DE10054217A1 - Verfahren und Anordnung zum Antrieb eines Schubkörpers durch einen bidirektionalen linearen Magnetantrieb - Google Patents
Verfahren und Anordnung zum Antrieb eines Schubkörpers durch einen bidirektionalen linearen MagnetantriebInfo
- Publication number
- DE10054217A1 DE10054217A1 DE2000154217 DE10054217A DE10054217A1 DE 10054217 A1 DE10054217 A1 DE 10054217A1 DE 2000154217 DE2000154217 DE 2000154217 DE 10054217 A DE10054217 A DE 10054217A DE 10054217 A1 DE10054217 A1 DE 10054217A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- thrust body
- arrangement according
- anchor ring
- actuator
- holding structure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 47
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 48
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 claims description 28
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 10
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 7
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 claims description 6
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 claims description 6
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 6
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 3
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 claims description 3
- 229910000828 alnico Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 17
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 15
- 238000013461 design Methods 0.000 description 10
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 2
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000003129 oil well Substances 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000005347 demagnetization Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K33/00—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system
- H02K33/16—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system with polarised armatures moving in alternate directions by reversal or energisation of a single coil system
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B34/00—Valve arrangements for boreholes or wells
- E21B34/06—Valve arrangements for boreholes or wells in wells
- E21B34/066—Valve arrangements for boreholes or wells in wells electrically actuated
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Actuator (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Antrieb eines Schubkörpers (100) mittels eines bidirektionalen linearen Magnetantriebes (180) mit wenigstens je einem ersten (11, 12, 13, 14) und einem zweiten Aktor. Der wenigstens eine erste Aktor (11, 12, 13, 14) ist mit wenigstens einer Spule (72, 73, 74, 75) und einem Joch (20, 60) versehen und arbeitet mit wenigstens einem Ankerring (22, 62) zusammen, der den Schubkörper (100) alternierend beaufschlagt, indem der Schubkörper (100) von dem wenigstens einen Ankerring (22, 62), der von dem hieran angreifenden wenigstens einen zweiten Aktor gedreht wird. Dann wird der Schubkörper axial verschoben und anschließend örtlich fixiert wird, wobei der Schubkörper (100) auf diese Weise schrittweise soweit verschoben wird, bis er seine jeweilige Endposition erreicht hat. Eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens ist ebenfalls Gegenstand der Erfindung.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Antrieb eines Schubkörpers durch einen
bidirektionalen linearen Magnetantrieb sowie eine Anordnung zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens.
Bei Bohrungen in sehr großen Tiefen, z. B. Ölbohrungen, werden besondere Anfor
derungen an die verwendeten Komponenten und Systeme gestellt: Temperaturen
von bis zu 225°C, Drücke bis 700 bar sowie korrosive Atmosphäre verursachen ex
treme Auslegungsbedingungen für die eingesetzte Technik. Der zur Verfügung ste
hende Raum für eine Komponente ist durch das Produktions- beziehungsweise För
derrohr gegeben und begrenzt daher die Möglichkeiten bei der Konstruktion dieser
Komponente.
Deshalb werden beispielsweise Drosselventile in solchen Bohrungen heute meistens
mit Hydrauliksystemen angetrieben. Diese können die hohen erforderlichen Stell
kräfte von ca. 25000 N aufbringen und die Stellbewegung von typischerweise
200 mm ausführen. Schwierig ist die Druckfluidversorgung insbesondere bei multila
teralen Bohrungen mit Verzweigungen in Seitenarme. Lange Ölversorgungsleitungen
dieser Hydraulik mit Temperaturunterschieden sind zu beherrschen: beispielsweise
sind typische Temperaturwerte 200°C in einer Tiefbohrung, 4°C am Meeresboden
sowie -20°C an der Förderstelle oder Förderplattform. Diese Temperaturdifferenzen
verursachen ungleichmäßige Materialdehnungen, die häufiger Grund für Betriebsstö
rungen sind.
Ein üblicher Stellantrieb für ein solches Drosselventil hat typischerweise nicht mehr
als fünf Stellungen, nämlich geschlossen, ¼ offen, ½ offen, ¾ offen sowie offen, so
daß nur eine entsprechend grobe Regelung ermöglicht ist. Außerdem wird bei sol
chen Anwendungen häufig eine Lebensdauer von wenigstens zehn Jahren sowie
eine hohe Zuverlässigkeit gefordert.
Wenn hier zur besseren Regelfähigkeit elektrische Antriebe eingesetzt werden, bei
spielsweise Schrittmotoren, kann die erforderliche Antriebskraft aufgrund des knap
pen Raumangebotes in der Bohrung nur über ein Getriebe aufgebracht werden. Die
Anzahl der Bauteile, insbesondere die der beweglichen Teile, die dieses Antriebssy
stem besitzt und wirkt sich allerdings negativ auf die Zuverlässigkeit dieser Antrieb
salternative aus.
Die Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren der eingangs genannten Art zu
schaffen, das einen Schubkörper ohne verfahrenstechnische Begrenzung des
Schubweges antreibt und dabei hohe Schubkräfte realisiert, wie sie beispielsweise
zum Verstellen eines Ventils in tiefen Bohrungen zur Ölförderung erforderlich sind.
Weiterhin ist es die Aufgabe der Erfindung eine Anordnung zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens bereitzustellen, die mit hoher Zuverlässigkeit und
Lebensdauer arbeitet und einen einfachen und robusten Aufbau aufweist.
Diese Aufgaben werden durch das Verfahren gemäß der im Anspruch 1 genannten
Merkmale sowie durch die Anordnung mit den in Anspruch 8 genannten Merkmalen
gelöst.
Demnach wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, das Verfahren zum Antrieb eines
Schubkörpers durch einen bidirektionalen linearen Magnetantrieb mit wenigstens je
einem ersten und einem zweiten Aktor durchzuführen, wobei der wenigstens eine
erste Aktor mit wenigstens einer Spule und einem Joch versehen ist und mit wenig
stens einem Ankerring zusammenarbeitet, der den Schubkörper alternierend beaufschlagt,
indem der Schubkörper von dem wenigstens einen Ankerring, der von dem
hieran angreifenden wenigstens einen zweiten Aktor gedreht wird, axial verschoben
wird und anschließend örtlich fixiert wird, wobei der Schubkörper auf diese Weise
schrittweise soweit verschoben wird, bis er seine jeweilige Endposition erreicht hat.
Vorteilhafterweise wird die Antriebsleistung elektrisch zugeführt und ist frei von den
üblichen mechanischen Risiken von kraftübertragenden Leitungen eines hydrauli
schen Systems. Das Verfahren ermöglicht es, einen Schubkörper in beliebig vielen
Einzelschritten von beispielsweise 1 mm oder 2 mm Länge zu bewegen. Das ermög
licht eine entsprechend der Schrittlänge eines Einzelschritts genaue Ansteuerung,
beispielsweise eines Ventils, wenn der Schubkörper als Stellorgan des Ventils ein
gesetzt wird. Außerdem kann auf diese Weise in besonders einfacher Weise ein be
stimmter Durchfluß durch eine Rohrleitung eingestellt werden, indem der Schubkör
per eine entsprechend exakte, vorgegebene Ventilstellung bewirkt. Der bidirektionale
lineare Magnetantrieb wird dann als Antrieb für ein Durchflußregelventil betrieben.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens kann darin bestehen, daß der Anker
ring oder der wenigstens eine zweite Aktor mit einer Rastvorrichtung derart zusam
menarbeitet, daß der Schubkörper wenigstens dann durch die Rastvorrichtung örtlich
fixiert wird, wenn der Ankerring den Schubkörper nicht beaufschlagt.
Durch diese Ausgestaltung wird ein besonders einfacher Antrieb und eine einfache
Koordination der Arbeitsschritte von der Rastvorrichtung sowie dem Ankerring be
ziehungsweise dem wenigstens zweiten Aktor erreicht.
Vorteilhaft vereinfacht wird das erfindungsgemäße Verfahren, wenn die Rastvor
richtung wenigstens eine Drehbewegung ausführt, um den Schubkörper zeitweise
örtlich zu fixieren. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Rastvorrichtung sowie der
wenigstens eine Ankerring im wesentlichen nur Drehbewegungen um die Längsach
se ausführen.
Die Rastvorrichtung kann aber auch durch wenigstens einen dritten Aktor bewegt
werden und ist dann ist vorteilhafterweise eigenständig ansteuerbar.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens wird erreicht, wenn der Schubkörper
von dem wenigstens einen ersten Aktor formschlüssig beaufschlagt wird. Die axiale
Kraftübertragung zwischen dem wenigstens einen Ankerring und dem Schubkörper
ist dadurch auf einfache Weise ermöglicht.
Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekenn
zeichnet, daß der wenigstens eine Ankerring mit dem Schubkörper zusammenar
beitet, indem der wenigstens eine Ankerring in eine Drehrichtung um die Längsachse
gedreht wird, und daß die Rastvorrichtung eine Verrastung herbeiführt, welche den
Schubkörper jeweils solange lagefixiert, bis der wenigstens eine erste Aktor erneut
den Schubkörper beaufschlagt.
Der wenigstens eine zweite Aktor muß den wenigstens einen Ankerring in nur einer
Drehrichtung antreiben.
Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, daß der wenigstens eine An
kerring mit dem Schubkörper zusammenarbeitet, indem der wenigstens eine Anker
ring alternierend in die Drehrichtungen um die Längsachse gedreht wird, und daß die
Rastvorrichtung eine Verrastung herbeiführt, welche den Schubkörper jeweils solan
ge lagefixiert, bis der wenigstens eine erste Aktor erneut den Schubkörper beauf
schlagt.
Hier ist in einer Ausgestaltung des Verfahrens vorgesehen, daß der Ankerring bei
jeder Drehbewegung in entgegengesetzter Richtung zu seiner Drehrichtung im vor
ausgehenden Bewegungsschritt dreht.
Es ist aber auch denkbar, daß zunächst einige Bewegungsschritte in die eine Dreh
richtung und danach mehrere Bewegungsschritte in die entgegengesetzte Drehrich
tung erfolgen. Es bestehen auch vorteilhafterweise keine prinzipiellen Einschränkun
gen, daß die Anzahl der Bewegungsschritte in die eine oder andere Drehrichtung
gleich groß sein muß.
Das Verfahren kann auf einfache Weise beendet werden, wenn ein bestimmtes Ab
schaltkriterium erreicht wird.
Wird beispielsweise eine bestimmte Anzahl von Verschiebeschritten nach dem Start
des Verfahrens erreicht, wird das Verfahren beendet. Die zurückgelegte Gesamtver
schiebung des Schubkörpers läßt sich auf einfache Weise aus der Anzahl der Ver
schiebeschritte sowie den einzelnen den Verschiebeschritten zugeordneten Ver
schiebelängen bestimmen.
Eine weitere Möglichkeit, das Verfahren zu beenden, besteht darin, mittels eines Si
gnals die Abschaltung zu bewirken. Vorteilhaft einfach generiert beispielsweise ein
Endschalter ein solches Signal, wenn eine bestimmte Position des Schubkörpers
erreicht ist.
Ein nützliches Signal zur Abschaltung kann aber auch ein entsprechendes Signal
einer entsprechenden Wegmessung sein.
Erfindungsgemäß wird eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens zum Antrieb eines Schubkörpers durch einen bidirektionalen linearen
Magnetantrieb vorgeschlagen, bei welcher Anordnung der bidirektionale lineare Ma
gnetantrieb wenigstens je einen ersten und einen zweiten Aktor aufweist, wobei der
wenigstens eine erste Aktor wenigstens ein Joch, wenigstens eine Spule sowie we
nigstens einen Ankerring hat und zur im wesentlichen axialen Bewegung des Schub
körpers vorgesehen ist, wobei der Abstand zwischen dem wenigstens einen Joch
und dem wenigstens einen Ankerring als aktiver Luftspalt ausbildet ist, wobei der
wenigstens eine Ankerring zur Zusammenarbeit mit dem Schubkörper vorgesehen
ist, wobei der wenigstens zweite Aktor wenigstens zur Drehung des wenigstens ei
nen Ankerrings vorgesehen ist, und wobei eine Rastvorrichtung zur zeitweisen Fixie
rung des Schubkörpers vorgesehen ist.
Die geforderte Antriebsenergie wird durch einen elektrischen Antrieb mit einer gerin
gen Anzahl von beweglichen Bauelementen zur Verfügung gestellt. Damit ist er
reicht, daß die erfindungsgemäße Anordnung entsprechend störungsunanfällig bei
Änderungen der Umgebungsbedingungen, wartungsarm, robust und mit hoher Zu
verlässigkeit arbeitet.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Anordnung liegt vor, wenn die Oberfläche des
Schubkörpers im Bereich der dem wenigstens einen Ankerring zugewandten Fläche
zumindest teilweise mit einer Haltestruktur versehen ist, und wenn der wenigstens
eine Ankerring an der dem Schubkörper zugewandten Fläche mit einer zur Hal
testruktur kompatiblen Gegenstruktur versehen ist, die sich durch Verdrehen um die
Längsachse des Ankerringes in die Haltestruktur einfügt.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Schubkörper eine zylindrische Grundform
aufweist. Mit dieser Grundform werden die Drehbewegungen begünstigt sowie die
Konstruktion des Ankerringes und dessen Verbindung zum Schubkörper vereinfacht.
Auch eine rohrförmige Grundform des Schubkörpers ist vorteilhaft, weil diese Gestalt
insbesondere in Bohrlöchern zur Rohstofförderung häufig benötigt wird. Hierbei bil
det ein äußeres Produktionsrohr zusammen mit einem in diesem geführten Trans
portrohr einen Ringraum, in dem die im Bohrloch erforderlichen Komponenten unter
gebracht sind. Den Schubkörper rohrförmig auszuführen, ist somit vorteilhaft.
Die Haltestruktur weist achsparallele erste Ausnehmungen auf. In diesen ersten
Ausnehmungen kann die axiale Bewegung der Gegenstruktur stattfinden. Diese er
sten Ausnehmungen sind fertigungstechnisch vorteilhafterweise oft Nuten oder
Schlitze ausgeführt.
Zusätzlich weist die Haltestruktur zweite Ausnehmungen in radialer Richtung auf,
beispielsweise auch als Nuten oder Schlitze ausgeführt. Die Gegenstruktur greift
durch die Drehbewegung in die zweiten Ausnehmungen ein. Bei einem Bewegungs
schritt wird die gesamte Antriebsleistung des bidirektionalen linearen Magnetantriebs
über die Gegenstruktur in die Haltestruktur auf den Schubkörper oder umgekehrt
übertragen.
Die Haltestruktur sowie die Gegenstruktur sind erfindungsgemäß mechanisch be
sonders beansprucht und demgemäß auszuführen, gegebenenfalls mit anderen
Materialien als die Haltestruktur oder die Gegenstruktur.
Als vorteilhaft erweist sich eine Gegenstruktur und Haltestruktur aus Edelstahl.
Edelstahl ist nur sehr schwach magnetisch und ist daher als Material für den wenig
stens einen Ankerring ungeeignet. Eine Gegenstruktur, die aus Edelstahl hergestellt
ist, wird mit dem wenigstens einen Ankerring erfindungsgemäß fest verbunden.
Dann sind die Vorteile des magnetischen Werkstoffs sowie die vorteilhaften mecha
nischen Eigenschäften des Edelstahls miteinander kombiniert für diese Ausgestal
tung des wenigstens einen Ankerrings. Besonders vorteilhaft wird als Gegenstruktur
eine Mutter oder Reversiermutter verwendet.
Die Gegenstruktur kann dem wenigstens einen Ankerring aber auch angeformt sein.
Die Lage der Stelle, an der die Haltestruktur sowie die Gegenstruktur ineinander
greifen, spielt erfindungsgemäß nur eine untergeordnete Rolle. Diese Stelle kann,
beispielsweise nach den gegebenen Platzverhältnissen, wenigstens teilweise außer
halb des Abschnitts der Längsachse vorgesehen sind, in dem der wenigstens eine
Ankerring vorgesehen ist.
Sind anforderungsgemäß besonders hohe Antriebskräfte aufzubringen, kann vorteil
hafterweise die Anzahl der ersten Aktoren erhöht werden. Die Ankerringe sind dann
derart angeordnet, daß sie gemeinsam Kräfte auf den Schubkörper übertragen oder
von diesem aufnehmen. Die Bauart der ersten Aktoren kann also gleichbleiben. Ein
beengtes Raum- oder Ringraumangebot für den Antrieb wird auf diese Weise vor
teilhaft berücksichtigt. Lediglich die Anzahl der ersten Aktoren muß dem Antriebsbe
darf angepaßt werden. Damit besteht vorteilhafterweise keine Beschränkung der
maximalen Schubkraft seitens der ersten Aktoren.
Auch Redundanzen sind derart auf besonders einfache Weise gestaltbar.
Ist z. B. aus Sicherheitsgründen eine mechanische Redundanz gefordert, wird zu
nächst einfach die Zahl der erforderlichen ersten Aktoren gewählt. Dementsprechend
ist Redundanz vorhanden, wenn die gewählte Anzahl der ersten Aktoren mindestens
um eins höher gewählt wird, als auslegungsbedingt erforderlich. Die Redundanz er
höht sich entsprechend, wenn die Anzahl der ersten Aktoren weiter erhöht wird.
Wird eine elektrische Redundanz gefordert, ist die Anzahl der ersten Aktoren eben
falls über die auslegungsbedingt erforderliche Zahl hinaus zu erhöhen, was auf glei
che Weise einfach möglich ist.
Die mechanische sowie die elektrische Redundanz ist mit gleichartigem Vorgehen
wie bei den ersten Aktoren auch für die zweiten Aktoren für den radialen Antrieb der
Bauelemente vorteilhaft einfach zu erreichen.
Erfindungsgemäß wird die Rastvorrichtung mechanisch an die Drehbewegung des
wenigstens einen Ankerrings angekoppelt. Die Ankopplung erfolgt beispielsweise
mechanisch an wenigstens einen Ankerring oder an den wenigstens einen zweiten
Aktor.
Dreht sich dann der wenigstens eine Ankerring beispielsweise mit der Gegenstruktur
in die Haltestruktur, bewegt sich die Rastvorrichtung günstigerweise automatisch mit,
in eine Position, in der eine axiale Bewegung des Schubkörpers ermöglicht ist. Dreht
die Gegenstruktur dann wieder aus der Haltestruktur heraus, bewegt sich die
Rastvorrichtung ebenfalls mit und gelangt in eine andere Position in der eine axiale
Bewegung oder Rückstellung des Schubkörpers verhindert ist.
Eine weitere Möglichkeit ist ein eigener Antrieb für die Rastvorrichtung mittels wenig
stens eines dritten Aktors. Dann sind zwangläufig insgesamt wenigstens drei Aktoren
beziehungsweise Antriebe vorhandenen.
Es ist auch denkbar, daß alle Aktoren redundant vorhanden sind, also beispielsweise
die Rastvorrichtung mit redundanten zweiten Aktoren sowie der wenigstens eine An
kerring mit redundanten ersten Aktoren ausgestattet sind.
Die Lage des Schubkörpers kann vorteilhafterweise durch eine Anzeige auch sicht
bar gemacht werden. Die Signale, die eine solche Anzeige erhält, werden von einem
Schrittzähler, einem Wegaufnehmer oder anderen Signalgebern generiert, die ge
eignet sind, Positionen zu messen, zu bestimmen oder zu errechnen.
Da der bidirektionale lineare Magnetantrieb auch insbesondere unter extremen Um
weltbedingungen eingesetzt wird, werden die ersten, zweiten und gegebenenfalls die
dritten Aktoren in einem solchen Fall vorteilhafterweise gekapselt ausgeführt.
Das verhindert das Eindringen von Schmutz oder anderen Fremdstoffen, die mögli
cherweise den Betrieb der Anordnung negativ beeinflussen.
Wird der bidirektionale lineare Magnetantrieb unter hohem Umgebungsdruck in ag
gressiven oder verschmutzten Medien betrieben, erweist sich erfindungsgemäß eine
bewegliche Dichtungswand zur Kapselung als günstig. Die Druckdifferenz zwischen
dem gekapselten Bereich und der Umgebung kann dann durch die Bewegung einer
nahezu starren oder Dehnung einer flexiblen oder dehnbaren Dichtungswand kom
pensiert werden. Das Eindringen von Schmutzpartikeln oder eines aggressiven Me
diums in den bidirektionalen linearen Magnetantrieb ist auf diese Weise vermieden.
Ist die Dichtungswand nahezu starr und unflexibel, kann sie insgesamt beweglich
ausgeführt werden, indem diese an einer Gleitfläche, beispielsweise längsachsen
parallel verschoben sowie gegebenenfalls geführt wird. Dann erweist sich eine
schleifende Dichtung zwischen der beweglichen Dichtungswand und der Gleitfläche
als nützliche Ausstattung, um das Eindringen von Schmutz in den gekapselten Be
reich zu verhindern, aber gleichzeitig die Bewegung der Dichtungswand zu ermögli
chen.
Steigt der Umgebungsdruck an, muß ein entsprechend größerer Druckausgleich er
folgen mit dementsprechend größerem Ausgleichsvolumen.
Die Dehnungen beziehungsweise die notwendigen Bewegungen der Dichtwand
werden dann besonders klein, wenn erfindungsgemäß die Kapselung, also der kom
plette gekapselte Bereich mit einem flüssigen Medium gefüllt ist.
Insbesondere ist ein hochtemperaturbeständiges Öl vorteilhaft in der Kapselung ein
gesetzt, weil es neben dem Druck auch die oftmals vorhandenen hohen Temperatu
ren erträgt.
Die in die Aktoren, insbesondere in die wenigstens ersten Aktoren, eingesetzten
Permanentmagnete sind vorzugsweise aus hartmagnetischem Material, um eine
möglichst breite Hystereseschleife zu erhalten. Insbesondere bietet sich als hartma
gnetisches Material AlNiCo an.
Für Anordnungen die unter extremen Umgebungsbedingungen eingesetzt werden,
insbesondere bei hohen Umgebungstemperaturen, weist die Curie-Temperatur der
eingesetzten hartmagnetischen Werkstoffe Werte auf, die höher als 600°C sind, um
eine Entmagnetisierung oder eine zu kurze Lebensdauer zu vermeiden.
Hingegen werden insbesondere der wenigstens eine Ankerring sowie das Joch der
ersten Aktoren aus weichmagnetischen Werkstoffen gefertigt, insbesondere auch
RNi12. Diese Werkstoffe vermindern Ummagnetisierungsverluste und erreichen eine
vorteilhaft hohe Sättigungsinduktion.
Zur Stromversorgung der Antriebe bestehen erfindungsgemäß mehrere Möglichkei
ten.
Eine besonders kompakte Bauweise der Stromversorgung wird erreicht, wenn nur
ein Netzgerät die vorhandenen Antriebe mit Strom versorgt.
Denkbar ist, daß mehrere Netzgeräte vorhanden sind. Ein Netzgerät versorgt dann
beispielsweise den wenigstens einen ersten Aktor sowie ein weiteres Netzgerät den
wenigstens einen zweiten Aktor für die Drehbewegung und so weiter.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung erhält jeder erste, zweite oder dritte
Aktor ein nur ihm zugeordnetes Netzteil. Das erhöht die Sicherheit der Stromversor
gung, reduziert also die Ausfallwahrscheinlichkeit.
Auch bei den Netzgräten ist eine Redundanz sinnvoll. Demgemäß wird wenigstens
ein Netzteil mehr vorhanden sein, als von der elektrischen Auslegung her notwendig
ist. Fällt nun ein Netzteil aus, auch zeitweise, beispielsweise wegen Überhitzung,
kann eine Steuerungseinrichtung auf das redundante Netzteil umschalten. Ein Wei
terbetrieb ohne Unterbrechungen ist gewährleistet.
Soll ein besonders abgesicherter Betrieb oder eine besondere hohe Verfügbarkeit
erreicht werden, werden entsprechend mehr Netzteile der Anordnung zugefügt, bei
spielsweise bis jeder Aktor mit zwei Netzteilen ausgestattet ist.
Die Steuerungseinrichtung kann in einer vorteilhaften Ausgestaltung alle Bewe
gungsabläufe der Aktoren und Bauelemente der Anordnung koordinieren. Eine vor
teilhafte Ausstattung der Steuerungseinrichtung ist auch gegeben, wenn Signale
generiert oder verarbeitet sowie Berechnungen von dieser durchgeführt werden.
Aus den VDI Fortschrittsberichten, Reihe 8, Nr. 547 "Untersuchung der Systemdy
namik eines fehlertoleranten elektrohydraulischen Stellantriebs mit Direct-Drive-
Ventil" von Dipl.-Ing. Uwe Klingauf, Taufkirchen, ist ein elektromagnetischer Antrieb
für den Flugzeugbau bekannt, der eine hohe Antriebskraft aufbringen kann, jedoch in
seinem Hub auf ca. 0,8 mm begrenzt ist. Der Antrieb überträgt die Kraft auf eine
Achse, die entsprechend um ca. 0,8 mm ausgelenkt wird. Die Auslenkung wirkt über
ein Hauptsteuerventil auf eine hydraulische Kraftstufe, die letztlich das Stellorgan der
Regelung ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Unteran
sprüchen angegeben.
Anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen sollen die Er
findung, vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung, sowie be
sondere Vorteile der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.
Es zeigen:
Fig. 1 ein skizzenhaftes Schnittbild des Bereiches um einen Luftspalt,
Fig. 2 ein Längsschnitt durch eine Anordnung von ersten Aktoren,
Fig. 3 eine Ansicht auf einen Schnitt durch die Ebene A-A durch einen ersten
Aktor,
Fig. 4 eine dreidimensionale Ansicht auf eine Ausgestaltung einer erfindungs
gemäßen Anordnung,
Fig. 5A-F Skizzen, die mit den verschiedenen Arbeitsschritten des erfindungsgemä
ßen Verfahrens korrespondieren,
Fig. 6 eine dreidimensionale Ansicht auf einen Magnetantrieb eines Rastenele
ments und
Fig. 7 die Ansicht auf einen Längsschnitt durch eine beispielhafte erfindungsge
mäße Anordnung.
Fig. 1 zeigt ein skizzenhaftes Schnittbild des Bereiches um einen Luftspalt 24 zwi
schen einem Joch 20 und einem Anker 22 eines Luftspaltbereichs 10 in einem bidi
rektionalen Magnetantrieb. Der Anker 22 sowie das Joch 20 weisen die Materialdic
ke 26 auf, und zwar in Richtung ihrer Ausdehnung zwischen den entsprechend zu
geordneten Oberseiten 28 beziehungsweise 30 sowie ihren Unterseiten 32 bezie
hungsweise 34 gesehen. Die ebenen Seitenflächen, in der Fig. 1 als Seitenlinien zu
sehen, des Jochs 20 sowie des Ankers 22, die sich gegenüberstehen, weisen den
konstanten Abstand 36 auf und besitzen einen Winkel α zur Lotrechten der Ober
seiten 28, 30. Die Seitenlinien der sich gegenüberliegenden Seitenflächen, weisen
eine Länge 40 auf, die um den Faktor des Reziprokwertes des Kosinus des Winkels
α größer ist als die Materialdicke 26 des Jochs 20 beziehungsweise des Ankers 22.
Ein maximaler Schubweg 42 in Richtung der Raumlage der Oberseiten 28, 30, ergibt
sich als der mit dem Faktor des Reziprokwertes des Kosinus des Winkels α multipli
zierten konstanten Abstands 36 der sich gegenüberliegenden Seitenflächen.
Die Fig. 1 zeigt also diejenige Lage des Jochs 20 und des Ankers 22 zueinander, bei
der diese maximal voneinander entfernt sind. Mit Erhöhung des maximalen Schub
wegs 42 sinkt die magnetische Kraftwirkung zwischen dem Joch 20 und dem Anker
22. Durch geeignete Wahl des Winkels α kann die magnetische Kraftwirkung jedoch
wenigstens teilweise wieder ausgeglichen werden. Für maximale Schubwege 42 bis
2 mm liegt das Kraftmaximum bei einem Winkel α von 0° oder nahe bei diesem
Wert. Bei Wahl eines größeren Wertes für den maximalen Schubweg 42 als 2 mm,
steigt der besonders günstige Wert des Winkels α auf 45° gegebenenfalls auch auf
noch höhere Werte.
Fig. 2 zeigt ein Schnittbild längs durch vier erste Aktoren 11, 12, 13, 14 eines bidi
rektionalen Magnetantriebes, die in einem Ringraum zwischen einem äußeren Rohr,
beispielsweise einem Bohrlochrohr, und einem inneren Rohr 46, beispielsweise ei
nem Produktionsrohr, angeordnet sind.
In Schnittbild ist die Symmetrieachse der rotationssymmetrischen Anordnung als
Symmetrielinie 48 des Längsschnittes dargestellt. Das innere Rohr 46 besitzt einen
Außendurchmesser 50. Die lichte Weite eines Transportrohrs 52 ist gerade etwas
größer als der Außendurchmesser 50 gewählt sowie dessen dem inneren Rohr zu
gewandte Fläche, der Innenseite, glatt gestaltet, daß es auf und über das innere
Rohr 46 geführt beweglich ist. Die Außenseite des Transportrohrs 52 weist eine
Haltestruktur 54 auf, die Quernute 56 mit einem rechteckigen Profil in radialer Rich
tung sowie Längsnute in axialer Richtung, die jedoch nicht dargestellt sind, hat. Im
Bereich der weiteren Aktoren 11, 12, 13, 14 ist ein Gegenstrukturelement 58 im Ein
griff in die Haltestruktur des Transportrohrs 52. Im Schnittbild ist zu erkennen, daß
die dem Transportrohr zugewandten Konturen des Gegenstrukturelements 58 genau
auf die Haltestruktur 54 abgestimmt und daher die Quernute 56 in diesem Bereich
vollständig mit dem Gegenstrukturelement 58 ausgefüllt sind. Das Strukturelement
58 ist im wesentlichen ein Rohrabschnitt, dessen Fläche, die der Haltestruktur 54
zugewandt ist, wie beschrieben konturiert ist, an seiner äußeren Mantelseite glatt ist
sowie mit jedem der Ankerringe 62 der ersten Aktoren 11, 12, 13, 14 verbunden ist.
Die Ankerringe 62 der ersten Aktoren 11, 12, 13, 14 sind also letztlich mittels des
Gegenstrukturelements 58 kraftschlüssig miteinander verbunden und formen auf
diese Weise einen gemeinsamen wirkenden Gesamtankerring. Es ist leicht denkbar,
daß anstatt des mit den Ankerringen 62 sowie mit einem Gegenstrukturelement 58
gebildeten Gesamtankerring, ein solcher Gesamtankerring aus einem Element vor
handen ist.
Alle vier ersten Aktoren 11, 12, 13, 14 sind gleich gestaltet und sind dicht aneinander
anliegend, den zur Verfügung, stehenden Ringraum zwischen dem äußeren Rohr 44
und dem Transportrohr 52 vollständig einnehmend, angeordnet. Die ersten Aktoren
11, 12, 13, 14 ist demgemäß ringförmig, konzentrisch sowie symmetrisch zu einer
Symmetrielinie 48 hin aufgebaut.
Ein wesentliches Element eines ersten Aktors 11, 12, 13 oder 14 ist ein Jochring 60,
der als Hohlkörper ausgestaltet ist, und auf diese Weise die äußere Hülle des ersten
Aktors 11, 12, 13 oder 14 bildet. Insofern ist das weitere Joch 60 auch die seitliche
Begrenzung zwischen dem Innern des ersten Aktors 11, 12, 13 oder 14 sowie dem
umgebenden Ringraum bildet. Der weitere Jochring 60 ist an beiden in Achsrichtung
weisenden Seitenteilen an der zu dem Transportrohr 52 weisenden Seite mit einem
Winkel von ca. 45° zur Mitte der Innenseite des ersten Aktors 11, 12, 13 oder 14 hin
angephast. Diese Phase beginnt im Abstand von ca. einem Viertel der Ringraumhö
he vom inneren Durchmesser des ersten Aktors 11, 12, 13 oder 14 aus gesehen. Die
vom weiteren Jochring 60 gebildete äußere Hülle ist nur an einer Stelle offen, näm
lich an der dem Transportrohr 52 zugewandten Fläche. In dieser Fläche ist eine Öff
nung, die geometriebedingt ringförmige ausgebildet sowie durch die angephasten
Flanken der Jochringseitenbereiche begrenzt ist. In dieser Öffnung ist der Ankerring
62 des ersten Aktors 11, 12, 13 oder 14 ringförmigen eingepaßt. Zwischen dem An
kerring 62 und den Flanken des Jochringes 60 ist jeweils ein kleiner Spalt 64, 65
vorhanden. Diese Spalte 64, 65 ermöglichen die Bewegung des Ankerrings 62 in
axialer Richtung und die Streckenlänge zwischen Ankerring 62 und Jochring 60 in
axialer Richtung bestimmt den maximal ausführbaren Bewegungsschritt des ersten
Aktors 11, 12, 13 oder 14.
Der Ankerring 62 ist symmetrisch zu einer gedachten Symmetrieebene ausgebildet,
die in axialer Richtung genau mittel im jeweiligen ersten Aktor 11, 12, 13 oder 14
verläuft sowie senkrecht zur Symmetrielinie 48 ist. Der Ankerring 62 weist an seiner
dem Transportrohr 52 zugewandten Seite zwei Formteile 66, 67 auf, die ungefähr die
Form eines 90° Krümmers haben und so angeordnet sind, daß ein Schenkel des
Formteils in der Symmetrieebene liegt und der andere Schenkel, der mit einer ebe
nen Abschlußfläche endet, sich senkrecht aus der Symmetrieebene herausragt. Zwi
schen einer Abschlußfläche und der jeweiligen Seitenwand der entsprechenden
Hälfte des Jochrings 60 befindet sich je ein Permanentmagnetring 68, 69, der im
Schnittbild dieser Fig. 1 eine fast quadratische Form aufweist.
Im Hohlraum des Jochrings 60 zwischen dem Bereich mit dem größten Durchmesser
und den Permanentmagneten 68, 69 befinden sich vier Spulen 72, 73, 74, 75, die
gleichgestaltet sind und den insgesamt zur Verfügung stehenden Zwischenraum des
Hohlraumes in axialer Richtung einnehmen, auf der Seite mit dem größeren Durch
messer an der Innenseite des Jochrings 60 innen anliegen sowie einen bestimmten
Abstand zur Begrenzungsfläche des Permanentmagneten an der Stelle des größten
Durchmessers aufweisen.
In Fig. 3 ist eine Ansicht auf einen Schnitt durch die Ebene A-A durch den ersten
Aktor 13 gezeigt. Die Lage der Ebene A-A ist aus Fig. 2 ersichtlich
Alle dargestellten Bauelemente sind um einen gemeinsamen Mittelpunkt 80 ange
ordnet, den Schnittpunkt der Symmetrielinie 48 mit der Schnittebene A-A.
Die einzelnen Bauelemente sind in dieser Ansicht im wesentlichen als ringförmige
Flächen zwischen dem inneren Rohr 46 und dem äußeren Rohr 44 zu erkennen. Die
Breite der einzelnen Ringflächen sind entsprechend der Ausführung der Bauele
mente aus der Fig. 2 gewählt.
Als äußerster, erste Ring ist das Schnittbild des äußeren Rohrs 44 dargestellt. Es
folgen von innen nach außen die Ringflächen von dem Jochring 60, der Spule 72,
einem ersten Ringspalt 82, dem Permanentmagnetring 68, einem zweiten Ringspalt
84, wiederum dem Jochring 60, dem Transportrohr 52 sowie dem inneren Rohr 46.
In Fig. 4 ist eine dreidimensionale Ansicht auf eine Ausgestaltung einer erfindungs
gemäßen Anordnung dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel der Anordnung ist zur
Anwendung in einer Ölquelle gedacht und triebt ein Drosselventil 90 an, das den
Durchfluß an Öl durch ein Produktionsrohr 92 begrenzt, das nur im Bereich der An
ordnung sowie des Drosselventils dargestellt ist. Das symbolisiert, daß das Produkti
onsrohr 92 auf beiden Seiten des dargestellten Rohrabschnitts weiterführt, nämlich
einerseits in Richtung des Förderstroms zu der Fördereinrichtung der Ölquelle, bei
spielsweise der Förderplattform, sowie andererseits in Richtung einer weiteren Öl
quelle.
Das Produktionsrohr 92 ist an seinem Ende in Richtung Ölquelle mit Ausnehmungen
94 in quadratische Form versehen, die am gesamten Umfang seiner Mantelfläche
des Produktionsrohrs 92 verteilt sind. Die Ausnehmungen 94 sind in Reihen entlang
der Symmetrieachse des Produktionsrohres 94 angeordnet und ragen noch in den
Bereich des Drosselventils hinein, so daß ein Teil der Ausnehmungen 94 verdeckt ist
und im Bereich des Endes des Drosselventils die Ausnehmungen 94 teilweise be
deckt sind. Auf diese Weise lassen unverschlossenen Ausnehmungen 94 einen be
stimmten Ölfluß von der Umgebung durch die Ausnehmungen 94 ins Innere des
Produktionsrohres 92 zu.
Das Drosselventil 90 weist im wesentlichen ein Rohrstück 96 auf, der über dem Pro
duktionsrohr 92 verschiebbar angeordnet ist. Das Rohrstück 96 besitzt eine lichte
Weite, die gerade über das Produktionsrohr 92 paßt. Das ermöglicht einerseits die
achsparallele Verschiebung des Rohrstücks 96, andererseits verhindert es einen
Ölfluß durch die Ausnehmungen 94, die durch das Rohrstück 96 verdeckt sind. Das
Rohrstück 96 ist wenigstens so lang gewählt, daß es in der vollständig geschlosse
nen Stellung des Drosselventils 90 alle Ausnehmungen 94 verdeckt und einen Ölfluß
durch die Ausnehmungen 94 verhindert.
Mittels zweier Verbindungselemente 98, von denen eines sichtbar ist, ist das Rohr
stück 96 mit einem rohrförmigen Schubkörper 100 verbunden. Jede axiale Verschie
bung des Schubkörpers 100 wird mechanisch durch die Verbindungselemente 98
auf das Rohrstück des Drosselventils 90 übertragen. Sechs Haltestrukturelemente
102 sind gleichmäßig über den Umfang des Schubkörpers 100 verteilt, wobei zwei in
dieser Ansicht sichtbar sind. Die Haltestrukturelemente 102 sind auf der äußeren
Mantelfläche des Schubkörpers 100 abgebracht, weisen eine Breite entsprechend
ca. 20 Grad des Umfanges des Schubkörpers 100 auf und sind parallel zur Symme
trieachse des Schubkörpers und beginnen beziehungsweise enden bei einem Ab
stand zu den Schubkörperenden, der ca. der doppelten Strecke ihrer Breite ent
spricht.
Die Ansicht auf die Anordnung zeigt außerdem ein Rastenhüllrohr einer Raste 104
sowie ein Hüllrohr 106 für das erste Aktoren 11 usw., die als äußeres Gehäuse
rohrförmig ausgestaltet sind, den gleichen Außendurchmesser aufweisen sowie
durch Zwischenfügen eines Dichtungselements 108 aneinandergefügt sind. Die glei
chen Außendurchmesser sind einem nicht dargestellten Bohrlochrohr, entsprechend
angepaßt.
In dem Ringraum zwischen Rastenhüllrohr und dem Schubkörper 100 ist die Raste
104 sowie deren wenigstens ein zweiter Aktor als Antrieb vorgesehen, wobei sich die
Raste 104 auf der dem Drosselventil 90 angewendeten Seite des Schubkörpers 100
befindet. Der Schubkörper 100 ragt um den Betrag von ca. einem seiner Außen
durchmesser länger als die Summe der Längen von Rastenhüllrohr und Hüllrohr 106
und ist ungefähr mittig um die Raste 104 und den ersten Aktoren des bidirektionalen
linearen Magnetantriebs angeordnet, so daß der Schubkörper 100 die beide Stirnflä
chen des Gesamtkörpers aus der Raste 104 und den ersten Aktoren überragt.
Die nun folgenden Fig. 5A bis Fig. 5F zeigen Skizzen, die mit verschiedenen Schrit
ten des erfindungsgemäßen Verfahrens korrespondieren. Sie zeigen in vereinfachter
Darstellung in einer ebenen Abwicklung den Schnitt durch die Gegenstruktur des
Strukturelements 58 sowie durch die Haltestruktur 54 des Transportrohres 52.
Zur Veranschaulichung ist ein Achsenkreuz auf den Skizzen gezeigt. Dessen karte
sische Koordinatenachsen sind so ausgerichtet, daß ein Vektor nach rechts in die x-
Achsenrichtung, der radialen Richtung entsprechend, sowie ein Vektor nach oben in
die y-Achsenrichtung, der axialen Richtung entsprechend, zeigt.
Bei allen Skizzen weist das Transportrohr 52 auf seiner äußeren Mantelfläche erste
Ausnehmungen 110 in x-Achsenrichtung und zweite Ausnehmungen 112 in y-Ach
senrichtung auf. Die durch die ersten und zweiten Ausnehmungen 110, 112 ge
formten Stege 114 ergeben zusammen die Haltestruktur 54. Die zweite Ausnehmun
gen 112 sind parallel zur Mittelachse des Transportrohrs 52 angeordnet und besitzen
die erste Breite 116. Die durch die zweite Ausnehmungen 112 bestimmte zweite
Breite 118 sind durch die erste Ausnehmungen 110 gleichmäßig unterteilt, so daß
Stege 114 eine rippenartige Farm aufweisen, wobei die erste Ausnehmungen 110
zwischen zwei benachbarten Stegen 114 eine fünfte Breite 130 hat, die um einen
kleinen Betrag größer ist als die Stegdicke 122 der Stege 114. Ein rippenartiger Steg
114 der Stegdicke 122 könnte sich also gerade in x-Richtung in eine erste Ausneh
mungen 110 der Breite BQ hineinbewegen.
In diesem Beispiel sind genau zwei Stegreihen mit jeweils acht solcher rippenartiger
Stege 114 gezeigt. Jede der rippenartigen Stege 114 weist abgerundete Kanten, in
dieser Ansicht die Ecken der Stege 114, auf. Die erste Breite 116 der zweite Ausnehmungen
112 ist um einen kleinen Betrag größer als die zweite Breite 118 der
Stege 114. Ein Objekt der zweiten Breite 118 kann also gerade in einer zweite Aus
nehmungen 112 in y-Richtung bewegen.
Das Strukturelement 58 des Ankerringes 62 weist einen gleichartigen Aufbau seiner
Gegenstruktur auf, mit gleichen Abmessungen wie die Elemente der Haltestruktur 54
des Transportrohrs 52, wobei zwei Längsnuten 124, 125 in y-Richtung die vierte
Breite 126 haben, die der ersten Breite 116 entspricht, wobei die Strukturelement
stege 128 die fünfte Breite 130 haben, die der zweiten Breite 118 entsprechen, wo
bei die Strukturelementstege 128 die Strukturelementstegdicke 132 haben, die der
Stegdicke 122 entspricht, und wobei eine Quernute 136 eine sechste Breite 134
aufweist, die dementsprechend gleich mit der dritten Breite 120 ist. Je Stegreihe acht
Stege 114 beziehungsweise Strukturelementstege 128 dargestellt. Zur besseren
Unterscheidung zwischen den Stegen 114 und den Strukturelementstegen 128 sind
die Schnittflächen der Strukturelementstege 128 homogen dunkel dargestellt.
Die Fig. 5A dient als Ausgangsposition zur Beschreibung des Verfahren.
Die Darstellung des Strukturelements 58 beginnt im Nullpunkt des Koordinatensy
stems derart, daß eine Reihe der Strukturelementstege 128 mit ihren jeweils linken
Begrenzungen die y-Achse sowie der unterste der Strukturelementstege 128 mit
seiner unteren Begrenzung die x-Achse gerade berührt, wobei die längeren Seiten
der Strukturelementstege 128 parallel zur x Achse sind.
Die der y-Achse nähere Reihe von Stegen 114 ist mittig in der Längsnut 124 zwi
schen den beiden Reihen der Strukturelementstege 128 angeordnet. Die Stege 114
sowie die Strukturelementstege 128 sind in y-Richtung gesehen so gegeneinander
versetzt, daß die Strukturelementstege 128 genau in Höhe der ersten Ausnehmun
gen 110 sind. Die zwei der Stege 114, die am nähesten zur x Achse sind, beginnen
gerade in einer Entfernung von einer dritten Breite 120 zur x-Achse in positiver y-
Richtung versetzt.
Erfindungsgemäß wird der Ankerring und damit die Gegenstruktur um einen be
stimmten Winkel, beispielsweise um 5°, um seine Achse gedreht. Diese Richtung
soll die positive Drehrichtung sein. In der gezeigten Abwicklungsansicht entspricht
diese Drehung einer Verschiebung der Gegenstruktur des Ankerrings um einen be
stimmten Betrag in positiver x-Achsenrichtung, also der radialen Richtung.
Die Fig. 5B zeigt das Ergebnis der beschrieben Verschiebung, die als erster Bewe
gungspfeil 138 dargestellt ist. Die Strukturelementstege 128 stehen vollständig im
Eingriff zwischen den Stegen 114, also genau jeweils in einer der ersten Ausneh
mungen 110. Nur die zwei der Strukturelementstege 128, die am nähesten zur x-
Achse sind, grenzen an keinen Steg 114 auf Ihrer Seite, die zur x-Achse weist.
Durch diese erfindungsgemäße Anordnung ist eine Art Verzahnung geschaffen, bei
der in dieser Position das Strukturelement 58 sowie die Haltestruktur 54 so ineinan
dergreifen, daß axiale Kräfte, also in y-Achsenrichtung wirkende Kräfte, von dem
Strukturelement 58 auf die Haltestruktur oder umgekehrt übertragen werden. Die
Längsnuten 124, 125 sind vollständig frei von Stegen 114.
Nun wird das Strukturelement 58 gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren vom
bidirektionale linearen Magnetantrieb um einen Bewegungsschritt in y-Achsenrich
tung bewegt. Damit wird letztlich auch der Schubkörper, hier im Beispiel das Trans
portrohr 52 in Richtung der y-Achse bewegt.
Die Fig. 5C zeigt die Position von Strukturelement 58 und Haltestruktur 54 nach die
sem Bewegungsschritt, der als zweiter Bewegungspfeil 140 dargestellt ist. Das
Strukturelement 58 ist um die Summe aus der dritten Breite 120 sowie der Stegdicke
122 bewegt worden. Die mit dem Strukturelement 58 im Eingriff stehende Hal
testruktur 54 ist demgemäß ebenfalls um den gleichen Betrag mit bewegt worden.
Entsprechend vergrößert hat sich damit auch der Abstand zwischen der x-Achse
und den untersten der Stege 114.
Verfahrensgemäß wird die erreichte axiale Position der Haltestruktur 54 nun durch
wenigstens eine Raste gesichert, unter der auch eine Sperrvorrichtung, ein Riegel
und eine ähnliche Vorrichtung verstanden werden kann, die jedenfalls verhindert,
daß die einmal erreichte Position in y-Richtung verlassen wird, und die so mit der
Haltestruktur 54 oder dem Schubkörper, also in dem gewählten Beispiel dem Trans
portrohr 52, verbunden ist, daß die Kräfte, welche die Haltestruktur 54 in die Ausgangsposition
zurückstellen würden, an die Raste weitergeleitet sind. Die Raste
kann diese eingeleiteten Kräfte an beispielsweise das äußere Rohr 44 und/oder
das innere Rohr 46 weiterleiten und sich sozusagen dort abstützen. Die Raste oder
Sperrvorrichtung ist in dieser Figur jedoch nicht gezeigt.
Die Haltestruktur 54 trägt also eventuell vorhandene Rückstellkräfte über der Raste
ab und kann nicht wieder in die vorherige Position zurück bewegt werden.
In dem nun folgenden Verfahrensschritt wird das Strukturelement 58 um den be
stimmten Winkel zurück, also beispielsweise um die 5° in die negative Drehrichtung
gedreht.
Die Fig. 5D zeigt die Lage der Stege 114 sowie der Strukturelementstege 128 nach
diesem Zurückdrehen, das durch den dritten Bewegungspfeil 142 dargestellt ist. Die
Gegenstruktur ist in Richtung der x-Achse genau in seine Ausgangsposition zurück
bewegt, also berühren die Strukturelementstege 128 der linke Reihe gerade mit ih
ren äußersten linken Rändern die y-Achse. Die Lage der Strukturelementstege 128
in y-Richtung ist wie in Fig. 5C. Insgesamt befindet sich das Strukturelement 58
wiederum in den Längsnuten der Haltestruktur 54 und ist damit frei bewegbar in
Richtung der Längsnut, also der y-Richtung. Die Position der Haltestruktur 54 ist
unverändert so, wie in Fig. 5C beschrieben.
Da das Strukturelement 58 sowie die Haltestruktur 54 jetzt Ineinandergreifen wieder
gelöst haben, wird das Strukturelement durch den Ankerring des bidirektionalen li
nearen Magnetantriebs in den Längsnuten der Haltestruktur 54 nach unten, also in
negative y-Richtung bewegt, bis in deren Ausgangsposition gemäß Fig. 5A erreicht
ist.
In Fig. 5E zeigt die Position des Strukturelements 58 sowie der Haltestruktur 54, wo
bei der soeben beschriebenen Verfahrensschritt durch einen vierten Bewegungspfeil
144 angedeutet ist. Das Strukturelement 58 ist in seiner Ausgangsposition, wie in
Fig. 5A beschrieben, und damit wieder in der Position, in der das Verfahren wieder
mit seinem ersten Verfahrensschritt beginnen kann. Die Haltestruktur 54 ist im Ver
gleich zur der in Fig. 5A beschrieben Position um genau die eine Stegdicke 122 sowie
einer dritten Breite 120 in positiver y-Achsenrichtung verschoben im Vergleich
zu dessen Ausgangsposition gemäß Fig. 5A. Dieses Maß entspricht genau der Län
ge eines Bewegungsschrittes des bidirektionalen linearen Magnetantriebes.
Die Strukturelementstege 128 sowie die Stege 114 sind demnach wiederum so ge
geneinander versetzt, daß sich die Stege 114 genau in Höhe der Quernuten 136
befinden.
Erfindungsgemäß kann nun wiederum die Drehbewegung um den bestimmten Win
kel erfolgen. Das Strukturelement 58 dreht verfahrensgemäß in die Haltestruktur 54
ein. Beide Strukturen stehen damit wieder im Eingriff.
In Fig. 5F wird die Position des Strukturelements 58 sowie der Haltestruktur 54 nach
dem eben beschriebenen Bewegungsschritt, der durch einen fünften Bewegungs
pfeil 146 angedeutet ist. Im wesentlichen gleicht die Skizze daher der Fig. 5B aller
dings mit dem Unterschied, daß die Haltestruktur 54 um die Länge eines Bewe
gungsschrittes nach oben, in y-Achsenrichtung versetzt ist.
Bei jedem Durchlauf aller Arbeitsschritte des Verfahrens rückt die Haltestruktur 54
und damit der Schubkörper, um genau einen Bewegungsschritt in y-Achsenrichtung
vor, solange bis beispielsweise eine zuvor bestimmte Anzahl von Zyklen des Verfah
rens durchlaufen sind und daher der Schubkörper um genau die Länge, die dem
Maß von der bestimmten Anzahl von Bewegungsschritten entspricht, verschoben ist.
Beispielsweise zählt ein Schrittzähler jeden Zyklus des Verfahrens und beendet den
Vorschub nach einer vorgegebenen Schritt- bzw. Zyklenzahl.
In Fig. 6 ist eine dreidimensionale Ansicht auf einen zweiten Aktor eines Rastenele
ments 150, schräg in ein kreisförmiges Rohrabschnittsende 154 eines äußeren
Rohrabschnitts 152 gezeigt, wobei dieser das Rastenelement 150 in seiner radialen
Ausdehnung als Umhüllung begrenzt. Am sichtbaren Rohrabschnittsende 154 sind
sechs Abstützelemente 156 einer äußeren Abstützung, gleichmäßig über den Um
fang des Rohrabschnittsendes 150 verteilt. Diese Abstützelemente 156 weisen eine
Breite von ca. 20° des Kreisbogens auf und sind in ihrem äußeren Radius auf den
lichten Durchmesser des äußeren Rohrabschnittes 152 begrenzt und befinden sich
mit ca. einer Hälfte ihrer Länge, d. h. ihrer Ausdehnung in axialer Richtung des äuße
ren Rohrabschnitts 152, innerhalb des äußeren Rohrabschnitts 152. Die andere
Hälfte steht über die gedachte Stirnfläche des äußeren Rohrabschnitts 152 vor.
Ungefähr mittig in den Seitenteilen der Abstützelemente 156 sind Ausnehmungen
angebracht, die so angeordnet sind, daß ein ringförmiger Magnetkern 158 durch je
de der Ausnehmungen durchgreift, und damit die Abstützelemente 156 auf dem Ma
gnetkern 158 gleichmäßig verteilt sind. Im Zwischenraum zwischen jeweils zwei be
nachbarten Abstützelementen 156 ist auf dem dort vorhanden Teilbereich des Ma
gnetkerns 158 jeweils eine rohrbogenförmige Spule 160 angeordnet, die in dieser
Ansicht an die linke Seite des Rechten der benachbarten Abstützelemente 156 be
rührt sowie bis auf einen Abstand von ca. 5° des Kreisbogens an den Linken der be
nachbarten Abstützelemente heranreicht. Genau um diese 5° können die Spulen, die
zusammen mit dem Magnetkern 158 einen magnetischen Antrieb bilden, die auf dem
Magnetkern 158 befindlichen Abstützelemente 156 mit bewegen.
Die Abstützelemente 156 weisen weiterhin jeweils eine äußere Abstützfläche 162
auf, die plan ist, am äußeren radialen Bereich des Abstützelements 156 beginnt so
wie auf der dem äußeren Rohrabschnitt 152 abgewandten Seite angeordnet ist.
Auf der dem äußeren Rohranschnitt 152 zugewandten Seite der Abstützelemente
156, damit aufgrund der Position derselben bereits im Innern des äußeren Rohran
schnitts 152 befindlich, ist jeweils eine innere Abstützfläche 164 angeordnet, die plan
ist sowie mit der Stirnfläche einer Mutter 166 in Berührung steht. Die Mutter 166
weist ein Innengewinde auf, das parallel zur axialen Richtung des äußeren Rohrab
schnitts 152 verlaufende Längsnuten aufweist, und das es dadurch ermöglicht, einen
Schubkörper dort einzuschrauben, aber auch dieses Rastenelement 150 zur Durch
führung des erfindungsgemäßen Verfahrens zu verwenden.
Die Fig. 7 zeigt die Ansicht auf einen Längsschnitt durch eine beispielhafte erfin
dungsgemäße Anordnung 168 eines bidirektionalen Magnetantriebs. In dieser An
sicht ist eine Symmetrielinie 170 zu erkennen, welche diese Ansicht in zwei Hälften
unterteilt, von denen eine Hälfte vollständig gezeigt ist. Ausgehend von der Symme
trielinie 170 ist um ein Rohr 172 ein Gewinderohr 174 einer ersten Länge 176 ange
ordnet. Im Abstand von ca. der Hälfte des Radius des Gewinderohrs 174 von dessen
Rändern beginnend, weist das Gewinderohr 174 eine Oberflächenstruktur 178 auf,
die in paralleler Richtung zur Symmetrielinie 170 verlaufenden Ausnehmungen, die
dargestellt sind, sowie gewindeförmigen Ausnehmungen haben, die zwecks Über
sichtlichkeit nicht dargestellt sind.
Um das Gewinderohr 174 ist ein erfindungsgemäßer Antrieb 180 angeordnet, der im
wesentlichen einen in einem zirkumferalen Ringraum zwischen einem rohrförmigen,
äußeren Gehäuse 182 sowie dem Gewinderohr 174. angeordnet ist. Der Aufbau des
Antriebs 180 ist symmetrisch von den Stirnflächen des Äußeren Gehäuses 182 aus
gesehen. Von einer Stirnfläche 184 aus gesehen wird der Ringspalt zwischen äuße
rem Gehäuse 182 und dem Gewinderohr 174 durch einen ringförmigen Deckel 186
nahezu vollständig verschlossen. An der Berührstelle zwischen dem Deckel 186 so
wie dem äußern Gehäuse 182 ist ein Abstützring 188 angeordnet. Der symmetrisch
angeordnete zweite Abstützring auf der anderen Symmetrieseite des Antriebs 180 ist
als Spannring ausgebildet, um die zwischen den beiden Abstützringen befindlichen
Bauelemente zusammen zu spannen.
Den Abstützring 188 berührend ist ein Verbindungselement 190 angeordnet, das in
dieser Ansicht in wesentlichen u-förmig ist, wobei die offene Seite zum Gewinderohr
174 zugewandt ist. Auf der Innenseite des dem Abstützring zugewandten Schenkels
des Verbindungselements ist ein Sperrenelement 192 angeordnet, das als Raste für
eine Bewegungsrichtung des Gewinderohrs 174 dient, beispielsweise als Rücklauf
sperre. Das symmetrisch vorhandene zweite Sperrenelement ist als Raste für die
entgegengesetzte Bewegungsrichtung des Gewinderohrs 174 vorgesehen, demge
mäß im Beispiel als Vorlaufsperre. Im wesentlichen entspricht der Aufbau des Sper
renelements 192 sowie des zweiten Sperrenelements der Spule 160 auf dem Ma
gnetkern 158 aus Fig. 6.
Auf der Außenseite des dem Abstützring 188 abgewandten Schenkels des Verbin
dungselements 190 schließt ein Aktorenbauteil 194 an. In Kenntnis des prinzipiellen
Aufbaus des Aktors 11 gemäß Fig. 2 sind dessen Einzelelemente in dem Aktoren
bauteil 194 funktional wieder zu erkennen. ein Spulenelement 196 entspricht einem
der Spulen 72 bis 75, ein Permanentmagnetelement 198 entspricht einem Perma
nentmagnetring 68 oder 69, ein Ankerelement 200 entspricht dem Ankerring 62 und
ein Jochelement 202 entspricht dem Jochring 60.
α Winkel
10
Luftspaltbereich
11
,
12
,
13
,
14
erste Aktoren
20
Joch
22
Anker
24
Luftspalt
26
Materialdicke
28
,
30
Oberseiten
32
,
34
Unterseiten
36
konstanter Abstand
38
Seitenlängen
40
Länge
42
maximaler Schubweg
44
äußeres Rohr
46
inneres Rohr
48
Symmetrielinie
50
Außendurchmesser
52
Transportrohr
54
Haltestruktur
56
Quernut
58
Strukturelement
60
Jochring
62
Ankerring
64
,
65
Spalte
66
,
67
Formteile
68
,
69
Permanentmagnetringe
72
,
73
,
74
,
75
Spulen
80
Mittelpunkt
82
erster Ringspalt
84
zweiter Ringspalt
90
Drosselventil
92
Produktionsrohr
94
Ausnehmung
96
Rohrstück
98
Verbindungselement
100
Schubkörper
102
Haltestrukturelement
104
Raste
106
Hüllrohr
108
Dichtungselement
110
erste Ausnehmungen
112
,
113
zweite Ausnehmungen
114
Stege
116
erste Breite
118
zweite Breite
120
dritte Breite
122
Stegdicke
124
,
125
Längsnuten
126
vierte Breite
128
Strukturelementstege
130
fünfte Breite
132
Strukturelementstegdicke
134
sechste Breite
136
Quernuten
138
erster Bewegungspfeil
140
zweiter Bewegungspfeil
142
dritter Bewegungspfeil
144
vierter Bewegungspfeil
146
fünfter Bewegungspfeil
150
Rastenelement
152
äußeres Rohrabschnitt
154
Rohrabschnittsende
156
Abstützelemente
158
Magnetkern
160
Spule
162
äußere Abstützfläche
164
innere Abstützfläche
166
Mutter
168
beispielhafte Anordnung
170
Symmetrielinie
172
Rohr
174
Gewinderohr
176
erste Länge
178
Oberflächenstruktur
180
bidirektionaler Antrieb
182
äußeres Gehäuse
184
Stirnfläche
186
Deckel
188
Abstützring
190
Verbindungselement
192
Sperrenelement
194
Aktorenbauteil
196
Spulenelement
198
Permanentmagnetelement
200
Ankerelement
202
Jochelement
Claims (45)
1. Verfahren zum Antrieb eines Schubkörpers (100) mittels eines bidirektiona
len linearen Magnetantriebes (180) mit wenigstens je einem ersten (11, 12, 13, 14)
und einem zweiten Aktor, wobei der wenigstens eine erste Aktor (11, 12, 13, 14) mit
wenigstens einer Spule (72, 73, 74, 75) und einem Joch (20, 60) versehen ist und
mit wenigstens einem Ankerring (22, 62) zusammenarbeitet, der den Schubkörper
(100) alternierend beaufschlagt, indem der Schubkörper (100) von dem wenigstens
einen Ankerring (22, 62), der von dem hieran angreifenden wenigstens einen zwei
ten Aktor gedreht wird, axial verschoben wird und anschließend örtlich fixiert wird,
wobei der Schubkörper (100) auf diese Weise schrittweise soweit verschoben wird,
bis dieser seine jeweilige Endposition erreicht hat.
- -
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ankerring (22,
62) oder der wenigstens eine zweite Aktor mit einer Rastvorrichtung (104) derart zu
sammenarbeitet, daß der Schubkörper (100) wenigstens dann durch die Rastvor
richtung (104) örtlich fixiert wird, wenn der Ankerring (22, 62) den Schubkörper (100)
nicht beaufschlagt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rastvor
richtung (104) wenigstens eine Drehbewegung ausführt, um den Schubkörper (100)
zeitweise örtlich zu fixieren.
4. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Rastvorrichtung (104) durch wenigstens einen dritten Aktor bewegt wird.
5. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der Schubkörper (100) von dem wenigstens einen ersten Aktor (11, 12, 13, 14)
formschlüssig beaufschlagt wird.
6. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der wenigstens eine Ankerring (22, 62) mit dem Schubkörper (100) zusammenarbeitet,
indem der wenigstens eine Ankerring (22, 62) in eine Drehrichtung um die
Längsachse gedreht wird, und daß die Rastvorrichtung (104) eine Verrastung her
beiführt, welche den Schubkörper (100) jeweils solange lagefixiert, bis der wenig
stens eine erste Aktor (11, 12, 13, 14) erneut den Schubkörper (100) beaufschlagt.
7. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der wenigstens eine Ankerring (22, 62) mit dem Schubkörper (100) zusammen
arbeitet, indem der wenigstens eine Ankerring (22, 62) alternierend in die Drehrich
tungen um die Längsachse gedreht wird, und daß die Rastvorrichtung (104) eine
Verrastung herbeiführt, welche den Schubkörper (100) jeweils solange lagefixiert, bis
der wenigstens eine erste Aktor (11, 12, 13, 14) erneut den Schubkörper (100) be
aufschlagt.
8. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß das schrittweise Verschieben des Schubkörpers (100) dann beendet wird, wenn
eine bestimmte Anzahl von Verschiebeschritten erreicht oder wenn durch ein Signal
die Abschaltung bewirkt wird.
9. Anordnung zur Durchführung des Verfahren zum Antrieb eines Schubkörpers
(100) durch einen bidirektionalen linearen Magnetantrieb (180) gemäß einem der
vorgenannten Ansprüche, wobei der bidirektionale lineare Magnetantrieb (180) we
nigstens je einen ersten (11, 12, 13, 14) und einen zweiten Aktor aufweist, wobei der
wenigstens eine erste Aktor (11, 12, 13, 14) wenigstens ein Joch (20, 60), wenig
stens eine Spule (72, 73, 74, 75) sowie wenigstens einen Ankerring (22, 62) hat und
zur im wesentlichen axialen Bewegung des Schubkörpers (100) vorgesehen ist, wo
bei der Abstand zwischen dem wenigstens einen Joch (20, 60) und dem wenigstens
einen Ankerring (22, 62) als aktiver Luftspalt (24, 64, 65) ausbildet ist, wobei der we
nigstens eine Ankerring (22, 62) zur Zusammenarbeit mit dem Schubkörper (100)
vorgesehen ist, wobei der wenigstens zweite Aktor wenigstens zur Drehung des we
nigstens einen Ankerrings (22, 62) vorgesehen ist, und wobei eine Rastvorrichtung
(104, 192) zur zeitweisen Fixierung des Schubkörpers (100) vorgesehen ist.
10. Anordnung gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens
eine erste Aktor (11, 12, 13, 14) wenigstens zwei Permanentmagnete (68, 69, 198)
aufweist, wobei die Permanentmagnete (68, 69, 198) die instabile magnetische Ein
spannung des wenigstens einen Ankerrings (22, 62) bewirken.
11. Anordnung gemäß einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet,
daß die Oberfläche des Schubkörpers (100) im Bereich der dem wenigstens einen
Ankerring (22, 62) zugewandten Fläche zumindest teilweise mit einer Haltestruktur
(54) versehen ist, und daß der wenigstens eine Ankerring (22, 62) an der dem
Schubkörper zugewandten Fläche mit einer zur Haltestruktur (54) kompatiblen Ge
genstruktur versehen ist, die sich durch Verdrehen um die Längsachse des Anker
ringes (22, 62, 200) in die Haltestruktur (54) einfügt.
12. Anordnung gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
daß der Schubkörper (100) eine zylindrische oder stößelartige Grundform aufweist.
13. Anordnung gemäß einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet,
daß der Schubkörper (100) ein ringförmige oder rohrförmige Grundform aufweist ist.
14. Anordnung gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet,
daß die Haltestruktur (54) erste Ausnehmungen in achsparalleler Richtung des
Schubkörpers (100) aufweist, die eine entsprechende Bewegung des wenigstens
einen Ankerrings (22, 62, 200) ermöglichen, und daß die Haltestruktur (54) zweite
Ausnehmungen in radialer Richtung des Schubkörpers (100) aufweist, die eine ent
sprechende Drehbewegung des wenigstens einen Ankerrings (22, 62, 200) ermögli
chen.
15. Anordnung gemäß einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet,
daß die Haltestruktur (54) Ausnehmungen aufweist, die im wesentlichen wendelför
mig sind, die eine kombinierte axial-radiale Bewegung des Ankerrings (22, 62, 200)
ermöglichen.
16. Anordnung gemäß einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ausnehmungen Nuten, Schlitze oder gewindeartig sind.
17. Anordnung gemäß einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens die Haltestruktur (54) aus Edelstahl gefertigt ist.
18. Anordnung gemäß einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet,
daß die Gegenstruktur so auf die Haltestruktur (54) angepaßt ist, daß sie in deren
Ausnehmungen die radial oder wendelförmig am Schubkörper (100) vorgesehen
sind durch eine im wesentlichen radiale Bewegung der Gegenstruktur oder der Hal
testruktur (54) eingreifen.
19. Anordnung gemäß einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet,
daß die Gegenstruktur, insbesondere durch parallel zu Längsachse verlaufende
Ausnehmungen oder Nute, so gestaltet ist, daß eine der Schubkörperachse im we
sentlichen parallel verlaufende Bewegung von der Gegenstruktur in der Haltestruktur
(54) ermöglicht ist.
20. Anordnung gemäß einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet,
daß die Gegenstruktur mit dem wenigstens einen Ankerring (22, 62, 200) fest ver
bunden oder an diesem angeformt ist.
21. Anordnung gemäß einem der Ansprüche 11 bis 20, dadurch gekennzeichnet,
daß die Gegenstruktur aus Edelstahl gefertigt ist.
22. Anordnung gemäß einem der Ansprüche 11 bis 21, dadurch gekennzeichnet,
daß die Gegenstruktur eine entsprechend bearbeitete Mutter (166) oder Reversier
mutter ist.
23. Anordnung gemäß einem der Ansprüche 11 bis 22, dadurch gekennzeichnet,
daß die Haltestruktur (54) sowie die Gegenstruktur radial zwischen dem wenigstens
einen Ankerring (22, 62, 200) und dem Schubkörper (100) vorgesehen sind.
24. Anordnung gemäß einem der Ansprüche 11 bis 23, dadurch gekennzeichnet,
daß die Haltestruktur (54) sowie die Gegenstruktur wenigstens teilweise außerhalb
des Abschnitts der Längsachse vorgesehen sind, in dem der wenigstens eine Anker
ring (22, 62, 200) vorgesehen ist.
25. Anordnung gemäß einem der Ansprüche 11 bis 24, dadurch gekennzeichnet,
daß, wenigstens zwei erste Aktoren (11, 12, 13, 14) mit je einem Ankerring (22, 62,
200) vorgesehen sind, die so angeordnet sind, daß sie gemeinsam Kräfte auf den
Schubkörper (100) übertragen oder von diesem aufnehmen.
26. Anordnung gemäß einem der Ansprüche 11 bis 25, dadurch gekennzeichnet,
daß der bidirektionale lineare Magnetantrieb (180), der wenigstens eine zweite Aktor,
der Schubkörper (100) sowie die Rastvorrichtung (104, 150) in dem Ringraum zwi
schen einem äußeren Rohr (44) und einem inneren Rohr (46, 92) vorhanden sind.
27. Anordnung gemäß einem der Ansprüche 11 bis 26, dadurch gekennzeichnet,
daß die Rastvorrichtung (104, 150) an wenigstens einen Ankerring (22, 62, 200)
gekoppelt ist und dessen Drehbewegungen entsprechend folgt oder dessen Dreh
bewegung als Antrieb nutzt.
28. Anordnung gemäß einem der Ansprüche 11 bis 27, dadurch gekennzeichnet,
daß die Rastvorrichtung (104, 150) an den wenigstens einen zweiten Aktor gekop
pelt ist und dessen Drehbewegungen entsprechend folgt oder dessen Drehbewe
gung als Antrieb nutzt.
29. Anordnung gemäß einem der Ansprüche 11 bis 28, dadurch gekennzeichnet,
daß die Rastvorrichtung (104, 150) wenigstens einen dritten Aktor als Antrieb auf
weist.
30. Anordnung gemäß einem der Ansprüche 11 bis 29, dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens ein Schrittzähler zur Messung der einzelnen Vorwärts- und Rück
wärtsschritte und gegebenenfalls zur Anzeige der Position des Schubkörpers (100)
vorgesehen ist.
31. Anordnung gemäß einem der Ansprüche 11 bis 30, dadurch gekennzeichnet,
daß ein linearer Wegaufnehmer zur Messung und gegebenenfalls Anzeige der Posi
tion des Schubkörpers (100) vorgesehen ist.
32. Anordnung gemäß einem der Ansprüche 11 bis 31, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Signal des Schrittzählers, des linearen Wegaufnehmers oder eines End
schalters zur Beendung der axialen Bewegung des Schubkörpers (100) vorgesehen
ist.
33. Anordnung gemäß einem der Ansprüche 11 bis 32, dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens ein Netzgerät zur Stromversorgung aller oder einzelner Stromver
braucher vorgesehen ist.
34. Anordnung gemäß einem der Ansprüche 11 bis 33, dadurch gekennzeichnet,
daß der wenigstens eine erste Aktor (11, 12, 13, 14) gegen die Umgebungsbedin
gungen gekapselt ist.
35. Anordnung gemäß Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapselung
eine bewegliche Dichtungswand aufweist, die entweder näherungsweise starr ist,
sich aber entlang einer Führung bewegen oder gleiten kann, oder flexibel oder
dehnbar ist, bis ein Druckausgleich zwischen dem Innern der Kapselung und Umge
bung hergestellt ist.
36. Anordnung gemäß Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdich
tung der Dichtwand gegen den Aktor oder den Schubkörper durch eine schleifende
Dichtung erreicht ist.
37. Anordnung gemäß einem der Ansprüche 11 bis 36, dadurch gekennzeichnet,
daß der Raum innerhalb der Kapselung mit einem flüssigen Medium gefüllt ist
38. Anordnung gemäß Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige
Medium hochtemperaturbeständiges Öl ist.
39. Anordnung gemäß einem der Ansprüche 11 bis 38, dadurch gekennzeichnet,
daß als hartmagnetisches Material der Permanentmagnete (68, 69, 198) im bidirek
tionalen linearen Magnetantrieb (180) AlNiCo verwendet ist.
40. Anordnung gemäß Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß das hartma
gnetische Material Curie-Temperaturen von wenigstens 600°C aufweist.
41. Anordnung gemäß einem der Ansprüche 11 bis 40, dadurch gekennzeichnet,
daß als weichmagnetisches Material für den wenigstens einen Ankerring (22, 62,
200) sowie das wenigstens eine Joch aus RNi12 verwendet ist.
42. Anordnung gemäß einem der Ansprüche 11 bis 41, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Steuerungseinrichtung zur Koordination der Verfahrensschritte vorhanden
ist.
43. Anordnung gemäß einem der Ansprüche 11 bis 42, dadurch gekennzeichnet,
daß beim bidirektionalen linearen Magnetantrieb (180) über dessen gesamte axiale
Ausdehnung ein erster Versorgungsbereich vorgesehen ist, durch den insbesondere
Leitungen von einer einen axialen Seite zu einer zweiten axialen Seite des bidirek
tionalen linearen Magnetantriebs (180) durchführbar sind.
44. Anordnung gemäß einem der Ansprüche 11 bis 43, dadurch gekennzeichnet,
daß der erste Versorgungsbereich eine hohlzylinderteilförmiger Ausnehmung aus
dem bidirektionalen linearen Magnetantrieb (180) ist.
45. Anordnung gemäß einem der Ansprüche 11 bis 42, dadurch gekennzeichnet,
daß das innere Rohr (46) wenigstens im Bereich des bidirektionalen linearen Ma
gnetantriebs (180) nicht-mittig im äußeren Rohr (44) geführt ist, und daß ein zweiter
Versorgungsbereich zwischen dem äußeren Durchmesser des bidirektionalen Ma
gnetantriebs (180) sowie dem inneren Durchmesser des äußeren Rohrs (44) vor
handen ist, durch den insbesondere Leitungen von einer axialen Seite zu einer
zweiten axialen Seite des bidirektionalen linearen Magnetantriebs (180) durchführbar
sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2000154217 DE10054217A1 (de) | 2000-11-02 | 2000-11-02 | Verfahren und Anordnung zum Antrieb eines Schubkörpers durch einen bidirektionalen linearen Magnetantrieb |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2000154217 DE10054217A1 (de) | 2000-11-02 | 2000-11-02 | Verfahren und Anordnung zum Antrieb eines Schubkörpers durch einen bidirektionalen linearen Magnetantrieb |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10054217A1 true DE10054217A1 (de) | 2002-05-08 |
Family
ID=7661833
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2000154217 Withdrawn DE10054217A1 (de) | 2000-11-02 | 2000-11-02 | Verfahren und Anordnung zum Antrieb eines Schubkörpers durch einen bidirektionalen linearen Magnetantrieb |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE10054217A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102016122889A1 (de) * | 2016-11-28 | 2018-05-30 | Endress+Hauser Conducta Gmbh+Co. Kg | Formdichtung und Armatur mit einer solchen |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2146073A1 (de) * | 1971-09-15 | 1973-03-22 | Eaton Corp | Differentialplanetengetriebe |
DE4122769C2 (de) * | 1991-07-10 | 1993-05-06 | Ief Werner Gmbh, 7743 Furtwangen, De | |
DE69021713T2 (de) * | 1990-02-16 | 1996-02-15 | Queen R Ltd | Förderer. |
DE19853324A1 (de) * | 1998-04-18 | 1999-10-21 | Univ Ilmenau Tech | Linearantrieb |
DE19912136A1 (de) * | 1999-03-18 | 2000-09-28 | Siemens Linear Motor Systems G | Halteanker für ein Kapselgehäuse, insb. für einen Linearmotor |
-
2000
- 2000-11-02 DE DE2000154217 patent/DE10054217A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2146073A1 (de) * | 1971-09-15 | 1973-03-22 | Eaton Corp | Differentialplanetengetriebe |
DE69021713T2 (de) * | 1990-02-16 | 1996-02-15 | Queen R Ltd | Förderer. |
DE4122769C2 (de) * | 1991-07-10 | 1993-05-06 | Ief Werner Gmbh, 7743 Furtwangen, De | |
DE19853324A1 (de) * | 1998-04-18 | 1999-10-21 | Univ Ilmenau Tech | Linearantrieb |
DE19912136A1 (de) * | 1999-03-18 | 2000-09-28 | Siemens Linear Motor Systems G | Halteanker für ein Kapselgehäuse, insb. für einen Linearmotor |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102016122889A1 (de) * | 2016-11-28 | 2018-05-30 | Endress+Hauser Conducta Gmbh+Co. Kg | Formdichtung und Armatur mit einer solchen |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3356711B1 (de) | Elektromagnetischer stellantrieb zur ausführung einer linearen bewegung | |
DE10256165A1 (de) | Luftservoventil | |
DE102011117838A1 (de) | Linearstellglied | |
EP2998627A1 (de) | Hydraulikventil | |
DE3241254A1 (de) | Elektromechanisches stellglied | |
WO2015090493A1 (de) | Hydraulische ventileinrichtung | |
EP0688411B1 (de) | Hydraulisches steuerventil | |
EP3734122A1 (de) | Verriegelungseinheit und verfahren | |
DE102012002921A1 (de) | Servoventil | |
DE10143878B4 (de) | Linearstellglied | |
EP1466117B1 (de) | Verfahren und anordnung zum antrieb eines schubkörpers durch einen bidirektionalen linearen magnetantrieb | |
EP2375115B1 (de) | Magnetbetätiges Mehrweghydraulikventil | |
DE102014111737B4 (de) | Elektromagnetventil mit Arretiermechanismus | |
WO1992008919A1 (de) | Ventil | |
DE112016001456T5 (de) | Elektromagnetischer Aktor mit verringerter Leistungsvariation | |
DE10054217A1 (de) | Verfahren und Anordnung zum Antrieb eines Schubkörpers durch einen bidirektionalen linearen Magnetantrieb | |
EP1400738A2 (de) | Schaltelement, insbesondere Pneumatikventil | |
WO2002093592A2 (de) | Magnetanordnung | |
DE3524414C2 (de) | Linearantrieb | |
DE102013102276B4 (de) | Verdrehschutz | |
DE19900788B4 (de) | Antriebsvorrichtung | |
DE60120045T2 (de) | Kleiner Linearantrieb | |
EP0251075A2 (de) | Magnetventil für flüssige und gasförmige Medien | |
WO2014114521A1 (de) | Kolbenschieberventil | |
EP3067572B1 (de) | Ventil |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: VETCO GRAY CONTROL LTD., NAILSEA, BRISTOL, GB |
|
8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: HASELTINE LAKE PARTNERS GBR, 81669 MUENCHEN |
|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |