DE2914341A1

DE2914341A1 - Elektromagnetisch angetriebene, hinund hergehende pumpeneinrichtung

Info

Publication number: DE2914341A1
Application number: DE19792914341
Authority: DE
Inventors: Yoshiaki Fujinaka; Fukuji Kuwabara; Masato Miyazaki; Kenji Mizuno; Haruo Ohashi; Saitama Sayama
Original assignee: Iwaki Co Ltd
Current assignee: Iwaki Co Ltd
Priority date: 1978-04-08
Filing date: 1979-04-09
Publication date: 1979-10-18
Also published as: GB2018523B; GB2018523A; DE2914341C2; FR2422051A1; FR2422051B1

Description

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Dipt -Ing. Heinz Lesser. Dipl-Ing Otto Flügel. Patentanwälte · D-8 München 81. Cosimastraße 81

Iwaki Co.Ltd.
Nr.2, Kanda-Iwamoto-Cho,
Chiyoda-ku, Tokyo/Japan L 11.419/Fl/st

ELEKTROMAGNETISCH ANGETRIEBENE, HIN- UND HERGEHENDE PUMPENEINRICHTUNG

Die Erfindung bezieht sich auf" eine Pumpeneinrichtung mit

Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1. Sie bezieht sich 'insbesondere auf eine elektromagnetisch angetriebene Pumpeneinrichtung mit hin- und hergehender Bewegung, die mittels der Antriebskraft wenigstens eines Solenoiden arbeitet.

Man hat bereits hin-und hergehende Pumpeneinrichtungen mit vorwiegend gleichbleibender Volumenkapazität verwendet bzw. in Vorschlag gebracht, die als Antriebsquelle ein durch elektromagnetische Regelung die Frequenz der Betätigung bzw. veränderlichen Aussteuerung eines Solenoiden beinhaltet. Die Antriebskraft des Solenoiden bewirkt dabei die hin- und hergehende Pumpwirkung der Pumpeneinrichtung zur Betätigung von Ansaug- und Ausströmvorgängen eines Fluidums.

Bei solchen elektromagnetisch angetriebenen hin- und hergehenden" Pumpeneinrichtungen ist bis heute allerdings nicht dafür Sorge getragen, daß eine entsprechende Kühlung bzw. Schmierung des Solenoiden stattfindet, insbesondere was seine hin- und hergehende Bewegung bzw. die dadurch beaufschlagten Gleitflächen anbetrifft, so daß sich eine Reihe von Problemen ergeben: Erstens werden sowohl Geräuschs als auch Schwingungen im Rahmen der Stoßbewegung des beweglichen Eisenkernes des SoIsnoiden gegenüber dem Statorkern bzw. anderen vergleichbaren Bauteilen hervorgerufen, wenn der bewegliche Eisenkern an den feststehenden Eisenkern angezogen und anschließend wieder auf Grund einer RepulsionskraFt bzw. Federbelastung zurückgeführt

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wird. Dabei ist es insbesondere auch nachteilig, daß sich die Stoßflächen zwischen den beiden Eisenkernen bzw. dem Kern und anderen Bauteilen berühren sowie die Gleitfläche des beweglichen Eisenkernes einem Verschleiß unterliegt und daß sich ein Temperaturanstieg der aufgrund der elektrischen Speisung sich einstellenden Wärme des Spulenantriebs gegeben ist, ohne daß eine Kühlung erf'olgt.

Darüberhinaus wurde bislang auch nicht Sorge dafür getragen, daß zwischen den beweglichen Pumpenteilen bzw. dem beweglichen Teil der repulsiv wirkenden Pumpe eine Schmierung vorgesehen wurde, was dazu führt, daß in dieser Zwischenlage ein gleitender Teil praktisch nicht oder nur sehr geringfügig wirksam eingesetzt ist, so daß an dieser Zwischenlage bzw. dem beweglichen Glied der Pumpe keine stabile Lagerung eingesetzt werden kann und damit eine stabile Hin- und Herbewegung nicht erzielt werden konnte. Stabile Charakteristiken der Pumpe sowie des SoIenoiden kann man daher nicht feststellen, was insbesondere für eine Pumpeneinrichtung mit konstanter Verdrängungskapazität sehr nachteilig ist.

Schließlich ist eine Antriebseinrichtung für ein abwechselnd arbeitendes Pumpengerät mit vorwiegend konstanter Verdrängungskapazität, wie Membran- oder Plunger- {bzw. Kolben-)Pumpe mit elektromagnetischer Antriebseinrichtung bekannt geworden, bei welcher unter Einsatz eines Solenoiden eine Hin- und Herbewegung eines damit gekoppelten beweglichen Eisenkernes die abwechselnde Antriebskraft für die Pumpe liefert.

Auch bei einer solchen elektromagnetisch angetriebenen Einrichtung ist aber bis heute keine VorstRllung darüber entwickelt worden, den Solenoid zu kühlen, so daß sich folgende Problems ergehen: Erstens werden Gsröusche und Schwingungen durch Anstoß des beweglichen Eisenkerns nn den Statorknrri bzw. an an-

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deren Bauteilen hervorgerufen, wenn der bewegliche Eisenkern an den Statorkern angezogen und anschließend unter Repulsionskraft bzw. Rückstellfederkraft wieder von diesem entfernt wird. Dabei ist es auch nachteilig, daß sich die S'toßflächen beider Eisenkerne und anderer Bauteile und die Gleitfläche des beweglichen Eisenkerns verschleißen und daß zusätzlich ein Temperaturanstieg wegen der frei werdenden Wärme durch die Spulenspeisung entsteht. Es ist also auch in diesem Falle ein stabiler Betrieb des Solenoiden ohne geeignete Kühlung offenbar nicht möglich.

Weiterhin ist es als nachteilig anzusehen, daß eine Zufuhr von Flüssigkeit hoher Viskosität bzw. besonderer Eigenschaften nicht möglich ist, da die Geschwindigkeit der Hin- und Herbewegung der auf die gegenwirkende Pumpe die hin- und herbewegende Antriebskraft ausübenden elektromagnetischen Antriebseinrichtung ziemlich hoch ist und daß eine Übererregung bzw. Flüssigkeits -Überspeisung wegen der Trägheitskraft der zu leitenden Flüssigkeiten auftritt. '

Eb ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Pumpe mit dart Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 zur Verfügung zu stellen, bei welche die vorerwähnten Kühlungsprobleme nicht mehr auftreten.

Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruches 1 gelöst.

Erreicht wird demnach in erster Linie» daß die durch die Bewegung des beweglichen Eisenkernes verursachten Geräusche» Schwingungen und dgl. sowie der Abrieb der konstruktiven Glieder bei gleichzeitiger Unterdrückung des Temperaturanstieges weitgehend beseitigt wird. Der den Statorkern und den beweglichen Eisenkern aufnehmende Raum wird mit Schmieröl gefüllti darüberhinaus wird die Geschwindigkeit der Hin- und Herbewegung des beweglichen Eisenkernes weitgehend erniedrigt, wodurch eine stabile Betätigung der Einrichtung erzielt wird.

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Oarüberhinaus erreicht man einen besonderen Vorteil auch dadurch, daB die Zufuhr von Flüssigkeiten mit hoher Viskosität bzw. besonderen Eigenschaften dadurch ermöglicht wird, daß in den Fließkanal des Schmieröles sin Drosselventil angeordnet wird, wobei durch den dabei erhaltenen FlieBwiderstand die Geschwindigkeit der Hin- und Herbewegung des beweglichen Eisenkernes sich herabsetzen lässt. Damit ist gleichzeitig eine Herabsetzung einer möglichen Überspeisung des Gerätes mit dem zu transportierenden Medium durch die Pumpe begegnet, womit also insgesamt eine Verbesserung der Leistungsfähigkeit der Pumpe durch Einsetzen von Schmieröl erhalten wird.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich dem untergeordneten Schutzbegehren unter besonderer Bezugnahme auf die in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispiele, an Hand deren die Erfindung im folgenden näher erläutert wird..

Es zeigen:

Fig. 1 eine hin- und hergehende Pumpeneinrichtung unter Einsatz eines Solenoiden unter Betätigung in einer Richtungi

Fig. 2 eine hin- und hergehende Pumpeneinrichtung mit Betätigung in der anderen Richtungi

Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit den erfindungsgemäßen Merkmalen^

Fig. 4 ein im vorliegenden Anmeldungsrahmen letztes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäB ausgerüsteten Pumpeneinrichtung.

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Im Rahmen dar Pumpeneinrichtung gemäB Figur 1 wird mit 1 ein Solenoid mit einer Richtungsbetätigung und mit 2 eine hin- und hergehende Pumpe vom Plunger-Typ bzw. Kolbenpumpe repräsentiert. Die Solenoidenainrichtung 1, die innerhalb eines SoIenoidengehäusas 3 angeordnet ist, weist eine auf dem mit einem Joch 4 versehene Spulenkörper 5 aufgewickelte Spule 6 auf, wobei das in Figur 1 rechtsseitige Ende des Solenoidengehäuses mit einer seitlichen Platte 7 zugedeckt und das in der Figur linksseitige Ende desselben an einem Stützkörper 8 mit einer Schraube 9 befestigt ist. Die Frequenz des die Spule 6 aussteuernden Stromes kann durch einen elektrisch gesteuerten Schaltkreis 10 verändert werden. Innerhalb des Spulenkörpers 5 sind ein zylindrisches Führungsglied 11 und eine Buchse 12 angeordnet.

Weiterhin befindet sich in dessen Innerem rechts ein Statorkern 13 und links ein beweglicher Eisenkern 14, welch letzter hin- und herbewegbar ist. Der Statorkern 13 ist bei seinem am rechten Ende nach außen durch die Seitenplatte 7 hinausragenden Gewindezapfen 13a mit einer Mutter 15 festgeschraubt. Der bewegliche Eisenkern 14 ist unter der Wirkung einer zwischen seinßr Wurzel 14a und der Buchse 12 gespannten Rückstellfeder (Rückstellschraubenfeder) 16 immer zur Rückbewegung gegen den Statorkern vorgespannt gehalten. Diese Rückbewegung ist durch Anstoß der Wurzel 14a an dem Stützkörper 6 begrenzt. Am linksseitigen Ende des beweglichen Eisenkerns ist eine plungerförmige Zwischenführung 17 konzentrisch damit integral ausgebildet, welche durch hin- und herbewegliches Durchführen in einem im Stützkörper gebildeten Lagerloch 18 gelagert ist.

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In der hin- und hergehenden Pumpe 2 ist der Pumpenkopf am Stützkörper θ befestigt, .innerhalb desselben ist oin Pumpenplungar bzw. Pumpenkolben 20 angeordnet. Der Pumpenplunger 20 ist an der Zwischenführung 17 konzentrisch mit einer Mutter -21 befestigt und durch einen im Pumpenkopf angeordneten Buchsenring 22 hindurch in die Pumpenkammer 23 eingeführt. Die Pumpenkammer wird mit einem innerhalb des Buchsenringes 22 angebrachten Dichtungsring 24 abgedichtet. Am Pumpenkopf 19 sind ein mit dem die Flüssigkeit absaugenden Gegenstand (nicht gezeigt) sowie mit der Pumpenkemmer 23 kommunizierendes erstes Ventilgehäuse 25 und ein mit dem die Flüssigkeit auszugebenden Gegenstand (nicht gezeigt) sowie mit der Pumpenkammer (23) kommunizierendes zweites Ventil gehäuse (26) angebracht. Das innerhalb des ersten Ventilgehäuses (25) angeordnete .Rückschlagventil (27) IaBt nur den Flüssigkeitsstrom in Richtung dar Ansaugung zu, und das innerhalb des zweiten Ventilgehäuses 26 angeordnete Rückschlagventi 2B läßt nur den Strom in Richtung nach dam Ausgang hin zu.

Anschließend wird die erfindungsgemäß vorgesehene Rieselkühlung erläutert.

Im oberen Bereich bzw. oberhalb des Stützkörpers 8 ist ein Flüssigkeitssumpf 30 zum Vorrat von Schmierflüssigkeit ausgebildet, dessen oberer freigelassener Teil mit einem Diaphragma bzw. einer Membran 31 abgedeckt gegen die AuBenatmosphära abgedichtet ist. Das Diaphragma 31 wird unter Auflegen eines mit einem Luftloch 32 a versehenen Deckels 32 mit einer Schraube 33 befestigt.

Zwischen dam Diaphragma 31 und dBr Flüssigkeitsschicht ist eine Luftschicht 34 vorgesehen. Im Stützkörper 8 ist ein

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Durchgang 35 durch den Boden des Flüssigkeitssumpfes 30 unter Kommunizieren mit einem das linke Ende des beweglichen Eisenkerns 14 umgebenden Stromweges gebildet. Innerhalb des beweglichen Eisenkernes befindet sich ein Stromweg 36, der am linken Ende mit dem Durchgang 35 und am rechten Ende mit einer zwischen dem Statorkern 13 und dem beweglichen Kern gebildeten Lücke und somit mit dem Innenraum im Inneren des Führungsgliedes 14 kommunizierend angeordnet ist. Bei dieser Konstruktion wird die Schmierflüssigkeit 29 im Sumpf 30 über den Durchgang 35 im Stützkörper und den Stromweg 36 im beweglichen Eisenkern 14 durch die Zwischenlücke zwischen den beiden Eisenkernen 13 und 14 in die Innenseite des Führungsgliedes 11 eingeleitet, so daB die ganzen Innenräume, d. h. die Zwischenlücke zwischen den beiden Kernen so wie der die Rückstellfeder 16 aufnehmende Raum um die beiden Kerne mit der Flüssigkeit ausgefüllt wird. Um ein Leck der so gefüllten Flüssigkeit aus diesen Räumen zu verhindern, wird jeweils ein Dichtungsring 37 auf den beiden Eisenkernen 13 und 14, dem Stützkörper 8 und der Buchse 12 aufgesetzt. Da der Sumpf 30 mit dem Diaphragma 31 abgedichtet ist, fließt die Flüssigkeit nach außen nicht ab.

Die Schmierflüssigkeit 29 dringt auch in die Lücke zwischen den gegeneinander gleitenden Flächen des AuBenumfanges des Zwischenführungsgliedes 17 und des diesen lagernden Lagerloches 18 im Stützkörper 8 aus dem Durchgang 35 durch Spalten ein. Um dies zu unterstützen, werden auf dem Außenumkreis der Zwischenführung 17 eine Reihe von ölnuten 38 zur Aufnahme von Schmieröl 29 gebildetj daraufhin ist es lediglich nur noch erforderlich, zur Hemmung des Schmieröls gegen Lecken nach außen einen Dichtungsring 37 auf dem Lagerloch 18 anzuordnen. Als Schmierflüssigkeit kann alles Verwendung finden, was neben der Fähigkeit der Schmierung zusätzlich eine Abkühlungsfähigkeit mit sich bringt und eine spürbare Fähigkeit zur Pufferung der Betätigung des beweglichen Eisenkernes 14 zwischen den beiden Kernen aufweist, so beispielsweise Wasser, Mineralöl, Isolieröl, Siliciumöl und dgl. mehr.

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Dia Betätigung der hin- und hergehenden Pumpeneinrichtung geschieht wie folgt:

Bei Erregen der Spule 5 der Solsnoiden 1 durch ein Signal aus dem Schaltkreis 10 wird der bewegliche Eisenkern gegen die Wirkung der Rückstellfeder 16 auf der Innenseite des Führungsgliedes durch die elektromagnetische Kraft in die Anziehrichtung (nach rechts im Beispiel der Zeichnung) verschoben und an den Statorkern 13 hin bewegt. Zugleich mit dem beweglichen Eisenkern 14 wird dabei die Zwischenführung 17 innerhalb des Lagerloches 18 bewegt, so daß der Pumpenplunger 20 nach rechts geschoben wird und dadurch die Flüssigkeit über das Ventilgehäuse 25 und das Rückschlagventil 27 in die Pumpenkammer 23 hineingezogen wird. Bei Abschalten der Spule 6 wird der bewagliche Eisenkern 14 durch die Rückstellfeder 16 in Rückkehrrichtung (nach links) verschoben« wobei zugleich die Zwischenführung 17 entsprechend bewegt wird, so daß der Pumpenplunger 20 sich nach links verschiebt. Dabei wird die in der Pumpenkammer 23 befindliche Flüssigkeit druckbeaufschlagt und über das zweite Ventilgehäuse und das Rückschlagventil 28 nach außen abgeführt.

Im folgenden wird die Wirkung der Schmierflüssigkeit erläutert: Die Innenseite des Führungsgliedes 11 ist mit dem Schmieröl gefüllt, so daß die Betätigung des beweglichen Eisenkerns 14 hinsichtlich seiner Hin- und Herbewegung durch das Schmieröl gedämpft wird. Es wird demnach wegen des in der Zwischenlücke zwischen den beiden Eisenkernen vorhandenen Schmieröls der beim Anziehen des beweglichen Eisenkerns 14 an den Statorkern 13 auftretende Schlag abgedämpft und die damit begleitenden Geräusche und Schwingungen sowie auch der dadurch verursachte Abrieb der beiden Eisenkerne verhindert, weil der bewegliche Eisenkern

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beim Vordringen gegen den Statorkern 13 das in der Zwischenlücke zwischen den beiden Kernen vorhandene Schmieröl bei Seite drängt und es durch den Stromweg 36 und den Durchgang in den Sumpf 30 fördert. Bei der Rückkehr des beweglichen Eisen kernes 14 wird auch die Dämpfung des Stoßes zwischen dem beweglichen Kern 14 und dem Stützkörper θ dadurch erzielt« daß das zwischen der Wurzel 14a des Eisenkerns 14 und dem Stützkörper θ befindliche Schmieröl zwangsläufig durch den Durchgang 35 und den Stromweg 36 in das Innere des Führungsgliedes 11 eingepreßt wird. Auch dabei wird die Entstehung, von Geräuschen, Schwingungen und dergleichen sowie ein Abrieb verhütet. Das in der Innenseite des Führungsgliedes 11 vorhandene Schmieröl dringt in die Spalte zwischen dem Außenumfang des beweglichen Eisenkernes 14 und der Innenfläche des Führungsgliedes 11 ein und bewirkt dabei eine Rieselkühlung, wodurch der Temperaturanstieg als auch der Verschleiß verhindert werden

Durch ijie derart verbesserte Wärmeabführung hinsichtlich der Spule 6 kann nunmehr erfindungsgemäß vermieden werden, einen besonderen Wärmeaustrag- bzw. Wärmeabstrahlkörper am Solenoiden vorzusehen, so daß die Solenoideneinrichtung verkleinert werden kann. Das im Inneren des Führungsgliedes 11 eingefüllte Schmieröl kann zur Kühlung der strombelasteten Spule 6 dienen.

Um einen stabilen und einwandfreien Betrieb des Gerätes zu ermöglichen, kann der für die Hin- und Herbwegung des beweglichen Eisenkernes 14 als Belastung wirkende Fließwiderstand des Schmieröls klein gehalten werden. Es entsteht somit bei der Betätigung des Solenoiden ein Fließwiderstand des Schmieröls derart, daß das Schmieröl beim Anziehen des beweglichen Eisenkernes 14 auf dem Inneren des Führungsgliedes 11 über den Stromweg 36 und den Durchgang 35 in den ölsumpf 29 und bei der Rück-

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kehr des Eisenkernes von dem ölsumpf 30 und dem Zwischenraum zwischen dem beweglichen Eisenkern 14 und dem Stützkörper B ober den Druchgang 35 und den Stromweg 36 ins Innere des Führungsgliedes 11 bewirkt wird. Der Fließwiderstand kann dadurch klein gehalten werden, daß die Entweichung des Schmieröles entsprechen! "glatt" erfolgt. Es ist demnach im ölsumpf 13 eine Membrane 31 über einer Luftschicht 34 angeordnet. Bei Bewegung des beweglich geführten Eisenkernes 14 folgt die Membran 31 mit der Luftschicht 34 leicht der Bewegung des Kernes nach, so daß die Entweichung des Schmieröls unter leichter Absorbtion der entstehenden Druckänderungen glatt und stabil abläuft. Dadurch wird die Betätigung des Beweglichen Eisenkernes 14 und damit auch die Betätigung der Pumpe 2 stabilisiert. Dabei kann eine bessere Abkühlwirkung dadurch beibehalten werden, daß das Schmieröl wegen der Bewegung des beweglichen Eisenkerns 14 zwischen den Innenseite des Führungsgliedes 11 und dem ölsumpf 30 umströmend geführt ist und dadurch eine "Rieselkühlung" bewerkstelligt wird, wodurch das im Solenoid 1 durch Wärmeaufnahme erhitzte Schmieröl im ölsumpf durch Wärmeabgabe abgekühlt wird. Diese Rieselkühlung wird auch dadurch begünstigt, daß das Schmieröl in die Spalten zwischen den aneinander gleitenden Flächen der Zwischenführung 17 und des Lagerloches 18 und auch in die ölnuten 38 eindringt. Dadurch wird auch der wegen der Hin- und Hergleitung der Zwischenführung verursachte Verschleiß bedeutsam verhindert, so daß eine bessere Lagerung der Zwischenführung gewährleistet wird.

Im folgenden wird die in Figur 2 dargestellte elektromagnetisch angetriebene Pumpeneinrichtung mit einer sogenannten Hin-Betätigung (also in einer Richtung) erläutert. In der Zeichnung sind entsprechende Teile mit denselben Bezugsziffern wie in Figur 1 bezeichnet, und Erläuterungen solcher Teile werden,so weit möglich, weggelassen. Die Solenoideinrichtung mit Hin-Betätigung ist mit 101 und die hin- und hergehende Pumpe vom Diaphragmatyp ist mit 102 b8-

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zeichnet. In der Solenoiderieinrichtung 101 sind innerhalb des Führungsgliedes 111 links ein Statorkern 139 mit zylindrischer Gestaltung und rechts ein mit .einer in den Statorkern 139 durchgeführten Stange 140a versehener beweglicher Eisenkern 140 angeordnet. An der Seitenplatte 107 ist ein Stopfen 141 unter Durchstecken seines Gewindezapfens mit einer Mutter 115 befestigt. In dem Lagerloch 142 innerhalb des Stützkörpers 108 ist eine vom beweglichen Eisenkern 140 abgesonderte Zwischenführung 143 hin- und herbewegbar angeordnet, wobei diese Zwischenführung 143 durch eine innerhalb des Lagerloches 142 angebrachte Rückstellschneckenfeder (Rückstellschraubenfeder) 144 nach der Rückkehrseite hin (nach rechts in der Zeichnung) angedrückt an die Stange 140 a des beweglichen Eisenkerns 140 anstößt, so daß dBr bewegliche Eisenkern eine vom Statorkern 139 immer abgekehrte Beaufschlagung aufweist. In der hin- und hergehenden Pumpe 102 wird ein Diaphragma 146 zwischen dem Stützkörper 108 und dem daran befestigten Pumpenkopf 145 abgestützt, um damit die im Pumpenkopf ausgebildete Pumpenkammer 147 abzuschließen. Ein Membranhalter 148 wird aus der Seite der Pumpenkammer an die ZwischenFührung 143 angeschraubt, und das Diaphragma 146 wird zwischen dem Diaphragmahalter 148 und der Zwischenführung 143 über ein Befestigungsglied 149 angeklemmt gehalten.

Im Stützkörper 108 ist zwischen dem ölsumpf 130 und dem Lagerloch 142 ein Durchgang ausgebildet, der mit der ZwischenlUcke zwischen dem Statorkern 139 und dem beweglichen Eisenkern 140 (d.h. der Innenraum des Führungsgliedes 111) über das Lagerloch 142 und das im Statorkern 139 gebildete Innenloch a kommuniziert angeordnet ist. Um dies zu verwirklichen, ist auf dem beweglichen Eisenkern 140 entlang dessen Auflenumfang ein Strömungsweg 151 in Achsrichtung ausgebildet. Am rechten Ende der Zwischanführung 143 ist ein die beiden Stirnseiten des Lagerloches 142 verbindender Stromweg 152 gebildet, und auf deren AuBenumfang sind ölnuten 153 ausgebildet. Dadurch

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kann das Schmieröl 129 zwischen die beiden Gleitflächen der Zwischenführung 143 und des Lagerloches 142 eindringen. Auf dem Joch 104, dem Stützkörper 108 und dem Stopfen 141 wird jeweils ein Dichtungsring 154 angebracht.

Bei Stromdurchgang durch die Spule 106 wird der bewegliche

Eisenkern 114 an den Statorkern 139 angezogen und entsprechend dahin verschoben (nach links), so daß die Zwischenführung 143 angedrückt von der Stange des beweglichen Eisenkerns nach links gegen' die Wirkung der Rückstellfeder 144 bewegt wird. Bei Unterbrechen der Speisung der Spule 106 wird die ZwischenfQhrung 143 in Gegenrichtung (nach rechts) unter der Wirkung der Rückstellfeder 144 bewegt, wodurch der bewegliche Eisenkern wegen Beaufschlagung durch die Zwischenführung vom Statorkern 139 abweicht bzw. entfernt wird. Da der bewegliche Eisenkern 140 bei seiner Hin- und Herbewegung das in den Zwischenlücken zwischen den beiden Kernen sowie zwischen dem beweglichen Kern'140 und dem Stopfen 141 vorhandene Schmieröl jeweils verdrängt, können Geräusche, Schwingungen und dgl. wie auch Verschleiß beseitigt werden.

Darüberhinaus bewirkt das in der Innenseite des Führungsgliedes 111 eingefüllte Schmieröl unter Eindringen in die Spalten zwischen den Gleitflächen des beweglichen Eisenkerns 140 und des Führungsgliedes 111 eine "Rieselkühlung". Je nach hin- und hergehender Verschiebung des beweglichen Eisenkernes 140 wird das Sdhmieröl zwischen der Innenseite des Führungsgliedes 111 und dem ölsumpf 130 in Umlauf gebracht, so daß dabei die Abkühlung der in der Spule 106 durch StromfluB erzeugten Wärme vorgenommen wird. Entsprechend dem Fluß des SBhmierSles bewegt sidh der ölsumpf 130 der Membran 131 über die Luftschicht 134, so daß der Fließwiderstand bei der Bewegung des beweglichen Eisenkerns 140 niedrig gehalten werden kann und somit die Stabilisierung der Betätigung sowohl für den Solenoiden als auoh für die hin- und hergehende Pumpe 102 erzielt werden kann. Durch

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das umströmende Schmieröl erfolgt eine Wärmeabfuhr aus diesen Teilen in wirksamer Weise, wodurch der Temperaturanstieg bei bevorzugter Beibehaltung besserer Rieselkühlung verhütet werden kann. Außerdem können auch die Zwischenführung 143 und das Lagerloch 142 durch Rieselkühlung wirksam abgekühlt werden, da das Schmieröl in die Spalten zwischen der Zwischenführung und dem Lagerloch eindringt. Durch den in der Zwischenführung 143 vorgesehenen Strömungsweg 152 läßt sich das Schmieröl . ' laicht fortbewegen, so daß der FlieBwiderstand durch die Zwischenführung erniedrigt wird.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 zeigt eine Solenoideneinrichtung 201, deren Gehäuse 2 einen mit einer Spule 206 bewickelten Spulenkörper 205 aufweist. Am Spulenkörper 205 sind zwei beidseitig angeordnete Joche 204 und ein innerhalb des Spulenkörpers 205 angeordnetes, zylindrisches Führungs glied 211 vorgesehen. An der rechten Seite des Spulengehäuses 203 ist eine Seitenplatte 227 angebracht. Das linksseitige Ende des Spulengehäuses 203 ist mit einem Stützkörper 22Θ fest verbunden. Der durch die Spule 206 umgebene Raum, d. h. der Innsnraum des Spulenkörpers 205, fast rechts eine Buchse 212, sowie eine darin durchgesteckt geführten Statorkern 213 und links einen beweglichen Eisenkern 214 freibewegbar ein. Der Statorkern 213 ist bei seinem am rechten Ende ausgebildeten Gewindezapfen 255 unter Einschrauben durch die Seitenplatte 227 hindurch bei überragendem Teil desselben mit einer Mutter 215 fest verschraubt. Der bewegbare Eisenkern ist über ein zwischen einem Verdickungsteil 214 a desselben und der Buchse 212 mit Hilfe einer gespannten Rückstellfeder 216 in eine vom Statorkern abgewandte Richtung beaufschlagt. Am linken Ende des beweglichen Eisenkerns 214 ist damit einstückig ein Führungsplunger 217 ausgebildet, der in einem in der Mitte des Stützkörpers 228 gebildete Lagerloch 21Θ freiverschiebbar durchgeführt gelagert ist. Oberhalb des Stützkörpers 208 ist ein ölsumpf 230 angeordnet, in welchem eine in den Innenraum des Spulenkörper 205 einzufüllende Schmier-

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flüssigkeit, beispielsweise Wasser, öl od. dgl., in Vorrat gehalten wird.

Oberhalb des ölsump-fes 230 ist im Rahmen eines freigelassenen Keiles unter Einfügung von beispielsweise einer Membrane 231 ein mit einem Luftloch 232a versehener Deckel 232 angeordnet. Im Stützkörper 208 ist ein Strörnungskanal 235 in der Weise ausgebildet, daß er einerseits mit dem ölsumpf 230 an seinem Boden in kommunizierender Verbindung steht und andererseits um das Lagerloch 21Θ herum angeordnet ist. Im beweglichen Eisenkern 214 ist auf der Zentrumsachse ein als Gewindeloch ausgestalteter Strömungsweg 236 vom rechten Ende bis zum Führungsplunger 217 gebildet. Im Führungsplunger 217 ist ein radialer Stromweg 239 ausgebildet, der einerseits mit dem Stromweg 236 und andererseits mit im Stützkörper 208 gebildeten Strömungskanal 235 (an seinem.um das Lagerloch 218 herumgeführten Teil) kommuniziert. Das im ölsumpf 230 in Vorrat, gehaltene ScftmierBl 234 fließt über den im Stützkörper 228 angeordneten Strömungekanal 235, den im Führungsplunger 217 des beweglichen Eisenkerns 240 vorhandenen Strömungsweg 239 und dem zentralen Strömungsweg 236 des beweglichen Eisenkerns 214 in die Zwischenlücke zwischen den beiden Kernen 213 und 214 und weiterhin in den Umfangshohlraum um diese beiden Kerne. Im Zentralströmungsweg 236 innerhalb des beweglichen Eisenkerns 214 ist ein Drossel ventil 257 durch Einschrauben fest eingesetzt. Das zylindrisch ausgestaltete Drosselventil 257 besitzt ein kleines DurchfluB-loch mit kleinem Durchmesser und ein Gewindeloch 257b zum Einsatz des Orosselventiles auf derselben Achse, wobei das Schmieröl beim Druchströmen durch das Flußloch 257 wegen der abrupten Einschnürung dos Strömungsabschnittes einen großen Fließwiderstand erfShrt, wobei der Fließwiderstand nach dem Durchmesser und der Länge des Flußloches 257a bestimmt ist. Auf dem Umfang des Führungsplungers 217 des beweglichen Eisenkerns 214 sind mehrere ölnuten 238 ausgebildet, damit das zwischen dem Führungs plunger 217 und dem Lagerloch 218 aus dem Fließkanal 235 eindringende Schmieröl in diesen ölnuten gesammelt werden kann.

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Eine elektromagnetische Antriebseinrichtung 202 treibt eine hin- und hergehende Pumpe vom Plungertyp an. Diese hin- und hergehende Pumpe 202 besteht im wesentlichen aus einem mit einer Ansaugöffnung 219 a und Auslaßöffnung 219 b versehene Pumpenkopf 219, einem durch einen Plungerhalter 221 am linken Ende des Führungsplungsrs 217 des beweglichen Eisenkerns befestigten Plunger 220, einem den Plunger 220 lagernden Buchsenring 222, einem an der Saugseite des Plungerkopfes angeordneten und mit einem Rückschlagventil 227 versehenen ersten Ventilgehäuse 2 t und einem an der Auslaßseite des Pumpenkopfes 219 angeordneten und mit einem Rückschlagventil 22Θ versehenen zweiten Ventilgehäuse 226.

Bei Speisung des Solinoiden 201 wird der bewegliche Eisenkern 214 in die Zugrichtung (nach rechts) gegen die Wirkung der Rückstellfeder 216 verschoben, und bei Unterbrechen der Erregung der Solinoidspule wird der unter Beaufschlagung durch die Rückstellfeder 216 in die Gegenrichtung Cnach links).verschoben und vom Statorkern 213 entfernt. Mit der so erfolgten Hin- und Herbewegung des beweglichen Eisenkerns 214 wird der Plunger 220 der Pumpe 202 damit einheitlich bewegt, wodurch die zu transportierende Flüssigkeit von der Ansaugöffnung 219a angesaugt und aus der Auslaßöffnung 219 b ausgelassen wird·

Bei Anzug des beweglichen Eisenkerns 214 zum Statorkern 213 hin wird das in der Zwischenlücke zwischen den beiden Kernen 213 und 214 sowie im Umfangshohlraum um die beiden Kerne, d. h. Innenraum des Spulenkörpers 205, vorhandene Schmieröldurch den beweglichen Eisenkern 214 beaufschlagt, und zwar durch die Stromwege 236, 239 des beweglichen Eisenkerns 214 und den Fließkanal 235 des Stützkörpers 208 in den ölsumpf 230. Dabei wird das Schmieröl durch das kleine Durchtrittsloch 257a des im Stromweg 236 angeordneten Drosselventils 257 durchströmt, weshalb das Schmieröl in dieser Weise einen der Größe

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des FluSloches 257a entsprechenden Fließwiderstand aufweist,

Das Prohub des beweglichen Eisenkernes durch den Strömungsweg 236 strömende Volumen V de

^β ο

folgende Gleichung beschrieben:

weg 236 strömende Volumen V des Schmieröls wird durch

worin d den AuBendurchmesser des beweglichen Eisenkerns s den Bewsgungsabstand des beweglichen Eisenkerns und v~" das aus der Spalte zwischen der äußeren Umfangefläche des beweglichen Eisenkerns und der inneren Umfangsfläche des Spulenkörpers ausleckende Volumen des Schmieröls bedeutet, repräsentiert. Das Drosselventil 257 verleiht dem Schmieröl einen Vlieswiderstand, um die Strömungsmenge herabzusetzen. Mit anderen Worten wird die Bewegungsgeschwindigkeit des beweglichen Eisenkerns 214, d.h. die Verdrängungsgeschwindigkeit des Schmieröls, herabgesetzt, da dem vom beweglichen Eisenkern 214 verdrängten Schmieröl der mit dem Drosselventil 257 verursachte FlieBwiderstand aufgegeben wird und dem zu Folge die Strömungsgeschwindigkeit sinkt. Die Bewegungsgeschwindigfcait des beweglichen Eisenkerns ist vom FlieBwiderstand des Drosselventils 257 demnach abhängig. Mit der Verringerung der Bewegungsgeschwindigkeit des beweglichen Eisenkerns 214 nimmt die Bewegungsgeschwindigkeit des Plungers 220 im Pumpensektor 202 ab, so daß die Betätigungsgeschwindigkeit der hin- und hergehenden Pumpe herabgesetzt wird, was zur Folge hat, daß die Erscheinung von Überspeisungen (eine Erscheinung, bsi der eine größere Menge von Flüssigkeit als die theoretisch notwendige geliefert wird, wenn die Trägheitskraft der zu transportierenden Flüssigkeit nach dar Betätigung einer hin- und hergehenden Pumpe größer als die Widerstandskraft der Belastung in der Auslaßrohrleitung

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ist) verhütet werden kann. Dadurch wird auch die Entladungsgenauigkeit bei niedrigem AbfluBdruck in Richtung einer Gleichhaltung verbessert. Durch die Abnahme der Bewegungsgeschwinäigkeit des Plungers 220 wird darüberhinaus möglich« Flüssigkeiten zu fördern« die hohB Viskosität bzw. spezielle Eigenschaften aufweisen und unter solchen Bedingungen in der Regel schwierig zu fördern sind. Dies wird dadurch erreicht, daß die .Betätigungsgeschwindigkeit des Plungers 220 relativ hoch ist und eine heftige wiederholte Schwerkraft ausgeübt Wird. Ferner kann man erreichen* daß die Betätigungsgefechwindigkeit der hin- und hergehenden Pumpe 202 dadurch variiert wird, daß der Fließwiderstand für die Schmierflüssigkeit je nach Erfordernis durch Austausch des Drosselventils gegen dasjenige, das einen entsprechend unterschiedlichen Durchmesser des FluBloches aufweist, entsprechend verändert Wird. Dies läßt sich ohne weiteres bewerkstelligen, da das Drosselventil 257 wegen der einschraubbaren Befestigung im Stromungsweg 236 des beweglichen Eisenkerns 214 lösbar ist. Das Drosselventil 257 kann nicht nur den Strömungsweg 236 des beweglichen Eisenkerns 214, sondern auch im Flieskanal 235 des Stützkörpers 206 angeordnet werden. Es ist insoweit frei wählbar, irgendeinen von diesen Kanälen mit dem Drosselventil zu versehen oder aber auch beide dieser Kanäle mit Drosselventilen auszurüsten. Während das Drosselventil 257 eine bestimmte Schlüsselweite aufweist, läßt es sich ohne weiteres frei wählbar gestalten, ob dasjenige, das eine bestimmte Schlüsselweite hat, aber unterschiedliche Konstruktion aufweist, oder dasjenige, das seine Schlüsselweite variieren kann, verwendet wird.

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Da das in der Zwischenlücke zwischen dem beweglichen Eisenkern 214 und dem Statorkern 213 vorhandene Schmieröl bei der Anziehungsbewegung des beweglichen Eisenkernes verdrängt wird und bei der dazu rückwärts gerichteten Bewegung das zwischen dem beweglichen Eisenkern und dem Stützkörper befindliche Schmieröl verdrängt wird, dient das Schmier öl Insoweit als Puffermedium, so daß es die Stöße zwischen den Kernen sowie zwischen dem beweglichen Kern 214 und dem Stutzkörper 2D8 abdämpft. Dadurch wird die Entstehung von Geräuachen. Schwingungen und dgl. verhindert, der Verschleiß des Stoßteiles wird herabgesetzt. Ferner kann der Verschleiß der äußeren Umfangsflache des beweglichen Eisenkerns 214 entsprechend günstig beeinflusst werden, da das Schmieröl zwischen dem beweglichen Eisenkern 214 und das zylindrische Führungsglied 211 eindringt. Insbesondere aber bewirkt das Schmieröl auch die Abführung der durch den Stromfluß in der Spule 206 erzeugten Wärme.

Weiterhin ist es möglich, den Führungsplunger 217 ohne Schwierigkeit anzuordnen, da das öl unter Eindringen zwischen den Führungsplunger 217 des beweglichen Eisenkernes 217 und das Lagerloch 218 des Stützkörpers 2D8 eine entsprechende Schmierung bewirkt, so daß der bewegliche Eisenkern entsprechend ungehindert bewegt werden kann.

Figur 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel in erfindungsgemäßer Ausgestaltung, das elektromagnetisch angetrieben ist.

Der Solenoid 301 bewirkt eine Hin-Betätigung". Innerhalb eines Hohlkörpers 305 sind ein mit einem Durchführungeloch 314 a versehener Statorkern 314 und ein mit einer in eine

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Durchführung 359 gelagerten Stange 366 versehener beweglicher Eisenkern 313 angeordnet, wobei der die Bewegung dea beweglichen Eisenkerns 313 in Rückwärtsrichtung begrenzende Stopfen 367 unter Durchstecken seines mit einer Stellschraube 356 versehenen Gewindezapfens durch die Seitenplatte 307 mit einer Mutter 315 befestigt ist. Im Lagerloch 370 des Stützkörpers 308 ist ein unter Anschlag an die Stange 366 des beweglichen Eisenkerns 313 bewegter Führungsplunger 317 gelagert, der mittels einer im Lagerloch 370 angeordneten Rückstellfeder immer nach recht (in Rückkehrrichtung) angetrieben wird und über die Stange 366 den beweglichen Eisenkern ebenfalls nach rechts gerichtet beaufschlagt. Im Stützkörper 30Θ ist ein ölsumpf 330 und unter Anschluß daran ein Strömungskanal 335 ausgebildet. Am Außenumfang des beweglichen Eisenkranzes sind in Achsrichtung mehrere, als Gewindeloch ausgestaltete Strömungswege 360 ausgebildet. Gleichartig sind auf dem Führungsplunger 317 mehrere, als Gewindeloch ausgestaltete Strömungswege 348 ausgebildet. In allen diesen Strömungawegen 360, 348 ist jeweils ein Drosselventil 358 durch Einschrauben eingesetzt. Das in ölsumpf 330 im Vorrat gehaltene Schmieröl 334 wird über den Strömungskanal 335 des Stützkorpers 308 und das Durchsteckloch 359 des Statorkerns 314 in den Innenraum des Spulenkörpers 305 einströmen gelassen»

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Wie vorstehend ausführlich erläutert, liegt das Wesen des Erfindungsgegenstandes darin, daß eine mittels einer Schmierflüssigkeit bewirkte Rieselkühlung eingesetzt wird, wodurch im als elektromagnetische Antriebsquelle dienenden Solenoidensektor nicht nur die Rieselkühlung aller Bauteile bewirkt werden kann, sondern auch diB Dämpfung der Betätigung des beweglichen Eisenkernes erreicht wird. Außerdem kann bei einer Verkleinerung des Gerätes eine Verbesserung der Lebensdauer erreicht werden, da der Fließwiderstand durch Einsatz der Konstruktion für entsprechend ;bestimmte Strömung des Schmieröls bei der Bewegung des beweglichen Eisenkernes entsprechend erniedrigt wird. Dabei wird zusätzlich eine Stabilisierung der Betriebsweise sowohl für den Solenoiden als auch für die hin- und hergehende Pumpe erreicht, wobei eine ausgezeichnete Reproduzierbarkeit der Gleichmäßgikeit der Betätigungsweise erreicht wird, die bei Pumpen mit konstanter Belastung bzw. Förderleistung oder auch Beladung nur schwierig zu erreichen ist. Darüberhinaus kann die sogenannte Rieselkühlung ohne Schwierigkeiten beibehalten werden, da das Schmieröl zwischen der Innenseite des Solenoiden und dem ölsuropf durchlaufen gelassen werden kann, so daS die Wärmeabfuhr äußerst wirksam durchzuführen ist.

Weiterhin ist es auch als vorteilhaft anzusehen, daB die Rieselkühlung im Bereich zwischen dem beweglichen Eisenkern und dem Zwischengleitteil (Zwischenführung) zugleich eingesetzt wird, wodurch das Zwischenführungsglied als Gleitelement eingesetzt werden kann, was zur Folge hat, daß unter stabiler Lagerung der Zwischenlage mit längerem Abstand zwischen dem Solenoid und der Pumpe eine sehr stabile Betätigung des Apparates erzielt werden kann.

Wis vorstehend erläutert kann die ärfindungsgemäß ausgebildete elektromagnetisch angetriebene Pumpeneinrichtung erreicht werden, daß die Betätigungsgeschwindigkeit der hin- und hergehen den Pumpe herabgesetzt werden kann und somit die Erscheinung

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von einer Überspeisung des zu transportierenden Flüssigkeitsgutes verhindert wird. Es ist vielmehr möglich, unter Zulassung der Beförderung von Flüssigkeiten relativ hoher Viskosität eine besondere Zuverlässigkeit zu erreichen. Es ist vielmehr so, daß unter vielseitiger Abwägung der verschiedensten zum Teil ädinander gegenüberstehenden Interessen nicht nur eine gezielte und zutreffende Förderung des zu fördernden Gutes erreicht wird, zugleich wird mit Hilfe der erfindungegemSßen Maßnahmen die Pumpeneinrichtung in einer Weise betrieben, die gegenüber dem Stand der Technik ganz erhebliche Vorteile beinhaltet.

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Claims

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ANSPRÜCHE

MJ Elektromagnetisch angetriebene hin- und hergehende Pumpeneinrichtung, die mittels der Antriebskraft von wenigstens eines Solenoiden ausgelöst wird, dadurch gekennzeichnet , daß die Pumpe mit einem Solenoid, der im umgebenden Raum einen Statorkern sowie einen durch die von diesem Statorkern bewirkte Anziehung die Hin- und Herbewegung bewirkenden weiteren beweglichen Eisenkern umfasst, wobei von diesem Solenoiden ausgehend angetrieben die Pumpenwirkung ausführende Kolbenkerns, die Kolbenarbeitsweise bewirken, die die Bewegung des beweglichen Eisenkerns an die Kolbenpumpe übertragen und mit Hilfe eines ölhaltigen Mediums oder dgl. dafür sorgen, daß die Bewegung des Beweglichen Eisenkerns an die Kolbenpumpe übertragen wird, und mit einem den Vorrat des Schmiermittels haltenden ölsumpf, dessen Inhalt über einen Strömungsgang in den Innenraum geführt ist, der den Stator- und Bewegungseisenkern umfasst und der neben der Dämpfung des Pumpenelementes eine Schmierung, Geräuschdämpfungsund Verschleiflminderungseigenschaft aufweist.

2m Elektromagnetisch angetriebene, hin- und herbewegbare Pumpeneinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsmittel aus einem ölsumpf zur Verfügung gestellt, zumindest den Großteil der beweglichen Pumpeneinrichtung neben einer schmierenden Wirkung auch dämpfend und verdichtend versorgt.

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ORlQiNAL INSPECTED

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3. Elektromagnetisch angetriebene, hin- und hergehende Pumpeneinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit Hilfe eines elektrisch gesteuerten Solenoid-Aggregat das angetrieben ist.

4. Elektromagnetisch angetriebene, hin- und ' hergehend bewegbare Pumpeneinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ölsumpf-Vorratsgerät vorgesehen ist, aus welchem das für die Schmierung, Dichtung und dgl. vorteilhafte Wirkungen vorgesehene Ol zur Verfugung stellt.

5. Elektromagnetisch angetriebene, hin- und hergehend betriebene Pumpeneinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daB ein Solenoid im davon umgebenen Raum einen Statorkern und einen unter Hin- und Herbewegung direkt die Pumpenwirkung der Kolbenpumpe bewirkenden beweglichen Eisenkern umfasst und im Stromungsweg für das Strömungsmedium, insbesondere Ol ein auf das Medium einwirkenden Drosselwiderstand ausübt, insbesondere durch ein Drosselventil.