-
Elektromagnet, insbesondere für eine Brennstoffkolbenpumpe für Brennstoffeuerungen
und Verfahren zur Herstellung eines solchen Magneten Die Erfindung betrifft einen
Elektromagneten, insbesondere für eine Brennstoffkolbenpumpe für Brennstofffeuerungen,
an dem der Anker mit einer Führungsstange geführt ist, während eine dem Magnetgehäuse
zugeordnete, jedoch von diesem unabhängige Magnethülse einen ringförmigen Luftspalt
mit dem Anker bildet. Sie betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines
solchen Elektromagneten, bei welchem die Führungsstange des Ankers in einer mit
dem Magnetgehäuse fest verbundenen Zylinderbüchse geführt ist.
-
Die meisten Anwendungsfälle von Elektromagneten der obengenannten
Art erfordern es, daß der Elektromagnet auf den Anker einen genau axial gerichteten
Zug ausübt, weil die sonst auf den Anker wirkenden seitlichen Kräfte vielfach einen
schnellen Verschleiß des von dem Anker bewegten und anderweitig geführten Teils
bewirken. Daher kommt es darauf an, die dem Magnetgehäuse zugeordnete jedoch von
diesem unabhängigen Magnethülse bei der Montage so zentrisch zu setzen, daß der
ringförmige Luftspalt,
den die Magnethülse mit dem Anker bildet
und der von den Kraftlinien des Magnetfeldes durchflossen wird, genau axial verläuft
und damit durchgehend die gleiche radiale Breite besitzt. Um diese Genauigkeit zu
erreichen, ist bei den bekannten Elektromagneten daher- vielfach eine ungewöhnlich
hohe Bearbeitungsgenauigkeit der Einzelteile erforderlich, wie auch die Montage
schwierig und zeitraubend ist.
-
Die vorstehenden Erwägungen treffen insbesondere zu, wenn der Elektromagnet
für eine Brennstoffkolbenpumpe für Brennstoffeuerungen verwendet wird. Bei solchen
Brennstoffkolbenpumpen ergibt bereits eine exzentrische Stellung des Magnetankers
in der Größe von 0,1 mm mit Bezug auf die Mittelachse des Anschlußteiles eine sehr
ungleichmässige Verteilung des magnetischen Induktionsflusses im radialen Luftspalt.
Die hierdurch hervorgerufenen erheblichen Seitenkräfte auf den Magnetanker bewirken
eine einseitige Belastung der den Kolben führenden Zylinderbüchse und führen zu
einem schnellen Verschleiß sowie zu Undichtheiten.
-
Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, ohne größeren Aufwand eine
genaue axiale Zuordnung des Ankers und der Magnethülse und damit auch des ringförmigen
Luftspalts zu erreichen. Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung die Magnethülse
in ihrer zentrierten Lage gegenüber dem Magnetanker durch einen die Zwischenräume
zwischen ihr und dem Magnetgehäuse ausfüllenden, zu verflüssigenden und wieder erhärtenden
Werkstoff, z.B.
-
einen Kunststoff, festgelegt.
-
Bei einem Elektromagneten des vorgenannten erfindungsgemäßen Aufbaues
ist die Erzielung der erforderlichen Genauigkeit
ohne besonderen
Aufwand möglich, weil die Magnethülse in dem sie umgebenden verflüssigten Werkstoff
durch Zentrierung von aussen in ihre richtige Lage gebracht werden kann und beim
Erhärten des Werkstoffs genau in dieser Lage gehalten wird.
-
Zweckmässig ist auch die in dem Magnetgehäuse enthaltene Magnetspule
durch den die Zwischenräume zwischen ihr und den sie umgebenden Metallteilen ausfüllenden
Werkstoff festgelegt.
-
Vorteilhaft ist in diesem Fall die Magnethülse an dem selbstständigen
Boden des Magnetgehäuses ausgebildet und weist diese Öffnungen auf, durch welche
kleinere Befestigungslappen des Gehäuses hindurchragen, die in den Öffnungen mit
dem Werkstoff umgossen sind. Durch die vorstehenden Maßnahmen werden auf einfache
Weise sowohl die Magnetspule als auch die Magnethülse in der richtigen Lage mit
dem Magnetgehäuse verbunden.
-
Ein Verfahren zur Herstellung eines Elektromagneten der vorgenannten
Art, insbesondere für eine Brennstoffkolbenpumpe für Brennstoffeuerungen, bei welchem
die Führungsstange des Ankers in einer mit dem Magnetgehäuse fest verbundenen Zylinderbüchse
geführt ist, besteht gemäß weiterer Erfindung darin, daß in die in das Magnetgehäuse
eingesetzte Magnethülse ein Zentrierdorn eingeführt wird, dessen den gleichen Durchmesser
wie die Führungsstange des Ankers aufweisender oberer Führungsteil in die Zylinderbüchse
eingesteckt wird, worauf die Magnethülse durch Ausgießen des Magnetgehäuses mit
einem geeigneten zu verflüssigenden und wieder erhärtenden Werkstoff, z.B. einem
Kunststoff, in ihrer durch den Zentrierdorn bestimmten Lage gegenüber dem Magnetgehäuse
und damit der Zylinderbüchse festgelegt wird. Zweckmässig
wird in
die Magnethülse ein Zentrierdorn eingeführt und wird ein den gleichen Aussendurchmesser
wie die Zylinderbüchse aufweisender oberer Führungsteil in die Aufnahmebohrung der
Zylinderbüchse eingesteckt. Vorteilhaft werden hierbei die zu verbindenden'Teile
des Elektromagneten in eine mit Kunststoff zu beschickende Spritzgußform eingesetzt,
die den Zentrierdorn enthält.
-
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der
Erfindung dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 einen an einer Brennstoffkolbenpumpe ausgebildeten
Elektromagneten gemäß der Erfindung in einem axialen Schnitt, Fig. 2 den Elektromagneten
in einerAnsicht von unten, Fig. 3 den Elektromagneten ohne Anker nach seinem Einbringen
in das Magnetgehäuse in einem axialen Schnitt, Fig. 4 den Elektromagneten in dem
vorgenannten Zustand in einer Seitenansicht, Fig. 5 den Elektromagneten in dem gleichen
Zustand in einer Teildarstellung in einer Ansicht von unten und Fig. 6 den in einer
Spritzgußform enthaltenen Zentrierdorn zum Zentrieren der Magnethülse des Elektromagneten
gemäß der Erfindung in einer Seitenansicht und in einer Teildarstellung.
-
Im Inneren des aus magnetisch leitendem Material bestehenden zylindrischen
Magnetgehäuses 1 der Brennstoffkolbenpumpe befindet sich die Magnetspule 2, die
auf einem Spulenkörper
3 aus Kunststoff angeordnet ist. In der
zylindrischen Öffnung der Magnetspule 2 ist der Magnetanker 4 angeordnet, der an
der aus magnetisch nicht leitendem Material bestehenden, die Wirkung eines Kolbens
besitzenden Führungsstange 5 befestigt ist. Die Führungsstange 5 ist in der Zylinderbüchse
7 geführt, die ihrerseits in eine entsprechende Bohrung des Zylindergehäuses 8 eingepresst
ist.
-
Der Magnetanker 4 stellt gleichzeitig den Verschlußkörper für das
Eingangsventil 9 dar, da er sich mit einer an ihm befestigten Dichtscheibe 10 auf
den Sitz 11 des Eingangsventils 9 aufsetzt. Das Magnetgehäuse 1 ist unten durch
einen Boden 12 abgeschlossen, der an einer Magnethülse 13 sitzt, die von unten in
die Öffnung der Magnetspule 2 hineinragt und mit dem Magnetanker 4 einen ringförmigen
Luftspalt 20 bildet. Unterhalb des Bodens 12 ist am unteren Rand des Magnetgehäuses
1 mit Hilfe von abgebogenen Lappen 14 das Anschlußteil 15 befestigt.
-
Am Anschlußteil 15, das aus Leichtmetallguss oder Kunststoff besteht,
ist der Ventilsitz 11 an einem Ansatz ausgebildet. Auf das Anschlußteil 15 ist der
nicht dargestellte Saugstutzen der Brennstoffkolbenpumpe aufgebracht.
-
Wie insbesondere Fig. 1 zeigt, ist die Magnethülse 13 in ihrer zentrierten
Lage gegenüber dem Magnetanker 4 durch einen die Zwischenräume 25 und 26 zwischen
ihr und dem Magnetgehäuse ausfüllenden Kunststoff festgelegt. Ebenso ist auch die
in dem Magnetgehäuse 1 enthaltene Magnetspule 2 allseitig von Kunststoff umgeben,
so daß ihre Lage durch den Kunststoff bestimmt ist. Der an der Magnethülse 13 sitzende
Boden 12 des Magnetgehäuses 1 weist seitliche Ausnehmungen 27 auf, durch welche
die nach ihrem Umbiegen das Anschlußteil 15 haltenden Lappen 14 hindurchragen.
Die
Lappen 14 greifen frei in die Ausnehmungen 27 ein, wobei die Zwischenräume 28 zwischen
ihnen und dem Boden 12 wiederum durch Kunststoff ausgefüllt sind und diese Kunststoffüllung
ebenfalls zur Bestimmung und Festlegung der Lage des Bodens 12 und der an ihm sitzenden
Magnethülse 13 beiträgt.
-
Die Brennstoffkolbenpumpe wird in bekannter Weise fortlaufend gemäß
der Frequenz der der Magnetspule 2 zuge für ten Wechselspannung betätigt, wobei
diese den Arbeitshub des durch die Führungsstange 5 gebildeten Kolbens bewirkt,
während die Rückholfeder 17 die als Kolben wirkende Führungsstange 5 zurückbringt.
Beim Arbeitshub schiebt die als Kolben wirkende Führungsstange 5 den in dem Zylinderraum
18 enthaltenen Brennstoff aus diesem Raum heraus, so daß er über ein nicht gezeichnetes
sich selbsttätig öffnendes Druckventil und den Druckstutzen der Brennstoffkolbenpumpe
austritt. Gleichzeitig hat sich das Eingangsventil 9 geöffnet, so daß der Brennstoff
über den Saugstutzen und die Bohrung 16 im Anschlußteil 15 in die Pumpe einströmt,
wobei sie den ringförmigen Luftspalt 20 zwischen dem Magnetanker 4 und der Magnethülse
13 an dem Boden 12 durchströmt und schließlich über einen weiteren Ringraum 23 zwischen
der Zylinderbüchse 7 und der Innenwandung des Zylindergehäuses 8 bis in die Bohrungen
24 gelangt, die den Ringraum 23 mit dem Zylinderraum 18 verbinden. Die Bohrungen
24 sind zunächst noch durch die vorgeschobene Führungsstange 5 verschlossen. Die
Führungsstange 5 gibt sie jedoch kurz vor Beendigung ihres Rückweges frei, und die
Flüssigkeit kann dann unter dem Einfluß des von der als Kolben wirkenden Führungsstange
5 bei ihrem Rückhub in dem Zylinderraum 18 erzeugten Vakuums in den Zylinderraum
18 einströmen und diesen ausfüllen.
-
Bei dem Zusammensetzen des Elektromagneten bzw. der im Ausführungsbeispiel
mit ihm verbundenen Brennstoffkolbenpumpe wird folgendermaßen vorgegangen: Wie Fig.
1 und Fig. 3 erkennen lassen, sind-der Magnetanker 4 mit der Führungsstange 5 und
die Magnethülse 13 mit dem Boden 12 derart gestaltet, daß der Magnetanker 4 mit
der Führungsstange 5 und der Rückholfeder 17 nachträglich montierbar ist, ohne daß
die magnetische Konfiguration hierdurch beeinträchtigt ist. Demgemäß werden die
in Fig. 3 dargestellten Teile des Elektromagneten bzw. der Brennstoffkolbenpumpe,
d.h. insbesondere das Magnetgehäuse 1 mit dem Zylindergehäuse 8 und der in dieser
sitzenden Zylinderbüchse 7 sowie der Magnetspule 2 und die Magnethülse 13 mit dem
Boden 12 auf einen Zentrierdorn 29 in einer Spritzgußform 30 aufgesetzt. Der Zentrierdorn
29 weist einen oberen Führungsteil 31 auf, der ddn gleichen Durchmesser besitzt
wir die Führungsstange 5 des Magnetankers 4. Von diesem oberen Führungsteil 31 wird
beim Einsetzen der Teile in die Spritzgußform 30 die Zylinderbüchse 7 aufgenommen,
während die Magnethülse 1-3 mit dem an ihr sitzenden Boden 12 durch den Zentrierdorn
29 selbst aufgenommen und damit zentrisch zur Zylinderbüchse 7, die später die Führungsstange
5 mit dem Magnetanker 4 aufnimmt, ausgerichtet wird. Die Befestigungslappen 14 des
Magnetgehäuses 1 werden beim Einsetzen in die Spritzgußform 30 durch Ausnehmungen
32 in deren Boden 33 aufgenommen, in dem auch der Zentrierdorn 29 sitzt. In der
Spritzgußform 30 werden die eingesetzten Teile des Elektromagneten bzw. der Brennstoffkolbenpumpe
zusammen mit der Magnetspule mit einer geeigneten Kunststoffmasse umspritzt. Hierdurch
kommt das in Fig. 3 dargestellte Gebilde zustande, bei dem sich die Magnethülse
13 infolge der Einwirkung des Zentrierdornes 29 genau in der zentrierten Lage gegenüber
der
Zylinderbüchse 7 befindet. Hierdurch ist sichergestellt,daß der Magnetanker 4 nach
seinem späteren Einsetzen einen genau konzentrischen Ringspalt mit der Zylinderbüchse
13 bildet, so daß keine seitlichen Kräfte auf den Magnetanker 4 und auf die von
diesem bewegten Teile auftreten können und diese keinem -aussergewöhnlichem Verschleiß
unterliegen.
-
Eine weitem vorteilhafte Folge des vorgenannten Herstellungsverfahrens
besteht darin, daß die Exzentrizitätstoleranzen des Magnetgehäuses 1, des Zylindergehäuses
8 und des Bodens 12 nunmehr auf einen vielfachen Wert, z.B. den 10flachen Wert,vergrößert
werden können. Für diese Teile genügt daher die natürliche Genauigkeit der spanlosen
Formung, während eine nachträgliche Kontrolle dieser Teile nicht mehr notwendig
ist. Bei der Anwendung für eine Brennstoffkolbenpumpe wirkt der Kunststoff bei der
Bildung der Kontur des Brennstoffvorraums mit, und dieser ist nach aussen einwandfrei
abgedichtet. Ausserdem ist der Spulenkörper 3 unbedingt rüttelsicher gehaltert.
Dieser kann daher sehr einfache gestaltet werden, und es ist so gar die Verwendung
einer Spulenkörperlosen Wicklung möglich.
-
Das vorgenannte Fertigungsverfahren bringt eine erhebliche Kostensenkung
sowohl bezüglich des Elektromagneten als auch bezüglich der Brennstoffkolbenpumpe
mit sich, weil zahlreiche enge Toleranzen fortfallen.
-
In Fig. 2ist der Kunststoffausguß durch die Wände bei 34,35 und 36
begrenzt, so daß Kunststoffmasse gespart und das Gewicht kleiner gehalten wird.
-
Statt die Zylinderbüchse 7 auf den Zentrierdorn 29 auf zu
setzen,
könnte auch die Aufnahmebohrung für die Zylinderbüchse in dem Zylindergehäuse 8
durch den Zentrierdorn 29 aufgenommen werden, dessen oberer Führungsteil 31 sodann
einen entsprechend größeren Durchmesser haben müsste.
-
In dem Ausführungsbeispiel dient der Elektromagnet zur Betätigung
einer Brennstoffkolbenpumpe. Er könnte stattdessen unter entsprechender Anwendung
der Erfindung auch eine selbstständige Vorrichtung darstellen oder mit einem andersartigen
Gerät eine Einheit bilden.