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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Aktuator,
der für
den Einsatz in Wasch- oder ähnlichen
Maschinen zur Steuerung der Funktion von deren funktionellen Bauteilen
wie beispielsweise von Ventilen oder mechanischen Vorrichtungen
ausgelegt ist, wie sie in solchen Maschinen Verwendung finden können, beispielsweise
Hebelübersetzungen
für die
Betätigung
Antriebs- oder Steuerungsmechanismen.
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Es
ist allgemein bekannt, dass man bei Waschmaschinen verschiedenartige
funktionelle Organe, insbesondere elektrisch betriebene Ventile, einsetzt,
die sich normalerweise im Ruhezustand befinden und in der Tat nur
zeitweilig in Übereinstimmung
mit bestimmten Betriebsphasen der Maschine betätigt werden müssen wie
beispielsweise um zu ermöglichen,
dass Wasser einem Waschmittelspender und/oder einem Waschgefäß oder Behälter zugegeben
wird.
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Es
ist wiederum allgemein bekannt, dass jedes derartige funktionelle
Organ der oben angeführten
Art durch einen zugehörigen
elektromagnetischen Aktuator betätigt
werden kann, welcher in der Hauptsache einen Elektromagneten umfasst,
der durch Anlegen eines Wechselstromes erregt wird, um ein bewegliches
Teil aus einer Ruhestellung in eine Arbeitsstellung zu bewegen.
In dem allgemeinen Fall eines elektrisch betriebenen Ventils bewirkt eine
derartige Verschiebung dieses beweglichen Teiles in seine Arbeitsstellung,
dass selbiges Ventil öffnet.
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Eine
derartige Herabsetzung der Anzahl der Bauteile ist in
IT-A-1.203.572 vorgeschlagen
worden, wonach ein oder mehrere Verdampfer selektiv in einen Kühlkreislauf
mittels eines bistabilen, die Strömung umlenkenden Magnetventils
eingesetzt werden können.
Das Letztere umfasst einen mit Elektromagnet arbeitenden Aktuator,
welcher so ausgelegt ist, dass er mit elektrischen Impulsen unterschiedlicher
Polarität
erregt wird, um das besagte Ventil aus einer ersten Betriebsstellung
in eine zweite Betriebsstellung oder umgekehrt zu bewegen, in welcher
selbiges Ventil dann verbleibt, wenn kein Strom an den Elektromagneten
angelegt ist.
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Diese
Lösung
macht es möglich,
dass ein einziger elektromagnetischer Aktuator benutzt wird, der
jedoch lediglich dazu in der Lage ist, das Ventil zwischen den beiden
oben erwähnten
Betriebsstellungen hin und her zu schalten. Das Ventil kann in der Tat
so funktionieren, dass es lediglich einen Strom von einer einströmenden Flüssigkeit
abzweigt, während
es nicht imstande ist, einen derartigen Strom abzusperren. Folglich
kann eine derartige Funktionsfähigkeit
tatsächlich
in Kühlkreisläufen und ähnlichen Anwendungsfällen eingesetzt
werden, ist aber völlig unangebracht
im Fall von Waschmaschinen oder ähnlichen
Maschinen, bei denen es von Grund auf erforderlich ist, dass der
Aktuator imstande ist, normalerweise auch die Ruhestellung des Ventils
festzulegen.
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Es
ist daher ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten
elektromagnetischen Aktuator für
Waschmaschinen und ähnliche
Maschinen zu schaffen, welcher ermöglicht, die Anzahl der Hauptbestandteile
drastisch zu verringern.
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Ein
weiteres Ziel der vorliegende Erfindung besteht darin, einen elektromagnetischen
Aktuator der oben angeführten
Art zu schaffen, dessen Betrieb insbesondere auf seinen Einsatz
in Waschmaschinen ausgelegt ist.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung werden diese Ziele mit einem elektromagnetischen Aktuator für. Waschmaschinen
und ähnliche
Maschinen erreicht, welche die Merkmale in sich bergen, wie sie
in den beigefügten
Ansprüchen
aufgeführt
werden.
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Die
kennzeichnenden Merkmale und Vorteile der Erfindung werden in jeglicher
Hisicht besser verstanden, wenn man die weiter unten befindliche
Beschreibung, welche anhand eines nicht den allgemeinen Erfindungsgedanken
einschränkenden
Beispiels vorgenommen wird, mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
zu Hilfe nimmt. Bei diesen Zeichnungen handelt es sich um:
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1 bis 3 sind Ansichten einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die jeweiligen Betriebsbedingungen.
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Mit
Bezug auf die obigen Abbildungen kann der Aktuator so aufgefasst
werden, als umfasse er hauptsächlich
einen Elektromagneten 4, der zwei Anschlussklemmen 5, 6 aufweist,
an die eine Gleichspannung angelegt werden kann, so dass ein entsprechendes
elektromagnetisches (magnetostatisches) Feld erzeugt wird, welches
sich im Wesentlichen in axialer Richtung erstreckt.
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Die
Aktuator umfasst ferner zwei Schaltglieder 7, 8,
die bezüglich
des Elektromagneten 4 frei beweglich sind und die in Bezug
auf diesen vorzugsweise koaxial verlaufen. In einer bevorzugten
Art und Weise sind die besagten Schaltglieder dazu imstande, in
axialer Richtung im Innern eines aus nichtmagnetischem Material,
beispielsweise Kunststoff, gefertigten Stützkörpers 21, um den der
Elektromagnet 4 gewickelt ist, frei zu gleiten.
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Die
Schaltglieder 7, 8 sind in axialer Richtung beidseitig
zueinander und in einem gewissen Abstand voneinander angeordnet,
wobei jedes von ihnen einen jeweiligen Dauermagneten 9, 10 umfasst. Die
besagten Magnete 9 und 10 sind mit zueinander entgegen
gerichteten Polaritäten,
wie das in 1, dargestellt
ist, so angeordnet, dass sie imstande sind, sich in axialer Richtung
gegeneinander abzustoßen.
Darüber
hinaus sind die besagten Magnete 9 und 10 so ausgelegt,
dass sie sich bei dem magnetischen Fluss anziehen, der von dem Elektromagnet 4 erzeugt
wird, wenn dieser mit der weiter vorn angeführten Gleichspannung erregt
wird. Wie dies weiter hinten noch ausführlicher beschrieben wird,
entwickelt sich der besagte magnetische Fluss in einer Richtung,
die von der Richtung der Windung des Elektromagneten 4 und
der Polarität
der an die Klemmen 5, 6 angelegten Gleichspannung
abhängig
ist.
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In
dem bevorzugten Beispiel einer in den Abbildungen dargestellten
Ausführungsform
sind die bewegliche Teile 7, 8 so ausgelegt, dass
sie die zugehörigen
Ventile betätigen,
welche normalerweise geschlossen sind (wenn sie sich in Ruhestellung
befinden) und welche die jeweiligen Eintrittsöffnungen 13, 14 bzw.
die jeweiligen Austrittsöffnungen 15, 16 aufweisen.
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In
einer an sich bekannten Weise sind die Eintrittsöffnungen 13, 14 der
Ventile 11, 12 so ausgelegt, dass sie mit den
jeweiligen Austrittsöffnungen 15, 16 in
Verbindung stehen, wenn sich die Ventile in ihrer Arbeitsstellung
befinden Zu diesem Zweck umfassen die Ventile 11, 12 (die
aus Gründen
der größeren Einfachheit
in den Abbildungen nur schematisch dargestellt sind) geeignete hydraulische
Verbindungswege 17, 18, die normalerweise durch
entsprechende abdichtende Dichtungen 19, 20 geschlossen sind.
Diese sind mit den besagten beweglichen Teilen 7 bzw. 8 verbunden,
die ihrerseits mittels der entsprechenden flexiblen Dichtungsmembranen 22, 23 hydraulisch
isoliert sind.
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Die
Ventile 11, 12 können in einer Waschmaschine
für Kleidungsstücke, einer
Geschirrspülmaschine
oder dergl. benutzt werden, um die entsprechenden Wasserströme zu steuern,
die beispielsweise in einen Waschbehälter oder ein -gefäß durch
die entsprechenden Abteile eines Spendegefäßes für Wasch- und/oder, Spülmittel
in einer im Wesentlichen bekannten Weise geleitet werden müssen.
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Während des
Betriebs der Maschine, wenn an den Klemmen 5, 6 keine
Spannung anliegt, werden die beweglichen Teile 7, 8 in
ihrer normalen, in 1 dargestellten
Ruhestellung gehalten, in der die Ventile 11 und 12 infolge
der magnetischen Kraft der von den Magneten 9, 10 ausgeübten gegenseitigen Abstoßung geschlossen
sind.
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Wenn
dann eine Gleichspannung mit einer ersten Polarität an die
Klemmen 5, 6 angelegt wird, wie das beispielsweise
in 2 dargestellt ist,
dann übt
das entsprechende Magnetfeld, das vom Elektromagnet 4 erzeugt
wird, auf den Magneten 10 eine (durch den Pfeil A in 2 dargestellte) Schubkraft aus,
welche das bewegliche Teil 8 in der Position hält, in welcher
das angeschlossene Ventil 12 geschlossen ist.
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Gleichzeitig
ist die oben angeführte
Schubkraft A imstande, die Kraft der zwischen den Magneten 9, 10 bestehenden
Abstoßung
zu überwinden, und
im Ergebnis davon verlagert sich in Achsrichtung der Magnet 9 gemeinsam
mit dem angeschlossenen beweglichen Teil 7 in eine (in 2 dargestellte) Stellung,
in welcher die abdichtende Dichtung 19 das Ventil 11 öffnet, indem
der hydraulische Verbindungsweg 17 freigegeben wird.
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Wenn
dann eine Gleichspannung mit einer zweiten Polarität aufweist,
d. h. einer Polarität,
die der ersten Polarität
entgegen gerichtet ist, an die Klemmen 5, 6 angelegt
wird, wie das in 3 dargestellt
ist, dann übt
das entsprechende, vom Elektromagnet 4 erzeugte Magnetfeld
auf den Magneten 9 eine (durch den Pfeil B in 3 dargestellte) Schubkraft
aus, welche das bewegliche Teil 7 in der Stellung hält, in welcher
das damit verbundene Ventil 11 geschlossen ist.
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Gleichzeitig
ist die oben angeführte
Schubkraft imstande, die Kraft der zwischen den Magneten 9, 10 bestehenden
Abstoßung
zu überwinden,
und im Ergebnis davon verlagert sich in Achsrichtung der Magnet 10 gemeinsam
mit dem damit verbundenen beweglichen Teil 8 in eine (in 3 dargestellte) Stellung,
in welcher die abdichtende Dichtung 20 das Ventil 12 öffnet, indem
der hydraulische Verbindungsweg 18 freigegeben wird.
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Sobald
die an die Klemmen 5, 6 angelegte Steuerspannung
von diesen genommen wird, d. h. nicht mehr anliegt, wird der elektromagnetische
Aktuator natürlich
in seine in 1 dargestellte
Ruhestellung infolge der Wirkung der gegenseitigen Abstoßung der
beiden Magnete 9, 10 automatisch zurückschalten.
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Jeder
Fachmann auf diesem Gebiet wird leicht verstehen, dass das Anlegen
der oben angeführten
Gleichspannungen mit entgegen gerichteter Polarität in einer
beliebigen von vielen geeigneten Formen gesteuert und ausgeführt werden
kann, die für
derartige Zwecke vorhanden sind wie beispielsweise mittels eines
(an sich bekannten und nicht dargestellten) elektrischen Stromkreises
vom Brückentyp
oder dadurch, dass jedes Mal eine geeignete Steuerspannung zwischen
einer der Klemmen 5, 6 und einer (aus Gründen größerer Einfachheit
auch nicht dargestellten) weiteren Klemme, die auf dem Elektromagnet 4 in
einer Zwischenstellung vorhanden ist, angelegt wird.
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In
jedem Fall hat der elektromagnetische Aktuator gemäß der vorliegenden
Erfindung eine einfache und zuverlässige Struktur und erfordert
vor allem nur einen einzelnen Elektromagneten, um zwei unterschiedliche
Ventile 11, 12 oder beliebige ähnliche funktionelle Organe
in die jeweiligen Ruhe- oder Arbeitsstellungen zu steuern. Folglich
wird in der betrachteten Anwendung in einer Waschmaschine die Anzahl
der elektromagnetischen Aktuatoren, die benötigt werden, um eine Anzahl
von funktionellen Organen oder Teilen zu betreiben, im Wesentlichen
um die Hälfte
verringert.
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Es
versteht sich von selbst, dass an dem oben beschriebenen elektromagnetischen
Aktuator zahlreiche Veränderungen
und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne dass vom Rahmen der
vorliegenden Erfindung abgewichen wird. Beispielsweise kann an Stelle
der Ansteuerung der zwei Ventile 11, 12 für den Wasserfluss
wenigstens eines der besagten beweglichen Teile 7, 8 benutzt
werden, um ein Verbindungs- oder Hebelübertragungssystem zu betreiben,
welches benutzt wird, um einen an sich bekannten Steuer- oder Antriebsmechanismus
zu betätigen.