DE1273671B - Schwingankerantrieb - Google Patents

Schwingankerantrieb

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Publication number
DE1273671B
DE1273671B DER35938A DER0035938A DE1273671B DE 1273671 B DE1273671 B DE 1273671B DE R35938 A DER35938 A DE R35938A DE R0035938 A DER0035938 A DE R0035938A DE 1273671 B DE1273671 B DE 1273671B
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DE
Germany
Prior art keywords
oscillating armature
frame
oscillating
armature
pole
Prior art date
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Pending
Application number
DER35938A
Other languages
English (en)
Inventor
John Herbert Geiger
Alva Raymond Davis Jun
Thomas Hendricks David Jun
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robertshaw Controls Co
Original Assignee
Robertshaw Controls Co
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Filing date
Publication date
Application filed by Robertshaw Controls Co filed Critical Robertshaw Controls Co
Publication of DE1273671B publication Critical patent/DE1273671B/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K33/00Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system
    • H02K33/02Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system with armatures moved one way by energisation of a single coil system and returned by mechanical force, e.g. by springs

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Reciprocating Pumps (AREA)

Description

  • Schwingankerantrieb Die Erfindung betrifft Schwingankerantriebe mit einem von einer Magnetspule umgebenen gebogenen Polschenkel und einem diesem gegenüber durch eine Blattfeder befestigten Schwinganker, dessen Schwingungsfläche in der durch den Polschenkel bestimmten Ebene liegt.
  • Es sind bereits derartige Schwingankerantriebe bekannt, welche zur Betätigung von elektrischen Kontaktsätzen dienen, die jeweils beiderseits desSchwingankers angeordnet und an dem Polschenkel über Abstands- bzw. Isolationszwischenstücke befestigt sind.
  • Bei diesen bekannten Schwingankerantrieben ist jedoch nachteilig, daß sich ein sehr unvollkommener magnetischer Schließungskreis ergibt und daß die bekannte Bauart für bestimmte Antriebszwecke, insbesondere für denAntrieb einerMembranvakuumpumpe, nicht geeignet ist.
  • Ferner sind Schwingankerantriebe bekannt, welche zum Antrieb von Kolbenpumpen dienen und bei welchen der Schwinganker im wesentlichen senkrecht zu den Magnetpolen bzw. in Richtung der Achse der zugehörigen Magnetspule schwingt und daher bei starken Schwingungen gegen die Magnetpole schlägt. Aus diesem Grunde ist bei diesen Antrieben nur eine Leistungsregelung in engen Grenzen möglich, da sich sonst der Schwinganker und die Magnetpole bei zu starken Schwingungen zerstören.
  • Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, den magnetischen Schließungskreis bei Schwingankerantrieben der eingangs kurz beschriebenen Art zu verbessern und einen Schwingankerantrieb für Mernbranvakuumpumpen in besonders gedrängter Bauweise zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird bei Schwingankerantrieben der beschriebenen Bauart dadurch gelöst, daß der Polschenkel und die Befestigungsstelle des Schwingankers durch einen gemeinsamen, magnetisch leitfähigen C-förmigen Rahmen gebildet werden und daß der Schwinganker mit einer Membranvakuum.-pumpe gekoppelt ist, welche zwischen den Rahmenschenkeln auf dem Rahmen befestigt ist.
  • Durch diese Ausbildung des Schwingankerantriebes, bei welchem die Membranvakuumpumpe von der Rahmenanordnung im wesentlichen umgeben ist, wird eine besonders gedrängte Bauweise erzielt, wobei der magnetische Schließungskreis um die anzutreibende Membranvakuumpumpe herumgeführt ist und besonders geringe magnetische Widerstände aufweist.
  • Die Vorteile der Erfindung erweisen sich insbesondere bei der Anwendung für Membranvakuumpumpen zur Erzeugung eines Vakuums in Vakuumprogrammsystemen, in welchen ein bestimmter Mindestdruck aufrechterhalten werden muß. In diesem Anwendungsbereich ist es erforderlich, daß die Vakuumpumpe einmal bei geringem Unterdruck eine verhältnismäßig große Gasmenge fördert und ein anderes Mal nach Erreichen eines bestimmten Unterdrucks das gewünschte Vakuum mit automatisch reduziertem Liefervolumen aufrechterhält. Diese Bedingungen erfordern von dem Schwingankerantrieb, daß der Schwinganker zur Verarbeitung eines großen Liefervolumens weit ausschwingen kann und daß seine Amplitude bei kleinem Liefervolumen ebenfalls klein ist. Diese Bedingungen erfüllt der Schwingankerantrieb gemäß der Erfindung in vollem Maß.
  • Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden beispielsweisen Beschreibung einiger bevorzugter Ausführungsformen an Hand der zugehörigen Zeichnungen. In den Zeichnungen stellt dar F i g. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Ausführungsform nach der Erfindung, F i g. 2 eine Seitenansicht wie F i g. 1, jedoch in kleinerem Maßstab, welche eine weitere Ausführungsform der Erfindung enthält, F i g. 3 ein Schaltschema der elektromagnetischen Einrichtung und F i g. 4 eine schematische Darstellung einer Anwendungsforin der elektromagnetischen Einrichtung.
  • Bei derAusführungsform nach F i g. 1 der ZeichnungenweisteinSchwingankermotor12nachderErfindung einen im wesentlichen C-förmigen Rahmen 82 auf, an dessen einem Ende eine Magnetspule 28 aufgeschoben ist. Dieses eine Ende des Rahmens 82 bildet gleichzeitig für die Magnetspule 28 einen Polschenkel 83, der eine im wesentlichen senkrecht zu seiner Längsachse abgeschnittene Stimfläche 84 als Pol aufweist. Die Stirnfläche 84 steht im spitzen Winkel gegenüber dem gestreckten Teil des Rahmens 82, an dem eine Membranpumpe 16 angeschraubt ist.
  • Das dem Polschenkel 83 gegenüberliegende Ende des Rahmens 82 verläuft im wesentlichen parallel zu dem gestreckten Teil des Rahmens 82 und hält über ein Gelenkteil 88 das eine Ende einer Blattfeder 86, an deren anderem Ende ein Schwinganker 90 befestigt ist. Das Gelenkteil 88 und das Ende des Rahmens 82 haben jeweils abgerundete Kanten, um örtliche überbelastungen der Blattfeder 86 bei der Schwingung zu verhüten. Der Schwinganker 90 schwingt bogenförmig um seine Schwingungsachse, die quer zu der Achse des Polschenkels 83 steht. Außerdem ist der Schwinganker 90 in der aus F i g. 1 ersichtlichen Weise -über eine elastische Muffe mit einem Gewindeschaft verbunden, der seinerseits an der Mernbranpumpe 16 angreift, so daß eine Betätigung derselben ohne Verzerrung der Membran ermöglicht wird.
  • Das eine Ende des Schwingankers 90 steht im Ruhezustand nicht direkt gegenüber der Stirnfläche 84 des Polschenkels 83, sondern wird erst bei elektromagnetischer Erregung der Magnetspule 28 in Richtung der Stimfläche 84 angezogen. Unter der Einwirkung wechselnder Erregung, der Federkraft der Blattfeder 86 und derMassenkräftekann derSchwinganker 90 frei vor der Stirnfläche 84 des Polschenkels 83 durchschwingen und die Membranpumpe 16 je nach deren Belastungszustand antreiben.
  • Wie in F i g. 3 dargestellt, sind drei Anschlüsse 32, 34 und 36 für den Motor 12 bzw. dessen Antriebsspule 28 vorgesehen, wobei die Anschlüsse 32 und 34 über geeignete Leitungen mit einer Wechselstromquelle 38 verbunden sind. Die Anschlüsse 32 und 34 sind jeweils über die Leitungen 40 und 42 mit der Spule 28 verbunden, wobei eine Diode 44 zwischen die Anschlüsse 34 und 36 geschaltet ist. Die Diode 44 dient als Halbweggleichrichter und erzeugt einen gleichgerichteten Wechselstrom für die Spule 28 und reduziert die Maximalverluste der Wirbelströme und der Hysteresis auf weniger als die Hälfte dessen, was mit vollem Wechselstromeingang zu erwarten wäre. Somit kann ein ungeschichtetes und volles Kernstück 26 für den elektromagnetischen Schwingankermotor 12 benutzt werden, ohne daß in der Spule 28 und anderen Teilen der Einrichtung eine sehr hohe Temperatur erzeugt wird.
  • Eine Anwendung der elektromagnetischen Einrichtung nach F i g. 1 ist in F i g. 4 dargestellt, in welcher ein Vakuumprogrammsystem aus einer Karte oder Folie 92 über einen Block oder einen Lesekopf 94 geführt wird, der mit Austrittsöffnungen 96 an der Lesefläche versehen ist. Die Austrittsöffnungen 96 sind jeweils durch elastische Plastschläuche 98 nach Wunsch mit einem oder mehreren Vakuummotoren oder Betätigern 100 verbunden, welche die Schalter für die verschiedenen Arbeitsstufen u. dgl. einer Maschine, beispielsweise einer Waschmaschine od. dgl., betätigen. Der Lesekopf 94 hat außerdem eine oder mehrere Eingangs- oder Saugöffnungen 102, welche über einen elastischen Plastschlauch 104 gegebenenfalls mit dem Eingang der Merabranpumpe 16 verbunden sind.
  • Die Karte oder die Folie 92 hat eine Vielzahl von Vertiefungen 106, welche zwei oder mehrere der Öffnungen Überbrücken, während die Ränder der Vertiefungen 106 mit der Oberfläche des Lesekopfes 94 eine Dichtung bilden. Wenn ein besonderer Vakuumbetätiger 100 unter dem Einfluß eines Vakuums betätigt worden ist, so daß er an der entsprechenden Membran einen Zug ausübt, so kann das Vakuum dadurch gebrochen werden, daß eine öffnung in der Folie92 über eine öffnung96 bewegt wird. Dadurch kann atmosphärische Luft eintreten und die entsprechende Mein bran sich nach außen bewegen. Normalerweise wird die entsprechende Saugöffnung102 nicht freigegeben, so daß die Folie92 den Zusammenbruch des Vakuums in der Leitung104, welche mit der Vakuumpumpe16 verbunden ist, verhindert.
  • Wegen der verhältnismäßig geringen Größe der Vakuumkammern in den Betätigern100 und der entsprechenden Leitungen 96 strömt nur ein geringes Volumen des fluiden Mediums durch das Loch in das System. Deshalb hat die Pumpe normalerweise lange Zeitperioden, in denen sie ein Vakuum ohne Ansaugen einer Fluidmenge aufrechterhält. Da die Membranpumpe 16 sich normalerweise in der Stellung ohne Durchströmung befindet, bei der der Schwinganker 90 im wesentlichen fluchtend mit der Polfläche 84 gegen diese gezogen wird, verringert sich die Schwingungsamplitude des Schwingankers 90, da der Schwinganker 90 und die Polfläche 84 des Polschenkels 83 sich einer magnetisch neutralen Ausfluchtung mit Bezug auf die Kraftkomponente, welche die Pumpe antreibt, annähern.
  • Dadurch, daß weiterhin der Schwinganker 90 durch die Druckdifferenz an der Membran in ein stärkeres Magnetfeld hineingezogen wird, sofern sich die Pumpe 16 in einer Stellung oder Durchströmung befindet, führt der verminderte Luftspalt zwischen dem Schwinganker 90 und der Kernfläche 84 zu einem durch die bei dieser Arbeitsweise bestehende höhere Impedanz beschränkten Temperaturanstieg in der Spule 28.
  • Durch einen Zusammenbau des Schwingankers 90 und der Blattfeder 86 mit dem Rahmen 82, derart, daß ein annähernd schmaler Luftspalt besteht, wenn der Schwinganker 19 sich an seinem Schwingungsmaximum befindet, kann der Schwinganker 90 zu dieser Amplitude ohne Störung zwischen ihm und der Polfläche 84 getrieben werden. Eine wirksamere Umwandlung der elektromagnetischen Energie in die mechanische Energie wird dadurch erzielt, daß die Spule 28 eng benachbart der Kernfläche 84 angeordnet wird, so daß ein geringerer magnetischer Streufluß im magnetischen Kreis auftritt.
  • Die Ausführungsfonn nach F i g. 2 entspricht der nach F i g. 1 beschriebenen Ausführungsform, abgesehen von der Tatsache, daß der Schwinganker 90 a eine freie, unter einem Winkel von ungef ähr 5 Grad zu der Senkrechten abgesehrägte Stirnfläche 108 aufweist. Eine solche Abschrägung der Stirnfläche 108 erlaubt einen kleineren wirksamen Luftspalt, um die Kreisimpedanz zu erhöhen, und hat zur Folge, daß die Spule 28 für einen bestimmten Zustand der Pumpenleistung mit einem geringeren Temperaturanstieg arbeitet.
  • Gemäß F i g. 2 ist der Schwinganker 90 a an einem Rahmen 82a befestigt, welcher ein längeres Ende hat als der vorher beschriebene Rahmen. Das vorstehende Ende der Blattfeder 86 hat eine geringere Ausladung gegenüber dem Rahmenende, welches mit einer zweckmäßigen Abrundung 110 versehen ist. Somit verkürzt sich die wirksame Länge der Blattfeder86, wenn der Schwinganker90a dazu neigt, einen erhöhten Schwingungsausschlag auf eine erhöhte Spannung an der Spule28 hin anzunehmen. Hiermit ergibt sich eine erhöhte Federkonstante und eine verringerte Schwingungsamplitude.
  • Aus jeder der verschiedenen beschriebenen Ausführungen wird es deutlich, daß die Rahmen, die Schwingankermotoren, die Schwinganker und die dazugehörigen Pumpen mit ihren Mittellinien in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind, so daß die elektromagnetischen Kräfte symmetrisch um die Mittellinie der Einrichtung auftreten.

Claims (2)

  1. Patentansprüche-1. Schwingankerantrieb mit einem von einer Magnetspule umgebenen gebogenen Polschenkel und einem diesem gegenüber durch eine Blattfeder befestigten Schwinganker, dessen Schwingungsfläche in der durch den Polschenkel bestimmten Ebene liegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Polschenkel(83) und die Befestigungsstelle(86) des Schwingankers(90) durch einen gemeinsamen, magnetisch leitfähigen C-förmig gebogenen Rahmen (82) gebildet werden und daß der Schwinganker mit einer Meinbranvakuumpumpe (16) gekuppelt ist, welche zwischen den Rahmenschenkeln auf dem Rahmen befestigt ist.
  2. 2. Schwingankerantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse des Schwingankers (90 bzw. 90a) mit der Achse des Polschenkels (83) bzw. der Magnetspule (28) im Ruhestand einen stumpfen Winkel bildet. 3. Schwingankerantrieb nach Ansprach 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwinganker (90 bzw. 90a) an einem Ende einer Blattfeder (86) befestigt ist, deren anderes Ende seinerseits an einem Schenkel des Rahmens (82) befestigt ist. 4. Schwingankerantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwinganker über eine elastische Muffe mit einer an der Membranvakuumpumpe (16) befestigtenBetätigungsstangeverbunden ist (Fig.1). In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegesehriften Nr. 1008 120, 1116 792; britische Patentschrift Nr. 765 995.
DER35938A 1962-08-20 1963-08-19 Schwingankerantrieb Pending DE1273671B (de)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB765995A (en) * 1954-11-10 1957-01-16 Mallory & Co Inc P R Electromagnetic vibratory interrupter
DE1008120B (de) * 1953-09-04 1957-05-09 Theo Fecker Dr Ing Elektromagnetischer Schwingantrieb, insbesondere zum Antrieb von Kolbenpumpen
DE1116792B (de) * 1957-08-01 1961-11-09 Licentia Gmbh Elektromagnetischer Schwingantrieb fuer Verdichter

Patent Citations (3)

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