Einrichtung mit einer elektromagnetisch angetriebenen Pumpe. Die Erfindung bezieht sich auf eine Ein richtung mit Pumpe, deren Förderorgan mit dem Anker eines wechselstromgespeisten Elek tromagneten gekuppelt ist. Die Erfindung be steht darin, dass das Steuerschiebersystem der Pumpe mit dem Anker eines zusätzlichen, gleichfalls wechselstromgespeisten Steuerma gneten gekuppelt ist.
Die erfindungsgemässe Pumpe kann sowohl zum Fördern von Flüssigkeiten als auch als Pumpe zum Fördern von gasförmigen Stoffen ausgebildet sein. In der Zeichnung sind Aus führumgsbeispiele der Erfindung veranschau licht.
Beim Beispiel nach Fig.1 ist der An triebsmagnet der Pumpe mit 10 bezeichnet. Sein Anker 11 ist mit dem Pumpenkolben 12 verbunden. 13 ist der Pumpenzylinder. Die Druckfedern 14 und 15, von denen in der Zeichnung nur die hintere mit ihrem untern Ende sichtbar ist, werden vom Magneten 10 gespannt und bewirken den Druckhub des Kol bens 12. Der Steuerschieber 16 wird vom Steuermagnetbn 17 in oszillierende Bewe gung versetzt. 18 ist der Anker dieses Ma gneten, der durch die Federn 19 und 20 ge lüftet wird.
Die Steuerfedern 19, 20 sind im Innern des hohlen Steuerschiebers 16 angeordnet, wo bei ihre Vorspannung und damit die Null stellung des Schiebers durch die Endschrau- ben 21, 22 einstellbar ist. Die beiden Feder räume sind durch eine Bohrung 23 miteinan- der verbunden. Falls die Steuerschieberschwin gung gedämpft werden muss, wird an Stelle dieser Bohrung 23 eine Zwischenwand ge lassen. Gleichzeitig werden die in den End- schrauben 21, 22 vorgesehenen Bohrungen 24, 25 je nach Dämpfung dimensioniert. Hierbei müssen die beiden Räume 26, 27 gegenüber dem Aussenöl so weit abgeschlossen sein, dass die Dämpfung der Bohrungen 24, 25 wirksam wird.
Die ausgezogenen Pfeile geben die Rich tungen des Ölstromes zum Beispiel bei Phasen- voreilung des Steuermagnetstromes gegenüber dem Antriebsmagnetstrom an, während die ge strichelten Pfeile die Richtungen des Ölstro- mes bei Phasennacheilung des Stetermagnet stromes gegenüber dem Antriebsmnagnetstrom zeigen. 28, 29 sind die Zu- bzw. Abflusslei- tungen des Steuerschiebers 16.
Der Antriebsmagnet 10 wird an die Span nung RS und der. Steuermagnet 17 an die Spannung<I>TO</I> des Drehstromnetzes 30 ange schlossen. Das gesamte Magnet-Pumpensystem ist innerhalb des nicht gezeigten Ölbehälters angeordnet, ' liegt also unter Öl, wie in der Zeichnung angedeutet ist.
In der gezeichneten Lage befindet sich der Steuerschieber 16 gerade in der Nullstellung und der Pumpenkolben 12 in seiner untern Ausgangsstellung. Geht jetzt der Pumpenkol ben 12 nach oben, so bewegt sich der Steuer schieber 16 nach rechts. Die Verbindung mit der Saugleitung 28 wird freigegeben. Beim Abwärtshub des Pumpenkolbens 12 bewegt sich der Steuerschieber 16 nach links. Das vom Kolben 12 angesaugte Öl wird jetzt durch die Leitung 29 herausgedrückt.
Legt man den Steuermagneten 17 an eine Wechselspannung, deren Phasenlage beliebig verdreht werden kann, zum Beispiel an die Sekundärspannung eines Drehreglers, so er gibt sich bei Verwendung eines nichtpolari sierten Antriebsmagneten 10 folgende Wir kung: 1. Liegt der Wechselstrom des Steuer magneten 17 in Phase mit dem Wechselstrom des Antriebsmagneten 10, so kann der Kolben 12 nicht bewegt werden, und die Pumpen leistung ist gleich null.
2. Wird der Wechselstrom im Steuer magneten 17 in der Phase gegenüber dem Wechselstrom im Antriebsmagneten 10 vorver dreht, so nimmt die Pumpenförderung mit wachsendem Phasenwinkel stetig zu, um bei einer elektrischen Vorverdrehung von 45 den maximalen Wert zu erreichen, da jetzt Steuer schieber 17 und Pumpenkolben 12 mechanisch um 90 phasenverschoben sind. Wegen der quadratischen Zugkraftabhängigkeit und der dadurch bedingten Frequenzverdopplung ge nügen bei einfachen Elektromagneten 45 elektrische Phasenverschiebung der beiden Magnetströme untereinander, um 90 mecha nische Phasenverschiebung zwischen der Amplitude des Pumpenkolbens 12 und der Amplitude des Steuerschiebers 16 zu erreichen.
3. Wird der Wechselstrom im Steuer magneten 17 in der Phase gegenüber dem Wechselstrom im Antriebsmagneten 10 nach verdreht, so fängt der Pumpenkolben 12 eben falls an zu fördern, nur in der entgegen gesetzten Strömungsrichtung, wie im Falle 2. Wird diese elektrische Phasenverschiebung auf 90 gegenüber dem Endzustand von Fall 2, das heisst 45 gegenüber dem Endzustand von Fall 1 erhöht, so fördert die Schwingpumpe mit voller Leistung in der entgegengesetzten Richtung von Fall 2.
Um die Arbeit der Schwingpumpe von den Spannungsschwankungen möglichst unabhän gig zu machen, empfiehlt es sich, die Spule des Antriebsmagneten 10 so anzulegen, dass bei Nennspannung bereits Sättigung im Kern des Magneten eingetreten ist, so dass der Ma gnetisierungsstrom sich zwar entsprechend der Spannungsschwankung ändern kann, der von ihm erzeugte Fluss im Luft spalt sich aber im Bereich der grösst möglichen Spannungsschwankungen von 10 % praktisch nicht ändert.
In gleicher Weise wird man vorteilhaft den Steuermagne ten 17 so auslegen, dass er im Bereich der Sättigung arbeitet, damit der Luftspaltfluss und damit die erregende Magnetkraft sich bei 10% Änderungen der Steuerspulen- spannung praktisch nicht ändern.
Fig.2 und 3 der Zeichnung zeigen im Schnitt zwei Ausführungen, bei denen eine Pumpe mit einem Stehkolben kombiniert ist, der in den vorliegenden Fällen doppelseitig vom Drucköl der Pumpe beaufschlagt wird. Durch eine solche Kombination einer Pumpe mit einem Stellkolben entsteht eine elektro hydraulische Verstellvorriehtung, die sich durch grosse Verstellkräfte und grosse Ver- stellwege auszeichnet. Die Möglichkeit der Anwendung hoher Flüssigkeitsdrücke, bei spielsweise in der Grössenordnung von 30 atü, ergibt dabei besonders kleine Abmessungen.
Die Vorrichtung kann dabei vielseitig, bei spielsweise für die Verstellung von Schiebern, Ventilen, Klappen, Bremsen oder ähnlichen Arbeitsgeräten sowie für den Antrieb elek trischer Schalter, zur Anwendung kommen.
Bei der Ausführung der Fig.2 bezeich nen, wie bei der Ausführung der Fig. 1, 10 den Antriebsmagneten, 11 dessen Anker, 12 den Pumpenkolben, 13 den Pumpenzylinder, 16 den Steuerschieber, 17 den Steuermagne ten, 18 den Anker desselben, 19, 20 die Null stellungsfedern des Steuerschiebers, 21, 22 die einstellbaren Endschrauben der Federn, 23 die Verbindungsbohrung der beiden Feder räume, 24, 25 die in den Endschrauben 21, 22 vorgesehenen Bohrungen, 26, 27 die beiden Dämpfungsräume und 28, 29 die Zu- bzw. Abflussleitlmg des Schiebers 16.
Die beiden Leitungen 28, 29 führen zu den Enden des Druckzylinders 31 für den Stellkolben 32, dessen Kolbenstangen 33, 34 druckdicht durch die Deckel 35, 36 des Zy linders 31 geführt sind. 37 ist eine Kupp lungsöse, über die der Steilkolben mit dem zu verstellenden Arbeitsgerät kuppelbär ist. Das Magnet-Pumpenaggregat ist auch hier, wie angedeutet, unter Öl untergebracht.
Zur Bewegung des Steilkolbens 32 nach rechts wird eine Strömung in Richtung der ausgezogenen Pfeile und zur Bewegung des Steilkolbens 32 nach links eine Strömung in Richtung der gestrichelten Pfeile herbeige führt. Die Umsteuerung der Strömung kann dabei in einfacher Weise durch eine Verän derung der Phasenlage des Steuerstromes für den Steuermagneten 17 gegenüber dem Strom für den Antriebsmagneten 10 erfolgen. Die Phasenlage braucht nur von + 45 bis - 45 verändert zu werden, da wegen der Frequenz verdopplung ein elektrischer Winkel von 45 einem mechanischen Phasenwinkel von 90 entspricht. Bei der angegebenen Phasenlage von + 45 und - 45 ist die Pumpe zum Bei spiel auf maximale Ölförderung in den bei den Pfeilrichtungen eingestellt, während bei Phasengleichheit die Ölförderung gleich null ist.
Die erwähnte Veränderung der Phasen lage kann in bekannter Weise mittels eines Drehreglers, einer veränderlichen Induktivität oder dergleichen erfolgen, wobei der Dreh- regier, die veränderliche Induktivität oder dergleichen selbsttätig vom Steilkolben aus verstellt werden kann. Vorzugsweise wählt man eine Schaltung, bei der die Spule des Steuermagneten 17 und eine Eisenkernspule mit veränderlichem Luftspalt sowie ein Kon densator in Reihe liegen und parallel hierzu die Spule des Antriebsmagneten 10 geschaltet ist. Durch Veränderung des Luftspaltes der Eisenkernspule ist dann die Phasenlage des Steuermagnetstromes gegenüber dem Antriebs magnetstrom zu ändern.
Diese Schaltung ist für die meisten Anwendungen am einfachsten, da kein Drehstrom erforderlich ist, sondern einfacher Wechselstrom ausreicht.
Da die Steuerschieber so gebaut werden können, dass die Grösse der Schieberamplitude auf den Ölstrom des Pumpenkolbens keinen Einfluss ausübt, ist mur die Phasenlage des Steuermagnetstromes gegenüber dem Antriebs magnetstrom für die Grösse und Richtung des Ölstromes der Pumpe entscheidend. Besonders bei Steuermagneten mit freischwingendem Anker spielt die Amplitudenänderung keine Rolle.
Die im gemeinsamen Zylinderblock 13 vor gesehenen beiden Rückschlagventile 38, 39 haben den Zweck, die im System auftreten den Leckölverluste auszugleichen. Verläuft die Ölförderung beispielsweise in der ausge zogenen Pfeilrichtung, so wird bei nicht ganz gefülltem Kreislauf das Ventil 39 unter dem Einfluss der Saugwirkung geöffnet, während das unter Innendruck stehende Ventil 38 ge schlossen bleibt. Bei einem Verlauf der Öl förderung in Richtung der gestrichelten Pfeile ist die Wirkung der Ventile 38, 39 eine um gekehrte.
Steht das Aussenöl nicht durch eine besondere Pumpe unter Druck, ist also der Aussendruck gleich null, so muss die Schwingpumpe durch ihr Saugen allein die Leckölverluste ausgleichen. Wird dagegen das Aussenöl durch eine besondere Pumpe unter Druck gesetzt, ist also der Aussendruck grösser als null, so werden die Leckölverluste durch den Aussendruck immer ausgeglichen.
Bei der Vorrichtung der Fig.3 ist die Pumpe als Doppelkolbenpumpe ausgebildet. Sie besitzt zwei Antriebsmagnete 10a und 10b mit den Ankern 11a, 11b, von denen je ein Kolben 12a bzw. 12b angetrieben wird. Den beiden Kolben 12a, 12b ist ein einziger Steuerschieber 16 mit Steuermagnet 17 zuge ordnet.
Der Steuerschieber 16 liegt dabei senk recht zu den beiden Kolben 12a, 12b im ge meinsamen Zylinderblock 13. 28, 29 sind hier wieder die Verbindungsleitungen zum Druck zylinder 31 des Steilkolbens 32. 38 ist ein im mittleren Teil des Zylinderblockes 13 vorge sehener Mischraum, in dem das von einer Kolbenseite aus dem Druckzylinder 31 zurück strömende Öl mit frischem Aussenöl gemischt wird, bevor es von der Pumpe angesaugt und auf die andere Kolbenseite gedrückt wird. Dadurch werden zwanglos alle Leckölverluste des Druckzylinders 31 sofort ausgeglichen. Besondere Rückschlagventile und eine beson dere Druckpumpe sind damit nicht mehr er forderlich.
Ferner findet auf diese Weise ein guter Wärmeaustausch des Arbeitsöls mit dem Vorratsöl statt.
Die beiden Spulen der Antriebsmagnete 10a und 10b sind in Reihe geschaltet. Hier durch wird Stromgleichheit erzwungen, auch wenn zum Beispiel der Pumpenkolben 12a beim Saugen wesentlich geringere Dämpfung hat und deshalb mit grösserem Hub schwingt als der Kolben 12b. Die beiden Systeme sind also elastisch zwangläufig auf gleiche Ampli tude gebracht, und es stellt sich ein mittlerer Strom ein, der vom Mittelwert der Luft spalte der Magnete 10a und 10b abhängt. Da die elastische Rückwirkung der hydraulischen Seite bei der Schwingpumpe nicht gross ist, wird die theoretisch vorhandene Rückkopp lung infolge der unterschiedlichen Dämpfung nicht spürbar.
Die beiden Spulen der Antriebsmagnete 10ä und 10b können auch parallel geschaltet werden. In diesem Falle ist jeder der Pum penkolben 12a, 12b unabhängig vom andern, das heisst hier wird sich das mechanische Schwingungssystem jedes Pumpenkolbens je nach der sehr unterschiedlichen Dämpfung (beim Saugen max 1 atü, beim Drücken viel leicht max 15 bis 20 atü) in seinem Schwin gungshub sehr unterschiedlich einstellen, wo durch vielleicht der saugende Kolben an schlägt, was aber durch eine Öldämpfung bei zu grossem Pumpenhub verhindert werden kann.
Ferner ist auch eine Ausführung denkbar, bei der ein Magnet zwei miteinander verbun dene Pumpenkolben antreibt. Bei den sehr unterschiedlichen Drücken ergeben sich jedoch bei einer solchen Ausführung starke Klem- mungen beim Schwingen, so dass diese Bau form praktisch weniger in Betracht zu ziehen ist. Günstiger ist eine Bauform, bei der eben falls nur ein Antriebsmagnet vorgesehen ist, bei der aber zwei voneinander unabhängig schwingende Pumpenkolben vorhanden sind. Wenn z.
B. bei einer solchen Bauform der eine Kolben saugt und deshalb stark Schwingt, geht der Teilfluss des Magneten über einen grossen Luftspalt, der Teilfluss des drückenden Kolbens dagegen über einen wegen des Ge gendruckes wesentlich kleineren Luftspalt. Da die magnetischen Widerstände aber fast aus schliesslich proportional dem Luftspalt sind, wird automatisch der Teilfluss des drückenden Kolbens verstärkt und der des saugenden Kolbens geschwächt, wodurch dann eine zu grosse Schwingung des saugenden Kolbens verhindert und die Schwingung des drücken den Kolbens gekräftigt wird.
Es. wird dadurch genau das Gleiche erreicht, wie bei der Hin- tereinanderschaltiing zweier Antriebsmagnete der Fig. 3.
Ferner kann der Steuermagnet der Pumpe zugleich als Schaltschütz für den Antriebs magneten der Pumpe verwendet, werden. Auf diese Weise kann ein besonderes Schaltschütz eingespart und so der einfache Aufbau der Pumpe gewahrt werden.
Bei der praktischen Ausführung dieses Vorschlages wird man zweckmässig einen Steuermagneten mit schwenkbarem Joch vor sehen, das dann zur Betätigung der Schalt kontakte dient. Weiter empfiehlt es sich, durch den Steuermagneten die Spule des An triebsmagneten zunächst über einen Vor widerstand an Spannung zu legen, um so den Einschaltstrom zu mildern und gleichzeitig ein Anschlagen des Ankers an den lflagnet- kern sicher zu vermeiden.
Ist. die Pumpe mit einem Stellkolben kombiniert und dieser mit Endlagenkontakten versehen, so wird durch die Kontakte vorteilhaft, niir der Steuer magnet abgeschaltet, der dann von sich aus den Antriebsmagneten stromlos macht. Die Schaltung des Steuermagneten kann als Druekknopfschaltung mit Selbsthaltung aus gebildet sein. Die Selbsthaltung kann durch gekuppelte, mit Schnappschaltung arbeitende Endlagenkontakte aufgehoben werden, wobei der gekuppelte Endlagenschalter langsamer umschaltet als der Steuermagnet abschaltet.
Die Zeichnung zeigt in Fig.4 eine nach diesem Vorschlag arbeitende Schaltung, in Fig.5 ein Ausführungsbeispiel für den als Einäschaltschütz arbeitenden Steuermagneten und in Fig. 6 eine Druckknopfschaltung mit Selbsthaltung.
In der Zeichnung bezeichnen 10 den An triebsmagneten der Pumpe, 17 den Steuer magneten der Pumpe mit dem an seinem schwenkbaren Joch 39 befestigten Schaltkon takt 40 sowie den Gegenkontakten 41, 42, 43 ist ein parallel zu den Gegenkontakten 41, 42 liegender Vorwiderstand. 44, 45 sind die vom schematisch angedeuteten Stellkolben 32 betätigten Endlagenkontakte, die bei der Ausführung der Fig. 6 durch eine Stange 46 miteinander gekuppelt sind. 47 ist der Steuerschalter, der bei der Ausfüh rung der Fig. 6 als Druckknopfschalter mit zwei Druckknöpfen ausgebildet ist. Durch diesen Steuerschalter 47 kann die Spule des Steuermagneten an einen Steuerstrom gelegt werden, der in seiner Phasenlage gegenüber dem Strom des Antriebsmagneten 10 entweder um 45 Grad voreilt oder um 45 Grad nach eilt.
Die Änderung der Phasenlage des Steuer stromes um 45 ändert die Bewegungs lage des Steuerschiebers zum Druckschieber um 90 . Der Stehkolben 32 wird deshalb einmal von oben, das andere Mal von unten beaufschlagt. Ein besonderer Umsteuerschie ber ist also nicht erforderlich. 48, 49 sind die Selbsthaltekontakte der Druckknopfschaltung nach Fig. 6.
Bei der Sehaltung nach Fig. 4 wird durch Einschaltung des Steuerstromes zum Beispiel von der Phasenlage - 45 Grad über den ge schlossenen Endlagenkontakt 44 die Spule des Steuermagneten 17 an Spannung gelegt. Der Steuermagnet 17 zieht sein Joch 39 an, die Kontakte 40, 41 werden geschlossen. Dadurch wird der Stromkreis für den Antriebsmagne ten hergestellt, und zwar zunächst über den Vorwiderstand 43. Nach weiterem Anziehen des Joches 39 werden die Kontakte 41, 42 geschlossen und damit der Vorwiderstand 43 überbrückt, so dass die Spule des Antriebs magneten 10 nunmehr an voller Spannung liegt. Die Pumpe beginnt zu arbeiten, und der von ihr erzeugte Ölstrom drückt den Stellkolben nach oben.
Bei Erreichung der obern Endlage wird der Endlagenkontakt 44 geöffnet und dadurch der Steuerstromkreis 47, 44, 17 unterbrochen. Das Joch 39 fällt ab, die Kontakte 42, 41, 40 werden geöffnet und der Antriebsmagnet 10 wird abgeschaltet. Es wird also stets erst der Steuermagnet 17 ein- bzw. abgeschaltet, bevor der Antriebsmagnet 10 an Spannung gelegt bzw. von dieser ab getrennt wird. Der Steuermagnet 17 wirkt dabei in beiden Fällen als Schaltschütz des Antriebsmagneten 10.
Bei der Ausführung der Fig. 6 wird durch die Betätigung einer der beiden Druckknöpfe des Schalters 47 wiederum zunächst der Steuermagnet 17 an Spannung gelegt. Der Steuerstromkreis wird dabei in üblicher Weise durch die Selbsthaltekontakte 48, 49 aufrecht erhalten. Diese Selbsthaltung wird beim Er reichen der Endlage des Stellkolbens durch die gekuppelten Endlagenkontakte 44, 45 auf gehoben, wobei diese Kontakte einerseits in Schnappschaltung arbeiten, anderseits aber so viel Zeit für die Umschaltung benötigen, dass die Selbsthaltekontakte 48, 49 sicher geöffnet sind, bevor die Umschaltung beendet und damit wieder ein Endlagenkontakt geschlos sen ist.
Fig. 7, 8 und 9 der Zeichnung zeigen Bei spiele für eine zweckmässige bauliche Zusam menfassung des Magnet-Pumpenaggregates mit dem Stellkolben, dessen Zylinder und dem Ölbehälter. Das Wesentliche der gezeigten Bauart besteht darin, dass das Magnet-Pum- penaggregat unabhängig vom Stellkolben und seinem Zylinder schwingungsdämpfend am Ölbehälter befestigt ist und die Verbindung der Pumpe mit dem Druckzylinder des \Stell kolbens über einen Schlauch erfolgt, der gleichzeitig als Windkessel für den Ausgleich der öldruckschwingungen dient.
Infolge die ser schwingungsdämpfenden Befestigung und der Verwendung einer Schlauchverbindung sind der Stellkolben' und das'von ihm zu ver stellende Arbeitsgerät gegen alle Schwingun gen des Magnet-Pumpenaggregates weitgehend abgeschirmt, zumal auch die Öldruckschwin- gtmgen in dem Verbindungsschlauch zum Ausgleich kommen. Bei einer bevorzugten Ausführung sind das Magnet-Pumpenaggregat und der mit der Pumpe über einen Schlauch verbundene Druckzylinder mit Stellkolben am Deckel des Ölbehälters befestigt, wobei die Befestigung des Magnet-Pumpenaggregates über ein schwingungsdämpfendes Bauelement, zum Bei spiel Gummimetallblöcke, erfolgt.
Die gesamte Einheit ist damit am Deckel des Ölbehälters befestigt, ohne dass die Schwingungen des Magnet-Pumpenaggregates sowie die Öldruck schwingungen auf den Druckzylinder und den Stellkolben übertragen werden. Durch Ab heben des Deckels sind alle lebenswichtigen Bauteile leicht zugänglich und somit in Scha denfällen leicht zu überholen.
In Fig. 7 bezeichnen 50 den Ölbehälter, der etwa bis zur angegebenen Höhe mit Be triebsflüssigkeit gefüllt ist, 51 den den Be hälter 50 oben abschliessenden Deckel, 52 den auf dem Deckel 51 befindlichen Klemmen kästen für die elektrische Zuleitung, 10 den wechselstrombetriebenen Antriebsmagneten, 11 den Anker dieses Magneten, 12 den mit dem Anker 11 verbundenen Pumpenkolben, 13 den Pumpenzylinder, 16 den quer zum Pum penkolben 12 liegenden Steuerschieber, 17 den zum Antrieb dieses Schiebers 16 dienenden Steuermagneten, 18 den mit dem Schieber 16 verbundenen Anker dieses Magneten, 14 eine der beim Anzughub des Ankers 11 des An triebsmagneten 10 gespannten und beim Rück hub des Ankers den Puupenkolben 12 nach unten drückenden Ankerfedern, 14, 15 und 28, 29 die Ein- und Auslassleitungen des Schie bers 16.
Das gesamte Aggregat, bestehend aus dem Antriebsmagneten 10, seinem Anker 11, dem Pumpenkolben 12, dem Pumpenzylinder 13, dem Steuerschieber 16, dem Steuermagneten 17, dem Anker 18 dieses Magneten sowie den Ankerfedern 14, 15 ist, wie aus Fig. 8 hervor geht, mittels der Augen 53, 54 und den beiden Paarender Gummimetallblöcke 55, 56 schwin gungsdämpfend am Deckel 51 aufgehängt. Alle beim Betrieb des Aggregates auftreten den Schwingungen werden von diesen Gummi metallblöcken 55, 56 abgefangen und so vom Deckel 51 des Behälters 50 ferngehalten. Damit auch über die Ölleitung zum Druck zylinder 31 keine Schwingungen übertragen werden, wird diese Leitung von einem elasti schen Schlauch 57 gebildet, der infolge seiner Elastizität bleichzeitig als Windkessel für die Öldruckschwingungen dient. Der Druckzylinder 31 liegt parallelachsig zum Pumpenkolben 12.
Er ist, wie das Magnet- Pumpenaggregat, am Deckel 51 des Behälters 50 aufgehängt. Die Aufhängung kann in die sem Falle starr erfolgen, da die Aggregat schwingungen bereits von den Gummimetall blöcken 55, 56 und dem Schlauch 57 hinrei chend abgefangen werden.
Der im Zylinder 31 geführte Stellkolben 32 ist wiederum dop pelseitig beaufschlagt, wobei die Oberseite des Stellkolbens 32 über den Schlauch 57 mit dem Ein- bzw. Auslass 28 des Schiebers 16 und die Unterseite des Stehkolbens 32 über einen zweiten, in der Zeichnung nicht wiedergege benen Schlauch mit dem Ein- bzw. Auslass 29 des Schiebers 16 verbiuiden sind. 33, 34 sind die nach unten und oben unter Anordnung von Dichtungen aus dem Druckzylinder 31 herausgeführten Stangen des Stellkolbens 32. 37 ist die Kupplungsöse, die zur Kupplung mit dein zu verstellenden Arbeitsgerät. dient.
Bei der Ausführungsform nach der Fig. 9 dienen die Verbindungsschläuche 57a, <I>57b</I> von Pumpe und Druckzylinder gleichzeitig zur schwingungsdämpfenden Befestigung des Ma gnet-Pumpenaggregates 58 am Ölbehälter 50. Die Verbindungsschläuche 57a, 57b sind dabei nach Art von Wellrohren ausgebildet, mittels derer das Magnet-Pumpenaggregat an der Un terseite des Behälterdeckels 51 aufgehängt wird, während der Druckzylinder 31 mit dem Stellkolben 32 auf der Oberseite des Deckels 51 angebracht ist.
Das 1/Iagnet-Pumpenaggre- gat 58 ist, wie bei der Ausführung der Fig. 1, so aufgebaut, dass der Kolben der Pumpen von einem Wechselstrommagneten angetrieben wird und das zugehörige Steuerschiebersy stem mit dem Anker eines ähnlichen, gleichfalls wechselstromgespeisten Steuermagneten ge kuppelt ist. Alle Schwingungen des Magnet-Pumpen aggregates 58 werden von den Wellrohren 57a, 57b abgefangen und so vom Deckel 51 und von Druckzylinder 31 und Stellkolben 32 fern gehalten. Der Stellkolben 32 ist als Drehkolben ausgebildet.
Hierdurch kann die axiale Bau- böhe erheblich verkürzt werden, und es ergibt sich für viele Anwendungsfälle, zum Beispiel für Drehklappen und dergleichen, ein Gerät solcher Ausmasse, wie sie mit dem hin und her gehenden Kolben nicht erreichbar sind.
Device with an electromagnetically driven pump. The invention relates to a device with a pump whose conveying element is coupled to the armature of an alternating current-fed elec tromagnet. The invention be is that the control slide system of the pump is coupled with the armature of an additional, also AC-fed Steuerma gneten.
The pump according to the invention can be designed both for conveying liquids and as a pump for conveying gaseous substances. In the drawing, from exemplary embodiments of the invention are illustrated.
In the example of Figure 1, the drive magnet on the pump is denoted by 10. Its armature 11 is connected to the pump piston 12. 13 is the pump cylinder. The compression springs 14 and 15, of which only the rear with its lower end is visible in the drawing, are tensioned by the magnet 10 and cause the pressure stroke of the piston 12. The spool 16 is set by the Steuermagnetbn 17 in oscillating motion. 18 is the anchor of this Ma gneten, which is released by the springs 19 and 20 ge.
The control springs 19, 20 are arranged in the interior of the hollow control slide 16, where their pretension and thus the zero position of the slide can be adjusted by the end screws 21, 22. The two spring spaces are connected to one another by a bore 23. If the control slide oscillation has to be damped, a partition wall is left in place of this hole 23. At the same time, the bores 24, 25 provided in the end screws 21, 22 are dimensioned depending on the damping. Here, the two spaces 26, 27 must be sealed off from the external oil to such an extent that the damping of the bores 24, 25 becomes effective.
The solid arrows indicate the directions of the oil flow, for example when the control magnet current is in phase with the drive magnet current, while the dashed arrows show the directions of the oil flow when the steterm magnet current is phase lagging compared to the drive magnet current. 28, 29 are the inflow and outflow lines of the control slide 16.
The drive magnet 10 is connected to the voltage RS and the. Control magnet 17 is connected to the voltage <I> TO </I> of the three-phase network 30. The entire magnetic pump system is arranged inside the oil container, which is not shown, so it is under oil, as is indicated in the drawing.
In the position shown, the control slide 16 is currently in the zero position and the pump piston 12 is in its lower starting position. If now the Pumpenkol ben 12 goes up, the control slide 16 moves to the right. The connection with the suction line 28 is released. During the downward stroke of the pump piston 12, the control slide 16 moves to the left. The oil sucked in by the piston 12 is now pressed out through the line 29.
If you apply the control magnet 17 to an alternating voltage, the phase position of which can be rotated as desired, for example to the secondary voltage of a rotary control, it gives the following effect when using a non-polarized drive magnet 10: 1. If the alternating current of the control magnet 17 is in phase with the alternating current of the drive magnet 10, the piston 12 cannot be moved, and the pump output is zero.
2. If the alternating current in the control magnet 17 vorver rotates in phase with the alternating current in the drive magnet 10, the pump delivery increases steadily with the phase angle to reach the maximum value at an electrical pre-rotation of 45, since now control slide 17 and Pump pistons 12 are mechanically 90 out of phase. Because of the quadratic traction dependence and the resulting frequency doubling ge enough with simple electromagnets 45 electrical phase shift of the two magnetic currents with each other to achieve 90 mechanical phase shift between the amplitude of the pump piston 12 and the amplitude of the control slide 16.
3. If the alternating current in the control magnet 17 is rotated in phase with respect to the alternating current in the drive magnet 10, the pump piston 12 also begins to deliver, only in the opposite direction of flow, as in case 2. This electrical phase shift is 90 compared to the final state of case 2, i.e. 45 higher than the final state of case 1, the oscillating pump delivers at full power in the opposite direction of case 2.
In order to make the work of the vibration pump as independent as possible of the voltage fluctuations, it is advisable to place the coil of the drive magnet 10 in such a way that saturation has already occurred in the core of the magnet at the nominal voltage, so that the magnetizing current can change according to the voltage fluctuation , but the flow it generates in the air does not practically change in the range of the greatest possible voltage fluctuations of 10%.
In the same way, the control magnet 17 will advantageously be designed in such a way that it works in the saturation area so that the air gap flux and thus the exciting magnetic force practically do not change with 10% changes in the control coil voltage.
2 and 3 of the drawing show, in section, two designs in which a pump is combined with a flat piston, which in the present cases is acted upon on both sides by the pressure oil of the pump. Such a combination of a pump with an actuating piston creates an electro-hydraulic adjustment device which is characterized by large adjustment forces and large adjustment paths. The possibility of using high liquid pressures, for example in the order of magnitude of 30 atmospheres, results in particularly small dimensions.
The device can be used in a variety of ways, for example for the adjustment of slides, valves, flaps, brakes or similar tools and for driving electrical switches.
In the embodiment of FIG. 2, as in the embodiment of FIGS. 1, 10 denote the drive magnet, 11 its armature, 12 the pump piston, 13 the pump cylinder, 16 the control slide, 17 the control magnet, 18 its armature, 19 , 20 the zero position springs of the control slide, 21, 22 the adjustable end screws of the springs, 23 the connecting hole of the two spring spaces, 24, 25 the holes provided in the end screws 21, 22, 26, 27 the two damping chambers and 28, 29 the zu - or discharge line of the slide 16.
The two lines 28, 29 lead to the ends of the pressure cylinder 31 for the actuating piston 32, the piston rods 33, 34 of which are guided pressure-tight through the cover 35, 36 of the cylinder 31 Zy. 37 is a coupling eyelet through which the steep piston is coupled to the implement to be adjusted. As indicated, the magnetic pump unit is also housed under oil here.
To move the steep piston 32 to the right, a flow in the direction of the solid arrows and to move the steep piston 32 to the left a flow in the direction of the dashed arrows. The flow can be reversed in a simple manner by changing the phase position of the control current for the control magnet 17 with respect to the current for the drive magnet 10. The phase position only needs to be changed from + 45 to - 45, since an electrical angle of 45 corresponds to a mechanical phase angle of 90 due to the frequency doubling. With the specified phase position of + 45 and - 45, the pump is set, for example, to maximum oil delivery in the directions shown by the arrows, while the oil delivery is zero when the phases are identical.
The mentioned change of the phase position can take place in a known manner by means of a rotary control, a variable inductance or the like, wherein the rotary controller, the variable inductance or the like can be adjusted automatically from the steep piston. A circuit is preferably chosen in which the coil of the control magnet 17 and an iron core coil with a variable air gap and a capacitor are in series and the coil of the drive magnet 10 is connected in parallel. By changing the air gap of the iron core coil, the phase position of the control magnet current with respect to the drive magnet current is to be changed.
This circuit is the simplest for most applications, since no three-phase current is required, but simple alternating current is sufficient.
Since the control spool can be built in such a way that the size of the spool amplitude has no influence on the oil flow of the pump piston, only the phase position of the control magnetic current relative to the drive magnetic current is decisive for the size and direction of the oil flow of the pump. The change in amplitude does not play a role, particularly in the case of control magnets with a freely oscillating armature.
The two check valves 38, 39 seen in the common cylinder block 13 have the purpose of compensating for the leakage oil losses that occur in the system. If the oil production runs, for example, in the direction of the arrow drawn out, when the circuit is not completely filled, the valve 39 is opened under the influence of the suction effect, while the internal pressure valve 38 remains closed. In a course of the oil delivery in the direction of the dashed arrows, the effect of the valves 38, 39 is a reverse.
If the external oil is not under pressure by a special pump, i.e. if the external pressure is equal to zero, then the oscillation pump must compensate for the leakage oil losses through its suction alone. If, on the other hand, the external oil is pressurized by a special pump, i.e. if the external pressure is greater than zero, the leakage oil losses are always compensated for by the external pressure.
In the device of Figure 3, the pump is designed as a double piston pump. It has two drive magnets 10a and 10b with armatures 11a, 11b, each of which drives a piston 12a or 12b. A single control slide 16 with control magnet 17 is assigned to the two pistons 12a, 12b.
The spool 16 is perpendicular to the two pistons 12a, 12b in the common cylinder block 13. 28, 29 are the connecting lines to the pressure cylinder 31 of the steep piston 32. 38 is a mixing chamber in the middle part of the cylinder block 13, in which the oil flowing back from the pressure cylinder 31 from one piston side is mixed with fresh external oil before it is sucked in by the pump and pressed onto the other side of the piston. As a result, all leakage oil losses of the pressure cylinder 31 are immediately compensated for. Special check valves and a special pressure pump are therefore no longer required.
Furthermore, in this way there is good heat exchange between the working oil and the storage oil.
The two coils of the drive magnets 10a and 10b are connected in series. In this case, equal flow is enforced, even if, for example, the pump piston 12a has significantly less damping during suction and therefore swings with a greater stroke than the piston 12b. The two systems are therefore elastically inevitably brought to the same amplitude, and a mean current is established which depends on the mean value of the air gap of the magnets 10a and 10b. Since the elastic reaction of the hydraulic side is not great in the vibration pump, the theoretically existing feedback is not noticeable due to the different damping.
The two coils of the drive magnets 10a and 10b can also be connected in parallel. In this case, each of the Pum penkolben 12a, 12b is independent of the other, that is, here the mechanical vibration system of each pump piston will be depending on the very different damping (when sucking max 1 atm, when pressing a maximum of 15 to 20 atm) in its Set the oscillation stroke very differently, at which point the suction piston may hit, but this can be prevented by oil damping if the pump stroke is too large.
Furthermore, an embodiment is also conceivable in which a magnet drives two pump pistons connected to one another. At the very different pressures, however, such a design results in strong clamping when swinging, so that this construction form is practically less to be considered. A design is more favorable in which only one drive magnet is provided, but in which there are two independently oscillating pump pistons. If z.
B. in such a design of a piston sucks and therefore vibrates strongly, the partial flow of the magnet goes over a large air gap, the partial flow of the pressing piston, on the other hand, over a significantly smaller air gap because of the counter pressure. Since the magnetic resistances are almost exclusively proportional to the air gap, the partial flow of the pressing piston is automatically increased and that of the sucking piston is weakened, which prevents excessive oscillation of the sucking piston and the oscillation of the pressing piston is strengthened.
It. exactly the same thing is achieved as a result of connecting two drive magnets in series in FIG.
Furthermore, the control magnet of the pump can also be used as a contactor for the drive magnet of the pump. In this way, a special contactor can be saved and the simple structure of the pump can be preserved.
In the practical implementation of this proposal, you will expediently see a control magnet with a pivotable yoke, which is then used to actuate the switching contacts. It is also advisable to use the control magnet to initially apply voltage to the coil of the drive magnet via a series resistor in order to reduce the inrush current and at the same time reliably prevent the armature from hitting the oil magnet core.
Is. If the pump is combined with an actuating piston and this is provided with end position contacts, the control magnet is advantageously switched off by the contacts, which then automatically de-energizes the drive magnet. The circuit of the control magnet can be formed as a push button circuit with self-holding. The self-holding can be canceled by means of coupled, snap-action limit position contacts, whereby the coupled limit switch switches more slowly than the control magnet switches off.
The drawing shows in FIG. 4 a circuit operating according to this proposal, in FIG. 5 an exemplary embodiment for the control magnet operating as a contactor and in FIG. 6 a push-button circuit with self-holding.
In the drawing, 10 denote the drive magnet on the pump, 17 the control magnet of the pump with the Schaltkon attached to its pivoting yoke 39 clock 40 and the mating contacts 41, 42, 43 is a parallel to the mating contacts 41, 42 lying series resistor. 44, 45 are the end position contacts actuated by the schematically indicated actuating piston 32, which in the embodiment of FIG. 6 are coupled to one another by a rod 46. 47 is the control switch, which is designed as a push-button switch with two push-buttons in the execution of FIG. 6. By means of this control switch 47, the coil of the control magnet can be connected to a control current which, in its phase position, either leads 45 degrees or lags 45 degrees compared to the current of the drive magnet 10.
The change in the phase position of the control current by 45 changes the position of movement of the control slide relative to the pressure slide by 90. The upright piston 32 is therefore acted upon once from above and the other time from below. A special reversing slide is therefore not required. 48, 49 are the self-holding contacts of the push-button circuit according to FIG. 6.
4, the coil of the control magnet 17 is connected to voltage by switching on the control current, for example from the phase position - 45 degrees via the closed end position contact 44. The control magnet 17 attracts its yoke 39, the contacts 40, 41 are closed. This creates the circuit for the drive magnet, initially via the series resistor 43. After further tightening of the yoke 39, the contacts 41, 42 are closed and the series resistor 43 is bridged so that the coil of the drive magnet 10 is now at full voltage lies. The pump begins to work and the flow of oil it generates pushes the actuating piston upwards.
When the upper end position is reached, the end position contact 44 is opened and the control circuit 47, 44, 17 is thereby interrupted. The yoke 39 falls off, the contacts 42, 41, 40 are opened and the drive magnet 10 is switched off. The control magnet 17 is therefore always switched on or off before the drive magnet 10 is connected to voltage or is disconnected from it. The control magnet 17 acts as a contactor for the drive magnet 10 in both cases.
In the embodiment of FIG. 6, when one of the two pushbuttons of the switch 47 is actuated, the control magnet 17 is first applied to voltage. The control circuit is maintained in the usual way by the self-holding contacts 48, 49. This self-holding is lifted when he reaches the end position of the actuating piston by the coupled end position contacts 44, 45, these contacts on the one hand work in snap-action, but on the other hand require so much time for the switch that the self-holding contacts 48, 49 are safely opened before the Switchover is complete and a limit contact is closed again.
Fig. 7, 8 and 9 of the drawings show in games for an appropriate structural summary of the magnetic pump unit with the actuating piston, its cylinder and the oil tank. The essence of the design shown is that the magnetic pump unit is attached to the oil tank in a vibration-damping manner, independent of the actuating piston and its cylinder, and the pump is connected to the pressure cylinder of the actuating piston via a hose that also acts as an air chamber for compensation which is used for oil pressure oscillations.
As a result of this vibration-damping attachment and the use of a hose connection, the actuating piston and the tool to be adjusted by it are largely shielded against all vibrations of the magnet pump unit, especially since the oil pressure vibrations in the connecting hose are compensated. In a preferred embodiment, the magnet pump unit and the pressure cylinder connected to the pump via a hose are attached to the cover of the oil container with actuating pistons, the magnet pump unit being attached via a vibration-damping component, for example rubber-metal blocks.
The entire unit is thus attached to the cover of the oil container without the vibrations of the magnetic pump unit and the oil pressure vibrations being transmitted to the pressure cylinder and the actuating piston. By lifting the cover, all vital components are easily accessible and therefore easy to overhaul in the event of damage.
In Fig. 7, 50 denote the oil container, which is filled with operating fluid approximately up to the specified height, 51 the cover closing the loading container 50 at the top, 52 the terminal boxes on the cover 51 for the electrical supply line, 10 the AC drive magnet, 11 the armature of this magnet, 12 the pump piston connected to the armature 11, 13 the pump cylinder, 16 the control slide located transversely to the Pum penkolben 12, 17 the control magnet used to drive this slide 16, 18 the armature of this magnet connected to the slide 16, 14 one of the armature springs which are tensioned during the pull-up stroke of the armature 11 of the drive magnet 10 and which press the pup piston 12 downward during the return stroke of the armature, 14, 15 and 28, 29 the inlet and outlet lines of the slide 16.
The entire unit, consisting of the drive magnet 10, its armature 11, the pump piston 12, the pump cylinder 13, the control slide 16, the control magnet 17, the armature 18 of this magnet and the armature springs 14, 15 is, as can be seen from FIG , by means of the eyes 53, 54 and the two pairs of rubber-metal blocks 55, 56 suspended from the cover 51 in a vibration-damping manner. All vibrations occurring during operation of the unit are intercepted by these rubber metal blocks 55, 56 and thus kept away from the cover 51 of the container 50. So that no vibrations are transmitted via the oil line to the pressure cylinder 31, this line is formed by an elastic hose 57's rule, which due to its elasticity serves as an air chamber for the oil pressure oscillations. The pressure cylinder 31 is axially parallel to the pump piston 12.
Like the magnetic pump unit, it is suspended from the cover 51 of the container 50. The suspension can be rigid in this case, since the unit vibrations are already intercepted by the rubber-metal blocks 55, 56 and the hose 57 suffi ciently.
The actuating piston 32 guided in the cylinder 31 is in turn acted upon on both sides, the top of the actuating piston 32 via the hose 57 to the inlet or outlet 28 of the slide 16 and the underside of the upright piston 32 via a second, not reproduced in the drawing Hose with the inlet or outlet 29 of the slide 16 are verbiuiden. 33, 34 are the rods of the actuating piston 32, which are led out downwards and upwards with the arrangement of seals from the pressure cylinder 31. 37 is the coupling eye, which is used for coupling with the working device to be adjusted. serves.
In the embodiment according to FIG. 9, the connecting hoses 57a, 57b of the pump and pressure cylinder serve at the same time for the vibration-damping attachment of the magnet pump assembly 58 to the oil tank 50. The connecting hoses 57a, 57b are like corrugated tubes formed, by means of which the magnetic pump unit is suspended from the underside of the container lid 51, while the pressure cylinder 31 with the actuating piston 32 is attached to the top of the lid 51.
The 1 / Iagnet-Pumpenaggre- gat 58 is, as in the embodiment of FIG. 1, so constructed that the piston of the pumps is driven by an alternating current magnet and the associated control slide system is coupled to the armature of a similar, likewise alternating current fed control magnet . All vibrations of the magnet pump unit 58 are intercepted by the corrugated tubes 57a, 57b and thus kept away from the cover 51 and from the pressure cylinder 31 and the actuating piston 32. The actuating piston 32 is designed as a rotary piston.
As a result, the overall axial height can be shortened considerably, and for many applications, for example for rotary flaps and the like, a device of such dimensions is obtained that cannot be reached with the piston moving back and forth.