DE3114045A1

DE3114045A1 - Sich hin- und herbewegende elektromagnetische fluessigkeitspumpe mit einem magnetischen schalter, insbesondere einem hall-effekt-schalter

Info

Publication number: DE3114045A1
Application number: DE19813114045
Authority: DE
Inventors: Ralph Vernon 14824 Cayuta N.Y. Brown
Original assignee: Purolator Products Co LLC
Current assignee: Purolator Products Co LLC
Priority date: 1980-04-11
Filing date: 1981-04-07
Publication date: 1982-03-04
Also published as: IT8121054A0; CA1151004A; US4343597A; GB2077515B; JPS56151286A; GB2077515A; JPS6315476B2

Description

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Facet Enterprises Inc.
TuIsa (Oklahoma USA)

Sich hin- und herbewegende elektromagnetische Flüssigkeit spumpe mit einem magnetischen Schalter, insbesondere einem Hall-Effekt-Schalter

Die Erfindung betrifft das technische Gebiet von sich hin- und herbewegenden elektromagnetischen Anordnungen und betrifft insbesondere eine durch eine Zylinderspule (Solenoid) betriebene elektromagnetische Flüssigkeits-. pumpe, die einen magnetischen Kreis mit einem magnetischen Schalter, insbesondere einem HaIl-Effekt-Schalter, aufweist, welcher die Position eines sich hin- und herbewegenden Kolbens erfaßt.

Elektromagnetische Flüssigkeitspumpen mit sich hin- und herbewegendem Kolben, wie sie aus den US-Patentschriften 2 994 792 und 3 381 616 bekannt sind, haben eine breite kommerzielle Aufnahme gefunden. Aus Konkurrenzfähigkeitsgründen sind jedoch Verbesserungen daran sehr wichtig. Die früheren Ausführungen dieser Pumpen, wie sie aus der US-Patentschrift 2 994 792 bekannt sind, weisen einen elektrischen Schalter in einer Schaltungsverbindung mit einer Zylinderspule auf, der entweder mechanisch oder magnetisch durch den Kolben am Ende des Pumphubes betätigt wird. Das Schalterschließen erregt die Zylinderspule und läßt den Kolben in seine Ausgangsposition (Spannposition) zurückkehren. Wenn der Kolben dfe Ausgangsposition erreicht, öffnet der Schalter, nimmt die Erregung von der Zylinderspule weg, und der Pumpenhubvorgang wird unter der Kräfteinwirkung einer zusammengedrückten Feder ausgeführt. Obwohl diese Pumpenarten sehr zufriedenstellend arbeiten und eine annehmbare Lebensdauer haben, ist der elektrische Schalter oft Ursache für Ausfälle und bestimmend für die Pumpenlebensdauer.

Um die Lebensdauer der Pumpe zu verlängern, wurden später Sperrschwinger eingeführt, wie in der US-Patentschrift 3 629 674 angegeben ist. An die Stelle der elektrischen Schalter traten Sperrschwinger und verlängerten die Lebensdauer der Pumpen. Pumpen mit Sperrschwinger sind jedoch komplexer aufgebaut, da sie zusätzlich zur Zylinderspule noch eine Erfassungsspule (Detektorspule) benötigen. Darüber hinaus werden die Betriebstemperaturen der Pumpe auf den Betriebstemperaturbereich des Sperrschwingers eingeengt.

Durch die Erfindung soll eine Flüssigkeitspumpe mit einer längeren Lebensdauer geschaffen werden. Außerdem soll durch die Erfindung eine Pumpe mit einer Erfassungseinrichtung, d.h. einem Detektor realisierbar sein, die ohne sich bewegende mechanische Teile auskommt.

Die Erfindung betrifft somit eine elektromagnetische Flüssigkeitspumpe mit einem abgeschlossenen, eine Einlaßöffnung und eine Auslaßöffnung aufweisenden Gehäuse, in dem zur Führung eines sich frei hin- und herbewegenden Kolbens ein zylindrisches Führungsglied angebracht ist, das den Flüssigkeitsflußweg durch das Gehäuse bestimmt und das ein Ende in der Nähe der Einlaßöffnung sowie das andere Ende in der Nähe der Auslaßöffnung aufweist, mit Ventileinrichtungen, welche für einen Flüssigkeitsfluß in ausschließlich einer Richtung durch das Führungsglied in Folge der Hin- und Herbewegung des Kolbens sorgen, mit einer Vorspanneinrichtung, welche den Kolben gegen das in der Nähe der Auslaßöffnung befindliche Ende des Führungsgliedes zwingt, mit einer konzentrisch um das Führungsglied angeordneten Zylinderspule (Solenoid) zur Bewegung des Kolbens gegen das in der Nähe der Einlaßöffnung befindliche Ende des Führungsgliedes entgegen der Kraft der Vorspanneinrichtung, und mit einer Schaltereinrichtung , welche im ein-

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geschalteten Zustand die Zylinderspule unter Strom setzt und damitden Kolben entgegen der Kraft der Vorspanneinrichtung gegen das in der Nähe der Einlaßöffnung befindliche Führungsgliedende bewegt und im ausgeschalteten Zustand den Kolben unter Einwirkung der Vorspanneinrichtung gegen das Ende in der Nähe der Auslaßöffnung bewegen läßt.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das zylindrische Führungsglied aus nichtmagnetischem Material besteht, daß der Kolben hohl und magnetisch durchlässig ausgebildet ist, daß ein magnetischer Kreis vorgesehen ist, der unmittelbar neben demjenigen Ende des Führungsgliedes angeordnet ist, das sich in der Nähe der Auslaßöffnung befindet, daß der magnetische Kreis erst durch den Kolben vervollständigt ist und zwar dann, wenn der Kolben am Ende seines Pumphubes ist, daß eine Einrichtung zur Erzeugung eines Signals als Antwort auf die Größe des durch den magnetischen Kreis fließenden magnetischen Flusses vorgesehen ist unddaß die die Zylinderspule unter Strom setzende Schaltereinrichtung ein elektronischer Schalter ist, der dann durchschaltet, wenn das in Abhängigkeit vom magnetischen Fluß gebildete Signal eine festgelegte Größe erreicht hat.

Die vorliegende Erfindung betrifft somit eine mit sich hin- und herbewegendem Kolben arbeitende elektromagnetische Pumpe, in welcher der elektrische Schalter durch einen magnetischen Schalter, insbesondere einen Hall-Effekt-Schalter ,in einem magnetischen Kreis ersetzt ist.

Gegenstand der Erfindung ist damit eine elektromagnet!·- sehe Flüssigkeitspumpe mit einem magnetischen Kreis, der einen magnetischen Schalter, insbesondere einen Hall-Effekt-Schalter aufweist. Der magnetische Kreis wird

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durch den sich hin- und herbewegenden, magnetisch durchlässigen Kolben der Pumpe geöffnet und geschlossen. Wenn der sich hin- und herbewegende Kolben am Ende seines Pumphubes angelangt ist, vervollständigt er den magnetisehen Kreis, wobei das den Hall-Effekt-Schalter durchlaufende magnetische Feld zunimmt. Die Größe oder der Pegel des durch den Hall-Effekt-Schalter erzeugten Ausgangssignals wächst infolge des zunehmenden magnetischen Feldes an. Der angewachsene Wert des Ausgangssignals betätigt eine elektronische Schaltereinrichtung, die eine Zylinderspule erregt. Die erregte Zylinderspule bewegt den Pumpenkolben entgegen der Kraft einer Feder in seine Ausgangsposition, d.h. in die Spannposition zurück. Die Zurückbewegung des Pumpenkolbens in seine Ausgangsposition öffnet den magnetischen Kreis, wodurch das durch den Hall-Effekt-Schalter erzeugte Ausgangssignal im wesentlichen zurückgeht. Die elektronische Schaltereinrichtung reagiert auf den zurückgegangenen Wert des Signals und nimmt die Erregung von der Zylinderspule weg. Daraufhin zwingt die Feder den Kolben nach vorwärts zur Ausführung eines Pumphubes. Wenn cer Kolben wieder das Ende eines Pumphubes erreicht, wird der magnetische Kreis wieder geschlossen und der Zyklus wiederholt sich.

Durch die Erfindung wird somit eine elektromagnetische Flüssigkeitspumpe mit einem magnetischen Schalter, insbesondere einem Hall-Effekt-Schalter geschaffen, der das Ende des Pumpenkolbenhubes erfassen kann. Darüber hinaus wird durch die Erfindung eine Pumpe mit einer längeren Lebensdauer geschaffen. Schliei31ich wird durch die Erfindung auch eine Pumpe mit einer Eri'osoungseinrichtung realisiert, die ohne sich bewegende mechanische Teile auskommt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Zeichnungen beschrieben, so daß auch die Vorteile der Erfindung klar und deutlich werden. Es zeigen

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Fig. 1 eine Querschnittsansicht einer elektromagnetischen Pumpe nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Querschnittsteilansicht dieser Pumpe mit dem sich hin- und herbewegenden Kolben in der gespann-" ten Position (Ausgangsposition),

Fig. 3 den Schaltplan einer elektronischen Schaltereinrichtung,

Fig. 4 eine andere Ausführungsform einer elektronischen Schaltereinrichtung,
Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel eines magnetischen Kreises,

Fig. 6 eine Ansicht von oben auf das' letztgenannte Ausführungsbeispiel.

In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 10 allgemein eine elektromagnetische Flüssigkeitspumpe, die ein zylindrisches Gehäuse 12 mit einem Flüssigkeitseingang 13 und einem Flüssigkeitsausgang 15 aufweist. Das Gehäuse 12 enthält ein nicht-magnetisches Führungs- oder Zylinderglied 14, das innerhalb des Gehäuses 12 durch Polglieder bzw. Ringe 16 und 17 gehalten wird. Zwischen den Polgliedern 16 und 17 ist eine Zylinderspule 18 angeordnet, die um das Führungsglied 14 herum verläuft. Ein hohles, magnetisch durchlässiges Kolbenglied 22 ist innerhalb des Führungsglieds 14 angeordnet, und zwar so frei, daß es sich darin hin- und herbewegen kann. Ein Ventil 20 für eine Richtung ist am Einlaßende des Kolbengliedes 22 angeordnet. Ein zweites Ventil 30 für nur eine Richtung ist am Einlaßende des Führungsgliedes 14 angeordnet. Der Mechanismus der in bekannter Weise kombinierte!

Ventile 20 und 30 jeweils fy_{r e}ine Richtung bewerkstelligen einen Flüssigkeitsfluß in nur einer Richtung durch das Führungsglied 14 von der Einlaßöffnung 13 zur Auslaßöffnung 15, wenn sich der Kolben 22 hin- und herbewegt. Eine Feder 24 ist innerhalb des Führungsgliedes 14 zwischen dem Kolbenglied 22 und dem Ventil 30 zusanw mengedrückt angeordnet. Ein Sperring 26 verhindert die

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Bewegung des Ventils 30 in der Richtung weg vom Kolben 22. Ein Filterglied 28 läßt sich im Gehäuse 12 zwischen der Fltlssigkeltseinlaßöffnung 13 und dem unteren Ende des Führungsgliedes 14 zur Herausfilterung von Verunreinigungen anordnen, die sonst den Pumpenbetrieb hemmen könnten.

Ein Abschlußglied 34 ist am oberen Ende des Führungsgliedes 14 fest angebracht und sperrt eine Feder 36 zwischen ihm selbst und dem oberen Ende des Kolbens 22 zusammengedrückt ein. Die Feder 36 wirkt als Kissen für ' den Kolben 22, wenn dieser sich dem Endessines Pumphubes nähert. Eine Abdeckhaube 38 ist oben auf das Gehäuse 12 aufgeklemmt oder in anderer Weise angebracht, wie das an der Stelle 39 dargestellt ist. Es ergibt sich durch diese Maßnahme ein flüssigkeitsdichter Abschluß. Ein flexibles Diaphragma 40 ist an der Abdeckhaube 38 fest angebracht, um die Spitzen der Flüssigkeitsdruckimpulse, die durch den Kolben 23 verursacht werden, zu unterdrükken. Die bis jetzt beschriebene Pumpenausführung ist identisch mit der in dem früheren US-Patent 4 080 552 dargestellten und beschriebenen Pumpe und bildet eine grundsätzliche Ausführungsform einer elektromagnetischen Flüssigkeitspumpe .

Am oberen Polglied 17 ist ein magnetischer Kreis 41 fest angebracht, der einen Magneten 42 aufweist, der einen seiner Pole neben dem Polglied 17 hat. Ein HiIispolglied 44 ist fest am entgegengesetzten Ende des Magneten 42 angebracht. Ein Hall-Effekt-Schalter 46 ist am Ende des Hilfspolgliedes 44 angebracht. Ein Verbindungspolglied ist fesVzwischen dem Hall-Effekt-Schalter 46 und dem Führungsglied 14 angeordnet. Das Hilfspolglied 44 und das Verbindungspolglied 48 bestehen aus magnetisch durchlässigem Material wie beispielsweise aus weichem Eisen oder einer der neueren Eisenlegierungen. Die Oberfläche des VeMndungspols 48 neben dem Führungsglied 14 ist so gestaltet, daß sie zur zylindrischen Oberfläche

des Führungsgliedes 14 paßt. Der Magnet 42, das obere Polglied 17, das Hilfspolglied 44, der Feldeffekt-Schalter und das Verbindungspolglied 48 bilden einen ersten Teil der magnetischen Schaltung 41, die durch den Kolben 22 am Ende des Pumphubes vervollständigt wird. Der Pfeil 50 zeigt den Weg der magnetischen Flußlinien, wenn die magnetische^chaltung durch den Kolben 22 vervollständigt ist. In diesem Zustand ist das magnetische Feld durch den Hall-Effekt-Schalter 46 maximal und der Hall-Effekt-Schalter 46 erzeugt ein maximales Ausgangssignal. Eine elektronische Schaltereinrichtung 52 ist in Epoxydharz an einer geeigneten Stelle auf der gegenüberliegenden Seite des Führungsgliedes eingekapselt und nimmt das Ausgangssignal des Hall-Effekt-Schalters 46 auf. Elektrische Leistung von einer äußeren Stromquelle ,z.B. einer Batterie 56, wird von der elektronischen Schaltereinrichtung 52 über eine isolierte Leitungsdurchführung 58, die durch das Gehäuse verläuft,aufgenommen. Der entgegengesetzte Pol der Batterie 56 ist mit dem Pumpengehäuse 12 über gemeinsame Masse verbunden.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt, der lediglich einen Teilausschnitt der Pumpe in der unmittelbaren Nachbarschaft des magnetischen Kreises darstellt. In Fig. 2 befindet sich der Kolben 22 in seiner zurückgezogenen, d.h. gespannten Stellung (Ausgangsposition). Das obere Ende des Kolbens 22 ist nicht mehr neben dem Verbindungspolglied 48 und erzeugt somit einen Luftspalt zwischen dem Kolben 22 und dem Verbindungspolglied 48. Dadurch wird der magnetische Kreis wirksam geöffnet und die magnetische Feldstärke am Hall-Effekt-Schalter 46 reduziert, was eine Abnahme der Ausgangssignalgröße zur Folge hat.

Die Einzelheiten der elektronischen Schaltereinrichtung 52 sind in den Fig. 3 und 4 dargestellt. Die in den Fig. 3 und 4 gezeigten Schaltungen bilden zwei verschiedene Schaltereinrichtungen, die durch das Ausgangssignal des

HaIl-Effekt-Schalters 46 aktiviert werden können. Es wird angenommen, daß es Fachleuten möglich ist, andere Schaltungen zur Durchführung derselben grundsätzlichen Funktion zu entwerfen, ohne daß vom Erfindungsgedanken abgegangen wird.

In Fig. 3 ist eine erste elektronische Schaltereinrichtung dargestellt, die den Stromfluß durch die Zylinderspule 18 (Solenoid) regelt. Wie vorher bereits erwähnt wurde, wird diese Schaltereinrichtung mittels einer elektrischen Stromquelle, beispielsweise einer Batterie 56, ' mit Energie versorgt. Der positive Pol der Batterie 56 ist mit dem Eingang des Hall-Effekt-Schalters 46, mit dem Kollektor eines Transistors 60 und mit einem Ende der Zylinderspule 18 verbunden. Der negative Pol der Batterie 56 ist an eine gemeinsame Masse angeschlossen. Eine zweite Elektrode des Hall-Effekt-Schalters 46 ist ebenfalls an die gemeinsame Masse angeschlossen. Der Ausgang des Hall-Effekt-Schalters 46 ist mit der Basis des Transistors 60 und über eine Zenerdiode 62 mit Masse verbunden. Der Emitter des Transistors 60 ist mit der Basis eines zweiten Transistors 64 und über einen Widerstand 66 mit der gemeinsamen Masse verbunden. Das andere Ende der Zylinderspule 18 ist an den Kollektor des zweiten Transistors 64 angeschlossen, dessen Emitter an der gemeinsamen Masse liegt. Die Transistoren 60 und 64 sind nach Art einer modifizierten Darlington-Schaltung zusammengeschaltet.

Die Arbeltsweise der Pumpe soll im folgenden anhand der Fig. 1 und 2 und der Schaltungsanordnung nach Fig. 3 beschrieben werden. In seinen Ruhezustand, d.h. seinen nicht aktivierten Zustand wird der Kolben 22 am Ende seines Pumphubes durch diejenige Kraft gezwungen, die durch die zusammengedrückte Feder 24 erzeugt wird, vgl. dazu Fig. 1. In diesem Zustand schließt der Kolben 22 den magnetischen Kreis, so daß, falls elektrische Ener-

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gie angelegt wird, der Hall-Effekt-Schalter 46 ein großes Ausgangssignal erzeugt. Das große Ausgangssignal, welches an der Basis des Transistors 60 ansteht, macht diesen leitend und führt dem Transistor 64 Basisstrom zu. Infolge des vom Transistor 60 kommenden Basistroms gerät der Transistor 64 in den Sättigungszustand, wird völlig leitend und läßt einen maximalen Stromfluß durch die Zylinderspule 18 zu. Ein Stromfluß durch die Zylinderspule 18 erzeugt ein magnetisches Feld, das den Kolben 22 in seine zurückgezogene, d.h. seine gespannte Position (Aus-■gangsstellung) zurücktreibt.

Wenn der Kolben 22 zurückgezogen ist, wird der magnetische Kreis geöffnet, was wiederum die Abgabe eines großen Ausgangssignals seitens des Hall-Effekt-Schalters 46 beendet. Die Beendigung der Abgabe eines großen Ausgangssignals bewirkt ein Abschalten des Transistors 60 und damit auch des der Basis 64 zugeführten Basisstroms. Der Transistor 64 wird nicht-leitend und nimmt den Stromfluß durch die Zylinderspule 18 weg. Anschließend wird der Kolben 22 durch die Feder 24 nach vorwärts zu einem Pumphub gezwungen. Der magnetische Kreis wird wieder geschlossen, wenn der Kolben 22 das Ende seines Pumphubes erreicht, wodurch der Hall-Effekt-Schalter 46 dazu veranlaßt wird, erneut ein großes Ausgangssignal abzugeben.

Die in Fig. 4 gezeigt Schaltungsanordnung verhindert ein Vorabtriggern der Transistoren 60 und 64, nämlich bevor ein festgelegtes Ausgangssignal vom Hall-Effekt-Schalter 46 abgegeben wird. In dieser Schaltungsanordnung ist in Reihe zur Zenerdiode 62 eine zweite Zenerdiode 68 angeordnet. Die Verbindungsstelle 70 zwischen diesen beiden Zenerdioden 62 und 68 ist an die Basis des Transistors 60 und über einen Widerstand 72 an Masse angeschlossen. Ein kleiner Kondensator 74 kann in der dargestellten Weise eingefügt werden, um den leitenden Zustand des Transistors für eine kurze Zeitdauer nach dem Öffnen des magnetischen Kreises aufrechtzuer-

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halten. Dadurch wird sichergestellt, daß der Spule 18 Energie für eine Zeitdauer zugeführt wird, die ausreicht, um den Kolben 22 in seine gespannte Position zurückzubewegen.
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Die Transistoren 60 und 64 sind in diesem Ausführungsbeispiel in der üblichen Darlington-Schaltung verknüpft, bei welcher der Emitter des Transistors 60 unmittelbar mit der Basis des Transistors 64 verbunden und der Widerstand 66 aus Fig. 3 fortgelassen ist.

Die Betriebsweise der Schaltungsanordnung nach Fig. 4 ist folgendermaßen:

Ist der Kolben 22 am Ende seines Pumphubes, so wird der magnetische Kreis geschlossen. Das Potential des Ausgangssignals des Hall-Effekt-Schalters 46 wird größer als das an der Zenerdiode 68 anliegende Gegenpotential, das einen Stromfluß zur Basis des Transistors 60 und damit dessen Leitfähigkeitszustand verursacht. Gleichzeitig wird der Kondensator 74 aufgeladen. Die Zenerdiode 62 begrenzt gleichzeitig das maximale Potential, das an die Basis des Transistors 64 angelegt werden kann und die masimale Ladung, die im Kondensator 74 gespeichert werden kann. Die Leitfähigkeit des Transir· störs 60 bewirkt eine Durchschaltung des Transistors 64 in seinen leitenden Zustand, wodurch die Zylinderspule 18 mit Strom versorgt wird. Wenn der Kolben 22 aufgrund der Erregung der Zylinderspule 18 zurückgetrieben wird, beginnt das vom Hall-Effekt-Schalter 46 erzeugte Ausgangssignal abzufallen. Wenn das vom Hall-Effekt-Schalter 46 abgegebene Ausgangssignal unter das Gegenpotential der Zenerdiode 68 absinkt, hört diese Zenerdiode 68 zu leiten auf. Allerdings fließt der Basisstrom zum Transistor 60 infolge der Entladung des Kondensators 74 weiterhin. Die Zeitdauer, für welche der Transistor 60 in seinem leitenden Zustand gehalten wird, nachdem das Ausgangssignal des Schalters 46 unter das Gegenpo-

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tential der Zenerdiode 68 gefallen ist, wird durch die RC-Zeitkonstante des Widerstands 72 und den Kondensators 74 bestimmt. Der Transistor 60 bleibtso lange leitend und damit auch die Basisstromversorgung für den Transistor 64 so lange erhalten,bis der Kondensator 74 auf einen vorher festgelegten Wert entladen ist. Diese Tatsache hält die Zylinderspule 18 für eine so lange Zeitdauer im Erregungszustand, daß sie ausreicht, um den Kolben 22 in seine gespannte Position zurückkehren zulassen. Die Zenerdiode 68 hält die Sperrung des Basisstroms zum Transistor 60so lange aufrecht, bis der magne±ische Kreis durch den Kolben 23 wieder geschlossen \ird und der Hall-Effekt-Schalter 46 ein Potential erzeugt, das genügend hoch ist, um die Zenerdiode 68 erneut zur Einnahme ihres Durchlaßzustandes zu veranlassen. Das Gegenpotential der Zenerdiode 68 ist gerade so bemessen, daß es zwischen den Ausgangssignalgrößen des Hall-Effekt-Schalters 46 bei offenem magnetischen Kreis bzw. geschlossenem magnetischen Kreis liegt.

Ein mögliches und zweckmäßiges Ausführungsbeispiel für einen magnetischen Kreis ist in den Fig. 5 und 6 dargestellt. Fig. 5 zeigt eine innere Seitenansicht der Pumpe mit einem magnetischen Kreis 80,der in einer senkrecht zur Achse des FührungSg¹Iiedes 14 verlaufenden Ebene angeordnet ist. Der magnetische Kreis 80 wird auf einem Polglied 17 mittels eines nichtmagnetischen Abstandsstücks 82 gehalten. Das Abstandsstück 82 kann aus nichtmagnetischem Material, wie z.B. Messing, Aluminium oder einem Strukturkunststoff bestehen.

Die Einzelheiten des magnetischen Kreises 80 sind in Fig. 6 klarer dargestellt. Der magnetische Kreis 80 weist einen Magneten 42,einen Hall-Efiekt-Schalter 46, ein.erstes Polglied 76 und ein zwites Polglied 78 auf. Die beiden Polglieder 76 und 78 bestehen aus magnetisch

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durchlässigem Material wie beispielsweise aus weichem Eisen oder irgendeiner der neueren Eisenlegierungen.

Der magnetische Kreis 80 wird vervollständigt (geschlossen), wenn sich der Kolben 22 am Ende seines Pumphubes befindet. Er ist zwischen dem ersten und zweiten Polglied 76 bzw. 78 angeordnet.

Die Pumpe und die ihr zugeordneten elektronischen Schaltereinrichtungen 52, welche den Stromfluß durch die Zylinderspule regeln, arbeiten genauso,wie dies bereits vorher im Zusammenhang mit den in den Fig. 1 und 2 dargestellten AusführungsbeispMen beschrieben wurde.

Es ist nicht beabsichtigt, daß die Erfindung auf die dargestellten und vorher beschriebenen Ausführungsformen der Pumpe, der magnetischen Kreise oder der elektronischen Schaltereinrichtungen beschränkt sein soll. Es ist für den Fachmann selbstverständlich, daß ein durch eine festgelegte Kolbenposition geschlossener magnetischer Kreis durch eine/andere Pumpenausführung gebildet werden kann oder sich mit anderen elektromagnetischen Betätigungsmitteln benutzen läßt, die ein sich hin- und herbewegendes, dem Kolben entsprechendes Glied aufweisen Es ist für den Fachmann auch selbstverständlich, daß anders ausgebildete Anordnungen des magnetischen Kreises oder der elektronischen Schaltereinrichtungen anstelle der dargestellten und erläuterten Einrichtungen verwendet werden können, ohne daß der Erfindungsgedanke verlassen wird.

14 Patentansprüche
6 Figuren

Leerseite

Claims

Patentansprüche:

( 1. Elektromagnetische Flüssigkeitspumpe mit einem abgeschlossenen, eine Einlaßöffnung und eine Auslaßöffnung aufweisenden Gehäuse, in dem zur Führung eines sich frei hin- und herbewegenden Kolbens ein zylindrisches Führungsglied angebracht ist, das den Flüssigkeitsflußweg durch das Gehäuse bestimmt und das ein Ende in der Nähe der Einlaßöffnung sowie das andere Ende in der Nähe der Auslaßöffnung aufweist, mit Ventileinrichtungen, welche für einen Flüssigkeitsfluß in ausschließlich einer Richtung durch das Führungsglied in Folge der Hin- und Herbewegung des Kolbens sorgen, mit einer Vorspanneinrichtung, welche den Kolben gegen das in der Nähe der Auslaßöffnung befindliche Ende des Führungsgliedes zwingt, mit einer konzentrisch um das Führungsglied angeordneten Zylinderspule (Solenoid) zur Bewegung des Kolbens gegen das in der Nähe der Einlaßöffnung befindliche Ende des Führungsgliedes entgegen der Kraft der Vorspanneinrichtung, und mit einer Schaltereinrichrung, welche im eingeschalteten Zustand die Zylinderspule unter Strom setzt und damit den Kolben entgegen der Kraft der Vorspanneinrichtung gegen das in der Nähe der Einlaßöffnung befindliche Führungsgliedende bewegt und im ausgeschalteten Zustand den Kolben unter der Einwirkung der Vorspanneinrichtung gegen das Ende in der Nähe der Auslaßöffnung bewegen läßt, dadurch gekennzeichnet , daß das zylindrische Führungsglied (14) aus nichtmagnetischem Material besteht, daß der Kolben (22) hohl und magnetisch durchlässig ausgebildet ist, daß ein magnetischer Kreis vorgesehen ist, der unmittelbar neben demjenigen Ende des Führungsgliedes (14) angeordnet ist, das sich in der Nähe der Auslaßöffnung (15) befindet, daß der magnetische Kreis erst durch den Kolben (22) vervollständigt ist und zwar dann, wenn der Kolben (22) am Ende seines Pump-

-Ahhubes ist, daß eine Einrichtung (46) zur Erzeugung eines

Signals als Antwort auf die Größe des durch den magnetischen Kreis fließenden magnetischen Flusses vorgesehen ist und daß die die Zylinderspule (18) unter Strom setzende Schaltereinrichtung ein elektronischer Schalter (52) ist, der dann durchschaltet, wenn das in Abhängigkeit vom magnetischen Fluß gebildete Signal eine festgelegte Größe erreicht hat.
2. Elektromagnetische Flüssigkeitspumpe nach Anspruch

1, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Kreis einen Magneten (42) mit zumindest zwei Polen von unterschiedlicher Polarität und wenigstens ein magnetisch durchlässiges Polglied (76, 78), dessen eines Ende am einem Pol des Magneten (42) angebracht ist, aufweist und daß der andere Pol des Magneten (42) und das entgegengesetzte Ende des Polglieds (76, 78) am Führungsglied (14) anliegend an zwei räumlich getrennte Stellen angeordnet sind.
3. Elektromagnetische Flüssigkeitspumpe nach Anspruch

2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden räumlich getrennten Stellen parallel zur Achse des zylindrischen Führungsgliedes (14) angeordnet sind.
4. Elektromagnetische Flüssigkeitspumpe nach Anspruch

3, dadurchgekennzeichnet , daß die beiden räumlich getrennten Stellen zueinander win-*· kelmäßig versetzt sind und zwar entlang einer gemeinsamen Ebene, welche senkrecht zur Achse des zylindrischen Führungsgliedes (14) verläuft.
5. Elektromagnetische Flüssigkeitspumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die elektronische Schaltereinrichtung zur Signalerzeugung einen Hall-Effekt-Schalter (46)

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aufweist, der im magnetischen Kreis zwischen dem Magneten (42) und einer der beiden genannten , räumlich getrennten Stellen angeordnet ist.
6. Elektromagnetische Flüssigkeitspumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Schaltereinrichtung als Transistorverstärker (52) ausgebildet ist, der in Reihe zur Zylinderspule (18) zwischen einer elektrischen Stromquelle (56) und einer gemeinsamen Masse/angeordnet ist und der den infolge der Signalabgabe des Hall-Effekt-Schalters (46) auftretenden Stromfluß durch die Zylinderspule (18) regelt.
7. Elektromagnetische Flüssigkeitspumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderspule (18) ein an die externe Stromquelle (56) angeschlossenes Eingangsende und ein Ausgangsende aufweist, daß der Transistorverstärker (52) als Darlington-Verstärkerschaltung mit einem ersten Transistor

(60) ausgebildet ist, dessen Basis das vom Hall-Effekt-Schalter (46) erzeugte Signal zugeführt wird und dessen Emitter mit der Basis eines zweiten Transistors (64) verbunden ist, und daß der zweite Transistor (64) mit seinem Kollektor an das Ausgangsende der Zylinderspule (18) angeschlossen ist und mit seinem Emitter an der gemeinsamen Masse liegt.
8. Elektromagnetische Flüssigkeitspumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Schaltereinrichtung außerdem eine Zenerdiode (62) aufweist, die zwischen der Basis des ersten Transistors (60) und der gemeinsamen Masse liegt und die das maximale, der Basis des ersten Transistors (60) zugeführte Signal begrenzt.

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9. Elektromagnetische Flüssigkeitspumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Schaltereinrichtung außerdem eine zweite Zenerdiode (68) aufweist, die zwischen der Basis des ersten Transistors (60) und dem Hall-Effekt-Schalter

(46) liegt und die jedes unter einem festgelegten Wert liegende, vom Ausgang des Hall-Effekt-Schalters (46) aufgenommene Signal sperrt.
10. Elektromagnetische Flüssigkeitspumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß

die elektronische Schaltereinrichtung außerdem ein an der Basis des ersten Transistors (60) angeschlossenes RC-Netzwerk (12, 14) aufweist, um den leitenden Zustand des ersten Transistors (60) für eine festgelegte Zeitdauer aufrechtzuerhalten und zwar nachdem das Signal des Hall-Effekt-Schalters (46) von einem über dem festgelegten Wert liegenden Wert auf einen Wert unter dem festgelegten Wert abnimmt.
11. Verfahren zum Hin- und Herbewegen eines magnetischen Gliedes einer elektromagnetischen Einrichtung mit einem zurückfedernden Glied, welches das magnetisch durchlässige Glied in eine Richtung entlang einem festgelegten Weg zwingt, und mit einer Zylinderspule (Solenoid) zum Antreiben des magnetisch durchlässigen Gliedes in die entgegengesetzte Richtung entgegen der Kraft des zurückfedernden Gliedes, dadurch gekennzeichnet , daß in einem magnetischen Kreis eine maximale magnetische Flußdichte erzeugt wird, wenn das magnetisch durchlässige Glied in Folge der Kraft des zurückfedernden Gliedes in eine festgelegte Position verschoben wird, daß die magnetische Flußdichte des magnetischen Kreises erfaßt wird, um ein Signal zu erzeugen, das einen der erfaßten magnetischen Flußdichte entsprechenden Wert aufweist, daß eine elektronische Schaltereinrichtung aufgrund des vorgenannten Signals

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aktiviert wird und die elektronische Schaltereinrichtung die Zylinderspule an Strom schaltet, so daß das magnetisch durchlässige Glied in der entgegengesetzten Richtung entgegen der Kraft des zurückfedernden Gliedes und weg von der festgelegten Position angetrieben wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch g e ~ kennzeichnet , daß das Erfassen der magnetischen Flußdichte darin besteht, daß der magnetische Fluß einen Hall-Effekt-Schalter durchläuft, der das
vorgenannte Signal erzeugt.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich mittels einer Zenerdlode die vom Hall-Effekt-Schalter erzeugten Signale dann gesperrt werden, wenn diese Signale unter einem festgelegten Wert liegen.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13» d adurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein Kondensator aufgrund der vom Hall-Effekt-Schalter erzeugten Signale aufgeladen wird, die einen größeren Wert als den festgelegten Signalwert aufweisen und ein Verzögerungssignal erzeugen, und daß die elektronische Schaltereinrichtung mit dem Verzögerungssignal erregt wird,um die Zylinderspule in einem stromdurchflossenen Zustand für eine festgelegte Zeitdauer, nachdem das durch den Hall-Effekt-Schalter erzeugte

Signal unter den festgelegten Wert gefallen ist, aufrecht zu erhalten.