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Elektromagnetischer Schwingankerantrieb Die Erfindung bezieht sich
auf elektromagnetische Schwingankerantriebe, wie sie insbesondere zum Antrieb von
mit Kolben, beweglichen Behältern o. dgl. arbeitenden Arbeitsgeräten, beispielsweise
Pumpen, verwendet werden. Bei Schwingankerantrieben dieser Art wird zur Erzielung
einer geringen Antriebsleistung vielfach mit Resonanz zwischen der Eigenfrequenz
des Schwingankersystems und der die Schwingbewegung anregenden Frequenz gearbeitet.
Derartige rein magnetische Schwingankerantriebe haben, insbesondere beim Antrieb
von Kolben und Membranen, den Nachteil, daß ihr Hub nicht begrenzt ist. Besonders
beim Kompressorbau, wo die genaue Einhaltung des schädlichen Raumes eine sehr große
Rolle spielt, wirkt sich dieser Nachteil störend aus.
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Es sind zwar magnetelektrische Antriebe bekannt, bei denen die Schwinganker
mit Hebeln und mehreren Gelenken mit dem Kompressorkolben verbunden sind, wodurch
eine Begrenzung des schädlichen Raumes im Zylinder erreicht wird. Hierbei dienen
jedoch die Gelenke zur Übertragung der Antriebskräfte selbst. Eine Möglichkeit,
den Kolben mit dem Schwinganker selbst starr zu verbinden, besteht hierbei nicht.
Auch kann man diese bekannten Anordnungen nicht so ausführen, daß keinerlei gleitende
Reibung während des Betriebs auftritt.
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Die Erfindung bezieht sich auf einen elektromagnetischen Schwingantrieb
für mit Kolben, Membranen o: dgl. arbeitende Kom, pressoren von Kältemaschinen,
Pumpen und ähnlichen Apparaten, bei denen der Weg des Kolbens bzw. der Membran beim
Druckhub ebenfalls durch ein Gelenk begrenzt wird. Erfindungsgemäß werden die obenerwähnten
Schwierigkeiten dadurch beseitigt, daß der
Schwinganker auf der
dem Kolben bzw. der Membran abgewendeten Seite zur Begrenzung des Druckhubes über
ein seine Bewegung in dieser Richtung begrenzendes, keine Antriebskräfte übertragendes
Gelenk mit einem feststehenden Teil des Antriebs verbunden ist. Diese Anordnung
gibt die Möglichkeit, den Schwinganker mit der Arbeitsvorrichtung, also beispielsweise
mit dem Kolben oder der Membran, direkt starr zu verbinden, wobei das besondere,
auf der dem Kolben oder der Membran abgewendeten Seite angeordnete, keine Antriebskräfte
übertragende Gelenk lediglich für die Begrenzung des Druckhubes sorgt. Man kann
auf diese Weise den Schwinganker und die Arbeitsvorrichtung in derselben Richtung
schwingen lassen und mit einfachen Mitteln den Antrieb sogar auch so ausführen,
daß keinerlei gleitende Reibung bei den Antriebsteilen während des Betriebes auftritt.
Das bei der Erfindung verwendete Gelenk kann beispielsweise aus zwei Gelenkstäben
bestehen; besonders vorteilhafte Ausführungsformen erhält man auch dann, wenn zur
Hubbegrenzung Federgelenke verwendet werden. Die Figuren zeigen eine Reihe von Ausführungsbeispielen
der Erfindung. In Fig. i ist mit i ein Schwinganker und mit 2 die zugehörige Magnetspule
bezeichnet. Das von dem Schwinganker angetriebene Arbeitsgerät ist nicht näher dargestellt.
Zur Begrenzung der Hubbewegung nach oben hin ist mit dem unteren Teil des Schwingankers
ein aus den beiden Gelenkstäben 3 und d. bestehendes Gelenk verbunden. Am unteren
Ende des Gelenkstabes .4 ist ein Gegengewicht 5 starr befestigt. Bei der vom Anker
ausgeführten hin und her gehenden Bewegung bewegt sich das Gelenk zwischen den beiden
dargestellten Endlagen um die Gelenkpunkte 6, 7, B. Im Ausführungsbeispiel ist angenommen,
daß das Gegengewicht so bemessen ist, daß es durch seine Schwerkraft das System
schwingungsfähig macht und damit die sonst übliche Feder ersetzt.
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Wie die Fig.2 bis d. zeigen, kann diese Anordnung weiterhin so durchgebildet
werden, daß durch eine zusätzliche Feder die Schwingungszahl des Systems erhöht
und mit der anregenden Frequenz in Resonanz gebracht wird. Soweit die einzelnen
Teile mit denen in Fig. i übereinstimmen, sind dieselben Bezugszeichen verwendet.
Bei Fig.2 ist eine zusätzliche Feder g am oberen Ende des Schwingankers befestigt.
In Fig. 3 greift eine zusätzliche Feder Io am Drehpunkt 7 des Gelenks an. Gemäß
Fig. q. ist am oberen und am unteren Ende des Schwingankers je eine Feder i i, i2
angebracht, die in der aus der Figur ersichtlichen Weise mit dem feststehenden Teil
des Antriebs verbunden sind. Bei dieser Anordnung ist der Anker frei aufgehängt;
man braucht infolgedessen diesen Teil des Antriebs nicht zu schmieren oder zu überwachen.
Aus diesem Grunde ist eine derartige Bauform besonders geeignet, wenn es sich um
Schwingankerantriebe handelt, die für Haushaltmaschinen bestimmt sind.
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Zwei weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung, bei denen auch nur
eine sehr geringe Schmierung oder Wartung des Antriebs erforderlich ist, zeigen
die Figuren 5 und 6 In Fig. 5 sind mit 13 und 14 die beiden Ge lenkstäbe
bezeichnet. Am unteren Teil des Schwingankers i ist der Halter 15 starr befestigt,
dessen Ende als Schneide 17 ausgebildet ist, die in einer entsprechenden Pfanne
16 des Gelenkstabes 13 beweglich ist. Der Gelenkstab 14 besitzt an beiden
Enden Schneiden 18, 21, während der Gelenkstab 13
am unteren Ende i9
und diejenige Stelle, an welcher das Gelenk mit dem feststehender, Teil 22 des Antriebs
verbunden ist, bei 20 entsprechend als Pfanne ausgebildet sind.
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Gemäß Fig. 6 sind die zur Hubbegrenzung dienenden starren Gelenkstäbe
23 und 24 kettengliedförmig ausgebildet und in der aus der Figur ersichtlichen Weise
auf der einen Seite mit dem unteren Teil des Schwingankers i und auf der anderen
Seite mit einem feststehenden Teil 25 des Antriebs beweglich verbunden. Auch bei
den in Fig. 5 und 6 dargestellten Anordnungen wird die Bewegung des Kolbens i nach
oben hin auf einen durch die Gelenke gegebenen Betrag begrenzt. Durch geeignete
Formgebung der Gelenkstäbe kann erreicht werden, daß sie sich beim Betrieb ständig
berühren.
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Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich
dann, -wenn zur Hubbegrenzung an Stelle eines aus mehreren starren Gelenkstäben
bestehenden Gelenkes ein Federgelenk verwendet wird. Ausführungsformen hierfür sind
in den Fig. 7 bis 9 dargestellt.
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Fig. 7 zeigt eine Aufhängung des Schwingankers i, welche der Ausführung
nach Fig. d. entspricht. Am unteren Ende ist zur Begrenzung der Hubbewegung des
Schwingankers jedoch ein Federband 26 befestigt, dessen Ende am Punkt 27 mit dem
feststehenden Teil des Antriebs verbunden ist. Da bei der praktischen Ausführungsform
ein Federband als Federgelenk besonders geeignet ist. empfiehlt es sich, die Mitte
dieses Federbandes mit einer zusätzlichen Masse 28 zu versehen, um ein einwandfreies
Durchschwingen durch die Mittellage zu gewährleisten, sofern nicht die Masse der
Feder selbst genügend groß ist. Wenn man derartige mit einem Federgelenk ausgerüstete
Schwingankerantriebe
bei Membranpumpen oder kinematisch ähnlich arbeitenden Geräten anwendet, gelingt
es, den ganzen Antrieb von jeder Wartung unabhängig zu machen.
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Um die Biegebeanspruchung,der zur Hubbegrenzung dienenden federnden
Gelenke nicht auf eine Stelle zu konzentrieren, empfiehlt es sich, an den Federbefestigungsstellen
in bekannter Weise Auslaufkurven vorzusehen. Eine derartige Ausführungsform ist
in Fig. 8 dargestellt. Der Schwinganker i ist an einem federnden, in sich geschlossenen
Bügel z9 an zwei einander gegenüberliegenden Stellen 30 und 31 befestigt.
Dieser Bügel ist an zwei ebenfalls einander gegenüberliegenden Stellen mit dem feststehenden
Teil des Antriebs verbunden. Zu diesem Zweck sind Haltestücke 32 vorgesehen, mit
denen Gewindebolzen 33 und 34 fest verbunden sind. Diese Gewindebolzen stützen sich
an den feststehenden Teilen des Antriebs in der aus der Figur ersichtlichen Weise
ab. Die Schrauben 35 und 36 dienen als Spannvorrichtung. Am unteren Ende des Schwingankers
ist das zur Hubbegrenzung dienende Federgelenk 37 befestigt, dessen anderes Ende
bei 38 mit dem feststehenden Teil des Antriebs verbunden ist. 39 ist eine in der
Mitte des Federbandes befestigte zusätzliche Masse, die bei angepaßter Federdimension
auch wegbleiben kann. Die Befestigungsstellen des Federbandes und der zusätzlichen
Masse sind in der aus der Figur ersichtlichen Weise als Auslaufkurven- ausgebildet.
Die oben beschriebene Anwendung eines in sich geschlossenen federnden Bügels a9
ermöglicht es, das System in einfacher Weise abzustimmen, da die dargestellte einstellbare
Spannvorrichtung die Erzeugung verschiedener Federkonstanten bzw. Eigenfrequenzen
ermöglicht.
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Fig.9 zeigt eine praktische Ausführungsform der Erfindung, bei der
der Schwinganker i an seinem oberen Ende mit einem als Kompressor dienenden beweglichen
Behälter 4o zusammengebaut ist. Mit 41 ist der feststehende Teil des Antriebs bezeichnet.
Dieser ist als Bügel ausgebildet. An seinem oberen Ende 4a ist die Nabe des beweglichen
Behälters befestigt, während an seinem unteren Ende 43 in der aus der Figur ersichtlichen
Weise das federnde, zur Hubbegrenzung angeordnete Federgelenk 44 befestigt ist.
Das federnde Gelenk ist andernends am unteren Teil 45 des Schwingankers i in der
aus der Figur ersichtlichen Weise befestigt. Es trägt in seiner Mitte eine zusätzliche
Masse 46. Mit 47 ist die Erregerwicklung des Elektromagneten bezeichnet. 48 ist
der Eisenkörper des Elektromagneten. Dieser ist mit - Hilfe der Bügel 49 mit' dem
feststehenden Teil 41 des Antriebs verschraubt. Der Schwinganker ist an einem oder
mehreren in sich geschlossenen federden Bändern 5o aufgehängt.
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In manchen Fällen kann es zweckmäßig sein, die Hubzahl zu verringern.
Zu diesem Zweck kann man für den Schwingankerantrieb statt eines Weicheisenkernes
einen Dauermagneten nehmen, der nur in jeder zweiten Halbwelle angezogen wird. Dadurch
wird bekanntlich die Hubzahl auf die Hälfte herabgesetzt.