DE2516939A1

DE2516939A1 - Solenoid

Info

Publication number: DE2516939A1
Application number: DE19752516939
Authority: DE
Inventors: John Thomas Marsden
Original assignee: Expert Industrial Controls Ltd
Current assignee: Expert Industrial Controls Ltd
Priority date: 1974-04-18
Filing date: 1975-04-17
Publication date: 1975-10-30
Also published as: FR2268338A1; JPS50145854A; US4004343A; GB1499326A; IT1044282B

Description

Expert Industrial Controls Limited, Lount Works, Ashby-de-la-Zouch, Leicestershire, LE6 5SA, England

Solenoid.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Solenoide, welche ein Ankerrohr, in welchem der Anker verschiebbar gelagert ist, und eine Spule aufweisen, welche um das Ankerrohr herum verläuft, wobei gegenüberliegende Endteile des Ankerrohres eine entgegengesetzte Polarität annehmen, wenn die Wicklung von Strom beaufschlagt wird, so daß eine Bewegung des Ankers innerhalb des Ankerrohres stattfindet·

Es ist wünschenswert, daß das Ankerrohr eine kontinuierlich verlaufende Innenwandung hat und es ist bekannt, dies in verschiedener Weise zu erreichen· Ein Weg zur Erreichung dieses Zieles besteht darin, daß das Ankerrohr in drei Abschnitte aufgeteilt ist, welche miteinander, z.B. durch Hartlöten, verbunden werden, wobei der zwischengesch&ltete Abschnitt aus einem nichtmagnetisierbarem Material besteht. Ein anderer Weg besteht darin, das Rohr aus einem einzigen Stück eines Spezial— Stahles herzustellen und anschließend das Rohr einer Wärmebehandlung zu unterziehen, bei der ein Zwischenabschnitt des Ankerrohres in einen nichtmagnetxsierbaren Zustand übergeht· Beide Verfahren haben den Nachteil, daß sie zu schwierigen Herstellungsproblemen führen.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die Herstellung eines Ankerrohres der geschilderten Art zu verbessern.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß der aus nichtmagnetisierbarem Material bestehende Zwischenabschnitt des

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Ankerrohres durch Schleudergießen hergestellt wird. Vorzugsweise werden vorher die gegenüberliegenden Endteile der den Zwischenabschnitt begrenzenden Rohrabschnitte z.B. durch Formdrehen geformt.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird das Ankerrohr des Solenoids dadurch hergestellt, daß ein Rohr so bearbeitet wird, daß zwischen den gegenüberliegenden Endbereichen der beiden äußeren Rohrabschnitte eine Überbrückung gelassen wird, deren Dickenausdehnung so bemessen ist, daß sich eine umfängliche Ausnehmung ergibt, in die das nichtmagnetisierbare Material des Ankerrohres durch Schleudergießen eingebracht wird, und daß schließlich die Überbrückung durch einen geeigneten BearbeitungsVorgang, z.B. durch Abdrehen, entfernt wird«,

Mach einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann die Ausnehmung an der Außenwand des Rohres angebracht werden.

Andere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens machen es zweckmäßig, vor dem Schleudergießen ein weiteres Rohr um das Ankerrohr aufzubringen, um eine äußere Formwand an der Ausnehmung zu bilden, wonach dann das Überbrückungsstück des Ankerrohres mit Öffnungen versehen wird, um den Durchtritt deB flüssigen Schleudergußmaterials zu ermöglichen, welches nach der Erhärtung den nichtmagnetisierbaren Zwischen— abschnitt bildet, um dann schließlich das als Formbegrenzung dienende äußere Rohr nach Durchführung des Gießvorganges und der Erhärtung des in die Ausnehmung eingeflossenen Schleudergußmaterials zu beseitigen.

Die Herstellung des Ankerrohres kann erfahrungsgemäß auch so erfolgen, daß ein Rohr aus einem Materialblock herausgearbeitet, z.B. herausgedreht, wird, wobei das Ende des Rohres geschlossen gehalten wird, um eine Verschluß- oder Stauplatte zu bildenj welche verhindert, daß das flüssige Schleudergußma-

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terial durch das Rohr während des Schleudergießens hindurchfallen kann. Am Ende des Schleudergießvorganges wird dann die Stau- oder Sperrplatte durch einen geeigneten maschinellen Bearbeitungsvorgang entfernt.

Die Erfindung bezieht sich auf Solenoide mit Ankerrohren, die nach einem der in den vorhergehenden Abschnitten genannten Verfahren hergestellt werden.

In den nachfolgenden Figuren ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht·

Mg. 1 ist eine geschnittene Seitenansicht auf ein Solenoid mit Proportionalcharakteristik gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ist ein Grundriß des ventilseitigen unteren Endes des in der Fig. 1 dargestellten Solenoids;

Fig· 3 und 4 sind Ausführungsbeispiele, bei denen das Ankerrohr des Solenoids in einer Herstellungsstufe veranschaulicht ist.

Gemäß Fig· 1 besteht das Solenoid aus einem Ankerrohr 10, welches in drei Abschnitte 11, 12 und 13 aufgeteilt ist. Die Abschnitte 11 und 13 bestehen aus magnetisierbarem Material und definieren eine gerade zylindrische Innenfläche· Auch die Aussenf lache ist von zylindrischem Verlauf. Die sich gegenüberliegenden Enden der Abschnitte 11 und 13 sind profiliert, der Zwischenabschnitt 12 ist durch ein Schleudergußverfahren hergestellt. Das Material, aus dem der Abschnitt 12 hergestellt ist, besteht aus einem nichtmagnetisierbarem Material. Als ein solches Material kann insbesondere Messing verwendet werden.

Das Solenoid weist außerdem ein Paar endseitiger Zwierchensohei— ben 14 und 15 auf, die aus magnetisierbarem Material bestehen· Die Scheibe 14 umgibt den Abschnitt 13 des Ankerrohres, während

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die Dichtscheibe 15 um den Abschnitt 11 des Ankerrohres herum verläuft· Der Abschnitt 11 des Ankerrohres ist mit einer Hase versehen, die eine iünterschneidung bildet, in welche die Scheibe 15 mit einem komplementären Ansatz eingreift. Um die Scheiben herum ist ein rohrförmiges Joch 16 vorgesehen. Zwischen dem Joch und dem Ankerrohr ist eine Spule 17 eingelegt, die mittels einer Wickelvorrichtung aufgebracht wurde· Die Spule ist durch Endplatten 18, 19 abgeschlossen, wobei die Endplatte 18 mit der Scheibe 15 durch Schrauben 20 und die Endplatte 19 mit der Scheibe 14- durch Schrauben 21 verbunden ist. Die Endplatte 19 weist einen Absatz auf, gegen den das eine Ende des Ankerrohres anliegt, wahrend das entgegengesetzte Ende des Ankerrohres an der Endplatte 18 anliegt.

Die Endplatte 19 ist mit Öffnungen für die Aufnahme von Schrauben 22 versehen, mit deneä das Solenoid an ein Ventilgehäuse oder dgl, angeschlossen werden kann.

Im Ankerrohr ist ein Anker 23 von zylindrischer Form vorgesehen, der einen Durchmesser aufweist, der geringfügig kleiner als der Durchmesser des Ankerrohres ist. Der Anker ist von einem Abstandsringpaar 24 umgeben, wobei die Abstandsringe aus einem nichtmagnetisierbaren Material, z.B. Bronze, rostfreiem Stahl oder synthetischem Kunstharz hergestellt sind· Die Abstandsringe 24- dienen als Führung bei der Bewegung des Ankers innerhalb des Ankerrohres» Die Endplatte 19 ist mit einer Öffnung 25 versehen, durch welche eine Stange 26 hin-, durchragt, die mit dem Anker verbunden ist und im speziellen Ausführungsbeispiel ein als bewegliches Teil eines Eegelven— tiles ausgebildetes Ende aufweist·

Innerhalb des Ankerrohres umgeben vom Abschnitt 11 ist ein einstellbarer Stöpsel 27 vorgesehen, der aus magnetisierbarem oder nichtmagnetisierbarem Material besteht. Der Stöpsel ist von außerhalb des Solenoids einstellbar und mit einer Sackboh-—

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rung versehen, in welche eine Druckfeder 28 gelagert ist. Die Lagerung der Druckfeder erfolgt einerseits am Grunde der Sackbohrung und andererseits am Anker 23.

Wenn die Wicklung 17 erregt wird, bewegt sich der Anker 23 gegen die Wirkung der Feder 28 in Richtung auf die ihm gegenüberliegende untere Grenzfläche des Stöpsels.

In dem beschriebenen besonderen Ausführungsbeispiel ist es erwünscht, daß die Kraft-Hub-Kurve, welche sich bei der speziellen Kombination von Spule und Anker ergibt, horizontal verläuft. Um dies sicherzustellen, wird der Endabschnitt der Armatur, der dem Stöpsel 27 benachbart ist, in stumpfkeglig verjüngter Form ausgeführt. Als eine Alternative zu einer solchen Ausführung des Endstückes des Ankers kann auch das Endstück des Rohrabschnittes 11 in geeigneter Weise geformt werden oder auch gleichzeitig eine entsprechende Formgebung des Abschnittes 11 und des Ankers vorgesehen werden.

Der Stöpsel 27 ist mit einer umfänglichen Nut versehen, in welche eine Dichtung eingelegt ist, wodurch der Raum, in welchem der Anker sich bewegt, nach außen abgedichtet werden kann, Außerdem ist ein Dichtungsring in einer Ausnehmung in der Endplatte 19 vorgesehen, wobei der Dichtungsring am äußeren Umfang des Ankerrohres und an der Scheibe 14 anliegt. Auf diese Weise wird eine Leckage aus dem zugeordneten Ventilgehäuse über das Solenoid verhindert.

Insbesondere ist dann ein Schleudergießen des nichtmagaetischen Zwischenabschnittes vorteilhaft, wenn es erwünscht ist, den Abschnitt 11 des Ankerrohres zu profilieren, weil es sehr aufwendig ist, den Zwischenabschnitt des Rohres durch Bearbeitungsvorgänge herzustellen, wie dies früher vorgeschlagen wurde, um dabei das erforderliche gute Zusammenpassen der beiden zu verbindenden Teile zu erreichen.

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Andererseits würde es bei Anwendung der erwähnten Wärmebehand— lungsmethode von Ankerrohren sehr schwierig sein, die Wärmebehandlung so zu führen, daß sich wirkungsmäßig ein Zustand ergibt, der einer profilartigen Abstufung der magnetisierbaren Rohrabschnitte entspricht.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Ankerrohres werden die beiden Außenabschnitte 11 und 13 desselben nach ihrer Bearbeitung in eine genaue Relativlage in eine Form eingesetzt, wobei sich die gegenüberliegenden Enden der Abschnitte in ihrer endgültigen Position gegenüberstehen· Danach wird eine Induktionsheizung auf eine Temperatur durchgeführt, bei welcher Messing den gewünschten Verbund mit den äußeren Rohrabschnitten ergibt· Die beiden Rohrabschnitte werden dann mit einer Drehgeschwindigkeit von 1000 Umdrehungen/ Minute in Rotation versetzt und dann das geschmolzene Messing: in das Rohr eingegossen. Die Zentrifugalkräfte drücken das geschmolzene Messing in den Raum, der zwischen den gegenüberliegenden Enden der beiden Rohrabschnitte und der umgebenden Gießform freibleibt. Die Rotation der beiden Teile wird dann fortgesetzt, bis das Messing erstarrt, wonach dann das Ankerrohr aus der Form herausgenommen und seine Außenfläche bearbeitet wird. Anstelle einer besonderen Gießform kann auch ein Ansatz an einem der beiden äußeren Rohrabschnitte vorgesehen werden, der sich über den anderen Abschnitt hinüberragt und der nach dem Gießvorgang durch eine maschinelle Bearbeitung entfernt wird.

Bei einem anderen Verfahren zum Herstellen des Ankerrohres wird so vorgegangen, daß zunächst ein Rohr 30 maschinell bearbeitet wird, wie dies aus der Fig. 3 ersichtlich ist. Die maschinelle Bearbeitung besteht in der Anbringung einer umfänglichen Ausnehmung am Außenumfang des Rohres. Die Seiten— wandungen der Ausnehmung 31 sind so geformt, daß sie die profilierten Enden der Rohrabschnitte 11 und 12 darstellen und

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weisen die gewünschte Form und Dicke auf. Die Basiswand 32 der Ausnehmung bildet eine die beiden Rohrabschnitte verbindende Überbrückung und ist mit öffnungen 34 versehen, die dem noch zu erklärenden Zwecke dienen. Nachdem die Ausnehmung 31 ausgedreht ist, wird ein weiteres Rohr 33 um das Rohr 30 herum vorgesehen, um die Außenwandung der Ausnehmung 31 zu bilden.

Das Rohr 33 wird mit dem Rohr 30 so verbunden, daß sich eine flüssigkeitsdichte Verbindung ergibt. Hierzu wird zweckmäßigerweise das Rohr 33 mit dem Rohr 30 verschweißt. Die Gesamtan— Ordnung ist dann für die Einleitung des Schleudergießvorganges bereit, bei welchem das flüssige Messing in die Ausnehmung eintritt,, Zu diesem Zwecke wird das Ganze um die Längsachse des Rohres 30 in Rotation versetzt, wobei die Längsachse vorzugsweise vertikal verläuft. I¹Ur das untere Ende des Rohres ist ein Stöpsel vorgesehen, während die Vorwärmung des Rohres in der Umgebung der Ausnehmung durch Induktionserhitzung erfolgen kann. Das geschmolzene Messing wird dann in das Rohr gegossen und tritt durch die öffnungen 3^- in die Ausnehmung ein, so daß die Ausnehmung vollständig mit Messing aufgefüllt wird. Nach Abkühlung erfolgt dann eine weitere maschinelle Bearbeitung, um außen das Rohr 33 und innen die Überbrückung 32 zu entfernen.

Anstatt mit einem vorgeformten Rohr zu beginnen, kann das Rohr auch aus einem Vollmaterial herausgearbeitet werden. In diesem Falle kann man eine Prall- oder Begrenzungsplatte 36 stehenlassen, wie dies aus der Fig. 4- ersichtlich ist. Die Platte 36 dient dann dazu, zu verhindern, daß das Messing aus dem unteren Ende des Rohres während des Schleudergießvorganges ausfließen kann.

Wie aus der Fig. 4- ersichtlich ist, können die Begrenzungswandungen der Ausnehmungen für die beiden äußeren Rohrabschnitte verschieden geformt sein, um auf diese Weise verschiedene

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Charakteristiken des Solenoids zu erzielen.

Wenn die gegenüberliegenden Enden der Abschnitte 11 und 13 im wesentlichen eben verlaufen und wenn der Durchmesser des Rohres so groß ist, daß die Ausnehmung an der Innenfläche des Rohres 30 vorgesehen werden kann, kann die Überbrückung am Außenumfang der Ausnehmung verlaufen, so daß sich nicht die Notwendigkeit ergibt, ein weiteres Rohr als Formbegrenzungswand vorzusehen.

Die beschriebenen Verfahren sind insbesondere dann günstig, wenn man ein Solenoid mit sogenannter proportionaler Charakteristik erzeugen will. Dies ist ein Solenoid, bei dem die Weglänge der Ankerverschiebung proportional zu dem Strom ist, der in der Spule fließt. Bei diesem Solenoidtyp ist es wünschenswert, daß die Form der Kraft-Hub-Kurve geändert werden kann, um eine Anpassung an verschiedenen Anwendungen zu ermöglichen· Es ist daher notwendig, daß man in der Lage ist, die sich gegenüberliegenden Endflächen der Rohr ab schnitte 11 und 13 gen.au zu formen. Dies wird durch die beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren ermöglicht,- insbesondere von den Verfahren, bei denen zwischen den Abschnitten 11 und 13 eine Überbrückung gelassen wird, welche die Anordnung der beiden !Teile in besonders genauer Relativlage zueinander während des Gießvorganges gewährleistet.

Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß die Form des Ankerrohres, wie sie erfindungsgemäß hergestellt wird, auch in anderen SoIenoiden Verwendung finden kann, deren Konstruktion von der beschriebenen abweicht. So kann z.B. die äußere TJmfangsf lache des Ankerrohres als durchgehende zylindrische Fläche gestaltet sein, wobei der Stöpsel durch Einschweißen in das Rohr eingesetzt wird. Die Spule kann abnehmbar um das Ankerrohr herum angeordnet sein und in ihrer Lage mittels einer Mut gehalten werden, die mit^einem Stutzen zusammenwirkt, der am Stöpsel an—-gebracht ist.

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Claims

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1))Verfahren zur Herstellung eines Ankerrohres für Solenoide, wobei das Ankerrohr einen nichtmagnetisierbaren Zwischenabschnitt aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der nichtmagnetisierbare Zwischenabschnitt des Ankerrohres durch Schleudergießen hergestellt wird.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sich gegenüberliegenden Endteile der magnetisierbaren Rohrabschnitte des Ankerrohres, die den nichtmagnetisierbaren Abschnitt des Rohres begrenzen, an ihren gegenüberliegenden Enden, z.B. durch Abdrehen, geformt, insbesondere profiliert werden·

3) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der den nichtmagnetisierbaren Zwischenabschnitt begrenzenden Rohrabschnitte in einer die genaue Relativlage fixierenden Form eingesetzt werden.

4) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß einer der magnetisierbaren Rohrabschnitte mit einem Ansatz ausgebildet ist, der den anderen magnetisierbaren Rohrabschnitt übergreift.

5) V_erfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein einheitliches Rohr so bearbeitet wird, daß die Enden der den zu bildenden Zwischenabschnitt einfassenden magnetisierbaren Rohrabschnitte vorgeformt werden und eine die beiden Abschnitte verbindende Überbrückung verbleibt, daß die Überbrückung die Begrenzung einer umfänglichen Ausnehmung darstellt, daß die umfängliche Ausnehmung durch Schleudergießen mit dem nichtmagnetischen Material ausge-

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füllt wird, um hierdurch den Z_wischenabschnitt des Ankerrohres zu bilden und daß schließlich die Überbrückung durch maschinelle Bearbeitung des Rohres entfernt wird.

6) Verfahren nach Anspruch 5j dadurch gekennzeichnet, daß die Überbrückung am Außenumfang der Ausnehmung verläuft.

7) Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung in der Außenwandung des Rohres angebracht ist_Q

8) Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Ausnehmung um den Ankerrohrkörper herum ein weiteres äußeres Rohr angebracht wird, welches die Außen— wandung der Ausnehmung bildet, daß eine innenseitig vorgesehene Überbrückung mit öffnungen vorgesehen wird, um den Eintritt des flüssigen Materials in die Ausnehmung zu gewährleisten,. das nach Aushärtung den nichtmagnetischen Rohrabschnitt bildet, und daß schließlich nach Erhärtung des nichtmagnetischen Materials das äußere Rohr entfernt wird.

9) Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr aus einem Vollmaterialblock heraus durch maschinelle Bearbeitung hergestellt wird, daß ein Ende des so hergestellten Rohres geschlossen gehalten wird, um zu verhindern, daß das flüssige Gießmaterial durch das Rohr während des Schleudergießens herunterfällt und daß die Begrenzungswandung dann durch maschinelle Bearbeitung entfernt wird·

10) Solenoid, bestehend aus einem Ankerrohr, in welchem der Anker verschiebbar gelagert ist, und einer Wicklung, welche das Ankerrohr umgibt, dadurch gekennzeichnet, daß das Ankerrohr Rohrabschnitte aufweist, deren gegenüberliegende Endteile aus magnetisierbarem Material bestehen, und daß die beiden Endbereiche des Rohres durch ein gegossenes

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Zwischenstück miteinander verbunden sind, welches aus nichtmagnetisierbarem Material besteht.

11} Solenoid nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß als nichtmagnetisches Material Messing verwendet wird.

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