DE7045690U - Hubmagnet - Google Patents

Description

Da.e K'eu.iTung bezieht sich auf einen Hubmagnet, insbesondere elektromagnetischen Hubmagnet, der Mittel zur Erzielung einer bestimmten Abhängigkeit der Magnetkraft vom Hub aufweist.

Es gibt seit langen Möglichkeiten, durch entsprechende Ausbildung bzw. geometrische Formgebung des x'olkerns oder der Polflächen im Bereich des Arbeitsluftspaltes eines Gleichstrom-Hubmagneten die Magnetkraft über dem Hub in bestimmten Grenzen zu halten. Bei ausreichendem Hub sind dabei Magnetkraft-Hub-Kennlinien mit ansteigender, waagerechter und fallender Charakteristik erzielbar.

Fig.·1 zeigt, wie z.B. der Kolbenanker 3 und der Polkern 8 der Eisenteile 2 eines Hubmagneten bei einem entsprechenden Arbeitsluftspalt ausgebildet sein müssen, um eine fallende Magnetkraft-Hub-Kennlinie, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, zu erhalten. Hier ist der Polkern 8 hohlzylindrisch ausgebildet. Die Magnetkraft steigt an, bis der Kolbenanker 3 die Stirnfläche des hohlzylindrischen Vorsprungs des Polkerns 8 erreicht hat und fällt dann zunächst unter einem bestimmten Winkel

während des Eintauchens des Kolbenankers 3 in den zylindrischen Teil des Polkerns abzufallen, um dann schließlich bei weiterer

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ihr zugewandten Stirnfläche des Polkerns wieder anzusteigen.

Diese und andere Arten der Beeinflussung der Magnetkraft Hub-Kennlinie durch die geometrische Formgebung der Polkerne haben folgende Nachteile:

a) Eine fallende Magnetkraft-Hub-Kennlinie, bei der die Magnetkraft mit wachsendem Hub schlagartig abnimmt, ist nicht zu erreichen.

b) Der abfallende Kurvenast kann innerhalb des Hubbereichs

c) Der Hubarbeitsverlust ist bei einer fallenden Magnetkraft-Hub-Kennlinie erheblich. Ein Teil der Hubarbeit liegt außerhalb des Arbeitsbereiches des Magneten und bleibt ungenutzt. Der Magnet hat daher einen schlechten Ausnutzungsfaktor .

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, die aufgeführten Nachteile zu beseitigen und ohne Maßnahmen an dem Kolben vornehmen zu müssen, eine bessere Möglichkeit zur Erzielung einer bestimmten Abhängigkeit der Magnetkraft vom Hub zu schaffen, die über die Beseitigung der Nachteile hinaus als Grundlage für neue Anwendungsfälle dient und die insbesondere auch das Ansteuern von exakten Hubstellungen ermöglicht.

Diese Au%ibe ist für einen Hubmagneten, insbesondere elektromagnetischen Hubmagneten, gemäß der Neuerung daduch gelöst, daß der Hubmagnet wenistens einen durch den Anker gegenüber dem feststehenden Polkern bewegbaren Polkern am Arbeitsluftspalt aufweist, der in der Ruhelage des Ankers mit Abstand von diesem gehalten ist. Es sind also ein oder mehrere

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- 3 Polkerne oder Polstücke im Anker-Gegenpol beweglich gelagert.

Bei Hubmagneten mit einem längsverschieblichen Kolbenanker, wie sie beispielsweise mit rotationssymmetrischem Aufbau bekannt sind, ist die Verwirklichung der Neuerung zweckmäßig derart vorgenommen, daß wenigstens ein zylindrischer, zum Kolbenanker koaxialer Polkern, welcher im ortsfesten Polkern längsverschieblich ist, vorgesehen ist. Es muß verhindert werden, daß bei eingeschaltetem Erregerstrom die längsbeweglichen Polkerne dem Kolbenanker entgegenlaufen. Dies kann durch an; diesen vorgesehene Stifte oder dergl., die am ortsfesten Polkern oder sonst an den Eisenteilen des Hubmagneten zur Anlage kommen, oder, gemäß einer besonders vorteilhaften Ausbildung des Hubmagneten nach der Neuerung dadurch·, Saß jeder längsverschiebliche Polkern einen radial wegstehenden Ringansatz am äußeren Ende, d.h. an der der Stirnfläche des Kolbenankers abgewandten Seite, aufweist. Bei Verwendung mehrerer zylindrischer längsverschieblicher Polkerne, weisen diese vorzugsweise unterschiedliche Länge auf und umschließen einander teleskopartig und sind mit unterschiedlichem Abstand von dem in der Ruhelage befindlichen Ankerlcolben gehalten. Dadurch kommt die Stirnfläche des Kolbenankers nacheinander zur Anlage.

.Wie eingangs ausgeführt, ist es bekannt, eine bestimmte Magnetkraft-Hub-Kennlinie durch die besondere geometrische Formgebung des Polstücks zu erzielen. Entsprechend ist es aucii bekannt, dem Anker eine bestimmte geometrische Form zu geben. Es ist daher zur weiteren Beeinflussung der Magnetkraft-Hub-Kennlinie des Hubmagneten nach der Neuerung vorgesehen, daß der feststehende Polkern und/oder die beweglichen Polkerne und/oder der Anker zusätzlich eine hierzu bekannte geometrische Formgebung aufweisen.

Die Neuerung und vorteilhafte Ausgestaltungen von Einzelheiten der Neuerung sind anhand einer Zeichnung an zwei Ausführungsbeispie]en näher erläutert, in der zeigt:

Fig. 3a einen rotationssymmetrischen neuerungsgemäßen Hubmagneten im Halbschnitt mit drei längsbeweglichen Polkernen in der Ruhestellung des Kolbenankers,

Fig. 3b den Hubmagneten nach Fig. 3a in der Arbeitsstellung,

Fig. 4 die Magnetkraft-Hub-Kennlinie des Hubmagneten nach Fig. 3a bzw. 3b,

! Fig. 5 einen neuerungsgemäßen Hubmagneten "-IaIbschnitt

mit einem beweglichen Polkern und hohlzylin^ ortsfesten

Polkern, der sich zur Ankerkolbenstirnfläche . _; bekannter Weise verjüngt, und

j Fig. 6 die Magnetkraft-Hub-Kennlinie des Hubmangeten nach

^4ί Fig. 5.

Der Hubmagnet nach Fig. 3a besteht aus einer Erregerspule 1, die von Eisenteilen 2 zur magnetischen Flußführung umschlossen ist. Mit einem koaxial zur Erregerspule 1 vorgesehenen längsverschieblichen Kolbenanker 3 fest verbunden ist j eine Schubstange 4 zur Übertragung der magnetischen Kräfte, die

bei elektrischer Erregung der Erregerspule 1 auf den Kolbenanker 3 wirken. Nachdem der Kolbenanker 3 einen l'eilhub 12 zurückgelegt hat, schlägt dieser mit seiner Stirnfläche auf einen längsverschieblichen, zur Erregerspule 1 und zum Kolbenanker 3 koaxialen zylindrischen Polkern 5 auf, der von weiteren längsverschieblichen koaxialen Polkernen 6 und 7 innerhalb eines ortsfesten Polkerns 8 der Eisenteile 2 umschlossen ist. Durch die magnetischen Teilflüsse, die von den längsverschieblichen Polkernen 6 und 7 und dem orrtfesten Polkern 8 auf den Kolbenanker 3 einwirken, schiebt dieser die Polkerne 5> 6 und der Reihe nach um Teilhübe 13» 14 und 15 vor sich her, bis er schließlich auf den feststehenden Polkern 8 auftrifft. Die Anzahl der beweglichen Polstücke oder Polkerne ist gleich der

Anzahl der abfallenden Kurvenäste der Magnetkrafc-Hub-Kennlinie, die gefordert ist. Das letzte Polstück oder der letzte Polkern oder der ortsfeste Polkern können gleichzeitig als Festanschlag ίϋβϊΪΒίϊ UXXCL u.e.u.~ÜJf'üii dcil riüu xil ΛΓυ6ϊΐ5ΓiCiioiilig DogTSiiZcü. xjci der Aasführungsform des Hubmagneten nach Fig. 3a dient die Stirnfläche des feststehenden Polkerns8 als Anschlag für den Kolbenanker 3· Die Stirnflächen der Polkerne 5 bis 8 und des Kolbenankers 3 sind durch eine antimagnetische Scheibe 9 zur Verminderung von Remanenzkräften diistanziert. Die Längsverschieblichkeit der Polkerne 5 bis 7 relativ zueinander ist durch Spalte 10 zwischen den Polkernen gewährleistet. Radial

nach außen vorstehende Ringansätze 11 am äußeren Ende der Polkerne 5 bis 7 dienen als Stütze , damit diese nicht dem Kolbenanker 3 entgegenlaufen können.

Fig. 4 zeigt den Verlauf der Magaetkraxt über dem Hub, wobei die Teilhübe 12 bis 15 wiederum ersichtlich sind. Infolge der exakt senkrechten linken Kurvenflanken 16 kann man durch Scherung mit einer geeigneten Federkennlinie in Abhängigkeit vom Erregerstrom exakte Hubpositionen anfahren.

Durch Kombination mit den bisher bekannten Beeinflussungsmöglichkeiten der Magnetkrafc-Hub-Kennlinie kann diese in breiten Grenzen variiert werden.

Ein Anwendungsbeispiel für eine kombinierte Beeinflussung der Magnetkraft-Hub-Kennlinie liegt bei dem in Fig. 5 dargestellten Hubmagneten vor, der zur Betätigung von "itzventilen besonders gut geeignet ist. Da gegen den Mediumdruck das Ventil geöffnet werden muß, ist eine hohe Anfangskraft notwendig. Nachdem der Ventilteller abgehoben ist, sind zur endgültigen Öffnung dagegen nur noch relativ geringe Kräfte erforderlich. Eine diesen Anforderungen gemäße Magnetkraft-Hub-Kennlinie muß etwa die in Fig. 6 dargestellte Form aufweisen. Sie ist mit dem \n Fig. 5 dargestellten Hubmagneten verwirklichbar. Dieser Hub-

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magnet hat einen herkömmlichen ortsfesten Polkern 18, welcher der Stirnfläche das Kolbena ;;?rs ? zugewandt einen hohlzylindrischen, sich verjüngenden Ans-r.-^!-z, in welchen der Kolbenanker 3 beim Arbeitsteilhub 20 eintaucht, aufweist. Im ortsfesten Polkern 18 ist längsverschieblich ein zylindrischer Polkern angeordnet. Nachdem der Kolbenanker 3 einen ersten Teilhub 19 bis zur äußeren Stirnfläche des Polkerns 18 durchlaufen hat, erfolgt die Kennl iien-Beeinflussung über den Teilhub 20. Aus Fig. 6 ist zu erst an, daß über den Teilhub 20 eine leicht ansteigende Kennlinie gewah.lt ist.

, Schutzansprüche

Claims (5)

1. Schutzansprüche

   Hubmagnet, gekennzeichnet durch wenigstens einen durch den Anker (3) gegenüber dem feststehenden Polkern (8; 18) bewegbaren Polkern (5, 6, 7; 17) am Arbeitsluftspalt, der in der Ruhelage des Ankers mit Abstand von diesem gehalten ist.
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2. 2. Hubmagnet nach Anspruch 1, mit Einern längsverschieblichen Kolbenanker, gekennzeichnet durch wenigstens einen zylindrischen, zum Kolbenanker (3) koaxialen Polkern (5,β,7;17) welcher im ortsfesten Polkern (8; 18) längsverschieblich ist.
3. 3. Hubmagnet nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß jeder längsverschiebliche Polkern (5, 6, 7; 17) einen rad;'al wegstehenden Ringansatz (11) am äußeren Ende aufweist.
4. 4. ' Hubmagnet nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere längsverschiebliche Polkerne (5, 6, 7; 17) unterschiedlicher Länge einander teleskopartig um- ' schließen und mit unterschiedlichem Abstand von dem in der Ruhelage befindlichen Kolbenanker(3) gehalten sind.
5. 5. Hubmagnet nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß der feststehende Polkern (8; 18) und/oder die beweglichen PolKerne (5, 6, 7; 17) und/oder der Anker (3) zur weiteren Beeinflussung der Nagnetkraft-Hub-Kennlinie zusätzlich eine hierzu bekannte geometrische Formgebung aufweisen.

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