll, und demzufolge eine stärkere Druckfeder einsetzbar ist, wobei
wiederum eine erhöhte mechanische Energie des abfallenden Ankerteiles an dessen
Stößel zur Verfügung steht, kann vorgesehen sein, daß in der Haltestellung des Auslösemagnetsystemes
die Wicklung des Elektromagnetsystemes mit einem Strom beaufschlagt wird, der entgegengesetzt
zum Auslösestrom gerichtet ist. Dabei werden dann an den Elektromagnet-Polstücken
den permanentmagnetischen Polen des Ankerteiles entgegengesetzt magnetisierte Pole
ausgebildet, wobei die permanentmagnetische Kraftwirkung unterstützt und die Haltekraft
insgesamt erhöht wird
- Leerselte -