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Die Erfindung betrifft eine elektromagnetisch angetriebene Pumpe unter
Verwendung einer Betätigungsanordnung mit einem in einer Ruhelage vorgespannten
magnetischen Tauchkolbenanker, der in einem unmagnetischen Rohr in dessen Axialrichtung
beweglich angeordnet ist, und mit zwei das Rohr konzentrisch umgebenden Magnetspulen,
von denen die eine im Betrieb dauernd gespeist ist, während die Speisung der anderen
durch eine von einem Schaltanker betätigte Kontaktanordnung steuerbar ist, der in
einem durch den Tauchkolbenanker beeinflußten Magnetkreis liegt und beim Schließen
dieses Magnetkreises durch den Tauchkolbenanker anzieht.
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Es sind Magnetventile bekannt, deren Betätigungsvorrichtung zwei Magnetspulen
enthält, von denen die eine bei einer bestimmten Stellung des das Ventil betätigenden
Tauchkolbenankers dadurch abgeschaltet wird, daß der Tauchkolbenanker in einer bestimmten
Betriebslage einen Magnetkreis für einen Hilfs-oder Schaltanker beeinflußt. Diese
Maßnahmen werden bei Magnetventilen vorgesehen, um bei erregtem (meist geöffnetem)
Ventil Strom zu sparen. Bei Magnetventilen arbeiten die Tauchkolbenanker und der
Hilfsanker gleichsinnig, d. h., die Hilfsankeranordnung hält im Gegensatz zu einer
Pumpe der vorliegenden Art die Arbeitslage des Hauptankers aufrecht.
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Es ist auch bereits bekannt, einen Tauchkolbenanker mit einer axialen
Ausnehmung zur Aufnahme einer ihn in seine Ruhelage vorspannenden Zugfeder zu versehen.
Dieses Merkmal wird in ähnlicher Weise bei einem zweckmäßigen Ausführungsbeispiel
der Erfindung verwendet.
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Die Erfindung bezweckt, eine billige Pumpe der eingangs genannten
Art hoher Leistung mit geringem Raumbedarf zu schaffen, bei welcher unerwünschte
Einflüsse einer geförderten Flüssigkeit auf eine Relaiseinrichtung verhindert werden
und eine stoßfreie und zuverlässige Relaisankerbewegung gewährleistet ist.
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Die Erfindung besteht darin, daß der den Schaltanker enthaltende und
durch die dauernd gespeiste erste Spule erregte Magnetkreis in der Ruhelage des
Tauchkolbenankers durch diesen geschlossen ist und daß die zweite Spule bezüglich
der ersten Spule längs des unmagnetischen Rohres in Richtung auf die Arbeitslage
des Tauchkolbenankers, in der der den Schaltanker enthaltende Magnetkreis und der
die Kontaktanordnung enthaltende Speisestromkreis der zweiten Spule unterbrochen
sind, axial versetzt angeordnet ist.
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Durch die Erfindung ergib"ich unter anderem der Vorteil, daß durch
einen großen Hub des Tauchkolbens dessen Querschnitt klein gewählt wird und Resonanzschwingungen
vermieden werden können.
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Wenn bei einer erfindungsgemäßen Pumpe der die Spule erregende Steuerkörper,
beispielsweise ein Tauchkolben, sich außerhalb des magnetischen Weges befindet,
ist die magnetische Leitfähigkeit zu klein, um die Anziehungskraft der Elektromagnetspule
wirksam zu machen. Wenn jedoch der Steuerkörper sich in derjenigen Richtung bewegt,
bei welcher der magnetische Weg geschlossen wird, so nimmt die magnetische Leitfähigkeit
zu, und der Anker wird angezogen, so daß sich schließlich die Kontakte schließen.
Wenn dabei der Anker auf seinem Wege in die angezogene Stellung in die Nähe der
Spule gelangt, so nimmt die Flußdichte zu, so daß sich die Anziehungskraft der Spule
vergrößert und der Anker somit noch stärker angezogen wird. Wenn der Steuerkörper
sich im Sinne der Öffnung des magnetischen Weges bewegt und denjenigen Punkt erreicht,
bei welchem die magnetische Leitfähigkeit genügend klein ist, so verliert die Elektromagnetspule
ihre Anziehungskraft auf den Anker, und dieser wird durch die Feder angezogen und
öffnet seine Kontakte. Um die erste Kontaktschließung zu bewerkstelligen, muß also
der Steuerkörper in große Nähe zum Anker kommen, da dieser von dem magnetischen
Weg eine gewisse Entfernung besitzt. Wenn die Kontakte geschlossen worden sind,
muß der Steuerkörper aus dem magnetischen Weg weit genug herausbewegt werden, um
die magnetische Leitfähigkeit genügend zu vermindern und seine Zugwirkung zu verlieren.
Der Hub des Steuerkörpers wird also genügend lang.
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Der lange Hub des Steuerkörpers hat auch den Vorteil, daß er als Kolben
wirken kann, der durch eine weitere Magnetspule und eine Feder beeinflußt werden
kann.
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Der Steuerkörper bewegt sich innerhalb eines unmagnetischen Rohres,
und der Anker befindet sich mit allen anderen wichtigen Bestandteilen außerhalb
dieses Rohres, so daß der schädliche Einfluß von Öl, Gas oder einem anderen Stoff
in dem Mittelrohr oder Zylinder auf die Kontakte oder auf andere elektrische Bestandteile
ausgeschlossen wird.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Ausführungsbeispiele der
Zeichnung noch näher erläutert werden.
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F i g. 1 stellt ein Schaltbild der Relaiseinrichtung dar; F i g. 2
zeigt einen Längsschnitt durch das erste Ausführungsbeispiel; F i g. 3 zeigt einen
Längsschnitt durch das zweite Ausführungsbeispiel; F i g. 4 zeigt einen Längsschnitt
durch das dritte Ausführungsbeispiel; F i g. 5 ist eine Aufsicht auf einen Teil
der Einrichtung nach F i g. 4; F i g. 6 zeigt einen Längsschnitt durch das vierte
Ausführungsbeispiel; F i g. 7 ist ein Schaltbild für die Einrichtung nach Fig.6;
F i g. 8 zeigt die gegenseitige Lage einiger Bestandteile der Einrichtung nach F
i g. 6 im einen Betriebszustand und F i g. 9 im anderen Betriebszustand.
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In F i g. 2 ist mit 1 eine Elektromagnetspule bezeichnet, mit 2 ein
Eisenmantel dieser Spule, mit 3 eine eiserne Bodenplatte und mit 4 eine eiserne
Deckplatte. Mit 5 ist ein unmagnetisches Rohr bezeichnet, welches die Spule 1 und
die Bodenplatte 3 und Deckplatte 4 durchsetzt. Innerhalb dieses Rohres befindet
sich ein Steuerkörper oder Tauchkolben, der sich innerhalb dieses Rohres bewegen
kann und durch eine weitere in F i g. 2 nicht mit dargestellte Spule sowie eine
Feder, von denen an Hand der F i g. 6 die Rede sein wird, bewegt werden kann. Mit
7 ist ein Anker bezeichnet, der in die konische Mittelbohrung der Deckplatte 4 hineinpaßt,
und mit 8 eine Feder, welche von unten auf den Anker 7 drückt. Die Bodenplatte 3,
der Mantel 2, die Deckplatte 4 und der Anker 7 sowie der Steuerkörper 6 stellen
einen magnetischen Weg dar. Mit 9 sind zwei bewegliche Kontakte bezeichnet, die
über eine Feder 10 mit dem Anker 7 verbunden sind. Mit 11 sind zwei feste Kontakte
bezeichnet,
die auf der Deckplatte 4 isoliert angebracht sind. In
F i g. 1 sind das eine Ende der Spule 1 und die beweglichen Kontakte mit dem positiven
Pol an der Batterie 13 über einen Schalter 12 verbunden. Das andere Ende der Spule
1 und der negative Pol der Batterie 13 liegen an Erde. Die festen Kontakte 11. führen
zu dem durch die Schaltung zu steuernden Verbraucher.
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Wenn der Schalter 12 geschlossen und die Spule 1 erregt ist, wird
der Anker 7 seitens der Spule 1 gegen die Kraft der Feder 8 angezogen, so daß die
Kontakte 9 und 11 sich schließen und der zu steuernde Verbraucher eingeschaltet
wird, wenn der Steuerkörper 6 sich in genügender Nähe der Spule 1 befindet. Wenn
jedoch dieser Steuerkörper 6 durch eine andere Kraft nach unten bewegt wird, wird
die magnetische Leitfähigkeit des magnetischen Kreises kleiner, und die Spule 1
verliert ihre Zugwirkung. Durch die Feder 8 wird dann der Anker 7 in die in F i
g. 2 dargestellte Stellung nach oben bewegt, in welcher die Kontakte 9 sich von
den Kontakten 11 gelöst haben.
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F i g. 3 zeigt eine andere Ausführungsform, in welcher für die mit
F i g. 2 übereinstimmenden Bestandteile die gleichen Bezugszeichen verwendet sind.
Bei dieser Ausführungsform ist das unmagnetische Rohr an seinem oberen Ende geschlossen
und liegt mit diesem Ende etwa in der Ebene der eisernen Deckplatte 4. Der Steuerkörper
6 ist hohl, und der Anker besteht aus einer eisernen Platte 14, die an einer drehbaren
Platte 16 befestigt ist. Auf die drehbare Platte 16 wirkt eine Zugfeder 15. Die
Einrichtung nach F i g. 3 stimmt hinsichtlich der Wirkungsweise derjenigen nach
F i g. 2 insofern überein, als der Anker 16 entsprechend der Bewegung des Steuerkörpers
6 angezogen und wieder losgelassen wird.
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In der nächsten in F i g. 4 dargestellten Ausführungsform ist die
Feder 8 der Einrichtung nach F i g. 1 fortgelassen und durch eine besondere Form
einer Blattfeder, die in F i g. 5 mit 10 bezeichnet ist, ersetzt. In F i g. 5 besteht
die Blattfeder 10 zunächst aus einem Ring aus Blattfedermaterial, an welchem zwei
Kontakte 9 diagonal einander gegenüberliegend angebracht sind. An den Punkten a,
welche ebenfalls diagonal einander gegenüberliegen wird der Anker 7 befestigt. Außerhalb
der Befestigungspunkte a hat die Feder die in F i g. 5 dargestellte Form, d. h.
ist an den Punkten b umgebogen und bei c geschlossen. An diesen Punkten c ist die
Blattfeder an der Deckplatte 4 befestigt. Der Anker 7 und die Kontakte 9 werden
somit durch die gemeinsame Blattfeder 10 an der Deckplatte 4 befestigt, wobei gleichzeitig
die Kontakte 9 mit dem Anker 7 federnd verbunden sind. Es kann also dieselbe Wirkung
erreicht werden, wie mit der Anordnung in F i g. 2. Der von der Feder 10 eingenommene
Raum ist jedoch sehr klein, so daß sich die ganze Einrichtung sehr raumsparend bauen
läßt.
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In F i g. 6 bis 9 ist eine elektromagnetische Pumpe als viertes Ausführungsbeispiel
der Erfindung dargestellt. Die in F i g. 6 dargestellte Einrichtung stellt zunächst
eine elektromagnetische Pumpe dar, welche mit einem großen Hub eines Steuerkörpers
arbeitet, der die magnetische Leitfähigkeit eines magnetischen Kreises beeinflußt.
Ferner hat diese Pumpe eine große Förderleistung, und schließlich nimmt sie nur
einen geringen Raum ein und enthält gleichzeitig ein Filter.
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In F i g. 6 ist mit 17 ein Rohr aus unmagnetischem Material bezeichnet
und mit 18 ein eiserner rohrförmiger Steuerkörper, der auf seiner Außenfläche mit
Rillen versehen sein möge, welche in der Längsrichtung, in der Querrichtung, in
der Diagonalrichtung oder schraubenförmig verlaufen können. Das unmagnetische Rohr
17 ist durch eine Kappe 19 abgeschlossen, von der aus sich eine Zugfeder 20 bis
zu einem Befestigungsteil 22 erstreckt, so daß das obere Ende des Zylinders 18 etwa
in der Höhe des Ankers 21 liegt. Zur Erzeugung einer hin- und hergehenden Bewegung
des Steuerkörpers 18 ist eine Elektromagnetspule 23 und eine weitere Elektromagnetspule
24 unterhalb und oberhalb einer Trennwand 25 vorgesehen. Beide Spulen sind isoliert
und konzentrisch zum Rohr 17 angebracht. Oberhalb einer Trennwand 26 befinden sich
die auf einer Isolierplatte 27 montierten Kontakte 28. Die mit ihnen zusammenarbeitenden
Kontakte 30 sind auf einer Blattfeder 29 angebracht. Diese Blattfeder 29, welche
der Blattfeder 10 in F i g. 4 und 5 entspricht, ist teilweise an der Trennwand
26 und teilweise an dem Anker 21 befestigt. Mit 31 ist eine Trennwand, mit
32 ein Gehäuse, mit 33 eine Kappe zum Schutz der Kontakteinrichtung und mit
34 eine Dämpfungsfeder für den Steuerkörper 18 bezeichnet. Die elektrische Schaltung
ist in F i g. 7 dargestellt. Von der positiven Klemme einer Batterie 35 verläuft
der Stromkreis über einen Schalter 36 und über die Spule 24 nach Erde. Ferner verläuft
eine Leitung von der rechten Klemme des Schalters 36 zu dem Kontakt 28 über die
Elektromagnetspule 23. Der Kontakt 28 liegt dem geerdeten Kontakt 30 gegenüber.
Mit 37 ist ein Widerstand zur Lichtbogenlöschung bezeichnet.
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Wenn bei dieser Schaltung der Schalter 36 geschlossen wird, so wird
die Spule 23 des Steuerkörpers zunächst noch nicht erregt, da deren Stromkreis an
den Kontakten 28 und 30 noch unterbrochen ist. Jedoch wird die Spule 24 erregt,
und da der Steuerkörper 18 sich etwa in der Höhe des Ankers 21 in F i g. 8 befindet,
so wird der Anker 21 sich nach unten bewegen und die Kontakte 28 und 30 schließen.
Hierdurch wird auch die Spule 23 erregt, so daß der Steuerkörper 18 sich nach unten
bewegt. Hierdurch wird, wie F i g. 9 zeigt, der Luftspalt im magnetischen Kreis
vergrößert, und dessen magnetische Leitfähigkeit sowie die Zugkraft der Spule
24 nehmen also ab. Der Anker 21 wird durch die Feder 29 somit wieder nach
oben bewegt, und die Kontakte 28 und 30 werden getrennt. Die Spule
23 verliert also ihre Zugkraft, und der Steuerkörper 18 bewegt sich unter der Kraft
der Feder 20 nach oben. Durch diese Bewegung des Steuerkörpers 18 vermindert sich
wieder der Luftspalt in dem magnetischen Kreis, die Zugkraft der Spule 24 nimmt
zu, und hierdurch wird zuletzt die Zugkraft der Feder 29 überwunden und der Anker
21 wieder angezogen. Gleichzeitig berührt der Kontakt 28 den Kontakt 30, und die
Spule 23 wird erregt, so daß der Steuerkörper 18 nach unten gezogen wird. Dieser
Steuerkörper 1.8 führt also eine hin- und hergehende Bewegung mit einem verhältnismäßig
großen Hub aus und kann daher eine elektromagnetische Pumpe betätigen. Der Hub dieser
Pumpe kann außerdem durch die Regelung der anfänglichen Stellung des Steuerkörpers
18 beeinflußt werden. Da dieser Steuerkörper viele in der Längsrichtung, in der
Querrichtung, in der Diagonalrichtung in Schraubenlinienform verlaufende Rillen
an seinem Umfang hat, begegnet die mechanische Bewegung des Steuerkörpers auch keiner
nennenswerten Reibung.
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Am unteren Ende des Steuerkörpers 18 ist ein Ventilkörper
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universell beweglich mit dem Teil 22 verbunden. Das untere Ende 38' des Ventilkörpers
38 ist in einer Führungsöffnung 40' einer Ventilkammer 40 verschiebbar, die
ihrerseits in dem Rohr 17 gleiten kann. Sie besitzt eine öleintrittsöffnung 39.
Mit 41 ist ein Ansaugventil und mit 42 eine Öffnung im Rohr 17 bezeichnet.
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Ein unter der Kraft einer Feder 46 stehender Ventilteller 45 liegt
auf einem Ventilsitz 44 auf, der eine Mittelöffnung 43 besitzt. Dieser Ventilsitz
44 mit dem Ventilteller 45 ist in ein Gehäuse 47 am unteren Ende des Rohres
17 eingesetzt. Das Gehäuse 40 kann sich im Rohr 17 verschieben, so daß bei der Abwärtsbewegung
des Steuerkörpers 18 der Ventilkörper 38 mit dem an seinem unteren Ende befindlichen
Ansatz das Gehäuse 40 im Rohr 17 nach unten verschiebt. Hierdurch wird der Öldruck
unterhalb des Gehäuses 40 erhöht, und das Öl tritt durch die öffnung 39 in das Gehäuse
40 ein. Da die Kegelfläche des Ventilkörpers 38 dabei auch von ihrem Ventilsitz
abgehoben ist, tritt ebenfalls öl in den Raum oberhalb der Kammer 40 ein.
Wenn sich bei der Bewegung des Steuerkörpers nach oben das Gehäuse 40 wieder nach
oben bewegt, so wird die ganze oberhalb des Gehäuses 40 befindliche Ölmenge angehoben,
und ein erheblicher Teil von ihr tritt durch die Öffnung 42 in das Rohr 56 ein.
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Außerhalb des Pumpenmechanismus 48 befindet sich eine Reinigungskammer
51, die von einer Filterschicht 49 umgeben ist und von einem Zylinder 50 gehalten
wird. Bei den bisher bekannten elektromagnetischen ölpumpen wurde das geförderte
Öl durch das Mittelrohr hindurch nach oben gefördert. Der durch die erfindungsgemäße
Pumpe vorgeschlagene Ölweg ist somit kürzer als bei den bekannten Ölpumpen.