DE19821741C2 - Magnetankerlager, insbesondere für Proportionalmagnete und Schaltmagnete im Hydraulik- oder Pneumatikbetrieb und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Magnetankerlager für einen Elektro­ magneten, bei dem die Magnetspule auf einem Druckrohr sitzt, das im Inneren hohen pneumatischen oder hydraulischen Drücken ausgesetzt ist und deshalb beidseitig druckfest abgeschlossen sein muß, und ein Verfahren zu seiner Herstellung. Solche im Betrieb hohen Drücken ausgesetzte Magnet­ ankerlager müssen den Anker mit geringsten Toleranzen leicht­ gängig führen. Zu diesem Zweck ist bei einem Magnetlager ge­ mäß einem betriebsinternen Stand der Technik der Anker über eine Gleitfolie mit geringem Reibungskoeffizienten geführt. Eine solche Gleitfolie ist zweckmäßig unter der Voraussetzung, daß ein einwandfreier Sitz der Folie innerhalb des Gleitrohres gewährleistet ist. Diese Voraussetzung ist jedoch, vielfach insbesondere bei einer Automatenfertigung, nicht gewährleistet.

Die DE-GM 17 37 492 zeigt ein Magnetankerlager, bei dem der Anker im axialen Abstand zueinander angeordnete Gleitlager­ buchsen aufweist, die über den Innendurchmesser der Innenwand des Druckrohres nach innen vorstehen und den Anker führen. In 1 einem den Magnetkörper bildenden Gehäuse des Elektromagneten, in dem die Erregerwicklung untergebracht ist, befindet sich eine Axialbohrung, in der an beiden Enden die Gleitlager in Ausdrehungen des massiven Gehäuses eingepreßt sind, das einer­ seits durch einen aufgeschraubten Deckel und andererseits durch einen Boden abgedeckt ist. Ein druckdichtes Rohr im Sinne der Erfindung ist hier jedoch nicht vorgesehen.

Die DE-GM 83 17 753 beschreibt eine elektromagnetische Stell­ einrichtung, bei der der Magnetanker in einem Druckrohr geführt ist, das einstückig in Sintertechnik hergestellt ist. Ausgangs­ werkstück ist ein Hohlzylinder, und die Führung des Ankers im Hohlzylinder wird durch drei Gleitstege bewirkt, die in achs­ parallelen Nuten im Mantel des Ankers angeordnet sind.

Die US 4 004 343 befaßt sich mit der Herstellung eines Kern­ rohres für einen Elektromagneten, wobei die Endabschnitte des Kernrohres entsprechend positioniert werden und nicht-ferro­ magnetische Trennringe durch ein Zentrifugal-Gießverfahren in den Rohrkörper eingefügt werden. Dabei werden zwei axial be­ abstandete Rohrkörper nach ihrer spanabhebenden Bearbeitung in genauer gegenseitiger Ausrichtung innerhalb einer sie um­ gebenden Form angeordnet, und ihre Endabschnitte werden zu­ nächst unter Benutzung eines Induktions-Heizprozesses auf eine Temperatur aufgeheizt, bei der das Messing schmilzt, welches den nicht-magnetischen Trennring zwischen den Rohrabschnitten bildet. Dann werden die beiden Rohrabschnitte mit etwa 1000 U/min gedreht, und es wird geschmolzenes Messing in das Rohr eingefüllt. Durch Zentrifugalkraft wird das geschmolzene Messing in den Raum zwischen den Endabschnitten der beiden Teile eingedrückt. Nach Erstarrung des Metalls erfolgt eine spanabhebende Bearbeitung auf das Endmaß. Ein derartiges Ver­ fahren ist außerordentlich arbeitsaufwendig und für eine Mas­ senfabrikation nicht geeignet.

Die DE 44 38 158 A1 zeigt einen Elektrohubmagneten, bei dem ein dünnwandiges, aus nicht-magnetisierbarem Werkstoff be­ stehendes Rohr zum Zentrieren von Druckrohr, von nicht-ferro­ magnetischem Ring und von Konus des Polkerns und zur Führung des Ankers vorgesehen ist. Dabei wird den beiden Stirnflächen des Trennringes jeweils eine geringe Portion Schlaglot in Form eines dünnen Drahtringes zugeführt, um eine feste Verbindung nach dem Schmelzen und Erstarren zu gewährleisten.

Die nicht vorveröffentlichte zum Stande der Technik zählende DE 199 00 995 A1 beschreibt einen Elektromagneten und ein Ver­ fahren zur Herstellung, bei dem erste und zweite ferromagne­ tische Stücke eines Ankergehäuses durch ein nicht-ferromagne­ tisches Stück getrennt werden, welches mechanisch die beiden ferromagnetischen Stücke verbindet. Das nicht-ferromagnetische Stück ist so angeordnet und konfiguriert, daß es innerhalb des Gehäuses ein erstes Lager bildet, das mit einem zweiten Anker­ lager zusammenwirkt, um den Anker innerhalb der Ankerkammer zu führen. Die Herstellung erfolgt in der Weise, daß in einem massiven zylindrischen Körper, der später das Ankergehäuse bildet, eine Umfangsnut ausgedreht wird, in die ein Ring aus nicht-ferromagnetischem Material eingeschweißt wird. Danach wird der massive zylindrische Körper ausgebohrt, um das Anker­ gehäuse zu bilden. Das zweite Ankerlager besteht aus einer Buchse, die in einen Lagersitz eingepreßt ist, der in das Ankergehäuse an einer von dem nicht ferromagnetischen Stück versetzten Stelle eingearbeitet worden ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Magnetankerlager zu schaffen, das unter Vermeidung bestehender Nachteile eine dauerhafte, leichtgängige Schaltverschiebefunktion des Ankers gewährleistet und auf einfache Weise präzise auch automatisch herstellbar ist, und hier für ein Herstellungsverfahren bereitzustellen.

Gelöst wird die gestellte Aufgabe zum einen durch die Gesamtheit der im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale und zum anderen durch das Verfahren nach Anspruch 4. Der Erfindung liegt dem­ gemäß die Erkenntnis zugrunde, daß eine zuverlässige und dauer­ hafte präzise Lagerung des Ankers dadurch gewährleistet werden kann, daß der die magnetische Trennung bewirkende nicht-ferro­ magnetische Ring zusammen mit einem weiteren in eine weitere V-förmige Ringnut eingeschweißten Lagerring die Lagerfunktion übernimmt.

Beide Ringe bilden demgemäß einen Druckrohrabschnitt und stehen mit ihrem Innendurchmesser über den Innendurchmesser des Druck­ rohres vor.

Gemäß einem bevorzugten Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 4 kann die Trennung des Magnetflusses durch Aufschweissen eines nicht ferromagnetischen Ringes auf ein entsprechendes Vordreh­ teil bewirkt werden, wobei außer dem magnetischen Trennring noch der Lagerring am anderen Ende aufgeschweißt wird. Danach wird der Vordrehteil zu einem Druckrohr ausgedreht, wobei die beiden Lagerringe entsprechend über den Durchmesser vorstehen.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Berücksichtigung des Stan­ des der Technik beschrieben.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 zeigt einen Axialschnitt eines einen be­ triebsinternen Stand der Technik repräsentierenden Magnet­ ankerlagers;

Fig. 2 zeigt einen Axialschnitt eines erfindungs­ gemäß ausgebildeten Magnetankerlagers;

Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt des erfindungs­ gemäß ausgebildeten Druckrohres mit Polkern ohne Magnetanker;

Fig. 4 zeigt einen Axialschnitt eines Vordrehteils, aus dem das aus Fig. 3 ersichtliche Magnetankerlager herstell­ bar ist.

In sämtlichen Figuren ist mit dem Bezugszeichen 10 das Druck­ rohr bezeichnet, welches über ein magnetisches Trennstück mit dem Polkern 12 verbunden ist, der eine Durchgangsbohrung 14 zum Durchführen einer Betätigungsstange und einen Schraubge­ windeanschluß 16 aufweist. Innerhalb des Druckrohres 10 ist der Anker 18 verschiebbar gelagert.

Bei dem den betriebsinternen Stand der Technik repräsentie­ renden Magnetankerlager gemäß Fig. 1 ist das magnetische Trenn­ stück als Ring 20 aus Messing oder dergleichen ausgebildet, 5 dessen Innenwand mit der Innenwand des Druckrohres fluchtet. Die Innenwand von Druckrohr 10 und Ring 20 ist mit einer Folie 22 aus Teflon ausgekleidet, die an beiden Enden in ringförmige Einstiche 24 einsteht.

Bei dem erfindungsgemäßen Magnetankerlager gemäß Fig. 2 und 3 steht der magnetische Trennring 30 mit einem Ringlager 32 über den Innendurchmesser des Druckrohres 10 vor. Ein weiterer der Lagerung dienender Ring 34 ist in dem dem Polkern 12 abge­ wandten Endabschnitt des Druckrohres 10 angeordnet. Dieser 5 Lagerring 34 weist ein nach innen vorstehendes, dem Ringlager 32 entsprechendes Ringlager 36 auf. Diese Ringlager 32 und 36 führen den Anker 18 reibungsarm mit geringen Toleranzen. Die Ringlager 32 und 36 können zur weiteren Reibungsverminderung mit in der Zeichnung nicht dargestellten axialen Ölführungs­ nuten ausgestattet sein.

Die Ringe 30 und 34 können zwischen Druckrohrabschnitte ein­ gefügt und mit dem Druckrohr verschweißt oder verlötet sein. Der die magnetische Trennung bewirkende Ring 30 besteht aus nicht-ferromagnetischem Material, beispielsweise aus Messing oder auch nicht-ferromagnetischem Stahl, z. B. Remanit. Aus Zweckmäßigkeitsgründen besteht der andere Lagerring 34 aus dem gleichen Material.

Ein anderes vorteilhaftes Herstellungsverfahren wird im fol­ genden anhand der Fig. 4 beschrieben. Die Fig. 4 zeigt ein massives Vordrehteil 38 mit fertig ausgebildetem Polkern 12 und zwei im Querschnitt V-förmigen Ringnuten 40 bzw. 42, in die durch Auftragsschweißen Metallringe 44, 46 eingefügt sind. In einem Aufspann- und Arbeitsgang wird dann das aus Fig. 4 ersichtliche Vordrehteil fein bearbeitet, um den aus Fig. 3 ersichtlichen Lagerkörper zu schaffen.

Claims (4)

1. Magnetankerlager für einen Elektromagneten mit den folgenden Merkmalen:
ein den Magnetanker (18) führendes, die Magnet­ wicklung tragendes Druckrohr (10) ist druckfest mit einem Polkern (12) über einen nicht ferro­ magnetischen Trennring (30) verbunden;
das Druckrohr (10) ist druckfest mit dem Pol­ boden verbunden;
der Polkern (12) weist eine Durchgangsbohrung (14) zur Führung der mit dem Anker verbundenen Betätigungsstange auf;
ein weiterer Ring (34) ist druckfest in das Druckrohr an dem den Polkern (12) abgewandten Ende benachbart zum Polboden eingesetzt;
die Ringe (30, 34) sind in V-förmige Ringnuten (40, 42) des Druckrohres (10) eingeschweißt;
die Innenwand des Druckrohres (10) ist mit einer konzentrischen Ausdrehung derart ver­ sehen, daß die Ringe (30, 34) mit Ringlagern (32, 36) für den Anker (18) nach innen vor­ stehen.

2. Magnetankerlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausdrehungen Abschnitte der Ringe (30, 34) umfassen, zwischen denen die Ringlager (32, 36) verbleiben.

3. Magnetankerlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringlager (32, 36) axiale Öl­ führungsnuten aufweisen.

4. Verfahren zur Herstellung eines Magnetankerlagers nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch die nachfolgenden Schritte:
die V-förmigen Ringnuten (40, 42) werden von außen her in ein massiv ausgebildetes Vordreh­ teil (38) mit einer Tiefe eingedreht, die die Wandstärke des Druckrohres (10) übertrifft;
die Nuten (40, 42) werden durch Auftrags­ schweißen mit Metallringen (40, 46) ausgefüllt;
vom Polboden her wird das Vordrehteil (38) zur Bildung der Innenwand des Druckrohres ausge­ dreht, wobei im Bereich der Ringe (30, 34) durch Hinterdrehung gebildete Ringstufen (32, 36) verbleiben, die Ringlager für den Anker (18) bilden.