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Die
Erfindung betrifft ein Polrohr eines Elektromagneten, und bezieht
sich insbesondere auf ein Polrohr für ein hydraulisches Ventil
mit einem Rohrstück,
einem Polstück
und einem unmagnetischen Zwischenstück zwischen dem Rohrstück und dem Polstück, wobei
das Polrohr einen Ankerraum zur Aufnahme eines Ankers eines Magneten
bildet.
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Polrohre
der vorgenannten Art sind Bestandteile eines Elektromagneten, welcher
oftmals zum Betätigen
eines hydraulischen Ventils dient. Das Polrohr umgibt dabei druckdicht
einen Anker, der mit einem Stößel beziehungsweise
einer Ankerstange kraftschlüssig,
beispielsweise jeweils lose oder starr miteinander verbunden, derart
zusammenwirkt, dass das Ventil in geeigneter Weise gesteuert werden kann.
Das Polrohr ist von einer Spule umgeben, welche eine Vielzahl von
Windungen eines elektrischen stromführenden Drahtes trägt, die
bei entsprechender Beaufschlagung mit elektrischen Strom ein Magnetfeld
ausbilden, um so den Anker zu bewegen. Das Polstück wird dabei spezifisch für einen
jeweiligen Anwendungsfall ausgeformt, da es die entsprechende Schnittstelle
zu dem hydraulischen Ventil darstellt. Das Polrohr besteht dabei
im Wesentlichen aus drei Elementen, einem Polstück, einem unmagnetischen Zwischenstück und einem
rohrförmigen
Rohrstück. Das
Rohrstück
wird endseitig jeweils von einem Polstück und einem Endabschnitt abgeschlossen,
wobei sich Polstück
und Endabschnitt an gegenüberliegenden
Enden des Rohrstücks
befinden. Das Polrohr ist druckdicht auszuführen, da auch der Ankerraum
mit dem in dem Hydraulikkreislauf des hydraulischen Ventils herrschenden
Druck beaufschlagt wird. Die Ausgestaltung des Polrohrs selbst beeinflusst
die Schalteigenschaften beziehungsweise die Kennlinie des Elektromagneten.
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Hierzu
ist es bekannt, bei dem Polrohr die Magnetfeldlinien gut führende Werkstoffe
mit unmagnetischen Werkstoffen zu kombinieren, um so in geeigneter
Weise die Kennlinie einzustellen. Insbesondere soll somit über einen
magnetisch nicht leitenden Bereich der magnetische Fluss so abgelenkt
werden, dass bei konstantem Strom ein weitgehend hubunabhängiger Kraftverlauf
entsteht. Dabei wird im Stand der Technik das unmagnetische Zwischenstück mit dem
Rohrstück
einerseits und mit dem Polstück
andererseits mittels einem Schweißvorgang, üblicherweise einer sogenannten
WIG-Schweißung
oder einer Kondensatorentladungsschweißung, verbunden.
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Das
Polstück
besitzt eine Durchgangsöffnung
zur Durchführung
der Ankerstange, wobei der Innendurchmesser der Durchgangsöff nung kleiner
ist als der Innendurchmesser des Ankerraums. In der sich dadurch
ausbildenden Sacklochbohrung muss dann nach dem Verschweißen der
einzelnen Bauteile, die Innenfläche
derselben spanabhebend nachbearbeitet, vorwiegend nachgedreht, werden.
Die Oberflächenbearbeitung
in einer Sacklochbohrung ist jedoch nur schwierig auszuführen, und
die Qualität
dieser Nachbearbeitung in der Sacklochbohrung kann nur mit hohem
Aufwand gewährleistet
und geprüft werden,
so dass auf diese bekannte Weise hergestellte Polrohre teuer sind.
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Ferner
ist der zur Einbringung des unmagnetischen Zwischenstücks bislang
erforderliche Schweißvorgang
nachteilig, da aufgrund der auftretenden hohen Temperaturen in der
Regel ein Schmelzschweißen
an den Fügestellen
der zu verschweißenden
Bauteile erfolgt, welches eine definierte Fügekanten- oder Fügeflächenstruktur
verändert
und dadurch der erwünschten
und definierten Ablenkung der Magnetfeldlinien zur Erzeugung eines hubunabhängigen Kraftverlaufs
entgegenwirkt. Darüber
hinaus kann das Material nach dem Schweißen und dem Abkühlen nachteilige
Eigenschaften wie etwa Aufhärtung
oder Versprödung
zeigen, so dass aufwendige Maßnahmen
oder spezielle Schweißverfahren
zur Vermeidung solcher Materialveränderungen herangezogen werden
müssen.
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Der
Erfindung liegt daher als Aufgabe zugrunde, ein Polrohr und ein
Verfahren zu dessen Herstellung vorzuschlagen, bei welchem die Reproduzierbarkeit
der Magnetfeldkennlinie in möglichst
hoher Güte
erfolgt.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe geht die Erfindung von einem Polrohr, wie eingangs
beschrieben, aus und schlägt
vor, dass das unmagnetische Zwischenstück beidseitig mittels einer
metallischen Verbindung, insbesondere einer Lotverbindungsschicht oder
einer Metallverklebungsschicht, mit dem Polstück einerseits und mit dem Rohrstück andererseits zusammengefügt wird.
Das unmagnetische Zwischenstück
und dessen Fügeflächen sind
zur Erzielung einer erwünschten
beziehungsweise geeigneten Kennlinie ausgeformt, es sind entsprechende
Fügeflächen an
korrespondierenden Flächen
des Rohrstücks
und des Polstücks
vorgesehen und diese Flächen
sind derart lotgefügt
oder verklebt, dass die Form und die Struktur der Fügeflächen, obwohl druckdicht
und mechanisch fest verbunden, erhalten bleiben und sich nicht verformen,
mithin der zuvor bestimmte Kennlinienverlauf durch den Fügevorgang während der
Herstellung nicht verändert
wird. Aufgrund des Lotverbindungs- oder Verklebungsvorgangs wird
ferner eine Verformung, wie etwa eine Verwerfung oder ein Verziehen,
des Polrohrs selbst, wie sie durch die bei Schweißvorgängen auftretenden
hohen Temperaturen in der Umgebung von Fügestellen beziehungsweise Fügeflächen entstehen kann,
vermieden.
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Zudem
erlaubt der erfindungsgemäße Vorschlag
die Herstellung der erfindungsgemäßen Polrohre in großen Losgrößen, da
die kundenspezifische Anpassung durch das gemäß Kundenvorgabe hergestellte
Polstück
erfolgt. Auch ist die Bearbeitung der Innenflächen, sowohl der einzelnen
Elemente als auch des gesamten Polrohrs einfacher und mit besserer
Qualität
als bei den Lösungen
nach dem Stand der Technik darstellbar, bei welchen eine Sackbohrung
vorgesehen ist. Der erfindungsgemäße Vorschlag kombiniert somit
den Vorteil großer
Losgrößen für die Herstellung
der Polrohrelemente mit einer kostengünstigen oder ganz entfallenden
Nachbearbeitung und/oder Nachprüfung
der Polrohr-Innenflächen. Dies
ermöglicht
eine kosteneffiziente Massenproduktion bei geringer Ausschussquote
und damit eine deutliche Reduzierung der Herstellungskosten.
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Die
Aufgabe wird somit im Einzelnen gelöst durch
- – ein Rohrstück mit einem
Innendurchmesser und einem Außendurchmesser
an einem ersten Ende des Polrohrs;
- – ein
das Rohrstück
zumindest teilweise verschließendes
Polstück
an einem zweiten Ende des Polrohrs;
- – ein
ringförmiges,
unmagnetisches Zwischenstück
zwischen dem Rohrstück
und dem Polstück, das
zumindest eine konische Stirnfläche
aufweist, und
- – eine
Metallverbindungsschicht beidseitig der Ringwand des unmagnetischen
Zwischenstücks sowohl
zwischen dem Rohrstück
und dem unmagnetischen Zwischenstück, als auch zwischen dem unmagnetischen
Zwischenstück
und dem Polstück.
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Die
Erzeugung der Metallverbindungsschicht auf beiden Seiten des unmagnetischen
Zwischenstücks,
das heißt,
Einfügen
beziehungsweise Zusammenfügen
der einander entsprechenden Flächen von
Polstück
und unmagnetischem Zwischenstück einerseits
und unmagnetischem Zwischenstück
und Rohrstück
andererseits durch beispielsweise Löten oder Kleben, ermöglicht es,
die durch die Ausgestaltung des unmagnetischen Zwischenstücks vorbestimmte
Kennlinie beziehungsweise den vorbestimmten Verlauf und/oder die
Ablenkung der Magnetfeldkennlinien für eine Vielzahl von Polrohren
reproduzierbar zu halten, da Geometrie, Struktur und Zusammensetzung
der vorgenannten Verbindungsflächen
und der verwendeten Werkstoffe durch den Verbindungsvorgang weder
zerstört
noch verändert werden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
weist das Polstück
zwischenstückseitig
eine Ausnehmung auf, deren Innendurchmesser kleiner, gleich oder größer als
der Innendurchmesser des unmagnetischen Zwischenstücks ist,
und deren Tiefe größer als die
auf eine Richtung einer axialen Mittelachse bezogene Länge eines
konischen Abschnitts am Umfang der Ausnehmung ist.
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Mit
einer derartigen Ausnehmung eines vorbestimmten Durchmes sers und
einer vorbestimmten Tiefe in dem Polstück in Abstimmung mit der in
Axialrichtung des Polrohrs vorhandenen Länge des konischen Abschnitts,
an dem das Polstück
und das unmagnetische Zwischenstück
gefügt
werden, ist es dem Anker des Elektromagneten möglich, polstückseitig
des unmagnetischen Zwischenstücks
wieder in einen und aus einem, von einem vollständig magnetisierbaren Material
umgebenen, Teil des Ankerraums ein- und auszutreten, wodurch in
Verbindung mit der tatsächlichen
Lage des unmagnetischen Zwischenstücks entlang der Axialrichtung,
dessen tatsächlicher
Ausgestaltung und dessen Dimensionierung die Abstimmbarkeit des
Magnetfeldkennlinienverlaufs und damit die Abstimmbarkeit des Bewegungs-
und/oder Schaltverhaltens des Elektromagneten erleichtert und verbessert
wird.
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Des
Weiteren ist die Tiefe T so gewählt,
dass die Wandung, welche die Ausnehmung begrenzt, also die Mantelfläche sowie
die Bodenfläche
mit spanabhebenden Werkzeugen problemlos bearbeitbar und hernach
auch kontrollierbar sind.
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Vorteilhaft
ist hierbei insbesondere, dass die Dicke der Ringwand des unmagnetischen
Zwischenstücks
gleich der Differenz von Außendurchmesser und
Innendurchmesser des Rohrstücks
ist und eine erste Breite der Innenwand des unmagnetischen Zwischenstücks kleiner
oder größer als
die Breite der Außenwand
desselben ist, und die zumindest eine konische Stirnfläche der
Ringwand des unmagnetischen Zwischenstücks an der Außenseite
der Ringwand einen größeren Durchmesser
aufweist als an der Innenseite der Ringwand.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung ist die zumindest eine konische
Stirnfläche
der Ringwand des unmagnetischen Zwischenstücks innenkonisch oder außenkonisch
ausgebildet und weist das Polstück
eine der zumindest einen konischen Stirnfläche der Ringwand des unmagnetischen
Zwischenstücks entsprechend
außen konische
oder innenkonische Stirnfläche
auf, und ist rohrstückseitig
zumindest eine zu einer axialen Richtung einer Mittelachse des unmagnetischen
Zwischenstücks
orthogonale Stirnfläche
des unmagnetischen Zwischenstücks
angeordnet und weist das Rohrstück
eine mit der rohrstückseitigen
Stirnfläche
des unmagnetischen Zwischenstücks
fluchtende, zu der axialen Richtung der Mittelachse orthogonale
Stirnfläche
auf.
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Alternativ
ist es ebenso vorteilhaft, die zumindest eine konische Stirnfläche der
Ringwand des unmagnetischen Zwischenstücks innenkonisch und rohrstückseitig
anzuordnen und das Rohrstück
mit einer der zumindest einen konischen Stirnfläche der Ringwand des unmagnetischen
Zwischenstücks
entsprechend außenkonischen
Stirnfläche
zu versehen, und polstückseitig
zumindest eine zu einer axialen Richtung einer Mittelachse des unmagnetischen
Zwischenstücks
orthogonale Stirnwand des unmagnetischen Zwischenstücks anzuordnen
und das Polstück mit
einer mit der polstückseitigen
Stirnwand des unmagnetischen Zwischenstücks fluchtenden, zu der axialen
Richtung der Mittelachse orthogonalen Stirnwand zu versehen.
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Je
nach gewünschter
Kennlinie ermöglicht die
Erfindung somit eine geeignete Ausgestaltung des unmagnetischen
Zwischenstücks,
ohne dessen Verarbeitbarkeit und Verwendbarkeit für ein Polrohr einzuschränken.
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Auch
bevorzugt ist, dass die zumindest eine konische Stirnfläche der
Ringwand des unmagnetischen Zwischenstücks sowohl polstückseitig
als auch rohrstückseitig
innenkonisch oder außenkonisch
angeordnet ist und sowohl das Polstück als auch das Rohrstück eine
der zumindest einen konischen Stirnfläche der Ringwand des unmagnetischen
Zwischenstücks
entsprechend außenkonische oder
innenkonische Stirnflächen
aufweisen.
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Der
Vorteil dieser Ausführungsform
besteht in einer verbesser ten Eigen- beziehungsweise Selbstzentrierung
des unmagnetischen Zwischenstücks,
während
einer Zeit des Metallverbindungsvorgangs, in der die erwärmten Fügeflächen noch
gegeneinander verschieblich sind beziehungsweise aufeinander gleiten
können,
beispielsweise kurz vor dem mechanisch fest werden oder Erstarren
der zwischenliegenden Metallverbindungsschicht.
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Geschickterweise
sind ein Innendurchmesser einer Ausnehmung des Polstücks, der
Innendurchmesser des unmagnetischen Zwischenstücks und der Innendurchmesser
des Rohrstücks
gleich, wodurch sich nach dem Zusammenfügen von Polstück, unmagnetischem
Zwischenstück
und Rohrstück
eine glattflächige
Innenoberfläche
des Ankerraums von selbst einstellt, welche entweder keine oder
nur eine geringfügige
Nachbearbeitung und Nachprüfung
erfordert. Insbesondere kann bei der Herstellung des Polrohrs, aufgrund
der erfindungsgemäßen Fügeflächen und
der Dimensionierung beispielsweise der Tiefe der Ausnehmung, der
axialen Länge
der konischen Abschnitte, der Breiten und Tiefen der Elemente des
mehrteiligen Polrohrs in Verbindung mit dem Metallverbindungsverfahren
und dem gleichzeitigen Zusammenfügen,
das heißt,
mechanisch fest und druckdicht verbinden, durch eine geeignete Ausgestaltung
der Fügeflächen und/oder
geeignetes Anordnen und/oder Drehen des Polrohrs während des
Verbindungsvorgangs verhindert werden, dass das Metallverbindungsmaterial,
wie Beispielsweise Lot oder Klebstoff, aus den Fügestellen nach innen in den
Ankerraum und/oder in die Ausnehmung des Polstücks ausfließen, so dass in diesem Fall
keine Nachbearbeitung notwendig ist.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist das Polstück eine
mit einer Mittelachse des Rohrstücks,
des unmagnetischen Zwischenstücks
und des Polstücks
axial fluchtende Durchgangsöffnung
zur Aufnahme und/oder Lagerung und/oder Führung einer Ankerstange eines
Ankers des Elektromagneten auf, und weist das Rohrstück an einem
dem unmagnetischen Zwischen stück
gegenüberliegenden
Endabschnitt eine Hubbegrenzung zur Begrenzung des Hubs der Ankerstange
auf.
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In
einer alternativ bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es
jedoch auch möglich,
dass das Rohrstück
an einer dem unmagnetischen Zwischenstück gegenüberliegenden Endseite einen
Endabschnitt mit einer mit einer Mittelachse des Rohrstücks, des
unmagnetischen Zwischenstücks
und des Polstücks
axial fluchtenden Durchgangsöffnung zur
Aufnahme und/oder Lagerung und/oder Führung einer Ankerstange eines
Ankers des Elektromagneten aufweist und in dem Polstück eine
sich zwischenstückseitig öffnende
und polstückendseitig
geschlossene Ausnehmung und/oder Sacklochbohrung vorgesehen ist.
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Vorteilhafterweise
wird dadurch, dass die Metallverbindungsschicht sowohl das Rohrstück und das
unmagnetische Zwischenstück,
als auch das unmagnetische Zwischenstück und das Polstück druckdicht
verbindet, erreicht, dass ohne weitere Abdichtungsmaßnahmen
in nur einem Herstellungsprozess, das heißt dem Zusammenfügen der
Fügeflächen des Polrohrs,
unmittelbar ein druckdichtes Polrohr entsteht. Zusätzlich ist
jedoch eine zusätzliche
Verwendung von Dichtungen und/oder Dichtungsmaterialien an geeigneten
Stellen möglich,
sofern eine Notwendigkeit unter real vorherrschenden Bedingungen
erkannt wird oder zum Beispiel eine rasche Reparaturabdichtung im
Fehlerfall erfolgen soll.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass
das Rohrstück
und/oder das Zwischenstück
entweder als Fließpressteil,
als Tiefziehteil oder als abgelängtes
Rohrstückteil
ausgebildet ist/sind. Vorgenannte Teile werden daher in einem einen
Tiefzieh-, Präge-,
Press- oder Stanzvorgang umfassenden Herstellungsverfahren gewonnen und
sind kostengünstig
herstellbar. Sie tragen daher zu einer Verringerung der Herstellkosten
bei. Natürlich
ist es möglich,
diese Stücke
von entsprechender Profilware abzuschneiden oder abzulängen.
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Es
wird angemerkt, dass die erfindungsgemäße Metallverbindung in einer
Umkehrung des Zusammenfügeprozesses
auch einfach wieder lösbar ist,
da lediglich zwei Fügeflächen, beispielsweise durch
entsprechendes Erwärmen,
aufgetrennt werden müssen,
um das Polrohr wieder in seine drei wesentlichen Elemente zu zerlegen.
Dies eröffnet
vorteilhaft Tauschmöglichkeiten
im Fehler- oder Verschleißfall,
oder bietet Raum und Zugang zu Modifikationen.
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Verfahren,
die für
die vorstehenden Eigenschaften der Erfindung gut verwendbar sind,
sind unter anderem ein Weichlötverfahren,
ein Hartlötverfahren
oder ein Hochtemperaturlötverfahren
zur Herstellung der als Lotverbindungsschicht oder Klebeverbindungsschicht
hergestellten Metallverbindungsschicht.
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Des
Weiteren umfasst die Erfindung sowohl Proportionalmagnete als auch
Schaltmagnete, wobei insbesondere alle Vorzüge, sowohl für Proportionalmagnete
als auch explizit für
Schaltmagnete gelten.
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Schließlich umfasst
die Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung eines Polrohrs.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass die Herstellung eines
Polrohres durch die Abfolge folgender Schritte gekennzeichnet ist:
- – Vorbereiten
eines an einem ersten Ende des Polrohrs anzuordnenden Rohrstücks mit
einem Innendurchmesser und einem Außendurchmesser;
- – Vorbereiten
eines das Rohrstück
zumindest teilweise verschließenden,
an einem zweiten Ende des Polrohrs anzuordnenden Polstücks;
- – Vorbereiten
eines ringförmigen,
unmagnetischen Zwischenstücks
zur Anordnung zwischen dem Rohrstück und dem Polstück, dessen
Ringwand zumindest eine konische Stirnfläche aufweist;
- – Verbinden
sowohl des Rohrstückes
und des unmagnetischen Zwischenstücks als auch des unmagnetischen
Zwischenstücks
und des Polstücks mittels
einer Metallverbindungsschicht beidseitig der Ringwand des unmagnetischen
Zwischenstücks.
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Ein
wesentlicher Vorzug des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin,
dass das Rohrstück, das
unmagnetische Zwischenstück
und das Polstück in
einem Metallverbindungsvorgang gleichzeitig, bevorzugt selbstzentrierend,
miteinander verbunden werden.
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In
diesem Zusammenhang wird insbesondere angemerkt, dass alle im Bezug
auf das Polrohr beschriebenen Merkmale und Eigenschaften, aber auch
Verfahrensweisen sinngemäß auch bezüglich der
Formulierung des erfindungsgemäßen Verfahrens übertragbar
und im Sinne der Erfindung einsetzbar und als mitoffenbart gelten.
Gleiches gilt auch in umgekehrter Richtung, so dass nur in Bezug
auf das Verfahren genannte bauliche, also vorrichtungsgemäße Merkmale
auch im Rahmen der Ansprüche
des Polrohrs berücksichtigt
und beansprucht werden und damit ebenfalls zur Erfindung und zur
Offenbarung zählen.
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In
der Zeichnung ist die Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:
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1a, 1b ein
mehrteiliges Polrohr mit seinen wesentlichen Elementen in einem
unverbundenen und einem verbundenen Zustand gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
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1c, 1d ein
mehrteiliges Polrohr mit seinen wesentlichen Elementen in einem
unverbundenen und einem verbundenen Zustand gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
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2a, 2b ein
mehrteiliges Polrohr mit seinen wesentlichen Elementen in einem
unverbundenen und einem verbundenen Zustand gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel;
und
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2c, 2d ein
mehrteiliges Polrohr mit seinen wesentlichen Elementen in einem
unverbundenen und einem verbundenen Zustand gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel.
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In
den Fig. sind gleiche oder einander entsprechende Elemente jeweils
mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden daher, sofern nicht
zweckmäßig, nicht
erneut beschrieben.
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1a zeigt
in einer Art Explosionsdarstellung schematisch den Aufbau eines
mehrteiligen Polrohrs 1 mit seinen drei wesentlichen Elementen,
in einem unverbundenen Zustand und bezogen auf eine Mittelachse 2 axial
zueinander versetzt, gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel.
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In 1b ist
ein aus den einzelnen, in 1a gezeigten
Elementen zusammengefügtes Polrohr 1 gezeigt.
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Erfindungsgemäß besteht
das Polrohr 1 aus drei Baugruppen, das heißt einem
in der Fig. rechtsseitig dargestellten Rohrstück 10, einem sich
linksseitig an das Rohrstück 10 anschließenden,
unmagnetischen Zwischenstück 30 und
einem sich wiederum links seitig an das unmagnetische Zwischenstück 30 anschließenden Polstück 20.
In dieser Anordnung der drei Baugruppen befindet sich somit das
unmagnetische Zwischenstück 30 zwischen
dem Polstück 20 und
dem Rohrstück 10.
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Das
Rohrstück 10 weist
einen Innendurchmesser d, einen Außendurchmesser D und eine Wandstärke, die
gleich dem Außendurchmesser
D minus dem Innendurchmesser d ist, auf. In diesem ersten Ausführungsbeispiel
ist eine linksseitige Querschnitts- beziehungsweise Stinfläche 12 des
Rohrstücks 10,
welche an das unmagnetische Zwischenstück 30 angrenzt, orthogonal
zu der axialen Richtung der Mittelachse 2 ausgestaltet.
An der rechtsseitigen und nicht näher bezeichneten Querschnittsfläche des
Rohrstücks 10 befindet
sich ein Endabschnitt, der wahlfrei geeignet ausgeformt, beispielsweise
abgeschlossen, sein oder beispielsweise in eine nicht gezeigte Hubbegrenzung
für eine
Ankerstange beziehungsweise einen Stößel des Ankers münden kann.
Es wird angemerkt, dass die Ausgestaltung der nicht gezeigten Hubbegrenzung
beliebig und für
die Erfindung nicht entscheidend ist.
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Das
Polstück 20 schließt das Polrohr 1 an seiner
in der Fig. linken Öffnung
zumindest teilweise ab.
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Wie
bereits beschrieben wurde, dient das Polrohr 1 dazu, einen
Ankerraum 11 zu schaffen und eine Ankerstange in einer
Durchgangsöffnung
gelagert zu führen,
um mit der Bewegung des Ankers außerhalb des Polrohrs 1 einen
entsprechenden Stellvorgang auszuführen. Hierbei ist es im Sinne
der Erfindung gleichwertig, ob eine starre Verbindung zwischen der
Ankerstange und dem Anker besteht, oder ob es sich um zwei getrennt
voneinander angeordnete Bauteile handelt. Beide Varianten werden
von der Erfindung umfasst.
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Zur
Lagerung und Führung
der nicht gezeigten Ankerstange weist hierzu das Polstück 20,
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel,
eine Durchgangsöffnung 26 in
Richtung der Mittelachse 2 auf, welche nach Art einer Durchbohrung
ausgeführt
sein kann und deren Innendurchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser
des Ankerraums 11, welcher dem Innendurchmesser d des Rohrstücks 10 entspricht.
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Ferner
ist in dem Polstück 20 auf
dessen dem unmagnetischen Zwischenstück 30 zugewandten
Seite eine bevorzugt, und ohne darauf beschränkt zu sein, rundförmige Ausnehmung 24 mit
einer Tiefe T vorgesehen. Die Tiefe T ist bevorzugt größer als
eine auf die axiale Richtung der Mittelachse 2 projizierte
Länge L
eines konischen Abschnitts 22 (siehe Vergrößerung!),
das heißt
einer konischen Stirnfläche,
am Umfang beziehungsweise am verbleibenden Rand des Polstücks 20 in
der Umgebung der Ausnehmung 24. Der konische Abschnitt 22 steht hierbei
in direktem Zusammenhang mit zumindest einer konischen Stirnfläche 32 des
unmagnetischen Zwischenstücks 30,
die noch näher
zu beschreiben ist.
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Ebenso
kann die Tiefe T der Ausnehmung bezogen auf das unmagnetische Zwischenstück 30 gleich
oder kleiner als eine Außenbreite
B oder gleich oder größer als
eine Innenbreite b des selben sein.
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Der
Innendurchmesser der rundförmigen oder
schreibenförmigen
Ausnehmung 24 ist bevorzugt gleich dem Innendurchmesser
d des Rohrstücks 10,
ohne jedoch hierauf beschränkt
zu sein. In Entsprechung mit dem gewünschten Verlauf der Magnetfeldkennlinien
und dem Ankerhub des Ankers in dem Ankerraum 11 kann der
Innendurchmesser der Ausnehmung 24 auch größer oder
kleiner sein als der Innendurchmesser d des Rohrstücks 10.
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Das
unmagnetische Zwischenstück 30 ist ringförmig ausgestaltet
und besitzt bevorzugt, ohne jedoch hierauf beschränkt zu sein, ebenfalls
denselben Innendurchmesser d wie das Rohrstück 10. Auch hier kann
in Entsprechung zu dem gewünschten
Verlauf der Magnetfeldkennlinien und dem Ankerhub des Ankers in
dem Ankerraum 11 der Innendurchmesser des unmagnetischen
Zwischenstücks 30 größer oder
kleiner sein als der Innendurchmesser d des Rohrstücks 10.
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Die
Ringwand des unmagnetischen Zwischenstücks 30 ist in diesem
Ausführungsbeispiel
an seinen Stirnflächen
unterschiedlich ausgestaltet und weist zu dem Polstück 20 in
einem nach innen zu dem Ankerraum 11 hin weisende konische
Fläche, das
heißt
einen Innenkonus, 32 auf.
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Der
Innenkonus 32 korrespondiert mit dem bereits erwähnten konischen
Abschnitt 22 des Polstücks 20,
wobei in diesem Fall der konische Abschnitt 22 des Polstücks 20 einen
zur Außenseite
des Polrohrs 1 hin weisenden Außenkonus 22 ausbildet. Bevorzugt
sind der Innenkonus 32 und der Außenkonus 22 derart
ausgeführt,
dass der Außenkonus 22 zum
Einen einen Sitz für
den Innenkonus 32 bildet, auf welchem der Innenkonus 32 selbstzentrierend aufliegen
kann, und dass sich zum Anderen glatte Übergänge auf der Innenseite des
Ankerraums 11 und auf der Außenseite des Polrohrs 1 einstellen.
Mit anderen Worten sind bevorzugt, die beteiligten Wandstärken von
Polstück 20 und
unmagnetischem Zwischenstück 30 gleich.
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Auf
der zu dem Rohrstück 10 hinweisenden Seite
des unmagnetischen Zwischenstücks 30 jedoch
ist eine Stirnfläche 34 desselben
orthogonal zu der Richtung der Mittelachse 2 des Polrohrs 1,
und ergibt sich daher ein stumpfes An- beziehungsweise Aufliegen
auf der korrespondierenden, ebenfalls zu der Richtung der Mittelachse 2 des
Polrohrs 1 orthogonalen Stirnfläche 12 des Rohrstücks 10.
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Dadurch,
dass zumindest eine Stirnfläche 32 des
unmagnetischen Zwischenstücks 30 konisch ausgebildet
ist, ist ferner die Innenbreite b des unmagnetischen Zwischenstücks 30 kleiner
als die Außenbreite
B desselben.
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1b zeigt
den zusammengefügten
Zustand des Polrohrs 1. Gut erkennbar ist, dass gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
das Rohrstück 10,
das unmagnetische Zwischenstück 30 und
die Ausnehmung 24 des Polstücks 20 denselben Innendurchmesser
d des Rohrstücks 10 haben,
sodass sich eine durchgehend glattflächige und übergangslose, stufenfreie innere
Oberfläche
des Ankerraums 11 ergibt, die ohne wesentliche oder gänzlich ohne
Nachbearbeitung unmittelbar nutzbar ist.
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Eine
Ausschnittvergrößerung in 1b zeigt in
auseinandergezogener Darstellung eine sowohl zwischen Polstück 20 und
unmagnetischem Zwischenstück 30 einerseits
als auch zwischen unmagnetischem Zwischenstück 30 und Rohrstück 10 andererseits
eingebrachte Metallverbindungsschicht 40. Die Ausschnittvergrößerung ist
hierbei nicht maßstabsgetreu,
da die Metallverbindungsschicht 40 so hinreichend dünn oder
dick ausgeführt
ist, dass eine mechanisch feste und gleichzeitig druckdichte Verbindung
der beteiligten Oberflächen
gewährleistet wird.
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Da
zum Zusammenfügen
der drei Elemente des Polrohrs 1 lediglich zwei Metallverbindungsschichten 40 links-
und rechtsseitig des unmagnetischen Zwischenstücks 30 herzustellen
sind, ist es bei geringer Außenbreite
B beziehungsweise Innenbreite b des unmagnetischen Zwischenstücks 30 leicht möglich, die
zu verbindenden Flächen
eng beabstandet zu erwärmen
und/oder zu benetzen und dadurch die Metallverbindungsschichten 40 in
nur einem Verbindungsvorgang für
das gesamte Polrohr 1 gleichzeitig einzubringen, das heißt, Polstück 20,
unmagnetisches Zwischenstück 30 und
Rohrstück 10 in
einem Arbeitsgang mechanisch fest und druckdicht herzustellen.
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Es
wird noch angemerkt, dass dieses auch ein kostengünstiges
und effizientes Zurückgreifen auf
Standardbauteile ermöglich.
Beispielsweise ist es möglich,
für verschiedene
Magnetfeldkennlinienverläufe
Polstück 20 und
Rohrstück 10 unverändert beziehungsweise
nur geringfügig
angepasst modifiziert zu belassen und lediglich unmagnetische Zwischenstücke 30 mit
unterschiedlichen Außenbreiten
B und Innenbreiten b, das heißt
unterschiedlich breite Zwischenstücke 30, zu verarbeiten.
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Die 1c bis 1d zeigen
ein Ausführungsbeispiel
eines mehrteiligen Polrohrs 1 mit seinen wesentlichen Elementen
in einem unverbundenen und einem verbundenen Zustand gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel.
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In
diesem Ausführungsbeispiel
wird ein, wie vorstehend erwähnt,
unterschiedlich ausgeformtes unmagnetisches Zwischenstück 30 mit
zwei innenkonischen Stirnflächen 32 verwendet
und ist daher nicht nur die rechtsseitige Stirnfläche 22 des
Polstücks 20, sondern
auch eine linksseitige Stirnfläche 18 des Rohrstücks 10 dazu
korrespondierend außenkonisch geformt.
Natürlich
ist die Erfindung nicht auf die in 1b dargestellte
Ausführungsform
beschränkt, sondern
es können
alternativ auch eine oder beide der Stirnflächen 32 des unmagnetischen
Zwischenstücks 30 außenkonisch
und dementsprechend die Stirnflächen
von Polstück 20 und
Rohrstück 10 innenkonisch
ausgeformt sein. Fallweise ist insgesamt jede mögliche Kombination von konischen
und nichtkonischen Stirnflächen 12, 18, 22, 32, 34,
gegebenenfalls auch mit unterschiedlichen Konuswinkel darstellbar.
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Die 2a bis 2b zeigen
ein mehrteiliges Polrohr 1 mit seinen wesentlichen Elementen
in einem unverbundenen und einem verbundenen Zustand gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel,
und die 2c bis 2d zeigen
ein mehrteiliges Polrohr 1 mit seinen wesentlichen Elementen
in einem unverbundenen und einem verbundenen Zustand gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel.
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Die
Situation in den 2a bis 2b entspricht
der Situation in den 1a bis 1b, und die
Situation in den 2c bis 2d entspricht
der Situation in den 1c bis 1d, wobei
in den 2a bis 2b die
Ausschnittsvergrößerungen nicht
wiederholt dargestellt sind, und mit der Ausnahme, dass die Durchgangsöffnung 26 in
dem Polstück 20 für die nicht
gezeigte Ankerstange entfällt,
das heißt,
das Polstück 20 lediglich
die Ausnehmung 24 aufweist und derart ausgeformt das Polrohr 1 auf
dieser Seite vollständig
verschließt,
ersatzweise aber eine Durchgangsöffnung 16 für die Ankerstange
zu deren Lagerung und Führung
an einem das Rohrstück 10 zumindest
teilweise verschließenden
Endabschnitt 14 desselben vorgesehen ist. Rechtsseitig an
den Endabschnitt 14 kann sich dann vorteilhaft wiederum
eine beliebige Hubbegrenzung anschließen, wie vorstehend bereits
beschrieben wurde.
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Auch
in den Ausführungsbeispielen
der 2a bis 2d erfolgt
die Herstellung der Metallverbindung wie in den Ausführungsbeispielen
der 1a bis 1d mittels
einem Lötvorgang
unter Verwendung eines Lötzusatzes
oder einem Verklebevorgang unter Verwendung beispielsweise eines geeigneten
Klebstoffs für
Metalle.
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Wird
ein Lötvorgang
ausgeführt,
kommen bevorzugt Verfahren des Weichlötens, des Hartlötens oder
des Hochtemperaturlötens
zur Anwendung, wobei insbesondere das Hochtemperaturlöten (HT-Löten) zum Fügen von termisch und mechanisch
hochbelasteten Bauteilen aus Edelstahl, Nickel- und Kobaltlegierungen
sowie Keramiken verwendbar ist. Es ist damit möglich, Zugfestigkeiten an Edelstahlverbindungen
von über
500 N/mm2 zu erreichen. Das HT-Löten ist
ein flussmittelfreies Lötverfahren,
welches bei Temperaturen von mehr als 900°C stattfindet. Die Lötverbindungen
werden vornehmlich in geschlossenen Vakuumöfen oder in Schutzgasöfen mit Wasserstoff-
oder Argonatmosphäre
hergestellt. Als Lötwerkstoffe
kommen Kupfer-, Nickel- und Kobald lote zum Einsatz. Teil der Hochtemperaturlötverfahren
sind auch Verfahren des Lichtbogenlötens oder des Lichtbogenhartlötens, wie
zum Beispiel MSG-Löten,
WIG-Löten
oder Plasmaföten,
welches sich aufgrund der niedrigen Schmelztemperatur des Lotes zwischen
etwa 910 bis 1040°C
durch eine geringe Schädigung
von Beschichtungen sowie eine geringe termische Belastung der Bauteile
auszeichnet, sodass sich die zur Einstellung der Magnetfeldkennlinien
wichtigen Formen, Konturen und Strukturen der Fügeflächen reproduzierbar nicht beziehungsweise nur
vernachlässigbar ändern. Die
hier verwendeten Zusatzwerkstoffe sind ferner weitgehend unempfindlich
gegen Korrosion und eignen sich daher für den vorliegenden Anwendungsfall
mit einem fluidgefüllten
Ankerraum 11. Auch kommt es zu keiner wesentlichen Aufschmelzung
des Grundwerkstoffes, das heißt,
der Materialien des Polstücks 20,
des unmagnetischen Zwischenstücks 30 und
des Rohrstücks 10,
und sind üblicherweise
keine Flussmittel erforderlich. Weiter vorteilhaft sind der geringe
Verzug der gelöteten
Materialien, der geringe Energieaufwand, sowie der geringe Lotverbrauch.
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Die
mit solchen Lötverfahren
herstellbaren Metallverbindungen sind daher für die vorstehend beschriebenen
Fügeflächen des
Polrohrs 1 gut geeignet und den nachteilbehafteten bekannten Schweißverfahren
insbesondere im vorliegenden Fall weit überlegen.
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Die
jetzt mit der Anmeldung und später
eingereichten Ansprüche
sind Versuche zur Formulierung ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Schutzes.
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Sollte
sich hier bei näherer
Prüfung,
insbesondere auch des einschlägigen
Standes der Technik, ergeben, daß das eine oder andere Merkmal
für das
Ziel der Erfindung zwar günstig,
nicht aber entscheidend wichtig ist, so wird selbstverständlich schon
jetzt eine Formulierung angestrebt, die ein solches Merkmal, insbesondere
im Hauptanspruch, nicht mehr aufweist.
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Es
ist weiter zu beachten, daß die
in den verschiedenen Ausführungsformen
beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausgestaltungen und Varianten
der Erfindung beliebig untereinander kombinierbar sind. Dabei sind
einzelne oder mehrere Merkmale beliebig gegeneinander austauschbar.
Diese Merkmalskombinationen sind ebenso mit offenbart.
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Die
in den abhängigen
Ansprüchen
angeführten
Rückbeziehungen
weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches
durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin. Jedoch sind
diese nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen,
gegenständlichen
Schutzes für
die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.
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Merkmale,
die bislang nur in der Beschreibung offenbart wurden, können im
Laufe des Verfahrens als von erfindungswesentlicher Bedeutung, zum Beispiel
zur Abgrenzung vom Stand der Technik beansprucht werden.
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Merkmale,
die nur in der Beschreibung offenbart wurden, oder auch Einzelmerkmale
aus Ansprüchen,
die eine Mehrzahl von Merkmalen umfassen, können jederzeit zur Abgrenzung
vom Stande der Technik in den ersten Anspruch übernommen werden, und zwar
auch dann, wenn solche Merkmale im Zusammenhang mit anderen Merkmalen
erwähnt wurden
beziehungsweise im Zusammenhang mit anderen Merkmalen besonders
günstige
Ergebnisse erreichen.