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Elektromagnet mit einer Einrichtung zur Übertragung der Ankerbewegung
Die Erfindung betrifft einen Elektromagneten mit einer Einrichtung zur Übertragung
der Ankerbewegung auf das vom Elektromagneten anzutreibende Organ.
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Elektromagnete zum Antrieb von Bremsen, Ventilen oder anderen Einrichtungen
sind entweder durch ein Gestänge mit diesen Einrichtungen oder Organen verbunden
oder auch derart angeordnet, ,dag die Ankerstange direkt auf diese Organe einwirkt.
Es ist ferner bekannt, einen Elektromagneten derart anzuordnen,. das der Anker oder
die Ankerstange einen Steuerschieber betätigen, wodurch eine von einer Pumpe erzeugte
Druckflüssigkeit gesteuert
wird, die dann einem Arbeitszylinder
zugeführt wird, Es ist klar, daß eine direkte Ankoppelung des Magneten an das anzutreibende
Organ die einfachste und wirksamste Lösung darstellt.-Direkter Anbau eines Magneten
an das anzutreibende Or-gan ist aber nicht immer möglich, beispielsweise dann, wenn
der für den Elektromagneten erforderliche Raum nicht ausreicht. Es wird dann eine
Gestängeanordnung notwendig oder es muß ein vom Elektromagneten gesteuerter hydraulischer
Arbeitskreis mit einer Pumpe, einem Arbeitszylinder und den zugehörigen Steuer-und
Regeleinrichtungen vorgesehen werden. Die-Anordnung ist kompliziert, störungsanfällig
und baulich aufwendig. Da die jeweiligen Voraussetzungen für die Anordnung eines
Elektromagneten stark verschieden sind, stellt die Anpassung eines Elektromagneten
an das anzutreibende Organ sowie die Anordnung des Magneten selbst jeweils ein besonderes
Problem dar. Durch die Erfindung soll ein Elektromagnet mit einer Einrichtung zur
Übertragung der Ankerbewegung auf das vom Elektromagneten anzutreibende Organ geschaffen
werden, das die Möglichkeit bietet, den Elektromagneten mit der gleichen Einrichtung
bei einer Vielzahl von Anwendungsfällen zu verwenden ohne das es notwendig ist,
jeweils Abänderungen zur Anpassung der Einrichtungen zu treffen. Ein weiteres-Ziel
der Erfindung besteht darin, die Kraftübertragung möglichst einfach zu gestalten
und insbesondere auch Vorsorge zu treffen, daß Verluste bei der Kraftübertragung
möglichst gering gehalten werden.
Erfindungsgemäß
wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der
Anker kraftschlüssig mit einem
Arbeitskolben verbunden ist,
der in einem mit Druckflüssigkeit gefüllten Zylinder
beweglich ist, welcher über eine Druckleitung an das anzutreibende Organ
angeschlossen
ist und daß der Elektromagnet und die Zylinder-Kolben-Anordnung eine Baueinheit
bilden.
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Bei der Erfindung wirkt somit der Anker oder auch die Anker- stange
unmittelbar auf eine Druckflüssigkeit ein, so daß der Anker gleichzeitig
Druckerzeuger und Steuergerät für die Druck-
flüssigkeit ist. Da die
Zylinder-Kolben-Anordnung einerseits
und der Elektromagnet andererseits
zu einer Baueinheit zusammengefaßt sind, wird hierdurch eine Antriebseinheit
geschaffen, die schnell und einfach montierbar ist und die sich leicht
den
jeweiligen Verhältnissen anpassen läßt. Ein besonderer Vorteil
der Erfindung besteht dabei darin, daß
es hierdurch möglich ist, die Magnetkräfte
an eine beliebige
Stelle ohne nennenswerte Verluste zu übertragen und daß
es auch
möglich ist, auf einem hydraulischen Wege die vom Magneten auf-
gebrachten
Kräfte zu verändern und den jeweiligen Bedürfnissen
anzupassen,
ohne.daß die Baueinheit selbst verändert werden
müsste. Es ist gefunden
worden, daß der erfindungsgemäße Vor-
schlag insbesondere bei kleinen
Hüben und mittleren Antriebs-
kräften wesentliche Vorteile gegenüber den anderen
bekannten
Antriebseinrichtungen aufweist.
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Vorteilhaft ist es, wenn der für die Druckflüssigkeit erforder- liche
Ausgleichs- und Vorratsbehälter ebenfalls am Elektromag-'
neten
befestigt ist und damit einen Teil der Baueinheit bildet. Bei der Erfindung kann
der Anker selbst als Kolben ausgebildet sein, wobei der Ankerraum insbesondere druckdicht
gestaltet wird. Bei einer Variante der Erfindung kann der Anker im Arbeitszylinder
beweglich angeordnet werden und unmittelbar den Kolben tragen. Insbesondere ist
dabei der Kolbenan einem Ende des Arbeitszylinders angeordnet.
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Die Erfindung kann nicht nur dadurch verwirklicht werden, daß der
Anker als Kolben ausgebildet oder unmittelbar mit dem Kolben verbunden ist, sondern
auch dadurch; daß die Ankerstange als die den Arbeitskolben mit dem Anker verbindende
Kolbenstange gestaltet wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
bei der eine vom Kolben gesteuerte Ausgleichsbohrung im Druckflüssigkeitszylinder
vorgesehen ist, die den Zylinder mit dem Ausgleichs- und Vorratsbehälter verbindet,
sieht die Erfindung vor daß die Baueinheit auch eine Druckausgleichseinrichtung
umfaßt, welche aus einem weiteren, an die Druckleitung angeschlossenen Zylinder
mit einem gegen die-Wirkung einer Feder bis zu einem Anschlag verschiebbaren Ausgleichskolben
besteht, welcher Ausgleichskolben am Anschlag anliegt, wenn die Dichtmanschette
des Arbeitskolbens die Ausgleichsbohrung überfahren hat.
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Bei bestimmten Anwendungsfällen, beispielsweise beim Lüften von Bremsen
ist schon am Hubanfang des Ankers bzw. des Arbeit skolbens
der
volle Arbeitsdruck aufzubringen, der somit schon -zu einem Zeitpunkt auf der Kolbendichtung
wirksam.wird, zu dem diese Kolbendichtung noch über die Ausgleichsbohrung gleitet.
Die Ausgleichsbohrung hat-die Aufgabe, nach jedem Arbeitshub den Zylinderraum zu
füllen bzw . einen Druckausgleich herbeizuführen. Wenn nun am Hubanfang der volle
Druck auf der Kolbenmanschette ruht, wird. diese fest gegen die Zylinderwand gepreßt
und es besteht die Gefahr, dar beirr. überfahren der Ausgleichsbohrung die Kolbenmanschette
nach kurzer Betriebszeit beschädigt wird, Die erfindungsgemäße Druckausgleichseinrichtung
beseitigt diese Gefahr. Beim überfahren der ölausgleichsbohrung ist der auftretende
Gegendruck verhältnismäßig gering, kann aber anschließend auf den vollen Wert anwachsen.
In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt.
Es zeigen: Fig. 1 einen Drehstrommagneten in erfindungsgemäßer Ausbildung, Fig.
2: einen Gleichstrommagneten in einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung,
Fig, 3 und Fig. 4 teilweise Darstellungen einer Variante der Erfindung in zwei verschiedenen
Betriebastellunggn. Der Anker 1 des Drehstrommägneten nach der Fig. 1 ist ebenso
wie die nicht sichtbare Spule und das Joch im Inneren des Gehäuses
2
angeordnet, das im wesentlichen aus den drei Teilen 3, 4 und 5 besteht, welche durch
die Ankerschrauben 6 miteinander verbunden sind. Der Anschlußkasten mit den Spulenklemmen
ist mit 7 bezeichnet.
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Die in der Büchse 8 geführte Ankerstange 9 ist über die Kolbenstange
10 mit dem Kolben 11 verbunden, der im Inneren des Zylinders 12 verschiebbar ist.
Der Zylinder 12 ist mit dem Be-
festigungsflansch 13 des Gehäuseteils 3 verbunden.
Das dem Elektromagneten gegenüberliegende Ende des Zylinders 12 ist durch die Schraube
14 verschlossen.
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An den Zylinder 12 ist die Kammer 15 angeschlossen und zwar über die
Entlastungsbohrung 1E sowie die kleine Ausgleichsbohrung 17. An die Kammer 15 ist
mittels einer Leitung 18 der mit Druckflüssigkeit gefüllte Ausgleichs- und Vorratsbehälter
19 angeschlossen, der bei 20 vom Gehäuse 2 getragen wird. In der Darstellung der
Fig. 1 befindet sich der Kolben 11 und auch der Anker 1 in der Ausgangsstellung,
in der die Bohrung 17 eine Verbindung der Kammer 15 mit dem Zylinderinnenraum herstellt.
Wird nun die Spule beaufschlagt, bewegt sich der Kolben 12 in seine andere Endlage,
drückt dabei gegen die Flüssigkeit im Kolbeninnenraum 21 und preßt diese durch die
nicht näher dargestellte Druckleitung, die am Anschluß 22 anzuschlies sen ist, zu
dem anzutreibenden Organ. Es ist klar, daß schon nach kurzer Anker- bzw. Kolbenbewegung
die Kolbenmanschette 23 die Ausgleichsbohrung 17 verschliessen wird, so daß der
volle Druck weitergeleitet-werden kann: Die Bohrung 16 hat die
Aufgabe,
das Entstehen eines Vakuums auf der Kolbenrückseite
zu verhindern.
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Dis in der Fig. i dargestellte Anordnung kann in grundsätzlich
gleicher
Weise auch bei einem Wechselstrommagnet oder bei einem
Gleichstrommagnet
Verwendung finden.
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Eine weitere, sich insbesonder für einen Gleichstrommagneten
eignende
Ausbildungsform der Erfindung ist in der Fig. 2 dargestellt: Dieser
Gleichstrommagnet ist als ausgebildet. Der Ankerraum 24 ist gegenüber dem die
Spule 25
aufnehmenden Raum druckdicht verschlossen, da der Ankerraum
gleichzeitig
auch den Zylinderraum darstellt.
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Der Anker 26 trägt den Kolben 11 mit'der Kolbenmanschette
23 und kann an sich bekannte Längsschlitze 2? besitzen. Auch der
Elektromagnet
nach der Fig. 2 ist mit einer Kammer 15 und den
zugehörigen Einrichtungen
versehen. Die hydraulische Funktion
entspricht derjenigen des Magneten
nach der Fig. 1: Die Druck-
leitung ist am Anschlu8 22 anzuschliessen.
Beim
Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 und 4 können der Anker
und die
anderen Teile des Magneten etwa die Ausbildung des in
der Fig.
i dargestellten Beispiels aufweisen. In diesem Aus-
führungsbeispiel nach
den Fig. 3 und 4 ist an den Zylinder 12
eine Druckausgleichseinrichtung
angeschlossen, die im wesent-
lichen aus dem Zylinder 28 besteht,
in welchem der Kolben 29
verschiebbar ist. Der Anschluß des Zylinders 28 erfolgt
mittels
der durchbohrten Halteschraube 30, deren Axialbohrung
31 durch eine Radialbohrung 32 zum Zylinder 28 führt, während die weitere Radialbohrung
33 die Verbindung mit dem Anschlußstück 34 herstellt. Das Anschlußstück 34 dient
zum Anschluß der Druckleitung und das Anschlußstück 34 wird ebenfalls von der Schraube
30 am Zylinder 12 gehalten. Die Dichtungen zwischen den einzelnen Teilen sind mit
35, 36 und 37 bezeichnet.
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Der Kolben 29 wird von einer Platte 38 geführt, die sich über die
Feder 39 auf dem Verschlußstück 40 abstützt, deren eine Seite 41 einen Anschlag
für die Platte 38 und damit für den Kolben 29 bildet.
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Die Funktion der in den Fig. 3 und 4 dargestellten Einrichtung ist
folgende. Wird der Arbeitskolben 11 mit seiner Dichtungsmanschette 17 durch die
Kolbenstange 10 vom Anker aus seiner einen Endstellung in die andere Endstellung
bewegt, kann zu Beginn dieses Arbeitshubes im Zylinderinnenraum 21 kein nennenswerter
Druck entstehen, da der Kolben 29 die Platte 38 gegen die Wirkung der Feder 39 verschiebt.
Der Innenraum 42 des Zylinders 28 kann sich dabei mit Druckflüssigkeit füllen. In
diesem ersten Teil des Hubes, in dem im Zylinderinnenraum 21 noch kein nennenswerter
Druck entsteht, passiert die Dichtungsmanschette 23 des Kolbens 11 die Ölausgleichsbohrung
17. Ist die Bohrung 17 überfahren, liegt die Platte 38 am Anschlag 41 an und der
volle Druck kann im Zylinderinnenraum 21 und damit auch in der Druckleitung
entstehen.
Dadurch wird verhindert, daß die Dichtungsmanschette 23 unter erheblichem Druck
gegen die Bohrung 17 gepreßt und vorzeitig beschädigt wird.
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An die nicht näher dargestellte Druckleitung schließt sich bei der
praktischen Anwendung der Erfindung regelmäßig ein Zylinder an, dessen Kolben
durch die'Druckflüssigkeit bewegtwird. Es ist klar, daß durch entsprechende Auslegung
dieser Zylinder-Kolben-Anordnung oder auch einer anderen geeigneten Einrichtung,
zum Beispiel einer Membrane od. dgl., die vom Elektromagneten entsprechend der Erfindung
aufgebrachte Kraft vergrößert oder verkleinert werden kann bzw. auch eine Anpassung
des jeweiligen Stellweges möglich ist. Dadurch kann der Elektromagnet nach der Erfindung
der häufigen Forderung nach verhältnismäßig großen Kräften bei geringen Wegen entsprechen.
Die vom Elektromagneten aufgebrachte Kraft kann auch zum Antrieb von mehreren Organen
benützt werden, wobei die zu diesen Organen führenden Druckleitungen am Anschluß
22 zusammengeführt sind. Der Anschlüß von mehreren Druckleitungen kann auch über
einen-gegebenenfalls umschaltbaren Verteiler erfolgen.