EP0172384B1 - Electromagnetic device for actuating a plunger type core - Google Patents
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Definitions
- pole legs of the U-shaped magnetic flux body have support surfaces for bearing on contact surfaces in the housing.
- the measures taken according to these features further developing the invention are outstandingly suitable for arranging and fastening an electromagnet with a U-shaped magnetic foot body in a housing.
- the electromagnet is supported in the housing via the pole legs of the U-shaped magnetic flux body, while the latching projections on the magnet coil support body ensure the latching in the housing. So no further fasteners are required.
- the magnet coil carrier body is usually and expediently made of plastic, the applicable manufacturing expenditure for the fastening measures of the electromagnet in the housing is extremely low.
- the electromagnet can be fastened in a form-fitting manner in the housing. It is expedient that the locking projections of the magnet coil support body lie in the vicinity of the plane formed by the support surfaces of the magnet flux body.
- the free ends of the flat-profile legs protrude into the area of a metering valve for beverage concentrates, such as are used in devices for mixing soft drinks.
- a part of the control slide 6 of this metering device 5 consists of ferromagnetic conductive material and can thus be influenced as a plunger 7 between the free ends of the flat-profile legs. By tapering the flat profile legs 4 towards their free ends, the magnetic field in the area of the functional field is distributed and concentrated as required.
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Elektromagnetsystem mit einem Tauchanker, welcher insbesondere Bestandteil einer Dosiereinrichtung in Getränkeautomaten zur Dosierung von Getränkekonzentraten ist.The present invention relates to an electromagnet system with a submersible anchor, which is in particular a component of a metering device in beverage machines for metering beverage concentrates.
Bei der Entwicklung des Anmeldungsgegenstandes wurde davon ausgegangen, Elektromagnetanordnungen mit U-förmigen Magnetankem zu verwenden, um günstige Bedingungen für die frontseitige Auswechslung von Getränkekonzentrats-Behältem mit deren Dosiereinrichtungen zu bieten. Zwischen die Schenkel der Magnetpole wird das Dosierventil eingeschoben, dessen Steuerelement aus ferromagnetisch leitfähigem Material als Tauchanker ausgebildet ist. Tauchanker-Magnetsysteme haben die bekannte Eigenschaft, daß zwar. die Anzugskräfte gegenüber den sonstigen Magnetsystemen vergleichsweise relativ schwächer sind, daß aber diese Kräfte über einen größeren Ankerweg relativ gleichförmig wirken. Die auf den Magnetanker ausübbaren Kräfte durch den Elektromagnet sind im hohen Maße davon abhängig, wie der Magnetfluß geleitet wird und wie insbesondere die auftretenden Luftspalte in Erscheinung treten.When developing the subject of the application, it was assumed to use electromagnet arrangements with U-shaped magnet armatures in order to offer favorable conditions for the front-side replacement of beverage concentrate containers with their metering devices. The metering valve is inserted between the legs of the magnetic poles, the control element of which is made of ferromagnetic conductive material as a plunger. Submersible magnet systems have the well-known property that. the attraction forces are comparatively weaker compared to the other magnet systems, but that these forces act relatively uniformly over a larger armature travel. The forces that can be exerted on the magnet armature by the electromagnet depend to a large extent on how the magnetic flux is conducted and how the air gaps that occur occur.
Die Herstellung von Elektromagnetsystemen ist insoweit häufig problembelastet, daß die Ausgestaltung der Magnetkeme in dem Bereich der Magnetpolschuhe der Bewicklung der Elektromagnetspule störend entgegensteht. Aus diesem Grunde ist eine Reihe von Lösungsvorschlägen denkbar, bei denen die Magentkeme geteilt sind und nach dem Bewickeln der Elektromagnetspule mit dieser vereinigt werden.The manufacture of electromagnetic systems is often problematic to the extent that the design of the magnetic core in the area of the magnetic pole shoes interferes with the winding of the electromagnetic coil. For this reason, a number of proposed solutions are conceivable in which the magnetic cores are divided and are combined with the electromagnetic coil after winding.
Aufgabe der Erfindung ist es nunmehr, eine Elektromagnetanordnung mit einem Tauchanker bereitzustellen, welche sowohl herstellungstechnisch möglichst einfach aufgebaut ist, als auch funktionstechnisch die Anforderungen an einen günstigen Magnetfluß bietet. Neben diesen Forderungen sollen auch günstige Voraussetzungen für einen raumsparenden Einbau gegeben sein.The object of the invention is now to provide an electromagnet arrangement with a submersible armature, which is constructed as simply as possible in terms of production technology and also offers the functional requirements of a favorable magnetic flux. In addition to these requirements, there should also be favorable conditions for space-saving installation.
Eine Elektromagnetanordnung welche diesen Anforderungen in hohem Maße genügt, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetanker in ein Magnetfeld eintaucht, das zwischen zwei flachprofiligen aus ferromagnetisch leitfähigem Material bestehenden Schenkeln eines U-förmig ausgebildeten Magnetkems gebildet wird, wobei die Elektromagnetspule auf einem zylindrischen aus ferromagnetisch leitfähigem Material bestehenden Kern angeordnet ist, mit dem die flachprofiligen Schenkel nach Aufbringung der Elektromagnetspule mechanisch und magnetisch leitfähig verbindbar sind.An electromagnet arrangement which meets these requirements to a high degree is characterized according to the invention in that the magnet armature is immersed in a magnetic field which is formed between two flat-profile legs of a U-shaped magnetic core consisting of ferromagnetic conductive material, the electromagnet coil being on a cylindrical one made of ferromagnetic Conductive material existing core is arranged, with which the flat-profile legs can be mechanically and magnetically conductively connected after application of the electromagnetic coil.
Aus der FR-A-2 164 485 sind zwar Elektromagnetanordnungen bekannt, bei denen ein Drehanker zwischen ähnlich ausgebildeten U-förmigen Schenkeln beweglich ist. Bei bisher bekannt gewordenen Tauchanker anordnungen wurde jedoch der Tauchanker in zylinderförmigen Gehäusen untergebracht (z. B. DE-B-1 255 531).From FR-A-2 164 485 electromagnet arrangements are known in which a rotating armature is movable between similarly shaped U-shaped legs. In previously known plunger anchor arrangements, however, the plunger was accommodated in cylindrical housings (e.g. DE-B-1 255 531).
Zur Erzielung möglichst hoher Magnetkräfte wird eine derartige Elektromagnetanordnung vorteilhafterweise mit Gleichstrom beaufschlagt werden. Die nach den Merkmalen der Erfindung ausgestaltete Elektromagnetanordnung erfüllt alle herstellungstechnischen, funktionstechnischen und einbautechnischen Anforderungen gemäß Aufgabenstellung. Der mit isoliertem Draht bewickelte Spulenträgerkörper ist maschinell bewickelbar und wird anschließend auf den zylindrischen Kern aufgesteckt. Anschließend werden an diesem zylindrischen Kern die flachprofiligen Schenkel als Polschuhe mechanisch und magnetisch leitfähig befestigt. Diese flache Ausbildung der Schenkel ist auch günstig für den Magnetfluß im Bereich des Tauchankers. Dadurch wird an dieser Stelle ein breites homogenes Magnetfeld erzeugt. Auch einbautechnisch bietet die Elektromagnetanordnung mit den flachprofiligen Schenkeln als Polschuhe besonders günstige Voraussetzungen. Die Baubreite ist relativ schmal und glattwandig. Dennoch wird der insbesondere stimseitig aus der Elektromangnetspule austretende Magnetfluß von den flachprofiligen Schenkeln übernommen und gezielt in den Bereich des Tauchankers geleitet.In order to achieve the highest possible magnetic forces, such an electromagnet arrangement will advantageously be supplied with direct current. The electromagnet arrangement designed according to the features of the invention fulfills all manufacturing, functional and installation requirements according to the task. The coil carrier body, which is wound with insulated wire, can be wound by machine and is then attached to the cylindrical core. The flat-profile legs are then mechanically and magnetically attached to this cylindrical core as pole pieces. This flat design of the legs is also favorable for the magnetic flux in the area of the plunger. This creates a broad, homogeneous magnetic field at this point. The electromagnet arrangement with the flat-profile legs as pole shoes also offers particularly favorable conditions in terms of installation technology. The overall width is relatively narrow and smooth-walled. Nevertheless, the magnetic flux escaping from the magnetic coil, especially on the end side, is taken over by the flat-profile legs and directed into the area of the plunger.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist die erfindungsgemäße Elektromagnetanordnung dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der flachprofiligen Schenkel zu ihren freien Enden sich verjüngend ausgebildet ist. Damit wird der Tatsache Rechnung getragen, daß der Magnetfuß in den Schenkeln hin zu den freien Enden abnimmt, und zwar dadurch, daß das Magnetfeld über den Magnetanker breiträumig sich zwischen den flachprofiligen Schenkeln erstreckt. Neben der Gewichtsverringerung wird also auch eine günstige Beeinflussung des Magnetfeldes durch diese Verjüngung hin zu den freien Enden der flachprofiligen Schenkel erreicht.According to a preferred embodiment, the electromagnet arrangement according to the invention is characterized in that the cross section of the flat-profile legs is tapered towards their free ends. This takes into account the fact that the magnetic base in the legs decreases towards the free ends, namely in that the magnetic field extends over the magnet armature over a wide area between the flat profile legs. In addition to the reduction in weight, a favorable influence on the magnetic field is also achieved by this taper towards the free ends of the flat-profile legs.
Nach einer anderen bevorzugten Ausgestaltung ist die erfindungsgemäße Elektromagnetanordnung dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenträgerkörper Ansätze zur funktionsgerechten mechanischen Ausrichtung der flachprofiligen Schenkel aufweist. Mit Hilfe dieser Maßnahme können die flachprofiligen Schenkel nach dem Aufsetzen auf den zylindrischen Kern in entsprechenden zylindrischen Bohrungen zueinander und zum Spulenträgerkörper justiert werden. Anschließend erfolgt in einfacher Weise ein Verkeilen bzw. Vernieten des zylindrischen Kerns in den zylindrischen Durchbrüchen dieser flachprofiligen Schenkel zu einer Einheit.According to another preferred embodiment, the electromagnet arrangement according to the invention is characterized in that the coil carrier body has approaches for functional mechanical alignment of the flat-profile legs. With the aid of this measure, the flat-profile legs can be adjusted to each other and to the coil carrier body after being placed on the cylindrical core in corresponding cylindrical bores. This is followed in a simple manner by wedging or riveting the cylindrical core in the cylindrical openings of these flat-profile legs to form a unit.
Bevorzugterweise sind die erfindungsgemäßen Elektromagneten in einem Gehäuse besonders vorteilhaft einsetzbar, dadurch daß die stimseitigen Flansche des Magnetspulen-Trägerkörpers Rastansätze aufweisen, welche mit Rastansätzen im Gehäuse zusammenwirken.The electromagnets according to the invention can preferably be used particularly advantageously in a housing, in that the end flanges of the magnet coil support body have latching projections which interact with latching projections in the housing.
Im Rahmen dieser nach den erfindungsgemä- βen Merkmalen ausgestalteten Anordnung ist es zweckmäßig, daß die Polschenkel des U-förmig ausgebildeten Magnetflußkörpers Stützflächen zur Anlage auf Auflageflächen im Gehäuse aufweisen.It is within the scope of this arrangement designed according to the features according to the invention It is advisable that the pole legs of the U-shaped magnetic flux body have support surfaces for bearing on contact surfaces in the housing.
Die nach diesen die Erfindung weiterbildenden Merkmalen getroffenen Maßnahmen eignen sich in hervorragendem Maße zum Anordnen und Befestigen eines Elektromagneten mit einem U-förmig ausgebildeten Magnetfiußkörper in einem Gehäuse. Über die Polschenkel des U-förmig ausgebildeten Magnetflußkörpers stützt sich der Elektromagnet im Gehäuse ab, während die Rastansätze am Magnetspulen-Trägerkörper für die Verrastung im Gehäuse sorgt. Es sind also keine weiteren Befestigungsmittel erforderlich. Da der Magnetspulen-Trägerkörper üblicherweise und zweckmäßigerweise aus Kunststoff gefertigt ist, ist insbesondere der zutreffende herstellungstechnische Aufwand für die Befestigungsmaßnahmen des Elektromagneten in dem Gehäuse äußerst gering. Durch entsprechende Zuordnung der Rastansätze an dem Magnetspulen-Trägerkörper zu den Stützflächen des U-förmig ausgebildeten Magnetflußkörpers ist der Elektromagnet im Gehäuse formschlüssig verbunden befestigbar. Dabei ist es zweckmäßig, daß die Rastansätze des Magnetspulen-Trägerkörpers im Nahbereich der durch die Stützflächen des Magnetflußkörpers gebildeten Ebene liegen.The measures taken according to these features further developing the invention are outstandingly suitable for arranging and fastening an electromagnet with a U-shaped magnetic foot body in a housing. The electromagnet is supported in the housing via the pole legs of the U-shaped magnetic flux body, while the latching projections on the magnet coil support body ensure the latching in the housing. So no further fasteners are required. Since the magnet coil carrier body is usually and expediently made of plastic, the applicable manufacturing expenditure for the fastening measures of the electromagnet in the housing is extremely low. By appropriate assignment of the locking lugs on the magnet coil support body to the support surfaces of the U-shaped magnetic flux body, the electromagnet can be fastened in a form-fitting manner in the housing. It is expedient that the locking projections of the magnet coil support body lie in the vicinity of the plane formed by the support surfaces of the magnet flux body.
Ein nach den Merkmalen der Erfindung ausgestaltetes Ausführungsbeispiel ist anhand der Zeichnung im folgenden näher beschrieben. Es zeigen :
- Fig. 1 eine schematisierte Seitenansicht der Elektromagnetanordnung, teilweise geschnitten,
- Fig. 2 eine schematisierte Ansicht dieser Elektromagnetanordnung von unten
- Fig. 3 eine Seitenansicht der Elektromagnetanordnung in einem Gehäuse im Schnitt,
- Fig. 4 ein Ansicht dieser Anordung von unten im Schnitt und
- Fig. 5 eine Ansicht des Gehäuseabschnitts zur Aufnahme dieses Elektromagneten von oben im Schnitt.
- 1 is a schematic side view of the electromagnet assembly, partially in section,
- Fig. 2 is a schematic view of this electromagnet arrangement from below
- 3 is a side view of the electromagnet assembly in a housing in section,
- Fig. 4 is a view of this arrangement from below in section and
- Fig. 5 is a view of the housing section for receiving this electromagnet from above in section.
Eine auf einen Spulenträgerkörper 1 aufgebrachte Elektromagnetspule 2 ist auf einem zylindrischen Kern 3 aus ferromagnetisch gutleitfähigem Material angeordnet. Stimseitig vom Spulenträgerkörper 1 und damit von der Elektromagnetspule 2 sind zwei flachprofilige Schenkel 4 angeordnet, welche zylindrische Durchbrüche aufweisen, in denen der zylindrische Kern 3 verkeilt ist.An
Die freien Enden der flachprofiligen Schenkel ragen in den Bereich eines Dosierventils für Getränkekonzentrate, wie sie in Geräten zum Mixen von Erfrischungsgetränken Verwendung finden. Ein Teil des Steuerschiebers 6 dieser Dosiereinrichtung 5 besteht aus ferromagnetisch leitfähigem Material und ist somit zwischen den freien Enden der flachprofiligen Schenkel als Tauchanker 7 beeinflußbar. Durch die Verjüngung der flachprofiligen Schenkel 4 zu ihren freien Enden hin wird das Magnetfeld im Bereich des Funktionsfeldes erfordernisgerecht verteilt und konzentriert.The free ends of the flat-profile legs protrude into the area of a metering valve for beverage concentrates, such as are used in devices for mixing soft drinks. A part of the
Im Bereich der Elektromagnetspule 3 jedoch überdecken die flachprofiligen Schenkel 4 den Querschnitt dieser Spule, so daß die aus dieser stimseitig aust retenden Magnet felder günstig übernommen werden. Ansätze 12 am Spulenträgerkörper 1 dienen unter anderem dazu, die flachprofiligen Schenkel 4 gegenüber dem Spulenkörper 1 und damit auch gegeneinander in der Vormontage auszurichten. Daneben dienen diese Ansätze 12 aber auch als Verrastungselemente beim Einbau der Elektromagnetanordnung in ein Gehäuse.In the area of the
Wie aus den Figuren 3 bis 5 zu entnehmen ist, liegen die flachprofiligen Polschenkel 4 im Gerätegehäuse 8 auf Stützrippen 9 auf und werden durch die Gehäuseausbuchtung 10 zur Dosiereinrichtung 5 seitlich geführt zentriert. Zur Befestigung in der Einbaulage sind an den stimseitigen Flanschen des Magnetspulen-Trägerkörpers 1 paarweise Rastansätze 11, 12 angeordet. Uber die Rastansätze 11 wird der Elektromagnet über Rastansätze 13 des Gehäuses mit den flachprofiligen Polschenkeln 4 gegen die Stützrippen 9 gedrückt gehalten. Die Rastansätze 12 des Magnetspulen-Trägerkörpers 1 greifen in Aussparungen 14 innerhalb der Stützrippen 9. Diese Rastansätze 12 sind keilförmig ausgebildet, so daß der Elektromagnet auf den Stützrippen 9 in seine Einbaulage, bei welcher die Rastansätze 11 des Magnetspulen-Tragerkörpers 1 unter den Rastansätzen 13 des Gehäuses zu liegen kommen, unter elastischer Spreizung der Stützrippen 9 einschiebbar ist und in dieser Lage formschlüssig gehalten wird. Durch Spreizen der Stützstege 9 unter Zuhilfenahme eines Werkzeugs kann aber die Elektromagnetanordnung auch wieder aus dem Gerätegehäuse 8 genommen werden. In der Einbaulage wird die Elektromagnetanordnung über die stimseitigen Flansche des Magnetspulen-Trägerkörpers 2 zwischen den Stützstegen 9 zusätzlich gegen seitliche Verschiebung gesichert gehalten.As can be seen from FIGS. 3 to 5, the flat-profile pole legs 4 rest in the
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