DE1500104A1 - Steuervorrichtung unter Verwendung eines polarisierten Solenoids - Google Patents
Steuervorrichtung unter Verwendung eines polarisierten SolenoidsInfo
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Description
- Steuervorrichtung unter Verwendung eines polarisierten Solenoids Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Steueranordnung, in welcher ein Element, beispielsweise ein Kolben, der ein Ventil betätigt, elektrisch gesteuert wird. Es sind bisher große Ventile bekannt geworden, die mittels eines Motors betrieben werden, bei denen der Rotor entweder direkt oder indirekt durch hydraulische Mittel an ein Be_ täti@"ngselement des Ventils angeschlossen wurde. In der vorliegenden Erfindung ist zur Steuerung eines hydraulischen Systems zum Anwenden eines Druckes an dem Betätigungselement de,', Ventils ein Kolbenantrieb vorgesehen. Während die vorliegende Erfindung ein Ventilsteuersystem beschreibt, ist die Eri'indung auch für andere Zwecke, insbesondere allgemein zur Steuerun:@ von Drucken auf einen Zylinder mit einem darin geführten federbelasteten Kolben, auf welchen Selektivdrucke ausgeübt werden, anwendbar. Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung betrifft die Konstruktion eines Kolbenantriebs, der insbesondere für die Steuerung eines hydraulischen Systems nützlich ist. Ein weiteres Merkmal der Erfindung bezieht sich auf die Konstruktion einer elektrisch angetriebenen Pumpe, die ein polarisiertes Solenoid enthält, deren Spule drei Funktionen übernimmt, die davon abhängen 1. ob die Spule nicht erregt ist, 2. ob die Spule mit einem Wechselstrom erregt ist; oder 3. ob die Spule mit einem Gleichstrom erregt ist. Im ersten Fall, d. h. wenn die Spule nicht erregt ist, drängt eine am Anker des Solenoids angebrachte Feder eine Kolbenstange, die an dem Anker angebracht ist, in eine Flüss?.brieitskammer hinein, wobei in diesem Augenblick die Kolbenstange eine Verbindung zwischen einer Druckauslaßöffnung und einer zweiten Öffnung bewirkt. Hierbei gerät die Druckauslaßöffnunz in Verbindung mit einem Zylinder, der einen federbelasteten Kolben enthält, so daß der Kolben dann in seine normale Gebrauchslage zurückkehren kann infolge eines den Rückflusses, durch die Entlüftungsöffnung, die Kammer und ,jene zweite Öffnung. Im zweiten Fall, d. h. wenn die Spule mit Jechselstrom erregt ist, schwingen der Anker und die daran befestigte Kolbenstange um eine Hauptstellung und bewirken einen Pumpvorgang in dieser Kammer, wobei die Kolbenstanne dazu dient, die Druckentlüftungsöffnung geschlossen zu halten und die zweite Öffnung periodisch zu öffnen. Beim Öffnen wird jeweils Flüssigkeit in den Zylinder durch ein federbelastetes Ventil hineingelassen, das normalerweise ein Ende der Kammer schließt, um Flüssigkeit in den Zylinder zu pumpen und den Kolben gegen die federbelasteten Mittel hineinzudrängen.
- In der dritten Zage, die dann eingenommen wird, wenn der Kolben in seine volle Arbeitsstellung gelangt und die Solenoidspule mit Gleichstrom erregt ist, wird die Pumptätigkeit beendet und die Kolbenstange schließt sowohl die Druckentlüftungsöffnung als auch die zweite Öffnung, um den Druck in dem Zylinder aufrecht zu erhalten und den Kolben in seiner vollen Arteitsstellung zu halten. Der vorliegenden Erfindung liegt die allgemeine Aufgabe zugrunde, verbesserte technische Mittel zu schaffen, um die aufgezeigten kerkmale und '@Tirkunt en zu schaffen. Es ist weiterhin ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte _-umpe zu schaffen, die eine polarisierte Solenoidhonstruktion verwendet. Weiterhin is4hach der Er-
einen Kol tenantriec zu schaffen, der eine S-t-:ule enth*'lt, üie auf drei verschiedene Be- - Die Erfindung befaßt sich weiterhin mit der Schaffung einer Anordnung, bei welcher ein polarisiertes Solenoid in Abhängigkeit von der Betriebsweise des elektrischen Solenoids drei Grundfunktionen ausübt.
- Weitere Merkmale und Vorteile des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus der Zeichnung, in welcher Ausführungsbeispiele dergestellt sind. Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Anordnung nach der Erfindung, Fig. 2 eine Abwandlung der Anordnung nach Fig. 1, Fig. 3 eine weitere Abwandlung.
- Bei dem in Fig. 1 dargestellten Beispiels ist ein Kolben 10 innerhalb eines Zylinders 11 geführt, wobei der Kolben eine Kolbenstange 10A besitzt, die zur Steuerung eines Ventils 12 vorgesehen ist. Die Kolbenstange 10A trägt einen Betätigungshebel 10B, der in einer bestimmten Zage des Ventils 12 mit dem beweglichen Schalterarm 13A in Eingriff gelangt und diesen von seiner normalen stationären Kontaktstellung 13B abhebt und dabei den Schalter 13 öffnet. Dieser Schalter 13 dient dazu, entweder den Gleichrichter 14 kurzzuschließen oder diesen Gleichrichter mit den zwei Spulen 15 und 16 des Solenoids 17 in Serie zu schalten, wobei diese Spulen 15 und 16 entweder mit 7lechselstrom gespeist werden oder mit gleichgerichtetem Gleichstrom. Ein Anschluß der Spule 15 ist an einen Pol der Wechselstromquelle 18 angeschlossen, während das andere Ende der Spule 15 mit der Spule 16 verbunden ist. Deren anderes Ende ist mit dem stationären Kontakt 13B verbunden sowie ebenfalls mit einem Ende des Gleichrichters 14, während der Schalterarm 13A über den Ein-und Ausschalter 10 an den anderen Pol der Stromquelle 18 anschließbar ist. An ihrer Ober- und Unterseite sind die Spulen 15 und 16 mit einer Reihe von tellerförmigen Lamellen 22 bzw. 23 bele,gt. Eine dritte Reihe von derart gestalteten Lamellen 24 ist zwischen den beiden Spulen 15 und 16 angeordnet, um diese zu trennen. Eine magnetische Polarisation wird durch vier Kerami_kmagnetstäbe 26, 27, 28 und 29 bewirkt, die jeder für sich einen in der aus Fig. 1 ersichtlichen Weise ausgerichteten Nord- und Südpol aufweisen. Die Magnetstäbe 28 und 29 befinden'sich zwischen den Lamellen 23 und 24 an sich gegenüberliegenden Enden der Spule 16. Die Spulen und die Stabmagnete werden in dieser Anordnung durch nicht magnetische Maschinenschrauben 32 und 33 gehalten, die mit ihrem Schaft durch Ausnehmungen in die Lamellen 22, 24 und 23 hindurchragen und in ein offenes Tragjoch 35 eingeschraubt sind. Dieses Tragjoch ist an seinem unteren Ende so gestaltet, daß es eine Flüssigkeitskammer 36, einen Ventilsitz 37 und Öffnungen 38 und 39 aufweist, die mit der Kammer 36 in Verbindung gelangen können. Eine Kolbenstange 42 ragt in die Kammer 36 hinein und bildet die Verlängerung eines Ankers 43. Eine Druckfeder 44, die sich an dem Anker 43 einerseits und dem Tragjoch 35 andererseits abstützt, drängt den Anker (in der offenen Stellung des Schalters 20) gegen den Anschlag 46, der auf der Lamellenreihe 22 aufgebracht ist. In dieser normalen Stellung (Schalter 20 geöffnet) ist eine Verbindung der Öffnungen 38 und 39 mit der Kammer 36 hergestellt. In der in Fig. 1 dargeställten Zage, in welcher der Schalter 20 geschlossen ist, ist der Gleichrichter 14 durch den Schalter 13 kurzgeschlossen, und es fließt ein Wechselstrom durch die Spulen 15 und 16, der bewirkt, daß der Anker 43 und die daran angebrachte Kolbenstange 42 um eine Hauptlage schwingen und dadurch eine Pumpwirkung herbeiführen. Während dieses Pumpvorgangs bewegt sich das Ende 42A der Kolbenstare 42 zwischen zwei Endlagen: bei der oberen Zage befindet sich das Ende der Kolbenstange oberhalb der Öffnung 39 aber unterhalb der Öffnung 38, während sich in der unteren Zage das Ende 42A unterhalb der Öffnung 39 befindet. In anderen Worten: während des Pumpvorgangs bleibt die Öffnung 38 stets geschlossen, während die Öffnung 39, die mit einer Flüssigkeitseinlaßöffnung 50 verbunden ist, sich periodisch öffnet und schließt und dabei periodisch Flüssigkeit in die Kammer 36 einschließt und wieder herausläßt. Die eingeschlossene und wieder hinausströmende Flüssigkeit fließt durch das Regulierventil 54, die Öffnung 55, die Leitung 56 und die Zylinderöffnung 57 in das Innere des Zylinders 11. Es ist darauf hinzuweisen, daß zum Regulierventil 54 der Ventilteller 60 gehört, der gegen 37 durch die Duckfeder 62 gedrängt wird, deren eines Ende den Ventilteller 60 trägt, während sich das andere Ende an einen Flanschteil 64 abstützt, welches mit einer Öffnung 55 versehen ist. Die Leitung 56 ist an die Öffnung 38 durch die T-Verbindung 68 angeschlossen. Der Pumpvorgang bewirkt einen Drink in dem Zylinder 11, durch den der Kolben 10 gegen die Wirkung der Druckfeder 10C, deren eines Ende sich an dem Kolben 10 und das andere Ende an der Zylinderwand 11 abstützt, nach unten gedrängt wird. Bei dieser Abwärtsbewegung des Kolbens 10 wird das Ventil 12 betätigt. In einer vorbestimmten Zage des Ventils öffnet der Arm 10B den Schalter 13 und schaltet dabei den vorher kurzgeschlossenen Gleichrichter 14 in Serie mit der Spule 15 und 16. In diesem Fall werden die Spulen 15 und 16 mit Gleichstrom gespeist und es beginnt ein umgekehrter Pumpvorgang. Infolge des durch die Spulen 15 und 16 in diesem Augenblick fließenden Gleichstroms wird der Anker 43 gegen die Wirkung der Feder 44 in einer Zage gehalten, die tiefer ist als in der vorher beschriebenen Hauptschwingungslage, in welcher sich das Kolbenende 42A unterhalb der geschlossenen Öffnung 39 befindet und die gesamte vorher in den Zylinder 11 hineingepumpte Flüssigkeit eingeschlossen hält. Für den Fall, daß der Zylinder 11 undicht ist, bewegt sich abr Kolben 10 unter der Wirkung der Feder 10C nach oben und schließt dabei den Schalter 13, worauf der vorher beschriebene Pumpvorgang ;nieder eingeleitet wird und so lange andauert, bis daß der Schalter 13 wieder geöffnet ist. 'Mährend des Öffnens des Schalters 20 drängt die Feder 44 den Kolben 42 nach oben und bewirkt, daß zwischen den Öffnungen 38 und 39 eine Verbindung hergestellt wird und die vorgespannte Druckfeder 10C sich nach oben gegen den Kolben 10 bewegt, wobei die vor dem Kolben 10 befindliche Flüssigkeit durch die Öffnung 57, die T-Verbindung 68, die Zeitung 70 und die Öffnungen 38 und 39 zu der Einlaßöffnung 50 hinausströmt. Beim Ausfall der Stromquelle 18 während des Betriebes dieses Systems (oder wenn der Schalter 20 geöffnet ist) drängt die Feder 44 die Kolbenstange 42 in die äußerste obere Zage, wobei die Öffnungen 38 und 39 noch immer durch die Kammer 36 in Verbindung stehen und der Kolben 10 sich unter der Wirkung der Feder 10C in die oberste Zage bewegt. Bei der in Fig. 1 dargestellten Bedingung, in welcher die Schalter 20 und 13 beide geschlossen sind, fährt die Kolbenstange 42 zurück, hält jedoch die Öffnung 38 geschlossen und pumpt Flüssigkeit von der Einlaßöffnung 50 durch das Regulierventil 54 in den Zylinder 11 hinein. Hierbei wird der Kolben 10 nach unten ge-
dr ngt, bis daß sein Arm 10B den Schalter 13 öffnet und;der Fumpvorgang beendet wird. Das Kolbenende 42A.befindet sich unterhalb der Öffnung 39, wobei die vorher in den Zylinder 11 hineingepumpte Flüssigkeit eingeschlossen und dabei der Kolben 10 in seiner unteren (Betätigungs-)Zage gehalten wird. Z@c i..#tgnetst#tbe 26, 27, 28 und 29 sind so polarisiert, daß di<-- oberen Stäbe 26 und 27 den Anker 43 nach oben, dagegen die - Falls gewünscht, kann eine Filterkapazität 70 parallel zum Serienstromkreis, der die hintereinandergeschalteten Spulen 15 und 16 enthält (Fig. 1), eingeschaltet werden.
- Wie im Zusammenhang mit der Fig. 1 bemerkt wurde, ist der Spielraum zwischen dem Kolben 42 und dem Zylinder 36 nur der Deutlichkeit halber dargestellt; denn es empfiehlt sich, daß ein solcher Spielraum nur in der Größenordnung von 1/1000 cm liegt und der Abstand nur ein Bruchteil dieser Größenordnung beträgt.
- In der in Fig. 3 dargestellten Abwandlung ist ein zweipoliger -tufenschalter 201, 202 dargestellt, um eine Lageeinstellung zu ermöglichen. Es ist zu erkennen, daB die Fig. 1 und 3 sich hinsichtlich des Schalters 201, der in einem Serienstromkreis zus.umj#en mit der Stromquelle 18, dem Schalter 20, der.: Schalter 201, dem Gleichrichter 14 und den Spulen 16 und 15 liegt, ähneln. Der Schalter 202 ist mit dem Schalter 13 und dem Gleichrichter 14 hintereinandergeschaltet. Wenn die Schalter 201 und 20.2 geschlossen werden, wird der Schalter 201 zuerst betätigt, wonach der Schalter 202 geschlossen wird, Während des Betriebes sind somit drei Stellungen des Stufenschalters 201 und 202 möglich, nämlich entweder a) beide Schalter 201 und 202 sind geschlossen, b) nur der Schalter 201 ist geschlossen oder c) beide Schalter 201 und 202 sind geöffnet. Unter der Bedingung a) ist die Wirkunzsweise des Systems der Fig. 3 gleich derjenigen, wie sie im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben wurde. Unter der Bedingung b), bei welcher nur der Schalter 201 geschlossen und der Schalter 202 geöffnet ist (eine Bedingung, die der Offenstellung des Schalters 13 entspricht ), wird der Kolben 10 in der oberen stationären Lage gehalten (Fig. 1). Die Zage wird eingehalten, wenn der Arm 10B den Schalter 201, 202 öffnet, um dann den Kolben 10 in eine bestimmten Zwischenlage oberhalb der untersten Stellung festzuhalten. Unter der Bedingung c), d. h. wenn beide Schalter 201 und 202 geöffnet sind, befindet sich die durch die Feder 44 belastete Kolbenstange 42 in einer Zage, in welcher die Öffnungen 38 und 39 offenliegen, so daß der Kolben 10 unter dem Einfluß der Feder 10C in die obersten Zage zurückkehrt. Somit hat die Anordnung des Stufenschalters 201 und 202 verschiedene Wirkungen, nämlich einmal eine Druckwirkung, eine Haltewirkung oder aber eine Umkehrwirkung entsprechend den Bedingungen a), b) und c). Beim Ausfall der Stromquelle 18 oder beim Öffnen des Schalters 20 kehrt der Kolben 10 in die oberste Zage zurück. Es kann dann festgestellt werden, daß der Schalter 20 oder irgendein zusätzlicher in Serie liegender Schalter, in der Zage ist, die Steuerung durch den Mehrfachschalter 201 und 202 auszuschalten. Die Anordnung ist so getroffen, daß beispielsweise ein Tastenoderelektromagnetischer Schalter als Ersatz des Stufenschalters 201 und 2C2 verwendet werden kann.
Claims (2)
- P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Steuervorrichtung unter Verwendung eines polarisierten Solenoids, gekennzeichnet durch ein in dem Solenoid (15, 16) angeordnetes bewegliches Element (42, 43), das bei Erregung des Solenoids mit Wechselstrom Schwingungen um eine erste (Haupt-)Zage ausführt, bei Erregung des Solenoids mit Gleich-Strom eine zweite Zage einnimmt und durch mit dem Solenoid verbundene Schaltmittel in einer dritten Zage gehalten wird, sowie durch eine hydraulische Steueranordnung, die mit dem beweglichen Element zusammenwirkt und in Abhängigkeit von dessen drei Zagen steuerbar ist.
- 2. Steuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Steueranordnung einen ersten glüssigkeitszylinder mit einem hierin geführten ersten Kolben (42) und einen mit diesem verbundenen zweiten Flüssigkeitszylinder (11) und zweiten Kolben (10) aufweist, wobei der erste Zylinder (2) in vertikalem Abstand voneinander in der Zylinderrand angeordnete radiale Ausnehmungen (38, 39) aufweist, von denen die eine (39) mit einer Flüssigkeitsquelle und die andere (38) mit dem zweiten Zylinder in Verbindung steht. 3. Steuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verbindungsleitung zwischen dem ersten und zweiten Zylinder eine sich bei einem Vorschub des ersten Kolbens öffnende Ventilanordnung (54) vorgesehen ist. 4. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Solenoid aus zwei hintereinandergeschalteten Spulen (15, 16) besteht. 5. Steuervorrichtung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen an ihren freien Stirnflächen und an den einander angrenzenden Flächen mit magnetisierbarem Haterial (22, 23, 24) belegt sind. 6. Steuervorrichtunä nach Anspruch 1, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, da.ß parallel an beiden sich gegenüberliegenden Seiten der Spulen lragnetstäbe (26, 27, 28, 29) in gleicher rolanordnung vorgesehen sind, wobei die Pole an den einander Pegeni.iberstehenden durch das magnetisierbare Material voneinander getrennten Endflächen gleich sind.
7. @,te:I-ervorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn- .2eichnet, d"ziß das bewegliche Element als Kolben (43) mit Kolbens fange (42) ausge bildet ist.
Applications Claiming Priority (2)
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DEJ0027545 | 1965-02-20 | ||
DEJ0027545 | 1965-02-20 |
Publications (3)
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DE1500104A1 true DE1500104A1 (de) | 1969-05-08 |
DE1500104B2 DE1500104B2 (de) | 1973-01-25 |
DE1500104C DE1500104C (de) | 1973-08-09 |
Family
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO1998059191A1 (de) * | 1997-06-19 | 1998-12-30 | Mannesmann Rexroth Ag | Elektromagnetischer stellantrieb |
DE102020201813A1 (de) | 2020-02-13 | 2021-08-19 | Magna Pt B.V. & Co. Kg | Schwingkolbenpumpenanordnung sowie Verfahren zum Betreiben einer Schwingkolbenpumpenanordnung |
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WO1998059191A1 (de) * | 1997-06-19 | 1998-12-30 | Mannesmann Rexroth Ag | Elektromagnetischer stellantrieb |
US6567255B1 (en) | 1997-06-19 | 2003-05-20 | Bosch Rexroth Ag | Electromagnetic actuator |
DE102020201813A1 (de) | 2020-02-13 | 2021-08-19 | Magna Pt B.V. & Co. Kg | Schwingkolbenpumpenanordnung sowie Verfahren zum Betreiben einer Schwingkolbenpumpenanordnung |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE1500104B2 (de) | 1973-01-25 |
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Legal Events
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---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) |