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Elektrohydraulische Verstellvorrichtung Die Erfindung bezieht sich
auf eine elektrohydraulische Verstellvorrichtung und besteht im wesentlichen darin,
daß ein gleichstrom- oder wechselstrombetriebener Elektromagnet mit kleinstmöglichem
Luftspalt und größtmöglicher Ankerfläche derart unter öl angeordnet ist, daß der
Anker den ölraum dicht nach außen abschließt, wobei die kurzhubige Ankerbewegung
mittels einer hydraulischen Übersetzung einen Stellkolben mit großem Hub und kleiner
Druckfläche verschiebt.
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Eine solche elektrohydraulische Verstellvorrichtung zeichnet sich
vor allem durch einfachen Aufbau, kleine Baumasse und hohe Stellkräfte aus. Der
Bedarf an Amperewindungen ist sehr gering, da der Windungsbedarf im umgekehrten
Verhältnis der hydraulischen Übersetzung zum Ankerhub steht. Bei einem Ankerhub
vo'n beispielsweise 2,5tnm und einem Stellhub von beispielsweise 7o mm geht also
der Amperewindungsbedarf auf
zurück, wenn man den Stellhub von 70 mm nicht direkt mit dem Anker, sondern
über eine hydraulische Übersetzung des Ankerhubes ausführt. Auch der elektrische
Leistungsbedarf ist infolgedessen sehr gering, und die bisher wegen ihres hohen
Leistungsbedarfs von den motorisch betriebenen elektrohydraulischen Verstellvorrichtungen
verdrängten Elektromagnete können in ihrer erfindungsgemäßen Ergänzung durch eine
hydraulische Übersetzung wieder wettbewerbsfähig werden.
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Die Zeichnung zeigt dry Ausführungsbeispiele der Erfindung in einem
Längsschnitt.
In Fig. i bezeichnet i o das Gehäuse der Vorrichtung,
das in einem topfförmigen Teil I t die Magnetspule 12 und den Anker 13 einschließt
und mit seinem Ansatz 14 den Druckzylinder für den Steilkolben 15 bildet. Der großflächige
Anker 13 ist mit einem zentralen Bolzen 16 in einer zentrischen Bohrung 17 des Magnetkörpers
geführt. Die Bohrung 17 ist dabei an ihrem rückseitigen Ende offen und durch Kanäle
o. dgl. mit dem Magnetraum i i in offener Verbindung.
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Die der Magnetspule 12 abgewandte Seite des Ankers 13 ist mit einer
Balgmembran 18 versehen, die den mit öl gefüllten Magnetraten t i nach außen abdichtet.
Zum Schutz des Ankers 13 ist diesem ein perforiertes Blech vorgeschaltet.
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Im Verbindungsraum vom Magnetraum i i zum Druckzylinder 14 ist ein
Ventil 20 vorgesehen, das eine kleine zentrale Bohrung 2 i aufweist und durch eine
Druckfeder 22 gegen seinen Sitz gedrückt wird. 23 ist eine Abdichtung des Steilkolbens
15 und 24 eine Öse am Ende des Kolbens, über die der Kolben mit dem zu verstellenden
Arbeitsgerät o. dgl., z. B. einer Bremse, kuppelbar ist. 2 5 ist ein Auge am unteren
Gehäuseboden, durch das die Vorrichtung beispielsweise mittels eines Bolzens schwenkbar
gelagert werden kann.
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Die Zeichnung läßt erkennen, daß der Elektromagnet 12, 13 bei verhältnismäßig
sehr großer Ankerfläche einen sehr kleinen Luftspalt aufweist und die Druckfläche
des Steilkolbens 15 sehr klein ist. Wird der Magnet 12, 13 eingeschaltet, so wird
durch die Ankerbewegung nach rechts die im Raten i i eingeschlossene Ölmenge durch
die kleine Bohrung 21 in den Druckraum des Zylinders 14 gedrückt und dadurch der
Stellkolben 15 nach oben bewegt. Die schlagartige Ankerbewegung wird dabei durch
die öldrosselung in der Bohrung in der gewünschten Weise gedämpft.
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Wird der Magnet 12 abgeschaltet, so geht der Stellkolben 15 unter
der Wirkung einer beim Arbeitshub gespeicherten Gegenkraft, z. B. Feder, in die
Ausgangslage zurück. Die Rückbewegung des Steilkolbens 15 kann dabei momentan erfolgen,
da das Ventil 2o unter dem Druck des öles von oben nunmehr den vollen Querschnitt
für die Rückströmung freigibt. Das in der Bohrung 17 der Magnetspule 12 befindliche
öl kann beim Ankerhub nach hinten in den Magnetraum ,i i entweichen.
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Bei der Ausführung der Fig. 2 ist der Magnet als, Topfmagnet ausgebildet.
In einem topfförmigen Hohlraum des Magnetkörpers 26 sind in konzentrischer Anordnung
die zylindrische Magnetspule 27, der mit einer zentralen Bohrung versehene Tauchanker
28, der Druckzylinder 29 und schließlich der Steilkolben 30 untergebracht.
Alle Teile befinden sich unter Öl. Zur Abdichtung gegen den drucklosen Ölraum 31
dienen ein Deckel 32 und eine Stopfbuchsenpackung 33, wobei die letztere das obere
Ende des Tauchankers 28 druckdicht umschließt.
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Der Druckzylinder 29 ist durch Schrauben 34 auf Stegen 35 des Topfbodens
befestigt. Der Zylinder 29 bat dabei einen solchen Außendurchmesser, daß zwischen
der Spule 27 und dem Zylinder ein kleiner ringförmiger Druckraum 36 verbleibt. Das
untere Ende des Druckzylinders 29 nimmt, wie bei der Ausführung der Fig. i, ein
Ventil 37 auf, das eine kleine zentrale Bohrung 38 besitzt und durch eine Druckfeder
39 nach oben gegen seinen Sitz gedrückt wird. 4o ist eine zusätzliche, teilweise
in den Druckzylinder 29 eingesetzte Hülse zur guten Führung des Steilkolbens 3o.
Die Hülse 4o und der Steilkolben 3o bestehen dabei vorzugsweise aus Bronze o. dgl.
Die obere Stirnfläche des Druckzylinders 29 ist durch eine dünne Scheibe 4t aus
unmagnetischem Werkstoff abgedeckt.
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Zwischen Druckzylinder 29 und Tauchanker 28 befindet sich ein ringförmiger
Druckraum 42, der mit dem unteren Ventilraum 43 durch den Zwischenraum 36 verbunden
ist. 44 und 45 sind die Rückstellfedern des Ankers 28. Sie stützen sich mit den
unteren Enden in Bohrungen des Zylinders 29 und mit ihren oberen Enden in Bohrungen
des Ankers 28 ab.
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Der Tauchanker 28 ist mit Längsbohrungen 46 sowie Querbohrungen 47
und 48 versehen. Weiter ist der Steilkolben 3o mit seinem mittleren Teil 49 ein
wenig abgedreht, so daß zwischen dem abgedrehten Kolbenteil 49 und dem diesen in
der Ruhelage umschließenden Teil des Ankers 28 ein Ringkanal 5o entsteht. Die Zeichnung
zeigt, daß auf diese Weise in der Ruhelage des Ankers 28 der drucklose ölraum 31
über die Längsbohrungen 46, die Querbohrungen 47, den Ringkanal 50, die Querbohrungen
48 und von diesen über den Luftspalt 51 mit dem Druckraum 42 verbunden ist. Etwaige
Leckölverluste werden auf diese Weise in jeder Arbeitspause selbsttätig ersetzt,
und die für das ordnungsgemäße Arbeiten notwendige Vollfüllung der Druckräume ist
damit gesichert. Die Steuerung dieser Verbindung erfolgt dabei durch die Steuerkanten
52 und 53 des Steilkolbens 3o bzw. des Ankers 28. 54 ist ein Druckkontakt für den
Haltestromkreis des Magneten.
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Die Zeichnung zeigt die Vorrichtung in ihrer Ruhelage. Wird die Spule
27 erregt, so wird der Anker 28 nach unten gezogen. Dabei wird durch die Steuerkanten
52 und 53 die Verbindung des drucklosen ölraumes 41 mit den Druckräumen 42, 36 und
43 unterbunden. Das in den Druckräumen befindliche öl wird durch die Ventilbohrung
38 unter den Stellkolben 30 gedrückt und dadurch der Kolben nach oben bewegt.
Wird die Magnetspule 26 abgeschaltet, so wird, wie im Falle der Fig. i, der Steilkolben
3o unter der Wirkung einer beim Arbeitshub gespannten Feder o. dgl. nach abwärts
gedrückt. Das Druckventil 37 gibt den vollen Querschnitt frei, so daß das unter
dem Kolben befindliche öl schnell in die Räume 43, 36 und 42 zurückströmen kann.
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Zur besseren Beherrschung der Abdichtung wird in Weiterbildung der
Ausführung nach Fig.2 bei der Bauart der Fig. 3 der Hub des Steilkolbens 30 nicht
in geradliniger Hinundherbewegung, sondern in einer Drehbewegung nach außen abgeleitet.
Zu diesem Zweck ist das obere Ende des Steilkolbens 30
mit einer
Schraubennut 54 versehen, in der ein Gleitzapfen 55 eines durch die Stopfbuchsenpackung
33 nach außen gehenden, drehbaren Stellgliedes 56 geführt ist. Eine Verdrehung des
Stellkolbens 30 wird dabei durch eine Längsnut 57 und einen in dieser geführten
ortsfesten Gleitzapfen 58 verhindert. 59 ist ein mit dem oberen Ende des Stellgliedes
56 fest verbundener Stellhebel, durch den die Drehbewegung des Stellgliedes 56 auf
das Arbeitsgerät o. dgl. übertragen wird. 6o ist der Haltekontakt des Magneten.
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In der gezeichneten Lage befindet sich der Stellkolben 3o in seiner
oberen Arbeitsstellung. Wird der Magnet abgeschaltet, so drückt die beim Arbeitshub
gespannte Feder o. dgl. über den Stellhebel 59 das Stellglied 56 in die Ausgangslage.
Durch die Schraubennutkupplung 54, 55 wird dabei auch der Stellkolben
30 in die Ausgangslage zurückgeschoben.
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Die Erfindung ist auf die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt.
So kann z. B. mit Vorteil auch eine Bauart verwendet werden, bei dezj der Stellkolben
aus zwei teleskopartig ineinandergeführten Kolben mit verschieden großer Druckfläche
besteht. Der Kolben mit der kleinen Druckfläche wirkt dabei als Kolbenstange für
den Kolben mit der großen Druckfläche derart, daß im ersten Teil des Arbeitshubes
der große Kolben über den kleinen auf das zu verstellende Arbeitsglied arbeitet,
während im zweiten Teil des Arbeitshubes der große Kolben durch einen festen Anschlag
festgehalten wird und der kleine Kolben allein den Krafthub ausübt. An Stelle von
zwei Kolben können in sinngemäßer Anordnung auch deren mehrere vorgesehen werden.