DE9116498U1 - Magnet mit stabilen Ankerstellungen, insbesondere zur Verwendung in einer Sanitärarmatur - Google Patents

Description

105 DE 27

Beschre ibung

Magnet mit stabilen Ankerstellungen, insbesondere zur Verwendung in einer Sanitärarmatur

Die Erfindung bezieht sich auf einen Magneten mit stabilen Ankerstellungen, insbesondere zur Verwendung in einer Sanitärarmatur, mit einem federbelasteten Anker und einer Wicklung.

Eine berührungslos gesteuerte Sanitärarmatur, die aus einer Batterie oder einem Akkumulator, der eventuell durch Solarzellen unterstützt wird, betrieben werden soll, darf nur einen minimalen Energiebedarf haben, damit die netzfrei betriebene Stromversorgung möglichst lange und störungsfrei aufrechterhalten werden kann.

Aus der DE-PS 38 18 342 ist eine berührungslos gesteuerte Sanitärarmatur zur kontinuierlichen Veränderung des Menge des durchfließenden Wassers bekannt, bei der ein elektrischer Gleichstrommotor sowie eine Einrichtung, die die Drehbewegung des Gleichstrommotors in eine Linearbewegung eines Stößels zur Steuerung der Membranstellung umsetzt, verwendet wird. Diese bekannte Sanitärarmatur ist komfortabel, wegen ihrer aufwendigen Bauweise jedoch zu teuer in ihrer Herstellung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Magnetventil

105 DE 27

mit stabilen Ankerstellungen zu schaffen, das einfach und kostengünstig herstellbar ist und minimalen Energiebedarf hat, so daß es über einen längeren Zeitraum mit Batterie oder Akkumulator betrieben werden kann.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die im Anspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Die Erfindung weist gegenüber dem Bekannten die Vorteile auf, daß der Anker des Magnetventils zwei stabile Endlagen einnehmen kann und der Magnet zu seiner Betätigung deshalb nur Stromimpulse braucht. Aus diesem Grund kommt der Magnet mit sehr kleinem Energieaufwand aus. Dementsprechend kann der Magnet im Batterie- bzw. Akkumulatorbetrieb störungsfrei über einen längeren Zeitraum betrieben werden. Das Magnetventil ist mit an sich bekannten Elementen aufgebaut und daher kostengünstig herstellbar.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung hervor.

Die Erfindung wird an Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den erfindungsgemäßen Magneten mit als Anwendung angedeutetem Ventilkörper,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Magneten entlang einer Linie II-II in Fig. 1, jedoch ohne Wickelkörper des Magneten,

Fig. 3 einen Teillängsschnitt durch den Magneten nach Fig. 1, jedoch mit konzentrisch auf dem Anker vorgesehener Feder,

Fig. 4 einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines mit seitlichen Längsschlitzen versehenen Ankers,

105 DE 27

Fig. 5 einen Querschnitt durch ein mit seitlichen Längsschlitzen versehenes Ankerführungsrohr, in dem der Anker des Magneten läuft,

Fig. 6 eine Draufsicht auf den Magneten, ähnlich der Darstellung in Fig. 2, jedoch mit einem ringförmigen Permanentmagneten sowie einem ringförmigen Joch.

Ein Anker 2 (Fig. 1) des Magneten 1, der insbesondere bei Anwendung auf eine Sanitärarmatur als Naßankermagnet aufgebaut ist, kann zwei stabile Endlagen einnehmen. Der magnetische Kreis des Magneten 1 ist durch magnetische Reihenschaltung, bestehend aus dem Anker 2, einem Polkern 3, einem Eisenbügel 4 (Fig. 1, 2), zwei Permanentmagneten 5, 6 und einem Joch 7 des Magneten 1 gebildet. Anstatt der beiden Permanentmagnete 5, 6 würde auch ein Permanentmagnet ausreichen. Beim Ausführungsbeispiel ist der Anker 2 als Stößel ausgebildet, an dessen aus dem Magneten 1 herausragenden Ende in an sich bekannter Weise ein Schließkörper 14 zum Verschließen eines Ventilsitzes 15 in einem Ventilkörper 16 eines Ventils 9, beispielsweise als Teil einer Sanitärarmatur, angebracht ist.

Die Wicklung 11 des Magneten 1 wird mit Gleichstrom beaufschlagt. Zur Erreichung der einen Stellung des Ankers 2 muß der Gleichstrom in einer Richtung durch die Wicklung 11 fließen, zur Erreichung der anderen Stellung des Ankers 2 muß der Gleichstrom in der Gegenrichtung durch die Wicklung 11 fließen. In jeder der beiden Endlagen des Ankers 2 verbleibt dieser stabil in der betreffenden Endlage.

Funktionsweise

Ist der Anker ausgefahren (in der Zeichnung nicht dargestellt) wird er durch eine axial in ihm gelagerte

105 DE 27

Druckfeder 8 (Fig. 1), die sich am Polkern 3 des Magneten 1 abstützt, in dieser Lage gehalten, wobei er mit seinem Schließkörper 14 an einem Anschlag anschlägt, beispielsweise am Ventilsitz 15 des Ventilkörpers 16. Ein weiter unten im einzelnen beschriebener magnetischer Kreis ist hierbei aufgrund eines Luftspalts zwischen dem Anker 2 und dem Polkern 3 des Magneten 1 unterbrochen.

Soll der Anker 2 in die Wicklung 11 des Magneten 1 hineingezogen werden, wird Gleichstrom durch die Wicklung 11 des Magneten 1 geleitet. Die Richtung des Gleichstroms muß derart erfolgen, daß die Richtung des magnetischen Flusses im Eisenbügel 4 einerseits und im Joch 7 andererseits gleich ist mit der Richtung des magnetischen Flusses in den Permanentmagneten 5, 6. Für das Hineinziehen des Ankers 2 in den Magneten 1 genügt kurzzeitige, also impulsmäßige Beaufschlagung der Wicklung 11 mit Gleichstrom. Hierbei verstärkt der magnetische Fluß im Eisenbügel 4 einerseits und im Joch 7 andererseits den magnetischen Fluß der Permanentmagneten 5, 6 und damit im gesamten magnetischen Kreis, so daß der Anker 2 in den Magneten 1 hineingezogen wird. Ist der Anker 2 in den Magneten 1 hineingezogen wie dies in Fig. 1 dargestellt ist - wird auch nach Beendigung des Gleichstroms durch die Wicklung 11 des Magneten 1 von den Permanentmagneten 5, 6 ein magnetischer Fluß im magnetischen Kreis (Permanentmagnete, Joch, Anker, Polkern, Eisenbügel) aufrechterhalten, der so groß ist, daß der Anker 2 unter Zusammendrückung der Druckfeder 8 weiter am Polkern 3 anliegt bzw. im angezogenen Zustand verbleibt. Die Druckfeder 8 liegt in einer Bohrung im Anker 2, stützt sich einerseits am Anker 2 und andererseits am Polkern 3 ab.

Soll der Anker 2 wieder ausgefahren werden, wird erneut ein Gleichstrom durch die Wicklung 11 des Magneten 1 geleitet, dessen Richtung aber umgekehrt derjenigen ist, die dem Anzug des Ankers 2 diente. Der magnetische Fluß im Eisenbügel 4

105 DE 27

einerseits und im Joch 7 andererseits ist demjenigen in den Permanentmagneten 5, 6 entgegengerichtet, so daß sie keinen oder zumindest nur noch einen geringen magnetischen Fluß im Anker 2 gestatten. Auch hierfür reicht kurzzeitige, also impulsmäßige Beaufschlagung der Wicklung 11 mit Gleichstrom aus. Die Druckfeder 8 schiebt den Anker 2 von dem Polkern 3 weg, also aus dem Magneten 1 heraus.

Anstatt einer einzigen Wicklung 11 (Fig. 1) können bei einem Ausführungsbeispiel auch zwei Wicklungen 17, 18 (Fig. 3) aufeinandergewickelt sein, wobei zweckmäßigerweise das äußere Ende der inneren Wicklung 17 mit dem inneren Ende der äußeren Wicklung 18 elektrisch verbunden ist, so daß sich eine günstige Möglichkeit der Umpolung zum Zweck der Betätigung des Ankers 2 des Magneten 1 ergibt. Zu diesem Zweck ist die elektrische Verbindung zwischen den beiden Wicklungen 17, 18, nämlich ein Mittenanschluß 29 - wie auch die beiden freien Enden der Wicklungen 17, 18 - aus dem Magneten 1 herausgeführt.

Anstatt der im Anker 2 gelagerten Druckfeder 8 (Fig. 1) kann gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel eine Druckfeder 10 (Fig. 3) vorgesehen sein, die sich einerseits an einem gehäusefesten Widerlager 19 und andererseits am Anker 2 abstützt. Beim Ausführungsbeispiel ist die Druckfeder 10 konzentrisch auf dem Anker 2 angeordnet.

Der Anker des Magneten 1 ist von dem Medium, das das Ventil 9 passiert, also vor allem Wasser, umspült. Zieht der Anker an, bremst ihn das Wasser in dem Raum, in den er hineingleiten will. Insbesondere trifft dies für den Raum zwischen dem Anker und dem Polkern 3 zu.

Anstatt eines Ankers 2 mit rundem Querschnitt (Fig. 2) kann gemäß einem Ausführungsbeispiel ein Anker 20 (Fig. 4) mit längs des Ankers 20 verlaufenden Schlitzen 21, 22 verwendet

105 DE 27

werden. Über diese Schlitze 21, 22 des Ankers 20 fließt Wasser insbesondere aus dem Raum zwischen dem Anker 20 und dem Polkern 3 ab, wenn der Anker 20 angezogen wird. Durch den Druckausgleich über die Schlitze 21, 22 wird die Bewegung des Ankers 20 nur noch in einem vernachlässigbaren Maße durch das Wasser gebremst.

Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel hat ein Anker 23 (Fig. 5) einen runden Querschnitt, und ein Ankerführungsrohr 24 ist mit längs des Ankerführungsrohrs 24 verlaufenden Schlitzen 25, 26 versehen. Zieht der Anker 23 an, fließt Wasser insbesondere aus dem Raum zwischen dem Anker 23 und dem Polkern 3 über die Schlitze 25, 26 des Ankerführungsrohrs 24 ab. Durch den Druckausgleich über die Schlitze 25, 26 wird die Bewegung des Ankers 23 nur noch in einem vernachlässigbaren Maße durch das Wasser gebremst.

Anstatt stabförmiger Permanentmagneten 5, 6 (Fig. 1, 2, 3) kann gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel als Permanentmagnet 27 (Fig. 6) ein ringförmiger Permanentmagnet vorgesehen sein. In diesem Fall wird ein ringförmiges Joch verwendet.

Gemäß weiterer Ausführungsbeispiele kann der für den magnetischen Kreis notwendige Permanentmagnet auch dem Polkern oder dem Anker zugeordnet sein, also mit dem Polkern oder dem Anker verbunden oder Teil von ihm sein.

Der magnetische Kreis, also dessen mechanische Abmessungen und magnetischen Werte, der Permanentmagnet bzw. die Permanentmagnete, die Wicklung(en) und die Druckfeder für den Anker müssen insgesamt so bemessen bzw. justiert sein, daß der Übergang von der einen zu der anderen stabilen Endlage des Ankers innerhalb von weniger als 20 ms vonstatten geht. Ist diese Bedingung erfüllt, ist der Magnet 1 mit Impulssteuerung bei minimalem Energieeinsatz betreibbar.

Claims (13)

105 DE 27 Ansprüche

1. Magnet mit stabilen AnkerStellungen, insbesondere zur Verwendung in einer Sanitärarmatur, mit einem federbelasteten Anker und einer Wicklung, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Kreis des Magneten (1) durch magnetische Reihenschaltung des Ankers (2; 20; 23), eines Polkerns (3), eines Eisenbügels (4), Permanentmagneten (5, 6) und des Jochs (7) des Magneten (1) gebildet ist.

2. Magnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich eine Druckfeder (8) zwischen dem Anker (2; 20; 23) und dem Polkern (3) abstützt.

3. Magnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich eine Druckfeder (10) einerseits gehäusefest und andererseits am Anker (2; 20; 23) abstützt.

4. Magnet nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (20) mit längs des Ankers verlaufenden Schlitzen (21, 22) versehen ist.

5. Magnet nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (2; 23) in einem Ankerführungsrohr (24) läuft, das mit längs des Ankerführungsrohrs (24) verlaufenden Schlitzen (25, 26) versehen ist.

6. Magnet nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Magneten (1) ein Widerlager (19) zum Abstützen der Druckfeder (10) vorgesehen ist, die seitlich am Anker (2; 20; 23) angreift.

7. Magnet nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß anstatt einer Wicklung (11) zwei

105 DE 27

Wicklungen (17, 18) übereinanderliegen.

8. Magnet nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Ende der inneren Wicklung (17) mit dem inneren Ende der äußeren Wicklung (18) elektrisch verbunden ist.

9. Magnet nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Verbindung, nämlich der Mittenanschluß (29) der beiden Wicklungen (17, 18) aus dem Magneten (1) herausgeführt ist.

10. Magnet nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (27) ringförmige Gestalt hat.

11. Magnet nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Joch (28) ringförmig ausgebildet ist.

12. Magnet nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet dem Polkern (3) zugeordnet ist.

13. Magnet nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet dem Anker (2; 20; 23) zugeordnet ist.