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Die Erfindung betrifft eine Restluftspaltscheibe für eine Magnetbaugruppe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Magnetbaugruppe mit einer solchen Restluftspaltscheibe.
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Stand der Technik
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Eine Restluftspaltscheibe für eine Magnetbaugruppe geht beispielhaft aus der Offenlegungsschrift
DE 10 2008 001 891 A1 hervor. Sie dient der Einstellung eines Restluftspalts zwischen einer Stirnseite eines Magnetkerns der Magnetbaugruppe und einem hubbeweglichen Anker. Der Anker ist vorzugsweise mit einem Ventilglied verbunden, so dass über die Hubbewegung des Ankers das Ventilglied betätigbar ist. Die vorgeschlagene Restluftspaltscheibe kommt demnach vorzugsweise in einer Magnetbaugruppe für ein Magnetventil zum Einsatz. Um einen Volumenausgleich beim Hub des Ankers zu ermöglichen, weist die in dieser Druckschrift offenbarte Restluftspaltscheibe mehrere in gleichem Winkelabstand zueinander angeordnete, nierenförmige Ausnehmungen als Durchströmöffnungen auf. Ein die nierenförmigen Ausnehmungen einfassender ringförmiger Abschnitt der Restluftspaltscheibe bildet zudem einen geschlossenen Außenumfang aus, der ein Verkeilen einzelner Restluftspaltscheiben bei deren Handhabung verhindern soll.
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Ausgehend von dem vorstehend genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Restluftspaltscheibe für eine Magnetbaugruppe anzugeben, mittels welcher der Aufbau einer Magnetbaugruppe vereinfacht werden kann. Ferner soll eine einfach aufgebaute Magnetbaugruppe angegeben werden.
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Zur Lösung der Aufgabe werden eine Restluftspaltscheibe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Magnetbaugruppe mit den Merkmalen des Anspruchs 6 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen.
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Offenbarung der Erfindung
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Die zur Einstellung eines Restluftspalts zwischen einem Magnetkern einer Magnetbaugruppe und einem hubbeweglichen Anker vorgeschlagene Restluftspaltscheibe ist erfindungsgemäß als ein Federelement ausgebildet und zur Rückstellung des hubbeweglichen Ankers einsetzbar. Die Restluftspaltscheibe kann demzufolge die Funktion einer Rückstellfeder übernehmen, so dass eine solche entfallen kann. Durch die Funktionsintegration bzw. den Wegfall der Rückstellfeder als separates Bauteil kann der Aufbau der Magnetbaugruppe vereinfacht und zugleich kostengünstiger gestaltet werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Restluftspaltscheibe nach Art einer Tellerfeder ausgebildet. Das heißt, dass die Restluftspaltscheibe weiterhin vergleichsweise flach gebaut ist. Dies gilt insbesondere im Vergleich zu einer Schraubendruckfeder, welche üblicherweise als Rückstellfeder zum Einsatz kommt. Die Anordnung aus Magnetbaugruppe Restluftspaltscheibe und Anker kann demnach besonders kompakt gestaltet werden. Im Unterschied zu einer Schraubendruckfeder, die auf Torsion und Biegung beansprucht wird, ist eine Tellerfeder lediglich einer Biegebeanspruchung ausgesetzt. Mit Ausbildung der Restluftspaltscheibe als Tellerfeder steigt somit auch die Robustheit der Anordnung.
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Weiterhin bevorzugt ist die Restluftspaltscheibe aus einem nicht magnetisierbaren Material gefertigt. Die Restluftspaltscheibe kann auf diese Weise ferner zur magnetischen Trennung zwischen dem Magnetkern und dem Anker eingesetzt werden und insofern eine weitere Funktion übernehmen. Die magnetische Trennung soll einen magnetischen Kurzschluss zwischen dem Magnetkern und dem Anker bzw. ein Kleben des Ankers am Magnetkern verhindern und demzufolge die Rückstellung des Ankers sicherstellen.
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Vorteilhafterweise besitzt die Restluftspaltscheibe eine erste Auflagefläche zur Auflage am Magnetkern und eine zweite Auflagefläche zur Auflage am Anker. Über die Auflageflächen ist die Restluftspaltscheibe zumindest zeitweise sicher am Magnetkern und am Anker abgestützt. Die beiden Auflageflächen sind an Abschnitten der Restluftspaltscheibe ausgebildet, die in einem axialen Abstand zueinander angeordnet und vorzugsweise über wenigstens einen Steg miteinander verbunden sind. Die Verbindung der beiden Abschnitte ist derart zu wählen, dass der axiale Abstand der beiden Abschnitte und damit der hieran ausgebildeten Auflageflächen zueinander veränderbar ist, wenn die Restluftspaltscheibe von einer Druckkraft beaufschlagt wird. Erfolgt die Verbindung über einen einzigen Steg, ist dieser bevorzugt als Federarm ausgebildet. Sofern mehrere Stege zur Verbindung vorgesehen sind, sind diese bevorzugt in gleichem Winkelabstand zueinander angeordnet, um eine möglichst gleichmäßige Lastverteilung im Bereich der Abstützung der Restluftspaltscheibe am Magnetkern und/oder am Anker zu erzielen. Die Winkelabstände der Stege zueinander sind vorteilhafterweise derart zu wählen, dass zwischen den Stegen ausreichend große Öffnungen als Durchströmöffnungen für ein Medium verbleiben, das beispielsweise den Anker im Betrieb der Magnetbaugruppe umströmt. Auf diese Weise ist ein Volumenausgleich beim Hub des Ankers möglich.
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Die Auflageflächen zur Abstützung der Restluftspaltscheibe am Magnetkern und/oder am Anker können grundsätzlich beliebig gestaltet sein. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist wenigstens eine Auflagefläche jedoch scheiben- oder ringförmig ausgebildet. Das heißt, dass wenigstens eine Auflagefläche rotationssymmetrisch ausgebildet ist und somit eine gleichmäßige Lastverteilung ermöglicht. Dadurch wird die Robustheit der als Federelement ausgestalteten Restluftspaltscheibe gesteigert. Beispielsweise kann die Restluftspaltscheibe topfförmig ausgestaltet sein und einen scheibenförmigen ersten Abschnitt sowie einen den ersten Abschnitt umgebenden, ringförmigen zweiten Abschnitt besitzen, die über einen dazwischen angeordneten, vorzugsweise schräg verlaufenden Wand- oder Stegabschnitt miteinander verbunden sind.
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Als besonders vorteilhaft erweisen sich möglichst große Auflageflächen, da sie einer unerwünschten Partikelbildung entgegen wirken.
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Bei der erfindungsgemäßen Restluftspaltscheibe werden die sonst separat ausgebildeten Bauteile Rückstellfeder und Restluftspaltscheibe in einem Bauteil vereinigt. Vorzugweise erfolgt die Ausbildung der Restluftspaltscheibe nach Art einer Tellerfeder, wobei es die konkrete Ausgestaltung und Dimensionierung unter Berücksichtigung des vorhandenen Bauraums, der herrschenden Kräfte und/oder der erforderlichen Schaltzeiten vorzunehmen gilt.
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Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe wird ferner eine Magnetbaugruppe mit einem Anker und einer erfindungsgemäßen Restluftspaltscheibe vorgeschlagen, wobei die Restluftspaltscheibe zwischen dem Magnetkern und dem Anker angeordnet ist. Da die erfindungsgemäße Restluftspaltscheibe als Federelement ausgebildet ist, vermag sie eine Rückstellfeder zu ersetzen, die üblicherweise zwischen dem Magnetkern und dem Anker angeordnet ist. Die Restluftspaltscheibe ermöglicht somit den Wegfall eines Bauteils, so dass die vorgeschlagene Anordnung aus Magnetbaugruppe, Anker und Restluftspaltscheibe im Vergleich zu bekannten entsprechenden Anordnungen einfacher ausgebaut und kostengünstiger herstellbar ist.
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Sofern die Restluftspaltscheibe nach Art einer Tellerfeder ausgebildet ist, kann die Anordnung aus Magnetbaugruppe, Anker und Restluftspaltscheibe zudem besonders kompakt bauend gestaltet werden, da eine Tellerfeder im Allgemeinen weniger Bauraum als eine Schraubendruckfeder benötigt. Sie erweist sich zudem in der Regel als robuster, da eine Schraubendruckfeder nicht nur auf Biegung, sondern ferner auf Torsion in Anspruch genommen wird. Dies wiederum wirkt sich positiv auf die Lebendauer der beanspruchten Anordnung aus Magnetbaugruppe, Anker und Restluftspaltscheibe aus.
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Im Hinblick auf die weiteren Vorteile der erfindungsgemäßen Restluftspaltscheibe wird im Übrigen auf die bereits vorstehend in Zusammenhang mit der Beschreibung der Restluftspaltscheibe genannten Vorteile verwiesen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die vorgeschlagene Magnetbaugruppe ferner eine ringförmige Magnetspule, welche die Restluftspaltscheibe umgibt. Die Magnetspule dient der Ausbildung eines Magnetfeldes, das den Anker in Richtung der Magnetspule zieht und auf diese Weise den Hub des Ankers bewirkt.
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Die Anordnung aus Magnetbaugruppe, Anker und Restluftspaltscheibe ist demnach als Magnetaktor einsetzbar. Insbesondere kann die vorgeschlagene Anordnung Einsatz in einem Magnetventil zur Betätigung eines Ventilgliedes finden.
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In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Anker als Tauchanker ausgebildet ist. Als Tauchanker ist der Anker zumindest abschnittsweise von einer Magnetspule umgeben, so dass die zwischen dem Anker und dem Magnetkern angeordnete Restluftspaltscheibe innerhalb der Magnetspule zu liegen kommt. Bei entsprechender Anordnung ist die Restluftspaltscheibe sowohl hinsichtlich ihrer axialen als auch hinsichtlich ihrer radialen Lage lagefixiert.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:
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1 einen schematischen Längsschnitt durch eine Anordnung umfassend eine erfindungsgemäße Magnetbaugruppe, einen Anker und eine Restluftspaltscheibe bei unbestromter Magnetspule,
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2 einen schematischen Längsschnitt durch die Anordnung der 1 bei bestromter Magnetspule und
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3–5 jeweils eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Restluftspaltscheibe gemäß bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
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Die in den 1 und 2 dargestellte erfindungsgemäße Anordnung umfasst eine Magnetbaugruppe 2 mit einer ringförmigen Magnetspule 8, die zumindest abschnittsweise einen Magnetkern 3 der Magnetbaugruppe 2 umgibt, sowie einen mit der Magnetspule 8 zusammenwirkenden hubbeweglichen Anker 4, der vorliegend als Tauchanker ausgebildet ist. Das dem Magnetkern 3 zugewandte Ende des Ankers 4 ist demnach ebenfalls von der ringförmigen Magnetspule 8 umgeben. Zwischen dem Magnetkern 3 und dem Anker 4 ist eine Restluftspaltscheibe 1 angeordnet, die eine separate Rückstellfeder ersetzt. Denn die Restluftspaltscheibe 1 ist selbst als Federelement nach Art einer Tellerfeder ausgebildet.
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In dem Beispiel der 1 und 2 besitzt die Restluftspaltscheibe eine sphärische Form und ist über einen ringförmigen Außenumfangsbereich an einer Stirnfläche des Ankers 4 und über einen angehobenen mittig angeordneten Bereich an einer Stirnfläche des Magnetkerns 3 abgestützt. Wird nunmehr die Magnetspule 8 bestromt, bewirkt das sich dabei ausbildende Magnetfeld, dass der Anker 4 in Richtung der Magnetspule 8 bzw. des Magnetkerns 3 gezogen wird. Dabei verringert sich der axiale Abstand zwischen dem Anker 4 und dem Magnetkern 3, wodurch die Restluftspaltscheibe 1 auf Biegung beansprucht wird. Die ringförmige Magnetspule 8, welche den Magnetkern 3, den Anker 4 und die Restluftspaltscheibe 1 umgibt, verhindert dabei ein radiales Ausweichen.
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Mögliche konkrete Ausgestaltungen einer erfindungsgemäßen Restluftspaltscheibe 1 sind den 3 bis 5 zu entnehmen. Allen drei Ausgestaltungen ist gemein, dass die Grundform jeweils topfförmig ist und einen scheibenförmigen mittig angeordneten ersten Abschnitt 10 und einen den ersten Abschnitt 10 umgebenden ringförmigen zweiten Abschnitt 11 umfasst, wobei der erste und der zweite Abschnitt 10, 11 in einem axialen Abstand zueinander angeordnet sind. Die jeweils außen liegenden Stirnflächen der beiden Abschnitte 10, 11 bilden Auflageflächen 5, 6 zur Auflage bzw. Abstützung am Magnetkern 3 und am Anker 4 aus.
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In dem Beispiel der 3 wird der axiale Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt 10, 11 durch ein konisch geformtes Wandstück 12 überbrückt, so dass eine vollständig geschlossene Restluftspaltscheibe 1 ausgebildet wird.
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In dem Beispiel der 4 wird der axiale Abstand durch zwei Stege 7 überbrückt, die sich an dem scheibenförmigen ersten Abschnitt 10 diametral gegenüber liegen. Zwischen den beiden Stegen 7 verbleiben Öffnungen, die als Durchströmöffnungen 9 dienen. Die Stege 7 weisen einen dem konisch geformten Wandstück 12 entsprechenden schrägen Verlauf auf.
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In dem Beispiel der 5 wird der axiale Abstand zwischen den Abschnitten 10, 11 durch einen einzigen Steg 7 überbrückt. Gemeinsam mit dem scheibenförmigen Abschnitt 5 bildet der Steg 7 demnach einen Federarm aus, der eine besonders biegeelastische Ausführung der Restluftspaltscheibe 1 ermöglicht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008001891 A1 [0002]
