DE2166608B2 - Elektromagnet und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektromagnet mit einem in einem rohrförmigen Führungsglied unter der Wirkung einer von einer Magnetspule erzeugten Magnetkraft axial verschiebbar angeordneten Anker, wobei das Führungsglied einen unmagnetischen und mindestens einen magnetischen Teilbereich aufweist

Ein derartiger Elektromagnet ist aus der US-PS 31 66 692 bekannt

Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Magneten.

Aue der DT-AS 12 87 693 ist es bekannt, an einem rohrförmigen Führungsglied eines Ankers ein Magnetjoch anzuordnen. Aus der DT-AS 12 95 085 ist ein geblechtes Magnetjoch bekannt, das einen Hauptteil in Form eines großen Eaufweist.

Aus der FR-PS 14 95 372 kennt man einen Elektromagneten mit einem rohrförmigen Führungsglied, welches ein druckfestes Rohr aufweist, in das flüssiges keitsdicht ein relativ kurzer nichtmagnetischcr Rohrabschnitt aus Kupfer und daran anschließend ein becherartiger Abschnitt aus magnetischem Werkstoff eingesetzt sind. Um das Führungsglied herum ist die entsprechend isolierte Magnetspule angeordnet Eine solche Anordnung ist aber schwierig zu realisieren, da durch den Druckmitteldruck im Führungsglied dessen verschiedene Elemente mit hohen Kräften in axialer Richtung auseinandergepreßt werden, und da deshalb die Abdichtung sehr schwierig wird. Außerdem wirkt der Rohrabschnitt aus Kupfer wie ein Kurzschlußring, verursacht hohe Wärmeverluste und verschlechtert den Wirkungsgrad eines solchen Elektromagneten.

Der aus der US-PS 31 66 692 bekannte Elektromagnet besitzt ein druckdichtes Führungsrohr, das aus drei stumpf zusammengeschweißten Rohrabschnitten besteht, von denen der mittlere unmagnetisch ist und die beiden Endabschnitte magnetisch sind. Es ist aber schwierig und teuer, ein solches Führungsrohr so herzustellen, daß es den im Betrieb auftretenden Beanspruchungen sicher widerstehen kann, insbesondere im Bereich seiner Schweißnähte.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, einen Elektromagneten der eingangs genannten Bauart zu schaffen, dessen Führungsglied den im Betrieb auftretenden Beanspruchungen sicher gewachsen sowie insbesondere druckmitteldicht und einer Herstellung mittels einer geringen Zahl technischer Herstellungsschritte zugänglich ist
Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen.

Dadurch, daß das Führungsglied ein einstückiges Stahlrohr mit unterschiedlichen Gefügen an den

verschiedenen Abschnitten ist, also nicht aus mehreren Abschnitten zusammengeschweißt werden muß, ist es absolut druckmitteldicht und kann preiswert hergestellt werden.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß für das Stahlrohr als Werkstoff ein p.ushärtbarer Chromnickelstahl verwendet wird. Ein Beispiel eines geeigneten Stahls wird in der nachfolgenden Beschreibung angegeben.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist beiderseits des unmagnetischen Teilbereichs jeweils ein magnetischer Bereich vorgesehen, und jeder dieser magnetischen Bereiche in einer Ausnehmung des als Wickelbandkern ausgebildeten Magnetjochs angeordnet. Dabei kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung das als Wickelbandkern ausgebildete Magnetjoch zur Erhöhung seines elektrischen Widerstands für die in ihm im Betrieb um das Rohr herum induzierten Wirbelströme in seinen das RoIr umgebenden Bereichen jeweils mindestens einen Schlitz aufweisen.

Es hat sich gezeigt, daß eine solche Ventilbauart ausgezeichnete Ergebnisse bringt, wie sie mit den bekannten Ventilbauarten mit einem Rohr aus unmagnetischem rostfreiem Stahl nicht erreichbar waren.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist anschließend an den unmagnetischen Teilbereich des Rohres ein magnetisches Verschlußstück druckmitteldicht befestigt, und das Magnetjoch an dieses Verschlußstück herangeführt Andere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen gekennzeichnet

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen teilweisen Längsschnitt durch einen mit einem Hydroventil verbundenen Schub-Elektromagneten,

Fig.2 eine raumbildliche Darstellung des Magnetjochs des Elektromagneten nach Fi g. 1,

Fig.3 eine raumbildliche Darstellung eines beim Elektromagneten nach F i g. 1 verwendeten Anschlags,

F i g. 4 einen vergrößerten Querschnitt durch ein am Elektromagneten nach F i g. 1 vorgesehenen Organ zur bevorrechtigten Betätigung von Hand,

Fig.5 einen Querschnitt durch einen Zug-Elektromagneten, und

Fig.6 eine raumbildliche Darstellung des Magnetjochs des Elektromagneten nach F i g. 5.

Zur Erleichterung des Verständnisses ist die folgende Beschreibung der verschiedenen Merkmale der vorliegenden Erfindung in zwei Hauptteile unterteilt, nämlich

1. Schub-Elektromagnet und

2. Zug-Elektromagnet

In der gesamten Beschreibung und den Ansprüchen beziehen sich die Ausdrücke »Hochdruck« und »Niederdruck« auf den Druck des Betriebsdruckmittels in kp/cm² bei einem Hydroventil, das durch erfindungsgemäße Elektromagnete betätigt wird Der Begriff »Niederdruck« wird definiert als der Bereich zwischen etwa 0 und etwa 70 kp/cm², und der Begriff »Hochdruck« wird definiert als alle Drücke über 70 kp/cm², normalerweise von etwa 70 bis 210 kp/cm². Um in der vorliegenden Beschreibung und in den Ansprüchen ein zweckmäßiges Bezugssystem bezüglich der Orientierung der Elektromagnete zu haben, werden die Begriffe »Oberseite« und »Unterseite« eines Elektromagnets wie folgt definiert:

F i g. 5 zeigt einen vertikal angeordneten Elektromagneten 100 mit einer Oberseite 1 und einer Unterseite 2. In gleicher Weise hat der Elektromagnet 12 nach F i g. 1 eine Oberseite 3 und eine Unterseite 4. In jedem Fall erstreckt sich der Schubstift 24 von der Unterseite des Elektromagnets aus; ein Ventil, z. B. das Ventil 10 nach Fig. 1, wird also an der Unterseite des Elektromagneten befestigt — Die gewählten Ausdruck.? »Unterseite« und »Oberseite« sind naturgemäß willkürlich, da die

Ό Elektromagneten jede gewünschte Lage haben können. — Der Begriff »Normalsteilung« des Ankers wird definiert als seine nicht erregte Stellung, im Gegensatz zu der Stellung, die er einnimmt, nachdem der Elektromagnet erregt worden ist, wodurch bewirkt wird, daß sich der Anker durch den Arbeitsspalt in seine »erregte« Stellung bewegt.

Schub-Elektromagnet Hochdruck-Schub-Elektromagnet

Die F i g. 1 bis 4 zeigen als bevorzugtes Ausführungsbeispiel einen mit Wechselstrom betätigbaren Hochdruck-Schub-Elektromagneten 12.

Ehe die Einzelheiten des Elektromagneten beschrieben werden, soll zur Erleichterung des Verständnisses eine kurze Beschreibung einer Gesamtansicht eines bestimmten Anwendungsfalles des Elektromagneten 12 gegeben werden. F i g. 1 zeigt ein Hydraulikventil 10, das an zwei gegenüberliegenden Seiten mit einem Paar identischer Hochdruck-S-ihub-Elektromagnete 12 und 14 verbunden ist Das Ventil 10 bildet einen Teil einer (nicht dargestellten) hydraulischen Steuerung, und die Betätigung des Ventils 10 durch den Elektromagnet 12 oder den Elektromagnet 14 ergibt ein bestimmtes gewünschtes Ereignis im hydraulischen Steuerkreis. Wird z. B. der Elektromagnet 12 erregt so bewirkt er, daß ein Schieber 13 im Ventil 10 nach rechts (bezogen auf F i g. 1) geht, eine hydraulische Verbindung zwischen bestimmten Durchlässen (vergl. den Durchlaß 15) des Ventils 10 herstellt und die hydraulische Verbindung zwischen bestimmten anderen Durchlässen im Ventil 10 unterbricht Die Durchlässe sind über Anschlüsse mit (nicht dargestellten) Hydraulikleitungen der hydraulischen Steuerung verbunden. Das Ventil 10, die (nicht dargestellte) hydraulische Steuerung und die (nicht dargestellten) Verbindungsmittel zwischen dem Ventil 10 und der hydraulischen Steuerung sind alles bekannte Teile, welche keinen Bestandteil der vorliegenden Erfindung bilden und deshalb hier nicht in weiteren Einzelheiten beschrieben werden müssen.

Der Elektromagnet 12 nach F i g. 1 weist ein (im einzelnen in Fig.2 dargestelltes) Magnetjoch 16 auf, welches ein Fenster 17 für einen in ihm angeordneten ringförmige Spule 18 bildet, sowie ein hohles zylindrisches Rohr 20 für den Anker, das eine Ankerausnehmung 21 definiert und innerhalb des Magnetjochs 16 und der Spule 18 liegt Ein zylindrischer Anker 22 ist in der Ankerausnehmung 21 angeordnet und darin axial verschiebbar. Ein Schubstift 24 liegt gegen den Anker 22 an und ist von diesem getrennt Er ist verschiebbar in einer axialen Ausnehmung 26 eines Anschlags 28 angeordnet, welch letzterer im einzelnen in Fig.3 dargtitellt und mit dem Rohr 20 verbunden ist. Der Anschlag 28 begrenzt den Bewegungsweg des Ankers 22, wenn der Elektromagnet 12 erregt wird. Der Anker 22 ist in F i g. 1 in seiner nicht erregten oder »Normalstellung« dargestellt Bei Erregung des Elektromagneten 12 bewegt sich der Anker 22 in Anlage an

den Anschlag 28. Eine von Hand betätigbare Steuereinrichtung 30 zum willkürlichen Verschieben des Ankers 22 ist links (bezogen auf Fig. 1) am Rohr 20 befestigt. Die verschiedenen Bestandteile des Elektromagneten können von einer Schicht 32 aus Epoxyharz umgeben sein.

F i g. 2 zeigt das Magnetjoch 16, das als Wickelbandkern ausgebildet ist und zur Aufnahme der Spule 18 ein im wesentlichen rechteckförmiges Fenster 17 aufweist. Das Magnetjoch 16 hat zwei kreisförmige öffnungen 36 und 37, und zwar je eine in seinen beiden gegenüberliegenden Längsseiten 38 und 39; die öffnungen 36 und 37 dienen zur Aufnahme des Rohres 20, wie das in F i g. 1 dargestellt ist. Ferner ist das Magnetjoch 16 mit einem Schlitz 40 versehen, um mit 42 bezeichnete Wirbelstrompfade zu unterbrechen und dadurch die Wirbelströme zu verringern, die sonst zur Erwärmung des aus Metall bestehenden Magnetjochs 16 beitragen. Der Schlitz 40 stört die gewünschten Wege der Magnetfelder nicht, die durch Pfeile 44 angedeutet sind.

Der Schlitz 40 kann auch auf der anderen Seite der öffnungen 36 und 37 (bezogen auf F i g. 2) angeordnet werden, und er kann als Alternativlösung falls gewünscht auch auf beiden Seiten der öffnungen 36 und 37 vorgesehen werden, doch müssen dann die beiden Hälften des Magnetjochs 16 mechanisch zusammengehalten werden.

Konstruktion und Form der Spule 18 sind bekannt. Sie hat zwei Anschlußdrähte 46, welche in bekannter Weise aus dem Elektromagneten 12 herausgeführt sind, um diesen mit einer elektrischen Spannungsquelle verbinden zu können. Die Spule 18 kann in eine Schutzhülle 19 aus Epoxyharz eingekapselt sein.

Das Rohr 20 dichtet die Spule 18 gegen die Flüssigkeit im Elektromagneten 12 ab und bildet auch die zylindrische Ankerausnehmung 21 zwischen der von Hand betätigbaren Steuereinrichtung 30 und dem Anschlag 28. Das Rohr 20 ist ausreichend dick ausgebildet, um dem gewünschten Betriebsdruck der Flüssigkeit in der Ankerausnehmung 21 widerstehen zu können.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung besteht das Rohr 20 aus einem aushärtbaren Chromnickelstahl.

Dieser Stahl kann z. B. ein Stahl sein, der in den USA unter der Typenbezeichnung »17-7 P. H.« bekannt ist. Dieser Stahl hat, wie aus einem Verzeichnis kommerzieller Stahllegierungen hervorgeht, eine Zusammensetzung von 0,07% C, 17% Cr, 7% Ni, 1,1% Al und ist aushärtbar.

Das Rohr 20 befindet sich in seinen axialen Abschnitten 54 und 56 (F i g. 1) in seinem magnetischen martensitischen Zustand, um dem magnetischen Feld einen möglichst geringen Widerstand entgegenzusetzen, wenn es in diesen Abschnitten 54 und 56 die Wand des Rohres 20 radial durchdringt. Andererseits befindet sich das Rohr 20 in seinem axialen Abschnitt 58 (Fi g. 1) in seinem nichtmagnetischen austenitischen Zustand, um demjenigen Teil des magnetischen Feldes, der den Abschnitt 58 des Rohres 20 axial zu durchdringen versucht, den größtmöglichen Widerstand entgegenzusetzen. Diese Konstruktion zwingt den größtmöglichen Teil des magnetischen Feldes dazu, einen Arbeitsluftspalt 50 zu durchdringen und so eine verwendbare Elektromagnetkraft zu erzeugen. Verschiedene Verfahren zum selektiven Behandeln verschiedener Abschnitte solcher Stähle sind bekannt, und solche Verfahren können dazu verwendet werden, das Rohr 20 herzustellen, welches Abschnitte 54 und 56 in magnetischem Zustand und einen Abschnitt 58 im unmagnetischen Zustand aufweist.

Derartige Legierungen haben austenitische, nichtmagnetische Strukturen im lösungsgeglühten Zustand. Die Transformation von Austenit in martensitische, magnetische Strukturen kann durch eine Wärmebehandlung erreicht werden, welche den Austenit für eine Transformation beim Abkühlen vorbereitet. Eine Kaltbearbeitung mit etwa 60% Reduktion ergibt

ίο ebenfalls die Transformation von Austenit in Martensit. Das Rohr 20 kann hergestellt werden, indem man vom Rohr im geglühten Zustand ausgeht Man erreicht die martensitische Transformation des gesamten Rohres durch eine Wärmebehandlung im Ofen. Dann wird ein Abschnitt des Rohres selektiv geglüht. Eine Alternative ist es, mit kaltbearbeitetem Rohr zu beginnen, das sich schon im martensitischen Zustand befindet, und selektiv einen Abschnitt zu glühen.

Das auf diese Weise hergestellte Rohr 20 ist wesentlich weniger teuer als Rohre, welche aus zwei getrennten Stücken, nämlich einem magnetischen und einem nichtmagnetischen Stück, stumpf zusammengeschweißt werden.
Der Anker 22 ist ein zylindrischer Körper mit einem Schlitz 60. Der Schnitt nach F i g. 1 verläuft durch den Schlitz 60. Dieser Schlitz 60 ist relativ schmal, ζ. Β kleiner als 3,2 mm breit, und er liegt in einer Ebene parallel zur Achse des Elektromagneten 12. Der Schlitz 60 reduziert die Wirbelströme im Anker 22. Er trägi auch zur besseren Überführung der Flüssigkeit vor einem Ende der Ausnehmung 21 zum anderen Ende während des Betriebs bei. Eine Unterseite 62 des Schlitzes 60 verläuft unter einem Winkel zur Längsachse des Elektromagneten, wie das in F i g. 1 dargestellt ist um die Wirbelströme so stark wie möglich zu vermindern und um dabei aber immer noch eine ununterbrochene Kontaktfläche für den Schubstift 24 zu gewährleisten, so daß die Übertragung der Kraft de: Elektromagneten auf den Schubstift 24 nicht beeinträchtigtwird.

Der Schubstift 24 wird vorzugsweise aus einem Werkstoff hergestellt, der wie folgt Zusammengesetz! ist 45%-50% Co, 27%-32% Cr, 14%-19% Wo 2%-4% C, 2%-7% Ta oder Nb, l%-3% Mn und 2%-5% Fe.

Ein solcher Schubstift 24 hat eine Rockwellhärte vor etwa 60 und ist nichtmagnetisch. Eine solche Härte ist erwünscht, damit sich nicht die Enden des Schubstifts 2Ί durch Belastung, Stöße usw. aufweiten oder sogai aufplatzen. Der magnetische Fluß, der in den magnetischen Stahl-Schubstiften nach dem Stand der Technik fließt, ergibt bei einem Elektromagneten etwa 10°/c Kraftverlust. Durch den Schubstift 24 entfällt diesel Verlust, während die Härte des Stifts gleich bleibt wit bei einem magnetischen Stift.

Einzelheiten des Anschlags 28 sind in Fig.: dargestellt. Dieser weist einen zylindrischen Körper 7( mit einem an seiner Unterseite angeordneten Halte flansch 72 auf; der Körper 70 ist ganz von der axialer

wi Ausnehmung 26 zur Aufnahme des Schubstifts 24 durchdrungen. Der Anschlag 28 ist auch mit einen relativ engen Schlitz 74 parallel zur Längsachse de! Elektromagneten 12 versehen, um die Wirbelströme irr Anschlag 28 zu verringern. Der Schlitz 74 erstreckt siel· durch denjenigen Teil des Anschlags 28, der axia innerhalb des Magnetjochs 16 und des Spulenfensters Ii angeordnet ist. Die Oberseite 76 des Anschlags 28 ist mi einer Ringnut 78 zur Aufnahme einer Abschirmungsspu

le 79 (vgl. Fig. 1) veesehen, die das Kleben verhindert und die Haltekraft verbessert.

Fig.4 zeigt in vergrößertem Maßstab einen Längsschnitt durch die von Hand betätigbare Steuereinrichtung 30. Sie weist ein Formstück 80 auf, das am Rohr 20 befestigt und mit einem zylindrischen Hohlraum 82 versehen ist, in dem ein Knopf 84 zwischen zwei Sprengringen 86 und 88 axial verschiebbar angeordnet ist. Der Knopf 84 dient zur willkürlichen manuellen Betätigung des Elektromagneten 12 und damit des Ventils 10. Das Formstück 80 ist ferner mit einer axialen Ausnehmung 90 zur Aufnahme eines mit dem Knopf 84 verbundenen Stößels 92 versehen. Der Hohlraum 82 und damit die Außenseite des Elektromagneten 12 sind gegen den hydraulischen Druck im Inneren des Elektromagneten 12 und des Ventils 10 mittels einer O-Ring-Dichtung 94 abgedichtet, die durch einen O-Ring-Halter 96 in Anlage gegen den Stößel 92 gehalten wird. Der Halter 96 wird durch den Sprengring 88 in seiner Lage gehalten. Ein Austreten von Druckmittel aus dem Ventil 10 über den Elektromagneten 12 wird somit durch den O-Ring 94 verhindert.

Wenn der Knopf 84 nach innen gedrückt wird, drückt der Stößel 92 den Anker 22 und den Schubstift 26 nach rechts (bezogen auf Fig. 1), um das Ventil 10 zu betätigen.

Es wurde gefunden, daß das Verhältnis zwischen der Länge X (Fig. 1) der Spule 18 und der Länge Y des Arbeitsspaltes 50 möglichst im Bereich zwischen 3 und 6 liegen soll. Ist das Verhältnis wesentlich kleiner als 3, so nehmen die Streufelder so weit zu, daß die Kraft des Elektromagneten spürbar verringert wird. Ist das Verhältnis wesentlich größer als 6, so nehmen die Verluste im Magnetkern sehr stark zu und bewirken eine Erwärmung, welche die kleine Abnahme der Streufelder mehr als ausgleicht.

Mittels der oben beschriebenen bevorzugten Konstruktion eines Hochdruck-Schub-Elektromagneten erzielt man also wesentliche Vorteile, wie sie eingangs bereits genannt wurden. Dadurch, daß die bei den bekannten Ventilen verwendete O-Ring-Dichtung am Schubstift entfällt, welche bei diesen Ventilen zur Abdichtung des Elektromagneten gegen das Ventil, dient, wird der Verlust an Kraft des Elektromagneten vermieden, der durch die Reibung des O-Rings am Schubstift entsteht. Ferner ergeben sich durch die Verwendung eines geblechten Magnetjochs, eines selektiv magnetisierten und entmagnetisierten Rohres für den Anker, eines geschlitzten Magnetjochs, eines Schubstifts aus dem obengenannten Material und durch die Verwendung des obengenannten Verhältnisses von Spulenlänge zu Arbeitsspalt eine wesentlich höhere Kraft und wesentlich geringere Wärmeverluste, d.h. eine niedrigere Betriebstemperatur.

Zur Bemessung des Rohres 20 können folgende Angaben gemacht werden: Bei einem Rohrdurchmesser von etwa 19 mm wird die Wandstärke zu etwa 0,71 mm gewählt, beträgt also rund 4% des Rohrdurchmessers.

Hochdruck-Zug-Elektromagnet _fc0

In den Fig.5 und 6 ist als weiteres Ausführungsbeispiel ein Hochdruck-Zug-Elektromagnet 100 dargestellt. Es ist besonders darauf hinzuweisen, daß mittels der in den F i g. 5 und 6 dargestellten Konstruktion der nach dem Stand der Technik erforderliche Anschlag für den Anker entfallen konnte. Dies ist deshalb sehr erwünscht, weil der Anschlag vermutlich die größten elektrischen Verluste im Elektromagneten hervorrief, da er den Druck im hydraulischen System abdichten mußte und deshalb nicht geblecht oder auch nur wirkungsvoll mit Schlitzen versehen werden konnte.

Der Zug-Elektromagnet 100 nach Fig.5 weist folgende Teile auf: Ein ein Spulenfenster 104 definierendes Magnetjoch 102, eine in diesem Fenster 104 angeordnete Ringspule 106 von bekannter Konstruktion, und ein zylindrisches Rohr 108 von bekannter Konstruktion, und ein zylindrisches Rohr 108 für den Anker mit einer zentral im Magnetjoch 102 und der Spule 106 angeordneten Ausnehmung 110 für den Anker, wobei sich das Rohr 108 außerhalb des Magnetjochs 102 durch eine kreisförmige öffnung 112 in einer geblechten Seitenplatte 114 des Jochs 102 erstreckt. Die Spule 106 ist in der üblichen Weise mit Anschlußdrähten 116 versehen. Ein massiver, zylindrischer, nichtgeblechter Anker 118 ist in der Ausnehmung 110 im Rohr 108 angeordnet und in axialer Richtung von seiner »Normalstellung« zu seiner erregten Stellung verschiebbar, in der er mit einer Kappe 136 in Berührung steht, welche etwa doppelt so dick ist wie das rohrförmige Element 134.

Der Anker 118 ist mit einem dünnen Schlitz 120 versehen, der sich mindestens durch denjenigen Teil des Ankers 118 erstreckt, welcher innerhalb des Elektromagneten 100 liegt. Der Schlitz 120 ist parallel zur Längsachse des Ankers 118 und erstreckt sich mindestens teilweise durch sie. Er kann sich auch durch den außerhalb des Elektromagneten 100 liegenden Teil des Ankers 118 erstrecken, um einen Flüssigkeitsdurchlaß zu schaffen, der den erforderlichen Durchfluß zwischen einem (nicht dargestellten) Ventil, mit dem der Elektromagnet 100 verbunden ist, und einem Arbeitsspalt 122 in der Ausnehmung 110 ermöglicht. Der Anker 118 benötigt für diesen Zweck keine gesonderte Nut. Ein Zugstift 124 ist mit dem Anker 118 verbunden, und wenn der Elektromagnet 1Ö0 erregt wird, bewegt sich der Anker 118 durch den Arbeitsspalt 122 nach oben (bezogen auf Fig.5) und betätigt so ein (nicht dargestelltes) Druckmittelventil, das mit dem Zugstift 124 verbunden ist.

Fig.6 zeigt in auseinandergezogener Darstellungsweise das Magnetjoch 102, welches aus zwei getrennten geblechten Teilen gebildet ist. Der eine Teil ist ein Hauptteil 126, das die Form eines großen Ehat, und der andere Teil ist die gerade, längliche Seitenplatte 114. Das Teil 126 und die Seitenplatte 114 sind als vertikaler Stapel aus dünnen flachen Blechzuschnitten 128 bzw. 130 aufgebaut. Nachdem die Spule 106 in der Ausnehmung 104 des Teils 126 angeordnet worden ist, wird die Platte 112 am Teil 126 befestigt, z.B. durch Verwendung eines Rahmens aus Teilen mit U-förmigem Querschnitt, oder dadurch, daß man auf die gegeneinander anliegenden Oberflächen des Teils 126 und der Platte 114 eine Schicht aus Epoxykleber aufbringt. Im Joch 102 ist — im Gegensatz zum Schlitz 40 im Wickelbandkern 16 nach Fig.2 — kein Schlitz erforderlich, da die Wirbelstrompfade im Magnetjoch 102 durch eine Isolierschicht auf jedem der Zuschnitte 128 und 130 unterbrochen sind.

Ein Mittelschenkel 132 des Teils 126 dient zusammen mit der Kappe 136 (F i g. 5) des Rohres 108 als Anschlag für den Anker 118, und da der Schenkel 132 geblecht ist, ermöglicht er, daß der Arbeitsluftspalt 122 des Elcktromagnets 100 in der Mitte des Spulenfensters 104 angeordnet wird, ohne daß dabei hohe Wirbelstromverluste auftreten, wie das sonst der Fall wäre, wenn anstelle des Schenkels 132 ein nicht geblechter Anschlag

verwendet würde. Der Schenkel 132 sollte sich so weit wie möglich in das Spulenfenster 104 erstrecken. — Ferner kann bei der Konstruktion nach den F i g. 5 und 6 ein kürzeres Rohr 108 für den Anker verwendet werden. Da das Rohr 108 massiv ist und daher durch die Wirbelströme in ihm relativ viel Wärme erzeugt wird, wird durch ein kürzeres Rohr 108 erreicht, daß die vom Elektromagnet 100 erzeugte Wärmemenge verkleinert wird. Auch widersteht ein kürzeres Rohr 108 leichter dem in ihm herrschenden Druckmitteldruck, und demzufolge kann ein kürzeres Rohr Ü08 auch eine dünnere Wandstärke haben, wodurch sich ein verbessertes Gesamtverhalten des Elektromagneten ergibt. Ein zusätzlicher Vorteil dieser Konstruktion ist, daß ein kürzerer Anker verwendet wird, und daß dieser ungeblecht sein kann.

Das Rohr 108 für den Anker weist ein rohrförmiges Element 134 auf, das durch Schweißen oder Löten mit einer magnetischen Stahlkappe 136 (vergl. Fig.5) verbunden ist. Die Wand des rohrförmigen Elements 134 ist gerade dick genug, um den Arbeitsdruck im Rohr 108 auszuhalten. Die Kappe 136 hat eine Dicke von etwa dem Doppelten derjenigen des Elements 134, da die Kappe 136 nicht nur den Arbeitsdruck aushalten muß, sondern auch den Aufschlag des Ankers 118. Das rohrförmige Element 134 ist aus dem gleichen Werkstoff wie bei F i g. 1 ausgebildet und hat einen nichtmagnetischen Abschnitt 138 und einen magnetischen Abschnitt 140, und zwar aus denselben Gründen, wie sie oben im einzelnen unter Bezugnahme auf das Rohr 20 des Schub-Elektromagneten 12 nach Fig. 1 erläutert wurden. Das Rohr 108 kann in geeigneter Weise, z. B. durch Schweißen, mit der Seitenplatte 114 verbunden werden.

Eine Oberseite 142 des Ankers 118 sollte, wie in F i g. 5 dargestellt, in dessen Normalstellung angeordnet sein. In dieser Stellung fluchtet die Oberseite 142 mit der Innenfläche 144 der Platte 112.

Die Erfindung geht ferner von der Erkenntnis aus, daß die Breite W(F i g. 5) der Spule 106 in einem bestimmten Verhältnis zur Länge L (Fig.5) des Arbeitsspalts 122 des Elektromagneten 100 stehen sollte. Das günstigste Verhältnis liegt im Bereich

3 L < W < 6 L,

d.h. mit anderen Worten, das Verhältnis WIL sollte zwischen 3 und 6 liegen. Eine besonders günstige Dimensionierung ist W » 6,35 mm und L « 1,59 mm.

Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung bezogen sich auf Elektromagnete zur Betätigung von Hydroventilen. Es ist jedoch ausdrücklich darauf hinzuweisen, daß die Verwendung in keiner Weise auf solche Hydroventile beschränkt ist, sondern daß eine Verwendung auch bei jedem anderen Ventil möglich ist, z. B. bei pneumatischen Ventilen, Gasventilen, Ventilen für die elektronisch gesteuerte Kraftstoffeinspritzung, ferner auch für jede beliebige andere Art von Steuerung oder Regelung, auch ohne Verwendung von Ventilen. - Die Ventile können völlig von einer Schicht von Epoxyharz oder dergleichen umgeben sein. Die Anker und die Ausnehmungen für die Anker haben einen kreisförmigen Querschnitt, doch sind auch andere Formen möglich, z. B. quadratische, rechteckförmige und elliptische. Auch kann unter Verwendung der in F i g. 5 für Zug-Elektromagnete dargestellten Konstruktion ein Schub-Elektromagnet gebaut werden. Hierzu würden ein geblechter Anschlag und ein nichtmagnetischer Schubstift verwendet werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Elektromagnet mit einem in einem rohrförmigen Führungsglied unter der Wirkung einer von einer Magnetspule erzeugten Magnetkraft axial verschiebbar angeordneten Anker, wobei das Führungsglied einen unmagnetischen und mindestens einen magnetischen Teilbereich aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsglied als ein einstöckiges Rohr (20; 134) aus einem Stahl ausgebildet ist, der in dem unmagnetischen Teilbereich (58; 138) ein austenitisches Gefüge und in dem mindestens einen magnetischen Teilbereich (54, 56; 140) ein martensitisches Gefüge aufweist.

2. Elektromagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke des einstückigen Rohres (20; 134) in der Größenordnung von 4% des Rohrdurchmessers liegt

3. Elektromagnet nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Rohr (20; 134) ein Magnetjoch (16; 102, 114) angeordnet ist, und daß ein magnetischer Bereich (54, 56; 140) des Rohres (20; 134) dort vorgesehen ist, wo das Magnetjoch (16; 102,114) an das Rohr (20; 134) angrenzt.

4. Elektromagnet nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß beiderseits des unmagnetischen Teilbereichs (58) jeweils ein magnetischer Bereich (54, 56) vorgesehen ist, und daß jeder dieser magnetischen Bereiche (54,56) in einer Ausnehmung des als Wickelbandkern ausgebildeten Magnetjochs (16) angeordnet ist

5. Elektromagnet nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das als Wickelbandkern ausgebildete Magnetjoch (16) zur Erhöhung seines elektrischen Widerstands für die in ihm im Betrieb um das Rohr (20) herum induzierten Wirbelströme (42) in seinen das Rohr (20) umgebenden Bereichen jeweils mindestens einen Schlitz (40) aufweist

6. Elektromagnet nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich der mindestens eine Schlitz (40) bis zu dem Rohr (20) erstreckt

7. Elektromagnet nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß anschließend an den unmagnetischen Teilbereich (138) des Rohres (134) ein magnetisches Verschlußstück (136) druckmitteldicht befestigt ist, und daß das Magnetjoch (102) an dieses Verschlußstück (136) herangeführt ist

8. Elektromagnet nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß anschließend an das Verschlußstück (136) und in eine zum Rohr (134) konzentrische Erregerspule (106) hineinragend ein geblechter Abschnitt (132) des Magnetjochs (102) angeordnet ist.

9. Elektromagnet nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetjoch (102) einen Hauptteil (126) in Form eines großen Eaufweist, und daß der geblechte Abschnitt (132) als Mittelschenkel des £ ausgebildet ist.

10. Elektromagnet nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das einstückige Rohr (20; 134) aus einem aushärtbaren Chromnickelstahl besteht

11. Verfahren zur Herstellung eines Elektromagneten nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (20; 134) zunächst zur Erzielung einer Gefügetransformation in Martensit

einer Wärmebehandlung unterzogen wird, und daß dann zur Erzeugung des nichtmagnetischen Teilbereichs eine entsprechende Zone dieses Rohres selektiv geglüht wird.

12. Verfahren zur Herstellung eines Elektromagneten nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (20; 134) zur Erzielung eines martensitischen Gefüges einer Kaltbearbeitung unterzogen wird, und daß dann zur Erzeugung des unmagnetischen Teilbereichs eine entsprechende Zone des Rohres selektiv geglüht wird.