DE3600386A1 - Hubmagnet - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hubmagnet zur Betätigung eines Steuerkolbens oder eines ähnlichen Bauteils, der aus einem Gehäuse, einer in dieses ein­ gesetzten Magnetspule sowie einem durch die Magnetkraft verstellbaren Anker besteht,wobei dieser in einem geschlossenen mit einer Flüssigkeit vorzugsweise mit Öl gefüllten Raum angeordnet und mit durchgehenden Kanälen für die zu verdrängende Flüssigkeit versehen ist.

Der bei derartigen Hubmagneten verwendete Anker ist, damit bei dessen Hubbewegungen das Öl von der einen Seite auf die andere Seite gelangen kann, mit mehreren in dessen Außenmantelflächen eingearbeiteten Längsnuten oder Längsschnitten als Durchgangskanäle versehen. Da jedoch die von der erregten Magnetspule erzeugten elektromagnetischen Kraftlinien nahezu ausschließlich in der Oberfläche des Ankers verlaufen, wird durch diese Aussparungen der Magnetfluß in einem erheblichen Maße beeinträchtigt. Der von den elektromagnetischen Kraftlinien durchdrungene wirksame Querschnitt des Ankers wird nämlich durch die Aussparung unterbrochen und verkleinert, Einschnürungen und Umlenkungen der elektromagnetischen Kraftlinien sind somit in Kauf zu nehmen, so daß die Magnetkraft reduziert und der Wirkungsgrad des Hubmagneten verschlechtert wird. Vielfach ist daher, um eine ausreichende Magnetkraft zu erzeugen, eine größere Dimensionierung der Magnet­ spule als rechnerisch notwendig, vorzunehmen.

Aufgabe der Erfindung ist es demnach, bei einem Hub­ magneten der vorgenannten Gattung den Anker derart zu gestalten, daß durch die erforderlichen Kanäle für die zu verdrängende Flüssigkeit nahezu keine Beein­ trächtigung des magnetischen Flusses eintritt und somit ein hoher magnetischer Wirkungsgrad gegeben ist, dennoch soll aber mittels eines zentrisch an dem Anker ange­ ordneten Stößels ein Steuerkolben oder ein ähnliches Bauteil zu betätigen sein. Außerdem soll die Herstellung des Ankers auch ohne spanabhebende Bearbeitung in ein­ facher und wirtschaftlicher Weise ermöglicht werden.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß der Anker aus zwei Bauteilen zusammengesetzt ist, einem äußeren, die magnetischen Kraftlinien aufnehmenden geschlossenen Ring sowie einem in diesem angeordneten Innenkörper, der mindestens zweifach an der Innenman­ telfläche des Ringes abgestützt ist, derart, daß zwischen dem Ring und dem Innenkörper Durchgangskanäle für das verdrängte Öl geschaffen sind.

Der äußere Ring kann hierbei eine im Querschnitt kreis­ förmige oder eine prismatische vorzugsweise quadratische Innenmantelfläche aufweisen, an der der Innenkörper abgestützt ist und der Innenkörper kann als symmetrisches Bauteil mit einem prismatischen, kreuzförmigen oder mehrarmigen Querschnitt oder als ein Bauteil mit einem unsymmetrischen Querschnitt ausgebildet sein.

Zweckmäßig ist es des weiteren, den Innenkörper als symmetrischen Mehrkant, vorzugsweise als Sechskant, auszubilden und die Anlageflächen des Innenkörpers an der Innenmantelfläche des Ringes mit einer deren Radius entsprechenden Abrundung zu versehen.

Nach einer andersartigen Ausgestaltung kann der Innen­ körper auch in Form eines griechischen Kreuzes ausge­ bildet sein, dessen Stirnflächen jeweils mit einer dem Radius der Innenmantelfläche des Ringes entsprechen­ den Abrundung versehen sind.

Sehr vorteilhaft ist es ferner, den Innenkörper mit dem Ring fest zu verbinden, z.B. einzupressen, ein­ zukleben, einzuschrumpfen oder einzuschweißen.

Wird der Anker eines Hubmagneten gemäß der Erfindung ausgebildet, so ist es möglich, diesen auf einfache Weise und äußerst kostengünstig herzustellen. Wird nämlich der Anker aus einem äußeren geschlossenen Ring und einem in diesem angeordneten unterschiedlich zu gestaltenden Innenkörper zusammengesetzt, so werden zwischen diesen Bauteilen entsprechend groß zu be­ messende Durchgangskanäle für die zu verdrängende Flüssigkeit geschaffen, ohne daß der den elektromag­ netischen Kraftlinien zugeordnete Querschnitt des Ankers unterbrochen ist. Der Magnetfluß wird somit nicht beeinträchtigt, vielmehr können die elektro­ magnetischen Kraftlinien rundum den Anker durchdringen, Einschnürungen und Umlenkungen treten demnach nicht auf.

Der Wirkungsgrad eines mit einem derartigen Anker ausgestatteten Hubmagneten wird dadurch, zumal auch die Durchgangskanäle strömungsgünstig und im Querschnitt groß zu gestalten sind, gegenüber den bisherigen Aus­ gestaltungen in einem erheblichen Maße verbessert, so daß bei gleicher Magnetkraft oftmals ein kleinerer als bisher zu dimensionierender Hubmagnet eingesetzt werden kann. Vor allem aber ist von Vorteil, daß eine spanabhebende Bearbeitung nicht mehr notwendig ist und daß die Herstellkosten eines Ankers, da dieser aus Standard-Profilen zusammengesetzt werden kann, somit in einem außerordentlich hohen Maße gesenkt werden können. Die vorschlagsgemäße Ausbildung eines Ankers ermöglicht daher nicht nur dessen wirtschaftliche Fer­ tigung, sondern dadurch wird auch eine Funktionsver­ besserung eines Hubmagneten erzielt.

In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele eines gemäß der Erfindung ausgebildeten Ankers für einen Hubmagneten dargestellt, die nachfolgend im einzelnen erläutert sind. Hierbei zeigt:

Fig. 1: einen an einen Ventilblock angeflanschten Hubmagneten im Axialschnitt und

Fig. 2 bis 5: unterschiedliche Ausgestaltungen des bei dem Hubmagneten nach Fig. 1 verwendeten Ankers jeweils in einem Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1 durch den Anker.

Der in Fig. 1 dargestellte und mit 1 bezeichnete Hub­ magnet ist mittels durchgehender Spannschrauben 19 an einem Ventilblock 2 befestigt und besteht aus einem im Querschnitt quadratischen durch einen Deckel 11′ verschlossenen Gehäuse 11, einer in einer zentrischen Bohrung 12 in dieses eingesetzten Magnetspule 13 und einem Anker 14, der durch die Magnetkraft, die durch die sich gemäß der mit 20 bezeichneten Linien ausbil­ denden magnetischen Kraftlinien hervorgerufen wird, innerhalb des Gehäuses 11 bewegt wird. An dem Anker 14 ist hierbei ein Stößel 15 angeformt, der auf einen in einer Bohrung 4 des Ventilblockes 2 eingesetzten Steuerkolben 5 einwirkt.

Der gegen die Kraft einer Feder 6 verschiebbar ange­ ordnete Steuerkolben 5 weist eine Ringnut 7 auf, mittels der die beiden in den Ventilblock 2 eingearbeiteten Leitungen 3 und 3′ miteinander verbindbar sind. Dazu ist die Magnetspule 13 zu erregen, so daß der Anker 14 in Richtung des Gehäusedeckels 11′ gezogen und der Kolben 5 durch die Kraft der Feder 6 in gleicher Richtung verschoben wird.

Der Raum, in dem der Anker 14 und der Kolben 5 bewegt werden, ist mit Öl ausgefüllt und gegenüber den anderen Bauteilen flüssigkeitsdicht gestaltet. Dazu dient eine zwischen dem Ventilblock 2 und dem Gehäuse 11 eingespannte Hülse 17 sowie eine zwischen dieser und dem Ventilblock 2 eingesetzte Dichtung 18. Und damit der Anker 14 trotz des in der Hülse 17 und einer Erweiterung 4′ der Bohrung 4 des Ventilblockes 2 befindlichen Öls bewegt werden kann, ist dieser mit Durchgangskanälen versehen, durch die das verdrängte Öl von der einen auf die andere Seite strömen kann.

Der Anker 14 ist, wie dies im einzelnen der Fig. 2 entnommen werden kann, hierbei aus zwei Bauteilen zusammengesetzt, und zwar aus einem geschlossenen Ring 21 und einem prismatischen als Sechseck aus­ gebildeten Innenkörper 23, der an der Innenmantel­ fläche 22 des Ringes 21 anliegt und mit diesem fest verbunden, z.B. eingepreßt oder eingeschrumpft ist. Dadurch sind zwischen dem Ring 21 und dem Innen­ körper 22 Durchgangskanäle 24 geschaffen, durch die das Öl bei einer Hubbewegung des Ankers 14 hindurch­ strömen kann und ohne daß somit der Bereich des Ankers 14, in dem die magnetischen Kraftlinien verlaufen, unterbrochen ist.

Bei dem Anker 14′ nach Fig. 3 ist in den Ring 22 ein dreieckförmig gestalteter Innenkörper 25 einge­ setzt, dessen Ecken als Anlageflächen 26 ausgebildet sind, die den gleichen Radius aufweisen wie die Innenmantelfläche 22 des Ringes 21. Durch die Frei­ räume zwischen dem Ring 21 und dem dreieckförmigen Innenkörper 25, der mit den Anlageflächen 26 an der Innenmantelfläche 22 des Ringes 21 anliegt, sind wiederum Durchgangskanäle 27 für das zu verdrängende Öl geschaffen. Bei dieser Ausgestaltung kann der Innenkörper 26 z. B. durch Kleben mit dem Ring 21 fest verbunden werden.

Gemäß Fig. 4 besteht der Anker 14′′ ebenfalls aus dem Ring 21 und einem in diesen eingesetzten Innen­ körper 28 in Form eines griechischen Kreuzes, dessen Arme mit einer dem Radius der Innenmantelfläche 22 des Ringes 21 entsprechenden Stirnflächen 29 versehen sind und an dieser anliegen. Durch die zwischen den Armen des Innenkörpers 28 und dem Ring 21 eingeschlos­ senen Durchgangskanäle 30 kann auch bei dieser Aus­ führungsform Öl hindurchströmen, ohne daß in den von den elektromagnetischen Kraftlinien durchdrungenen Querschnitt des Ankers 14 Aussparungen einzuarbeiten sind:

Der Anker 14′′′ nach Fig. 5 besteht ebenfalls aus einem geschlossenen Ring 21′′′ mit einer im Querschnitt quadratischen Innenmantelfläche 22′′′ und einem Innenkörper 31 mit kreisförmigen Querschnitt oder gemäß der strichpunktierten Darstellung einem Innen­ körper 32 in Form eines griechischen Kreuzes. Auf diese Weise sind wiederum Durchgangskanäle 33 für das zu verdrängende Öl gebildet, ohne daß der Ring 21′′′ mit Einschnitten oder dgl. zu versehen ist.

Claims (8)

1. Hubmagnet zur Betätigung eines Steuerkolbens oder eines ähnlichen Bauteils, bestehend aus einem Ge­ häuse, einer in dieses eingesetzten Magnetspule sowie einem durch die Magnetkraft verstellbaren Anker, der in einem geschlossenen mit einer Flüs­ sigkeit vorzugsweise mit Öl gefülltem Raum angeord­ net und mit durchgehenden Kanälen für diese ver­ sehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (14, 14′; 14′′; 14′′′) aus zwei Bau­ teilen zusammengesetzt ist, einem äußeren, die magnetischen Kraftlinien aufnehmenden geschlossenen Ring (21; 21′′′) sowie einem in diesem angeordneten Innenkörper (23; 25; 28; 31; 32), der mindestens zweifach an der Innenmantelfläche (22; 22′′′) des Ringes (21; 21′′′) abgestützt ist, derart, daß zwischen dem Ring (21; 21′′′) und dem Innen­ körper (23; 25; 28; 31; 32) Durchgangskanäle (24; 27; 30; 33) für die verdrängte Flüssigkeit geschaf­ fen sind.

2. Hubmagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Ring (21) eine im Querschnitt kreis­ förmige Innenmantelfläche (22) aufweist, an der der Innenkörper (23; 25; 28) abgestützt ist.

3. Hubmagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Ring (21′′′) eine im Querschnitt prismatische vorzugsweise quadratische Innenmantel­ fläche (22′′′) aufweist, an der der Innenkörper 31; 32) abgestützt ist.

4. Hubmagnet nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenkörper (23; 25; 28; 31; 32) als symmetrisches Bauteil mit einem prismatischen, kreuzförmigen oder mehrarmigen Querschnitt oder als ein Bauteil mit einem unsymmetrischen Quer­ schnitt ausgebildet ist.

5. Hubmagnet nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenkörper (22; 25) als symmetrischer Mehrkant, vorzugsweise als Sechskant, ausgebildet ist.

6. Hubmagnet nach Anspruch 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlageflächen (26; 29) des Innenkörpers (25; 28) an der Innenmantelfläche (22) des Ringes (21) mit einer deren Radius entsprechenden Ab­ rundung versehen sind.

7. Hubmagnet nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenkörper (28) in Form eines griechi­ schen Kreuzes ausgebildet ist, dessen Stirnflächen (29) jeweils mit einer dem Radius der Innenmantel­ fläche (22) des Ringes (21) entsprechenden Abrun­ dung versehen ist.

8. Hubmagnet nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenkörper (23; 25; 28; 31; 32) mit dem Ring (21; 21′′′) fest verbunden, z.B. einge­ preßt, eingeklebt, eingeschrumpft oder einge­ schweißt ist.