WO2014000878A1 - Elektromagnetische pumpe - Google Patents

Elektromagnetische pumpe Download PDF

Info

Publication number
WO2014000878A1
WO2014000878A1 PCT/EP2013/001850 EP2013001850W WO2014000878A1 WO 2014000878 A1 WO2014000878 A1 WO 2014000878A1 EP 2013001850 W EP2013001850 W EP 2013001850W WO 2014000878 A1 WO2014000878 A1 WO 2014000878A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
armature
core part
air gap
coil
core
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/001850
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Axel MÜLLER
Michael Müller
Olaf OHLIGSCHLÄGER
Robert Wellnitz
Original Assignee
Thomas Magnete Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thomas Magnete Gmbh filed Critical Thomas Magnete Gmbh
Priority to CN201380033898.6A priority Critical patent/CN104411971B/zh
Priority to EP13734331.5A priority patent/EP2880312B1/de
Publication of WO2014000878A1 publication Critical patent/WO2014000878A1/de
Priority to US14/576,336 priority patent/US20150104338A1/en

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B35/00—Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for
    • F04B35/04—Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for the means being electric
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B17/00—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors
    • F04B17/03—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors
    • F04B17/04—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors using solenoids
    • F04B17/048—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors using solenoids the fluid flowing around the moving part of the motor

Definitions

  • the invention relates to an electromagnetic pump.
  • Electromagnetic pumps known in practice have a coil extending along a longitudinal axis, wherein the coil is in each case partially penetrated by a first ferromagnetic core part and a second ferromagnetic core part.
  • the ferromagnetic core parts are spaced apart from one another in the interior of the coil, wherein an armature that at least partially passes through the two core parts is axially displaced axially when the coil is excited by the resulting magnetic field. It is between the first
  • the cylindrical insertion section is in a likewise cylindrical
  • Receiving portion of the second core part received, wherein in the region of the first core part facing end side of the receiving portion, a the insertion of the anchor be facilitating chamfer can be provided.
  • a disadvantage is the structural design of the magnetic circuit but essentially to the first by the cylindrical configuration of the insertion
  • DE 10 2008 058 046 A1 describes in one exemplary embodiment an electromagnetic reciprocating pump with a coil and a first and a second ferromagnetically arranged in sections in the coil
  • a ferromagnetic armature is slidably received in a support sleeve made of a magnetically non-conductive material, wherein the support sleeve is provided in a receiving portion of the second core part facing the first core part.
  • a primary air gap is arranged between the armature and the first core part, and a secondary air gap is arranged between an insertion section of the armature and a receiving section of the second core part.
  • the magnet armature has at a first core part facing the end of a recess in which a first spring is received, which is supported at its end remote from the armature to the first core part.
  • At one of the second core part facing the end of the armature is a
  • a magnetic force between the armature and the first core part is greater than a magnetic force between the armature and the second core part.
  • Insertion section and the receiving section have no conical
  • Sections that can be used to realize a stroke-force characteristic that changes over the stroke In order to deviate from a substantially exponentially increasing course of the stroke-force characteristic, additional
  • Measures such as the provision of control electronics, are taken.
  • US 2009/0 200 499 A1 shows an electromagnetic linear drive for a pump with a coil which is enclosed in sections by a first ferromagnetic core part and a second ferromagnetic core part.
  • a ferromagnetic armature having yoke sections and magnet sections is slidable in a central area of the first core part and the second one
  • the armature has a first guide section and a second guide section with which the armature is guided in a first centering disk and a second centering disk. Between the An armature and the first core part and between the armature and the second core part, an air gap is formed. However, no primary air gap is arranged between the armature and the first core part. Thus, there is also no magnetic force between the armature and the first core part, which is greater than a magnetic force between the armature and the second core part in a closing operation of the first air gap. Finally, no
  • An insertion portion having at least one conical portion having a deviating from the frusto-conical contour of the front portion of the ferromagnetic armature opening angle provided.
  • DE 11 01 960 B describes an electromagnetic pump comprising a coil which is enclosed by a ferromagnetic housing.
  • the housing forms a cylindrical pumping space, in which a ferromagnetic Kemteil is added.
  • In the pump room is also a
  • ferromagnetic armature axially slidably received, wherein between the armature and the core part, an air gap is formed.
  • the pumping space is delimited at an end opposite the core part by a sealing flange made of a non-magnetically conductive material.
  • the armature is biased against the closure flange by means of a spring, which is supported on the core part and the armature, wherein an abutment is formed on the armature by a radially projecting insertion section of the armature, with which the armature is guided in the pump chamber.
  • the armature Upon energization of the coil, the armature displaces in response to a magnetic force against a spring force in the direction of the core part. After de-energizing the coil, the armature returns to a
  • the anchor may also have a conical shape.
  • An at least partially disposed in the coil second core part is not provided, as no at least partially disposed in the coil second core part.
  • a radial, secondary air gap between the insertion portion of the armature and the receiving portion of the second core member is absent, so that a magnetic force between the armature and the first core member at a closing operation of the first air gap is greater than a magnetic force between the armature and the second core member.
  • DD 128 346 A1 shows an electromagnetic drive with a coil and a first ferromagnetic core part.
  • a ferromagnetic armature is slidably received with an insertion.
  • a primary and a secondary air gap are arranged between the armature and the first core part and between the armature and the second magnetic core part.
  • a magnetic force between the armature and the first core part is greater than between the armature and the second core part, whereby the armature is displaced in the direction of the first core part and the primary air gap is closed.
  • the insertion section of the armature has a stepped contour.
  • a ferromagnetic armature with a first core part facing the front region with a stroke direction tapering frustoconical contour is not shown.
  • Receiving portion of the second core part protrudes, and an insertion portion having at least one conical portion, one of the
  • Core part is arranged a second ferromagnetic core part, wherein the first core part and the second core part form a low-pressure chamber of the pump.
  • a ferromagnetic armature is slidably received in the low pressure chamber.
  • a primary air gap and between the armature and the second core part a secondary air gap is arranged.
  • the armature has a receiving portion on which a first end of a spring is supported.
  • a second end of the spring is supported on an extension of a low-pressure chamber limiting Housing part of the pump. This is the anchor against a
  • a ferromagnetic armature having a front region facing the first core part with a frustoconical contour tapering in the stroke direction or a front region of the armature projecting radially over an end face of the receiving section of the second core part facing the first core part is not shown.
  • no insertion section is provided with at least one conical section which has an opening angle deviating from the frusto-conical contour of the front area of the ferromagnetic armature.
  • US 2,006,592 A shows an electromagnetic pump comprising a first coil and a second coil, which are arranged axially spaced apart in a pump housing.
  • the first coil and the second coil are radially bounded on the inside by a support sleeve of a magnetically non-conductive material, which forms a pumping chamber of the pump.
  • the pumping chamber is limited in the axial direction at one end by a first ferromagnetic core part, which is partially enclosed by the second coil.
  • the pump chamber is bounded in the axial direction by a second ferromagnetic core part, which is partially enclosed by the first coil.
  • a ferromagnetic armature is received axially displaceable.
  • the armature displaces due to a magnetic force in the direction of the first core part, wherein the primary air gap is closed.
  • the armature is displaced in the direction due to a magnetic force acting in the opposite direction of the second core part, wherein the secondary air gap is closed.
  • the armature has tapered ends at first and second ends
  • Insertion sections which are aligned with conical receiving portions in the first core part and the second core part, so that the anchor is insertable into the first core part and the second core part.
  • An electromagnetic pump with exactly one coil is not shown.
  • no radial, secondary air gap is arranged between the insertion section of the armature and the receiving section of the second core section facing the longitudinal axis.
  • An insertion portion having at least one tapered portion having an opening angle other than the frusto-conical contour of the front portion of the ferromagnetic anchor is also not shown.
  • FR 2 428 343 A1 describes an electromagnetic linear drive with a coil arranged in a housing.
  • the coil is clamped between a first housing half and a second housing half and projects into an actuator space.
  • To the coil is a U-shaped
  • a ferromagnetic core part arranged.
  • a ferromagnetic armature passes through the coil and the core part and is by means of a first cylindrical
  • the armature is conically formed along a portion located in the core portion and the coil.
  • an electromagnetic pump comprises a coil which has a longitudinal axis, a first ferromagnetic core part arranged at least partially in the coil and at least partially in the coil
  • ferromagnetic anchor Upon energization of the coil, a magnetic field is generated which extends over the two core parts and the armature. The magnetic field must have a primary air gap between the armature and the first
  • At least one of insertion section of the armature and receiving section of the second core part have a shape deviating from a cylindrical shape.
  • the deviating contour is preferably itself again cylindrical, for example formed as a radial ring or radial groove.
  • different characteristics can be realized according to a need.
  • the stroke-force characteristic or the stroke-force curve at the beginning of a stroke movement as high a force as possible, whereas in an average stroke range only an average force is generated, which decreases significantly to the stroke end.
  • the magnetic resistance at the secondary air gap is highly stroke-dependent and, in comparison to the primary resistance, becomes larger than in known lifting magnets.
  • the deviating contour can be a lifting force of ferromagnetic armature are tuned to a respective movement section of the armature.
  • the electromagnetic pump makes it possible by geometric
  • Wear is subject. This can be a complex electronic
  • At least one of insertion section of the armature and receiving portion of the second core part over a range of at least one sixth, preferably a quarter of a maximum axial extent of the secondary air gap has a deviating from the cylindrical shape contour.
  • the region in which the contour of the insertion section or of the receiving section deviating from the cylindrical contour is provided is provided at a distance from the end face of the second core part facing the first core part.
  • cylindrical contour deviating contour may be formed by a step in the region of the receiving portion or the insertion, wherein a plurality of stages may be provided.
  • cylindrical contour of the circumference of the insertion deviating area itself again has a cylindrical peripheral portion, the distance from the axis of the armature but deviates from that of the circumference of the insertion. It is possible that the
  • corresponding area consists of several sub-stages, these being
  • a constriction may be on a first core part
  • Receiving portion having a deviating from the cylindrical contour portion which preferably, but not necessarily, partially superimposed, so that due to the stroke of the actuator, the configuration of the secondary air gap at least over a sixth, preferably a quarter of the maximum extent of the secondary air gap, the this takes in the de-energized state of the coil, is affected. So, for example
  • a recessed relative to the circumference of the insertion portion is provided on the insertion section such that it is arranged with a likewise recessed portion on the receiving portion such that the insertion and the receiving portion come into contact upon reaching a certain stroke of the actuator and so that this phase of the stroke particularly influence.
  • the same can be provided for the initial phase of the stroke.
  • the recessed region of the receiving section particularly preferably forms a constriction at an end of the receiving section facing the first core part and recessed portion of the insertion section has a flange on an end of the armature facing away from the first core part. It comes advantageously to a strong reduction of the magnetic resistance in an end region of the lifting movement of the armature.
  • At least one of insertion section of the armature and receiving section of the second core part over a range of at least one third of a maximum axial extent of the secondary air gap has a different contour from the cylindrical contour.
  • that region of the maximum axial extension of the secondary air gap, over which the insertion section and / or the receiving section deviate from a cylindrical contour makes up more than half, in particular preferably more than three quarters of the corresponding extent, so that the adjusting effect is particularly pronounced in the relocation of the anchor.
  • both the insertion section and the receiving section deviate from the cylindrical shape, in order thereby to achieve a particularly effective influencing of the secondary air gap.
  • the deviating contour extends over a plurality of and / or larger areas, wherein particularly preferably at least two deviating from the cylindrical contour and spaced from each other
  • electromagnetic pump having an improved magnetic flux line at exactly definable times of movement of the armature.
  • At least one of insertion section of the armature and receiving portion of the second core part over a range of at least a sixth, preferably a quarter of a maximum
  • Extension of the secondary air gap is conical.
  • conical design instead of the conical design or in combination with the conical design, a parabolic, elliptical or hyperbolic formation of the Insertion section of the anchor or the receiving section of the second
  • Insertion section or the Alves fortunes can be created to a specific situation adapted pump.
  • This can be manufactured easily produced by the receiving section as a whole, but in any case over the area that receives the insertion of the anchor, a slightly conical configuration undergoes, however, deviates from the cylindrical shape only a few degrees.
  • the insertion section of the armature is formed, so that when the coil is de-energized the outer cone of the insertion section has the greatest proximity to the inner cone of the receiving section.
  • the width of the secondary air gap increases, and accordingly, the force is reduced with increasing stroke of the armature.
  • it is possible to increase the force with increasing stroke by reversing the orientation of the inner cone and the outer cone. It is understood that the portions which are cone-shaped, even with cylindrical steps may be spaced apart, or only in areas of the
  • Scope of the section can be provided.
  • a third preferred embodiment of the electromagnetic pump is provided that exactly one of insertion section of the armature and receiving portion of the second core part has a gradation with widened secondary air gap.
  • Receiving portion of the second core part to edit that it has a gradation with disseminated secondary air gap, for example by a return is provided at the insertion of the armature, which forms a prismatic or a rounded annular groove, or in which a recessed and expediently circumferential annular groove in Area of Receiving section is provided.
  • the insertion section of the armature is designed accordingly, this can be accomplished in a simple manner in terms of production technology, and a correspondingly machined armature can be inserted into existing core parts.
  • a different characteristic can be set, both with respect to the stroke and the intensity of the change in force, so that several different anchors in the manner of a kit adapted respectively to the needs of the specific pump can be used in the same core part.
  • the solution achieved can be easily realized in terms of manufacturing technology and can thus be produced cost-effectively.
  • a radially projecting from the insertion of the armature projection has a first core part facing surface.
  • Insertion of the armature projecting projection is suitably rotationally symmetrical, so that it in the manner of a ring the
  • Insert section encloses.
  • Insert section encloses.
  • Projection possible for example as trapezoid, triangle, rectangle,
  • the projection extends only over a length of the insertion of less than a sixth of its extension and is provided at a position of the peripheral portion, which is still at maximum stroke of the first core part facing end side of the receiving portion axially
  • the receiving portion of the second core part has an inner projection facing the longitudinal axis. This increases the magnetic flux density in the pump, so that a changed magnetic force is exerted on the armature.
  • the inner projection expediently has a surface facing the first core part, and in the case of a symmetrical construction also a surface facing away from the first core part.
  • both the insertion section of the anchor has a protruding projection and the receiving section of the second core part has an internal projection, can be brought about by magnetic interaction of these two parts, which approach or extend beyond the stroke of the anchor,
  • Projection or the inner projection can be easily realized.
  • Inner projection and the projection in axial projection partially.
  • the effective axial surfaces of the axially opposite portions of the two projections are significantly smaller than the axially opposite surfaces of the armature cone and armature counterpart;
  • the ratio of the areas is less than 1:10, more preferably less than 1:25.
  • the maximum outer diameter of the insertion section of the armature is smaller than the minimum inner diameter of the receiving section of the second core section. This ensures that the pump is advantageously easy to assemble, without a two-part or multi-part design of the first or the second core part is necessary because the anchor can be easily inserted into the second core part, without, for example, a rotation of the second core part opposite the armature or a two-part embodiment of the second
  • the contour deviating from a cylindrical shape has a plurality of steps.
  • the plurality may be provided in the insertion section of the armature and / or in the receiving section of the second core part, resulting in individually adjustable or modifiable force profiles over the stroke.
  • the insertion section of the armature is preferably moved out of the receiving section of the second core part completely. This increases the magnetic resistance, which advantageously achieves a deceleration of the movement of the armature to one end of the lifting movement, thereby advantageously attenuating the strength of the impact of the armature against the first core part towards the end of the lifting movement.
  • a support sleeve made of plastic or the like.
  • the support sleeve is suitably selected from a material which is not magnetically conductive and thus magnetically equates to an air gap substantially.
  • a material may be provided that is opposite to the material of the
  • Receiving portion has poorer magnetic conductivity, whereby in the region of the lining, the magnetic resistance is adjustable, e.g. a plastic with embedded ferromagnetic particles.
  • the support sleeve at the same time deviating from the cylindrical shape
  • a support sleeve made of polytetrafluoroethylene be attached to the end face of the receiving portion.
  • the front region of the armature projects radially beyond an end face of the receiving portion of the second core part facing the first core part. But it is also possible that the front portion of the anchor reduced
  • the executed stroke of the armature can be at least approximately linearized over the current, which can be adjusted particularly favorable and partial strokes, for example in a pressure-regulating pump.
  • a pressure-regulating pump is the Spring force and possibly the effective piston surfaces of the armature tuned so that the armature is not reset in a jerk against the stroke direction and a certain volume is ejected, but a pressure in the outlet is set.
  • an electromagnetic pump is characterized in that the conical portion of the insertion of the armature tapers against the tapered in the stroke direction frustoconical contour of the front portion of the armature, whereby an axial, in particular against the stroke direction acting component of the actuator displacing magnetic force is achieved ,
  • Insertion portion of the armature extends partially outside of the receiving portion.
  • the tapered conical section of the insertion section of the armature which tapers counter to the stroke direction, is steeper than the frustoconical contour of the front section of the armature which tapers in the stroke direction.
  • Receiving section is cylindrical.
  • Insertion section is also cylindrical, both parts can simply nest.
  • the electromagnetic pump is preferably selected from the group comprising reciprocating pump, diaphragm pump, pressure-regulating pump and metering pump.
  • Fig. 1 shows a longitudinal section through an electromagnetic pump with a first preferred embodiment of a secondary air gap.
  • Fig. 2 shows an enlarged section of the embodiment according to
  • Fig. 3 shows a second embodiment of the secondary air gap with a cone-shaped slope of the insertion.
  • FIG 4 shows a third embodiment of the secondary air gap with a step of the insertion section.
  • Fig. 5 shows a fourth embodiment of the secondary air gap with a conical slope of the insertion portion and complementary receiving portion.
  • Fig. 6 shows a fifth embodiment of the secondary air gap with a wavy contour of the insertion.
  • Figs. 7A-C show the sequence of movement of a sixth embodiment of the secondary air gap.
  • Fig. 8 shows a further embodiment of the secondary air gap
  • Fig. 9 shows a longitudinal section through an electromagnetic pump with a further preferred embodiment of a secondary air gap.
  • FIG. 1 shows a metering pump designed as an electromagnetic pump 100, with a housing 101, one arranged in the housing 101
  • the electromagnetic coil 102 is wound on a bobbin 105 and is in its
  • first ferromagnetic core part 103 and the second ferromagnetic core part 104 Inner region of the first ferromagnetic core part 103 and the second ferromagnetic core part 104 is partially penetrated.
  • the two ferromagnetic core parts 103, 104 are spaced apart from each other by a pump chamber 107 defining a distance 106, the first ferromagnetic core part 103 having a supply line 108 and the second
  • Ferromagnetic core part 104 have a drain line 109 for a fluid to be delivered.
  • a movable, ferromagnetic armature 110 is arranged, which armature 110 is biased by a arranged between the armature 110 and the first core member 103 spring 111 in a conveying direction 112 of the electromagnetic pump 100.
  • the armature 110 has essentially a hollow cylindrical shape and is penetrated by a piston rod 113 in its entire longitudinal extent, wherein the piston rod 113 protrudes beyond the armature 110 in the conveying direction 112 and thereby passes through a metering cylinder 114.
  • the armature 110 In its first region 115 facing the first core part 103, the armature 110 has a frustoconical contour tapering in the stroke direction.
  • the first core part 103 has a cone-shaped counterpart 119 facing the armature 110 and complementary to the front region 115 of the armature 110, wherein a region between the armature 110 and the cone-shaped part
  • Anchor counterpart 119 is referred to as a primary air gap.
  • the front portion 115 protrudes into the axial distance between the two core parts 103, 104.
  • the armature 110 extends with an end facing away from the first core part 103, formed as an insertion portion 117 in a receiving portion 118 of the second core portion 104, wherein the front portion 115 of the armature 110 radially over a first core part 103 facing end side of the
  • Receiving portion 118 of the second core portion 104 protrudes. A region between the insertion portion 117 of the armature 10 and the
  • Receiving portion 118 of the second core part 104 is referred to as a secondary air gap.
  • the region between the front region 115 of the armature 110 and the counterpart 119 of the first core part 103 defines a primary air gap 151, the axial extent of which is maximized in the case of a deenergized coil 102.
  • Longitudinal axis of the coil 102 facing receiving portion 1 18 of the second core portion 104 define in the region in which they face each other, a substantially radial, secondary air gap 152.
  • the longitudinal axis is designated in Fig. 1 with 53.
  • Delivery direction 112 is applied and displaced by a magnetic force.
  • the magnetic force moves the armature 110 counter to the bias of the spring 111 in the direction of the first core part 103, wherein the front portion 115 of the armature 1 0 is inserted into the complementarily shaped counterpart 119 of the first core member 03.
  • the spring 111 is stretched further.
  • the armature 110 is displaced again in the conveying direction 112 by the bias of the spring 111, and the piston rod 113 pushes the fluid located in the metering cylinder 114 behind a check valve 160.
  • FIG. 2 shows an enlarged detail of the pump 100 according to FIG. 1, from which in particular the concrete embodiment of the outer contour of the
  • Insertion portion 117 and the receiving portion 118 results.
  • the insertion portion 117 of the armature 110 in the region of an otherwise
  • This radially projecting outer projection 120 also represents the maximum outer diameter of the insertion section 117 and has a radially to outwardly facing, to the peripheral surface of the Ein
  • the concentric annular surface 120a which is connected via a first, in the stroke direction and thus the first core portion 103 facing surface 120b with the remaining insertion portion 117, and via a second, the first core portion 103 facing away surface 120c with a rear portion of the insertion 117th is connected, so that a cross-section in approximately trapezoidal profile of the outer projection 120 results.
  • the surface 120b facing the first core part 103 and the surface 120c of the outer projection 120 facing away from the first core part 103 can also be configured differently, in particular perpendicular to the longitudinal axis 153 or the main axis of the insertion section 117, or vice versa may be configured trapezoidal, so that an approximately dovetailed cross-section of the outer projection 120 is formed.
  • the projection may also have a rounded contour.
  • the receiving portion 118 of the second core part 104 has an inner projection 121 offset from the position of the outer projection 120 in the direction of the first core part 103, which is directed radially in the direction of the longitudinal axis 153 of the armature 110 and has a completely closed annular course.
  • the outer projection 120 and the inner projection 121 are spaced apart in the longitudinal direction, wherein the
  • Inner projection 121 has a concentric with the otherwise cylindrical shape of the insertion portion 117 extending inner ring surface 121a, which is connected via a first core portion 103 facing surface 121b with the inner ring surface 121a, and via a second, the first core portion 103 facing away surface 121c connected to the receiving portion 118 and facing the first surface 120 b of the outer projection 120.
  • the inner projection 121 and the outer projection 120 partially overlap in the projection, so that upon excitation of the coil 102 and the stroke of the armature 110 caused thereby, the outer projection 120 comes closer to the inner projection 121. This will the force of the armature 110 is increased by the resulting axial component in the region of the secondary air gap 152, so that in an end phase of the stroke of the armature 110, the force acting on the armature 110 is increased. Conveniently, even at the maximum stroke of the armature 110, the inner projection 120 and the outer projection 121 are still from each other
  • the outer projection 121 in the stroke direction of the actuator 110 upon energization of the coil 102 may be disposed behind the inner projection 120, so that then the first core portion 103 facing surface 121 b of the first core portion 103 facing away from surface 120 c is facing , It is also possible that a plurality of inner projections 120 and / or a plurality of outer projections 121 are provided, in which case a
  • Inner projection and / or an outer projection may also be adjacent to each of these two facing surfaces of adjacent projections.
  • the inner projection 120 and the outer projection 121 may be formed so that they are guided past each other, so that the insertion portion 117 of the armature 110 is inserted into the receiving portion 118 of the second core member 104 from the direction of the first core member 103. According to an alternative embodiment it can be provided that
  • At least one of the inner projection and the outer projection is perforated so that the other one can be guided past it.
  • the first embodiment works as follows:
  • FIG. 3 shows an alternative embodiment of the secondary air gap, wherein the same or structurally comparable parts of the electromagnetic pump have the same reference numerals as in the embodiment of FIGS. 1 and 2 and therefore only the differences are highlighted.
  • the insertion section 217 of the armature 210 has a tapered in the conveying direction 112 lateral surface 222, wherein the cone shape extends over almost the entire extension of the insertion section 217.
  • the cone angle shown in Fig. 3 is chosen to be larger for reasons of clarity than would be the case in the practical construction.
  • the receiving portion 218 has a hollow cylindrical inner peripheral surface 223, so that when the coil 102 is de-energized, the thickness of the secondary air gap 252 between the insertion portion 217 and the receiving portion 218 near the end face of the receiving portion 218 is minimal, and close to the end of the receiving portion facing away from the first core portion 103 218 is maximum.
  • the second exemplary embodiment functions as follows:
  • the selected cone shape of the insertion section 217 results in different magnetic resistances in the rear region of the insertion section 217 than in a purely cylindrical form, so that a maximum magnetic field is achieved Force on the actuator 210 already at an earlier time than is achieved with an actuator with a cylindrical insertion section.
  • the third embodiment of FIG. 4 differs from the previous embodiment only in the embodiment of
  • the armature 310 has an insertion section 317, which is provided with a step 330 which is provided circumferentially around the lateral surface of the insertion section 317, so that the secondary air gap 352 has a lower thickness in an end face of the receiving section 218 facing the first core section 103
  • the step 330 may also be arranged so that the recessed portion is located near the front portion 115 of the core portion 310, and also more than a step, such as a cascade of small steps over parts of the extension of the insertion section 317 or may be provided over the entire insertion section 317, wherein expediently at least a quarter of the maximum extent of the secondary air gap 352 is formed differently from the remaining circumference of the insertion. It is understood that between the embodiment of FIG. 3 and FIG. 4 also combinations can be achieved, for example conical
  • Sections that are separated by gradations Sections that are separated by gradations.
  • the magnetic resistance of the rear portion of the insertion portion 317 differs from the front larger diameter portion of the insertion portion 317, so that a maximum magnetic force is influenced accordingly.
  • the fourth embodiment of FIG. 5 differs from the second embodiment shown in FIG. 3 only by the differently shaped receiving portion, so that the same or structurally comparable parts as the embodiment of FIG. 3 bear the same reference numerals.
  • the armature 210 shown in FIG. 5 is the same as that of FIG. 3, but the receiving part 418 is configured differently in that also the inner peripheral surface 423 of the receiving portion 418 has a conical shape complementary to the cone shape of the insertion portion 217, that is, as Inner cone is formed, which tapers in the conveying direction. This results in a de-energized coil 102, a secondary air gap 452 with almost
  • the armature 210 Upon energization of the coil 102, the armature 210 is displaced, wherein the axial movement of the armature 210 increases the secondary air gap 452 in its thickness in proportion to the extent to which the armature 210 is displaced.
  • the magnetic resistance changes over the stroke and accordingly influences the force with which the armature 210 is acted upon.
  • the cone angle an exaggerated in the drawing, but noticeable axial component of the secondary air gap 452 defining parts is effective, the effect on the force is not greater than the radial component.
  • Fig. 6 shows a further embodiment in which the configuration of the secondary air gap is in turn designed differently than in the
  • the armature 510 has an insertion section 517, which is rotationally symmetrical and whose limiting curve has a continuous, wave-like curved profile, with regions 517a of larger diameter and regions 517b of smaller diameter.
  • the receiving section 518 of the second core part 504 is bounded by a rotationally symmetric envelope 523, which has regions of smaller inner diameter 523a and regions of larger inner diameter 523b.
  • curve courses 523, 517 are expediently complementary to one another, and expediently the maximum outer diameter of the insertion section 517 is smaller than the minimum inner diameter of the receiving section 518 so that the second core part 504 can be formed in one piece in particular and the armature 510 Direction of the first core part 103 can be used in the second core part 504.
  • FIGS. 7A to 7C show a schematic view of an electromagnetic pump 700 without a coil, other drive components, such as springs, or connecting component to a pump chamber 707 represent.
  • an armature 710 is arranged, which armature 710 is axially displaceable in a conveying direction.
  • the pump space 707 is provided by magnetic field guiding components 703, which, for example, the core parts 103, 104 shown in the first embodiment and the
  • Coil carrier 105 correspond, but can also take other forms limited.
  • a primary air gap is defined by a distance between the armature 710 and a conical counterpart 719.
  • the armature 710 has a frustoconical contour tapering in the stroke direction in its front region 715 facing the counterpart 719.
  • Cone-shaped counterpart 719 is at one of the magnetic field leading
  • the armature 7 in an end portion facing away from the counterpart 719 and designated as an insertion section 717, has an annular outer projection 720 extending from a counter-cone 719 opposite end face of the armature 710 over about one sixth of the
  • Insertion portion 717 extends and radially up to about a center of the secondary air gap protrudes.
  • the components 703 include a receiving portion 718 in which the insertion portion 717 of the armature 710 is inserted.
  • a radial inner projection 721 is arranged, which projects approximately to a center of the secondary air gap, so that the inner projection 721 and the outer projection 720 of the insertion portion 718 at a
  • Movement of the armature 710 does not collide against each other.
  • the outer projection 721 is arranged on a side of the inner projection 720 facing away from the pump space 707.
  • a negative overlap there is no radial overlap of the outer surface of the outer projection and the inner surface of the inner projection, which is referred to herein as a negative overlap.
  • the position shown of the armature 710 is a non-energized stroke position, wherein a coil, not shown, is not energized and the armature 710 is biased, for example by a spring in the stroke position shown. It is understood that a stop prevents the armature 7 0 against a bias of the spring to a further movement.
  • Fig. 7B shows the armature 7 0 in a middle stroke position, wherein the inner surface of the inner projection 721 opposite to the outer surface of the
  • Outer projection 720 is arranged.
  • FIG. 7C shows the armature 710 in a deflected stroke position with the armature 710 fully extended out of the receiving portion 718, and with the front portion 715 of the armature 710 shown just before abutting the counter-cone 719. Also in this position, there is a negative overlap between the inner projection 721 and the outer projection 720. With negative coverage, the magnetic resistance of the entire assembly is higher than with positive coverage. Further, the magnetic resistance is further increased as the armature 710 moves out of the receiving portion 718.
  • the behavior of the armature 710 is influenced to the extent that when starting up the armature 710
  • Movement of the armature 710 after the state in Fig. 7A is an approximately medium-sized resistance, so that a pressure spike, which would result in a sudden energization of the coil in the pump chamber 707, is avoided.
  • the magnetic resistance drops and the maximum force of the pump can be used to convey a fluid.
  • the magnetic resistance due to the negative coverage as well as the position of the armature 710 outside of the receiving portion 718 has increased sharply, so that a hard impact against the counter-cone 719 by the armature 710 is advantageous
  • FIG. 8 shows, analogously to the exemplary embodiment shown in FIGS. 7A-C, a schematic view of a further exemplary embodiment of FIG
  • electromagnetic pump 800 without a coil, others
  • the pump 800 of the embodiment of FIG. 8 is constructed as the pump 700 of the embodiment of FIG. 7, wherein a
  • the outer diameter of the insertion portion 817 and the inner diameter of the receiving portion 818 are approximately the same size, but a clearance is provided for sliding the armature 10 in the receiving portion 818.
  • the insertion section 817 has, in a rear region facing away from a counter-cone 819, a groove 820a, an outer projection 820b being formed between an end face of the anchor 810 facing away from the counter-cone 819 and the groove 820a.
  • the outer projection 820b has a same outer diameter as a remaining part of the insertion portion 817.
  • the receiving portion 818 also has a groove 821a, wherein an outer projection 820b is formed between an end of the receiving portion 818 facing the counter-cone 819 and the groove 820a.
  • Outer projection 820b has a same outer diameter as a remaining part 817a of the insertion portion 817.
  • Fig. 8 shows the armature 810 in a middle stroke position, wherein the inner surface of the inner projection 821 b opposite to the outer surface of the
  • Outer projection 820b is arranged.
  • Execution section 818 is not prepared at the beginning of a movement of the armature 810, so that there is no reduction of the magnetic resistance.
  • the armature 810 is advantageously accelerated faster, which advantageously leads to a reduced operating time of the coil and thus to a lower power consumption.
  • FIG. 9 shows a metering pump designed as an electromagnetic pump 900, with a housing 901, one arranged in the housing 901
  • the electromagnetic coil 902 is wound on a bobbin 905 and is in its Indoors of the first ferromagnetic core portion 903 and the second ferromagnetic core portion 904 each partially penetrated.
  • the two ferromagnetic core parts 903, 904 are spaced apart from one another by a pump space 907 defining a distance 906, wherein the first ferromagnetic core part 903 has a feed line 908 and the second
  • ferromagnetic core part 904 have a discharge line 909 for a fluid to be conveyed.
  • armature 910 Arranged in the pump chamber 907 is a movable, ferromagnetic armature 910, which armature 910 is biased in a conveying direction 912 of the electromagnetic pump 900 by a spring 911 arranged between the armature 910 and the first core part 903.
  • the armature 910 has a substantially hollow cylindrical shape and is penetrated by a piston rod 913 in its entire longitudinal extent, wherein the piston rod 913 protrudes beyond the armature 110 with an end 913a in the conveying direction 912 and abuts against the drain line 909 and this at complete
  • the armature 910 In its first region 915 facing the first core part 903, the armature 910 has a frustoconical contour which tapers in the stroke direction.
  • the first core part 903 has a cone-shaped counterpart 919 facing the armature 910 and complementary to the front area 915 of the armature 910, wherein a region between the armature 910 and the cone-shaped
  • Anchor counterpart 919 is referred to as the primary air gap.
  • the front region 915 protrudes into the axial distance between both core parts 903, 904.
  • the armature 910 extends with an end facing away from the first core part 903, formed as an insertion section 917 in a receiving portion 818 of the second core part 904, wherein the front portion 915 of the armature 910 radially not over a first core part 903 facing end of the
  • Receiving portion 918 of the second core portion 904 protrudes, which also core parts 903, 904 can be used with a smaller diameter.
  • the front area 915 of the armature 910 it is also possible for the front area 915 of the armature 910 to protrude radially beyond the end face of the receiving portion 918 facing the first core part 903.
  • An area between the insertion portion 917 of the armature 910 and the receiving portion 918 of the second core part 904 is referred to as a secondary air gap.
  • the region between the front region 915 of the armature 910 and the counterpart 919 of the first core part 903 defines a primary air gap 951 whose axial extension is maximized in the case of a deenergized coil 902.
  • the peripheral surface of the insertion portion 917 of the armature 910 and the receiving portion 918 of the second core part 904 facing the longitudinal axis 953 of the coil 902 define a substantially radial, secondary air gap 952 in the region in which they are located.
  • the magnetic force between the armature 910 and the first core part 903 is greater than the magnetic force between the armature 910 and the second core part 904 due to the resulting magnetic field in a closing operation of the first air gap 951.
  • the conveying direction 912 is acted upon and displaced by a magnetic force.
  • the magnetic force moves the armature 910 against the bias of the spring 911 in the direction of the first core part 903, wherein the front portion 915 of the armature 910 is inserted into the complementarily shaped counterpart 919 of the first core part 903.
  • the spring 911 is stretched further.
  • the armature 910 is displaced again in the conveying direction 912 by the bias of the spring 911, and the end 913a of the piston rod 913 pushes the fluid into the drain line 909.
  • a conical portion 960 of the insertion portion 917 of the armature 910 tapers against the longitudinally tapered frusto-conical contour of the front portion 915 of the armature 910, starting from an end face 961 of the insertion portion 917.
  • a cylindrical region 962 of the insertion section 917 which extends up to an end wall 963 of the Insertion section 917 extends, in which the drain line 909 in a recess 964, which is greater than the end 913a of the piston rod 913, opens.
  • a conical portion 970 of the insertion portion 917 of the armature 910 extends partially in radial overlap with the conical portion 960 of the insertion portion 917, partially outside the receiving portion 918, in the non-armored end position of the armature 910, shown in Fig. 9.
  • the conical portion 970 of the insertion portion 917 includes in the direction of federation a continuous cylindrical portion 971 of the armature 910, partially in the non-energized state is radially surrounded by the tapered portion 960 of the insertion portion 917. In the stroke direction is followed by the conical portion 970 of the
  • Insertion section 917 a cylindrical portion 972, which in turn is followed by the tapered in the stroke direction frustoconical contour of the front portion 915 of the armature 910, which is bounded by the first core portion 903 facing annular end face 973 of the armature 910.
  • the conical section 970 constitutes slightly more than one sixth of the axial extent of the insertion section 917, which extends from a front side 974 of the armature 910 facing the drain line 909 to the cylindrical section 972, but without it.
  • the conical section 960 constitutes slightly more than one sixth of the axial extent of the receiving section 916.
  • the conical section 970 of the insertion section 917 which tapers counter to the stroke direction, is steeper than the frustoconically tapering contour of the front section 915 of the armature 910, because for approximately the same radial alignment, the front section 915 has a longer axial distance Available.
  • the cone angle of the conical sections 970 and 960 is approximately the same and differs by less than 8 °.
  • the cone angle front portion 915 of armature 910 and counterpart 919 is approximately the same and differs by less than 8 °.
  • a check valve 980 is arranged, which corresponds to a spring 981 in the stroke direction of the armature 910
  • Closing direction is biased.
  • a sleeve 982 is arranged, the bore 983 of the piston rod 913 is partially penetrated.
  • a suction space 984 radially surrounded by the sleeve 982 between the valve member of the check valve 980 and the end face of the piston rod 913 facing the supply line 908 is connected to the pump space 907, for example via a bore containing a valve in the piston rod 913 which is not is shown further. If the coil 902 is energized, the check valve 980 prevents the escape of the fluid, and this is pressed through the connection in the pump chamber 907. Is the armature 910 through the
  • the spring 911 is supported on an end face of the sleeve 982.
  • the bores in both core parts 903, 904 have a through bore which has in stages from outside to inside increasing diameter, so that a simple assembly by inserting components such as the sleeve 982 or the check valve 980 is possible.
  • Teflon or the like may include.
  • electromagnetic magnetic pump has been described as an injection pump with dosing. It is understood that instead of a metering cylinder, an armature acting as a piston can be used, or that the pump can also be designed as a diaphragm pump, in which the fluid to be delivered remains outside the air gaps.
  • armature acting as a piston can be used, or that the pump can also be designed as a diaphragm pump, in which the fluid to be delivered remains outside the air gaps.
  • the invention has been described above with reference to embodiments in which the insertion section and the receiving portion are formed as one-piece parts. It is understood that these parts can be composed of several parts in terms of manufacturing technology, for example, a base part with a cylindrical contour and a shrunk or pressed bushing part, which is at least partially ferromagnetic and accordingly has a specific ferromagnetic contour. In particular, it is possible to enter through a corresponding socket
  • the characteristic in the area of the secondary air gap is influenced by the type of the usual lining or bushing.
  • the lining or the bush By means of a corresponding configuration of the lining or the bush, it is also possible to disperse the ferromagnetic properties rotationally symmetrically over the circumference of the insertion section or the receiving section and thereby to achieve further magnetic effects in the region of the secondary air gap.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
  • Reciprocating Pumps (AREA)
  • Electromagnetic Pumps, Or The Like (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Pumpe, umfassend genau eine Spule, wobei die eine Spule eine Längsachse aufweist, ein zumindest teilweise in der einen Spule angeordnetes ferromagnetisches erstes Kernteil, ein zumindest teilweise in der einen Spule angeordnetes ferromagnetisches zweites Kernteil, und einen ferromagnetischen Anker, wobei zwischen dem Anker und dem ersten Kernteil ein primärer Luftspalt (151) angeordnet ist, wobei zwischen einem Einführabschnitt (117) des Ankers und einem zu der Längsachse gewandten Aufnahmeabschnitt (118) des zweiten Kernteils ein radialer, sekundärer Luftspalt (152) angeordnet ist, wobei der ferromagnetische Anker in einem dem ersten Kernteil zugewandten vorderen Bereich eine sich in Hubrichtung verjüngende kegelstumpfförmige Kontur aufweist, wobei eine magnetische Kraft zwischen dem Anker und dem ersten Kernteil bei einem Schließvorgang des ersten Luftspalts (151) größer ist als eine magnetische Kraft zwischen dem Anker und dem zweiten Kernteil.

Description

Elektromagnetische Pumpe
Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Pumpe.
Aus der Praxis bekannte elektromagnetische Pumpen weisen eine sich entlang einer Längsachse erstreckende Spule auf, wobei die Spule von einem ersten ferromagnetischen und einem zweiten ferromagnetischen Kernteil jeweils teilweise durchsetzt ist. Die ferromagnetischen Kernteile sind im Inneren der Spule voneinander beabstandet, wobei ein die beiden Kernteile zumindest teilweise durchsetzender Anker bei Erregung der Spule durch das entstehende Magnetfeld axial verlagert wird. Dabei ist zwischen dem ersten
ferromagnetischen Kernteil und dem Anker ein axialer primärer Luftspalt angeordnet und zwischen dem zweiten ferromagnetischen Kernteil und dem Anker ein radialer sekundärer Luftspalt angeordnet, wobei ein in dem zweiten Kernteil geführter Einführabschnitt des Ankers zylindrisch ausgestaltet ist. Der zylindrische Einführabschnitt ist dabei in einen ebenfalls zylindrischen
Aufnahmeabschnitt des zweiten Kernteils aufgenommen, wobei im Bereich der dem ersten Kernteil zugekehrten Stirnseite des Aufnahmeabschnitts eine das Einführen des Ankers erleichternde Fase vorgesehen sein kann. Nachteilig wird durch die zylindrische Ausgestaltung des Einführabschnitts die konstruktive Auslegung des Magnetkreises aber im Wesentlichen auf das erste
ferromagnetische Kernteil und den dem ersten ferromagnetischen Kernteil zugewandten Ankerkopf des Ankers beschränkt. Ferner nachteilig muss die Bewegung des Ankers gegen Ende der Bestromung der Spule durch eine aufwendige Elektronik zum Abbremsen gesteuert werden, um eine
Hub-Kraft-Kennlinie zu erzielen, die von einer im Wesentlichen exponentiell ansteigenden Hub-Kraft-Kennlinie abweicht.
DE 10 2008 058 046 A1 beschreibt in einem Ausführungsbeispiel eine elektromagnetische Hubkolbenpumpe mit einer Spule und einem ersten und einem zweiten abschnittsweise in der Spule angeordneten ferromagnetischen
BESTÄTIGUNGSKOPIE Kernteil. Ein ferromagnetischer Anker ist in einer Stützhülse aus einem magnetisch nicht leitenden Material verschiebbar aufgenommen, wobei die Stützhülse in einem dem ersten Kernteil zugekehrten Aufnahmeabschnitt des zweiten Kernteils vorgesehen ist. Zwischen dem Anker und dem ersten Kernteil ist ein primärer Luftspalt und zwischen einem Einführabschnitt des Ankers und einem Aufnahmeabschnitt des zweiten Kernteils ein sekundärer Luftspalt angeordnet. Der Magnetanker weist an einem dem ersten Kernteil zugekehrten Ende eine Ausnehmung auf, in der eine erste Feder aufgenommen ist, die sich an ihrem dem Anker abgekehrten Ende an dem ersten Kernteil abstützt. An einem dem zweiten Kernteil zugekehrten Ende des Ankers ist ein
Abstützelement vorgesehen, an dem ein erstes Ende einer zweiten Feder abgestützt ist. Ein zweites Ende der zweiten Feder stützt sich an einer
Ausnehmung eines in dem zweiten Kernteil aufgenommenen Dosierzylinders ab. Bei einer Erregung der Spule verlagert sich der Anker in Folge einer
Magnetkraft entgegen einer Federkraft der ersten Feder in Richtung des ersten Kernteils, wobei der primäre Luftspalt geschlossen wird. Hierbei ist eine magnetische Kraft zwischen dem Anker und dem ersten Kernteil größer als eine magnetische Kraft zwischen dem Anker und dem zweiten Kernteil. Der
Einführabschnitt und der Aufnahmeabschnitt weisen keine konischen
Abschnitte auf, durch die sich eine über den Hub ändernde Hub-Kraft-Kennlinie realisieren lässt. Um von einem im Wesentlichen exponentiell ansteigenden Verlauf der Hub-Kraft-Kennlinie abzuweichen, müssen zusätzliche
Maßnahmen, wie beispielsweise das Vorsehen einer Regelelektronik, getroffen werden.
US 2009 / 0 200 499 A1 zeigt einen elektromagnetischen Linearantrieb für eine Pumpe mit einer Spule, die von einem ersten ferromagnetischen Kernteil und einem zweiten ferromagnetischen Kernteil abschnittsweise umschlossen ist. Ein ferromagnetischer Anker mit Jochabschnitten und Magnetabschnitten ist verschiebbar in einem Zentralbereich des ersten Kernteils und des zweiten
Kernteils aufgenommen. Der Anker weist einen ersten Führungsabschnitt und einen zweiten Führungsabschnitt auf, mit denen der Anker in einer ersten Zentrierscheibe und einer zweiten Zentrierscheibe geführt ist. Zwischen dem Anker und dem ersten Kernteil sowie zwischen dem Anker und dem zweiten Kernteil ist ein Luftspalt ausgebildet. Zwischen dem Anker und dem ersten Kernteil ist jedoch kein primärer Luftspalt angeordnet. So ergibt sich auch keine magnetische Kraft zwischen dem Anker und dem ersten Kernteil, die bei einem Schließvorgang des ersten Luftspalts größer ist als eine magnetische Kraft zwischen dem Anker und dem zweiten Kernteil. Schließlich ist auch kein
Einführabschnitt mit zumindest einem konischen Abschnitt, der einen von der kegelstumpfförmigen Kontur des vorderen Bereichs des ferromagnetischen Ankers abweichenden Öffnungswinkel aufweist, vorgesehen.
DE 11 01 960 B beschreibt eine elektromagnetische Pumpe, umfassend eine Spule, die von einem ferromagnetischen Gehäuse umschlossen ist. Das Gehäuse bildet einen zylindrischen Pumpraum, in dem ein ferromagnetisches Kemteil aufgenommen ist. In dem Pumpraum ist außerdem ein
ferromagnetischer Anker axial verschiebbar aufgenommen, wobei zwischen dem Anker und dem Kernteil ein Luftspalt gebildet ist. Der Pumpraum ist an einem dem Kernteil gegenüberliegenden Ende durch einen Verschlussflansch aus einem nicht magnetisch leitenden Material begrenzt. Der Anker ist mittels einer Feder, die sich an dem Kernteil und dem Anker abstützt, gegenüber dem Verschlussflansch vorgespannt, wobei ein Widerlager am Anker durch einen radial vorstehenden Einführabschnitt des Ankers gebildet ist, mit dem der Anker in dem Pumpraum geführt ist. Bei einer Erregung der Spule verlagert sich der Anker in Folge einer Magnetkraft entgegen einer Federkraft in Richtung des Kernteils. Nach Entregung der Spule gelangt der Anker zurück in eine
vorgespannte Ausgangslage. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Anker auch eine konische Gestalt aufweisen. Ein zumindest teilweise in der Spule angeordnetes zweites Kernteil ist nicht vorgesehen, ebenso kein zumindest teilweise in der Spule angeordnetes zweites Kernteil. Ein radialer, sekundärer Luftspalt zwischen dem Einführabschnitt des Ankers und dem Aufnahmeabschnitt des zweiten Kernteils fehlt, so dass eine magnetische Kraft zwischen dem Anker und dem ersten Kernteil bei einem Schließvorgang des ersten Luftspalts größer ist als eine magnetische Kraft zwischen dem Anker und dem zweiten Kernteil. Schließlich ist auch kein Einführabschnitt mit zumindest einem konischen Abschnitt, der einen von der kegelstumpfförmigen Kontur des vorderen Bereichs des ferromagnetischen Ankers abweichenden
Öffnungswinkel aufweist, gezeigt. DD 128 346 A1 zeigt einen elektromagnetischen Antrieb mit einer Spule und einem ersten ferromagnetischen Kernteil. In einem Aufnahmeabschnitt eines zweiten ferromagnetischen Kernteils ist ein ferromagnetischer Anker mit einem Einführabschnitt verschiebbar aufgenommen. Zwischen dem Anker und dem ersten Kernteil sowie zwischen dem Anker und dem zweiten magnetischen Kernteil sind ein primärer und ein sekundärer Luftspalt angeordnet. Bei einer Erregung der Spule ist eine Magnetkraft zwischen dem Anker und dem ersten Kernteil größer als zwischen dem Anker und dem zweiten Kernteil, wodurch sich der Anker in Richtung des ersten Kernteils verlagert und der primäre Luftspalt geschlossen wird. Der Einführabschnitt des Ankers weist eine gestufte Kontur auf. Ein ferromagnetischer Anker mit einem dem ersten Kernteil zugewandten vorderen Bereich mit einer sich Hubrichtung verjüngenden kegelstumpfförmigen Kontur ist nicht gezeigt. Ein vorderer Bereich des Ankers, der radial über eine dem ersten Kernteil zugewandte Stirnseite des
Aufnahmeabschnitts des zweiten Kernteils vorsteht, und ein Einführabschnitt mit zumindest einem konischen Abschnitt, der einen von der
kegelstumpfförmigen Kontur des vorderen Bereichs des ferromagnetischen Ankers abweichenden Öffnungswinkel aufweist, sind nicht gezeigt.
DE 696 07 230 T2 beschreibt eine elektromagnetische Pumpe, umfassend eine Spule und ein erstes ferromagnetisches Kernteil. Gegenüber dem ersten
Kernteil ist ein zweites ferromagnetisches Kernteil angeordnet, wobei das erste Kernteil und das zweite Kernteil eine Niederdruckkammer der Pumpe bilden. In der Niederdruckkammer ist ein ferromagnetischer Anker verschiebbar aufgenommen. Zwischen dem Anker und dem ersten Kernteil ist ein primärer Luftspalt und zwischen dem Anker und dem zweiten Kernteil ein sekundärer Luftspalt angeordnet. Der Anker weist einen Aufnahmeabschnitt auf, an dem sich ein erstes Ende einer Feder abstützt. Ein zweites Ende der Feder stützt sich an einem Fortsatz eines die Niederdruckkammer begrenzenden Gehäuseteils der Pumpe ab. Dadurch ist der Anker gegenüber einem
Abstandsstück des zweiten Kernteils vorgespannt. Bei einer Erregung der Spule ist eine Magnetkraft zwischen dem Anker und dem ersten Kernteil größer als zwischen dem Anker und dem zweiten Kernteil, wodurch sich der Anker entgegen einer Federkraft in Richtung des ersten Kernteils verlagert. Hierbei verringert sich der primäre Luftspalt zwischen dem Anker und dem ersten Kernteil. In einem entregten Zustand der Spule gelangt der Anker in Folge der Federkraft zurück in eine Ausgangslage. Die Kontur des Ankers weist zylindrische Abschnitte mit unterschiedlichen Durchmessern und konische
Abschnitte auf. Ein ferromagnetischer Anker mit einem dem ersten Kernteil zugewandten vorderen Bereich mit einer sich Hubrichtung verjüngenden kegelstumpfförmigen Kontur bzw. ein vorderer Bereich des Ankers, der radial über eine dem ersten Kernteil zugewandte Stirnseite des Aufnahmeabschnitts des zweiten Kernteils vorsteht, ist nicht gezeigt. Schließlich ist auch kein Einführabschnitt mit zumindest einem konischen Abschnitt vorgesehen, der einen von der kegelstumpfförmigen Kontur des vorderen Bereichs des ferromagnetischen Ankers abweichenden Öffnungswinkel aufweist.
US 2 006 592 A zeigt eine elektromagnetische Pumpe, umfassend eine erste Spule und eine zweite Spule, die in einem Pumpengehäuse axial voneinander beabstandet angeordnet sind. Die erste Spule und die zweite Spule sind innenseitig radial durch eine Stützhülse aus einem magnetisch nicht leitenden Material begrenzt, die eine Pumpkammer der Pumpe bildet. Die Pumpkammer wird in axialer Richtung einenends durch ein erstes ferromagnetisches Kernteil begrenzt, welches teilweise von der zweiten Spule umschlossen ist.
Anderenends ist die Pumpkammer in axialer Richtung durch ein zweites ferromagnetisches Kernteil begrenzt, das teilweise von der ersten Spule umschlossen ist. In der Pumpkammer ist ein ferromagnetischer Anker axial verschiebbar aufgenommen. Bei einer Erregung der ersten Spule verlagert sich der Anker in Folge einer Magnetkraft in Richtung des ersten Kernteils, wobei der primäre Luftspalt geschlossen wird. Bei Entregung der ersten Spule und Erregung der zweiten Spule kommt es aufgrund einer in entgegengesetzter Richtung wirkenden Magnetkraft zu einer Verlagerung des Ankers in Richtung des zweiten Kernteils, wobei der sekundäre Luftspalt geschlossen wird. Der Anker weist an einem ersten und einem zweiten Ende konische
Einführabschnitte auf, die mit konischen Aufnahmeabschnitten in dem ersten Kernteil und dem zweiten Kernteil fluchten, so dass der Anker in das erste Kernteil und das zweite Kernteil einführbar ist. Eine elektromagnetische Pumpe mit genau einer Spule ist nicht gezeigt. Zwischen dem Einführabschnitt des Ankers und dem zu der Längsachse gewandten Aufnahmeabschnitt des zweiten Kernteils ist auch kein radialer, sekundärer Luftspalt angeordnet. Ein Einführabschnitt mit zumindest einem konischen Abschnitt, der einen von der kegelstumpfförmigen Kontur des vorderen Bereichs des ferromagnetischen Ankers abweichenden Öffnungswinkel aufweist, ist ebenso nicht gezeigt.
FR 2 428 343 A1 beschreibt einen elektromagnetischen Linearantrieb mit einer in einem Gehäuse angeordneten Spule. Die Spule ist zwischen einer ersten Gehäusehälfte und einer zweiten Gehäusehälfte klemmend aufgenommen und ragt in einen Aktorraum hinein. Um die Spule ist ein U-förmiges
ferromagnetisches Kernteil angeordnet. Ein ferromagnetischer Anker durchsetzt die Spule und das Kernteil und ist mittels eines ersten zylindrischen
Führungsabschnitts in der ersten Gehäusehälfte und mittels eines zweiten zylindrischen Führungsabschnitts in der zweiten Gehäusehälfte verschiebbar aufgenommen. Der zweite Führungsabschnitt ist von einer Feder umschlossen, die sich einenends an der zweiten Gehäusehälfte und anderenends an einem auf dem Anker fixierten Federteller abstützt, so dass der Anker gegenüber der zweiten Gehäusehälfte vorgespannt ist. Bei einer Erregung der Spule verlagert sich der Anker in Folge einer Magnetkraft entgegen einer Vorspannung in Richtung der zweiten Gehäusehälfte. In einem entregten Zustand der Spule gelangt der Anker zurück in eine Ausgangslage aufgrund einer
Rückstellwirkung der Feder. Der Anker ist entlang eines in dem Kernteil und der Spule befindlichen Abschnitts konisch ausgebildet.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine elektromagnetische Pumpe anzugeben, die eine günstige Hub-Kraft-Kennlinie ermöglicht. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine elektromagnetische Pumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß umfasst eine elektromagnetische Pumpe eine Spule, die eine Längsachse aufweist, ein zumindest teilweise in der Spule angeordnetes erstes ferromagnetisches Kernteil und ein zumindest teilweise in der Spule
angeordnetes zweites ferromagnetisches Kernteil sowie einen
ferromagnetischen Anker. Bei Erregung der Spule wird ein Magnetfeld erzeugt, das sich über die beiden Kernteile und den Anker erstreckt. Dabei muss das Magnetfeld einen primären Luftspalt zwischen dem Anker und dem ersten
Kernteil und einen sekundären Luftspalt zwischen einem Einführabschnitt des Ankers und einem zu der Längsachse gewandten Aufnahmeabschnitt des zweiten Kernteils überbrücken, wo eine zwischen dem Anker und dem ersten Kernteil wirkende magnetische Kraft bei einem Schließvorgang stets größer als eine magnetische Kraft zwischen dem Anker und dem zweiten Kernteil ist.
Zumindest eines von Einführabschnitt des Ankers und Aufnahmeabschnitt des zweiten Kernteils weisen eine von einer zylindrischen Gestalt abweichende Kontur auf. Die abweichende Kontur ist vorzugsweise selbst wieder zylindrisch, z.B. als radialer Ring oder radiale Nut ausgebildet. Vorteilhaft können so durch einfache geometrische Änderung des Einführabschnitts des Ankers und/oder des Aufnahmeabschnitts des zweiten Kernteils in einer Produktfamilie unterschiedliche Kennlinien entsprechend einem Bedarf realisiert werden. Bevorzugt weist die Hub-Kraft-Kennlinie bzw. der Hub-Kraft-Verlauf zu Beginn einer Hubbewegung eine möglichst hohe Kraft auf, wo hingegen in einem mittleren Hubbereich nur eine mittlere Kraft erzeugt wird, die zum Hubende deutlich abnimmt. Durch die geometrischen Änderungen ist der magnetische Widerstand am sekundären Luftspalt stark hubabhängig und wird im Vergleich zum primären Widerstand größer als bei bekannten Hubmagneten. Durch eine entsprechende Ausgestaltung der abweichenden Kontur kann eine Hubkraft des ferromagnetischen Ankers auf einen jeweiligen Bewegungsabschnitt des Ankers abgestimmt werden.
Die elektromagnetische Pumpe ermöglicht es, durch geometrische
Veränderungen der den sekundären Luftspalt begrenzenden Pumpenteile über den durch Erregen der Spule erzielten Vorschub des Ankers die Kraft zu beeinflussen, insbesondere zu erhöhen oder zu erniedrigen, und diese insbesondere über den Hubverlauf des Ankers zu verändern. So ist es insbesondere möglich, durch eine Veränderung des sekundären Luftspalts im Bereich des letzten Teils des Hubes des Ankers die Kraft so zu beeinflussen, dass der Anker nicht mit maximaler Kraft verlagert wird, sondern eine
Bremsung erfährt und damit das Material der Pumpe einem geringeren
Verschleiß unterliegt. Hierdurch kann eine aufwändige elektronische
Abregelung der Bestromung der Spule vermieden werden und eine einfache und kostengünstige Ansteuerung vorgesehen werden. Ferner wird die
Lebensdauer der elektromagnetischen Pumpe verlängert und die mechanische Beanspruchung der entsprechenden Teile der Pumpe reduziert.
Gemäß einer ersten bevorzugten Ausgestaltung der elektromagnetischen Pumpe ist vorgesehen, dass mindestens eines von Einführabschnitt des Ankers und Aufnahmeabschnitt des zweiten Kernteils über einen Bereich von wenigstens einem Sechstel, vorzugsweise einem Viertel einer maximalen axialen Erstreckung des sekundären Luftspalts eine von der zylindrischen Gestalt abweichende Kontur aufweist.
Zweckmäßigerweise ist der Bereich, in dem die von der zylindrischen Kontur abweichende Kontur des Einführabschnitts oder des Aufnahmeabschnitts vorgesehen ist, von der dem ersten Kernteil zugekehrten Stirnseite des zweiten Kernteils beabstandet vorgesehen. Beispielsweise kann die von der
zylindrischen Kontur abweichende Kontur durch eine Stufe im Bereich des Aufnahmeabschnitts oder des Einführabschnitts gebildet sein, wobei auch mehrere Stufen vorgesehen sein können. Insbesondere ist es möglich, dass auch der von der zylindrischen Kontur des Umfangs des Einführabschnitts abweichende Bereich selbst wieder einen zylindrischen Umfangsabschnitt aufweist, deren Abstand zu der Achse des Ankers jedoch von demjenigen des Umfangs des Einführabschnitts abweicht. Es ist möglich, dass der
entsprechende Bereich aus mehreren Teilstufen besteht, wobei diese
vorzugsweise rotationssymetrisch ausgebildet sind. Es ist aber auch möglich, von der Rotationssymmetrie abweichende Ausgestaltungen vorzusehen.
Vorzugsweise kann eine Einschnürung an einem dem ersten Kernteil
zugewandten Ende des Aufnahmebereichs des zweiten Kernteils vorgesehen sein. Dadurch wird vorteilhaft der Magnetwiderstand in einem Endbereich der Hubbewegung des Ankers reduziert, so dass ein kraftvoller Fluidausstoß erzielt werden kann. Vorteilhaft kann aber auch eine Einschnürung an einem dem ersten Kernteil abgewandten Ende des Aufnahmebereichs des zweiten
Kernteils vorgesehen sein. Dadurch wird vorteilhaft der Magnetwiderstand in dem Endbereich der Hubbewegung des Ankers erhöht, so dass vorteilhaft eine Bremsung der Hubbewegung vor einem Auftreffen des Ankers auf das erste Kernteil stattfindet.
Zweckmäßigerweise sind sowohl der Einführabschnitt als auch der
Aufnahmeabschnitt mit einem von der zylindrischen Kontur abweichenden Bereich ausgestattet, der sich vorzugsweise, aber nicht zwangsläufig, partiell überlagert, so dass aufgrund des Hubes des Aktors die Konfiguration des sekundären Luftspalts wenigstens über ein Sechstel, vorzugsweise ein Viertel der maximalen Erstreckung des sekundären Luftspalts, die dieser im entregten Zustand der Spule einnimmt, beeinflusst wird. So kann beispielsweise
vorgesehen sein, dass ein gegenüber dem Umfang des Einführabschnitts rückspringender Bereich an dem Einführabschnitt derart vorgesehen ist, dass dieser mit einem ebenfalls rückspringenden Bereich an dem Aufnahmeabschnitt derart angeordnet ist, dass der Einführabschnitt und der Aufnahmeabschnitt bei Erreichen eines bestimmten Hubes des Aktors in Überdeckung kommen und damit diese Phase des Hubes besonders beeinflussen. Entsprechendes kann für die Anfangsphase des Hubes vorgesehen sein. Besonders bevorzugt bilden der rückspringende Bereich des Aufnahmeabschnitts eine Einschnürung an einem dem ersten Kernteil zugewandten Ende des Aufnahmeabschnitts und der rückspringende Bereich des Einführabschnitts einen Flansch an einem dem ersten Kernteil abgewandten Ende des Ankers. Dabei kommt es vorteilhaft zu einer starken Reduzierung des magnetischen Widerstands in einem Endbereich der der Hubbewegung des Ankers.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass mindestens eines von Einführabschnitt des Ankers und Aufnahmeabschnitt des zweiten Kernteils über einen Bereich von wenigstens einem Drittel einer maximalen axialen Erstreckung des sekundären Luftspalts eine von der zylindrischen Kontur abweichende Kontur aufweist. Zweckmäßigerweise macht derjenige Bereich der maximalen axialen Erstreckung des sekundären Luftspalts, über den sich der Einführabschnitt und/oder der Aufnahmeabschnitt von einer zylindrischen Kontur abweichen, mehr als die Hälfte, insbesondere bevorzugt mehr als drei Viertel der entsprechenden Erstreckung aus, so dass der sich einstellende Effekt bei der Verlagerung des Ankers besonders ausgeprägt ist. Insbesondere ist vorzugsweise vorgesehen, dass sowohl der Einführabschnitt als auch der Aufnahmeabschnitt von der zylindrischen Gestalt abweichen, um dadurch eine besonders effektive Beeinflussung des sekundären Luftspalts zu erreichen. Vorzugsweise erstreckt sich die abweichende Kontur über mehrere und/oder größere Bereiche, wobei besonders bevorzugt zumindest zwei von der zylindrischen Kontur abweichende und voneinander beabstandete
Konturabschnitte vorgesehen sind. Dadurch wird vorteilhaft eine
elektromagnetische Pumpe geschaffen, die eine verbesserte magnetische Flußleitung zu genau definierbaren Zeitpunkten der Bewegung des Ankers aufweist.
Gemäß einer zweiten bevorzugten Ausgestaltung der elektromagnetischen Pumpe ist vorgesehen, dass mindestens eines von Einführabschnitt des Ankers und Aufnahmeabschnitt des zweiten Kernteils über einen Bereich von mindestens einem Sechstel, vorzugsweise einem Viertel einer maximalen
Erstreckung des sekundären Luftspalts konisch ausgebildet ist. Alternativ kann anstelle der konischen Ausbildung oder in Kombination mit der konischen Ausbildung eine parabelförmige, elliptische oder hyperbolische Ausbildung des Einführabschnitts des Ankers oder des Aufnahmeabschnitts des zweiten
Kernteils vorgesehen sein. Durch die geeignete Wahl der Form des
Einführabschnitts oder des Aüfnahmeabschnitts kann eine an eine spezifische Situation angepasste Pumpe geschaffen werden. Zweckmäßigerweise erstreckt sich der entsprechend ausgebildete Einführabschnitt beziehungsweise
Aufnahmeabschnitt über mehr als die Hälfte der axialen Erstreckung der entsprechenden Teile, insbesondere über die gesamte axiale Erstreckung im Bereich des sekundären Luftspaltes. Dies lässt sich fertigungstechnisch einfach herstellen, indem der Aufnahmeabschnitt insgesamt, jedenfalls aber über den Bereich, der den Einführabschnitt des Ankers aufnimmt, eine leicht konische Ausgestaltung erfährt, die von der zylindrischen Gestalt allerdings nur um wenige Winkelgrade abweicht. Zweckmäßigerweise, aber nicht zwangsläufig, mit demselben Konuswinkel ist der Einführabschnitt des Ankers ausgebildet, so dass bei entregter Spule der Außenkonus des Einführabschnitts die größte Nähe zu dem Innenkonus des Aufnahmeabschnitts aufweist. Mit Erregung der Spule vergrößert sich die Breite des sekundären Luftspalts, und entsprechend wird die Kraft mit zunehmendem Hub des Ankers reduziert. Alternativ ist es möglich, durch umgekehrte Orientierung des Innenkonus und des Außenkonus die Kraft bei zunehmendem Hub zu vergrößern. Es versteht sich, dass die Abschnitte, die konusförmig ausgebildet sind, auch mit zylindrischen Stufen voneinander beabstandet sein können, oder aber nur in Bereichen des
Umfangs des Abschnitts vorgesehen sein können.
Gemäß einer dritten bevorzugten Ausgestaltung der elektromagnetischen Pumpe ist vorgesehen, dass genau eines von Einführabschnitt des Ankers und Aufnahmeabschnitt des zweiten Kernteils eine Stufung mit verbreitertem sekundären Luftspalt aufweist. Hierdurch ist es in effektiver Weise nur notwendig, eines der beiden Teile, Einführabschnitt des Ankers und
Aufnahmeabschnitt des zweiten Kernteils, dahingehend zu bearbeiten, dass es eine Stufung mit verbreitetem sekundären Luftspalt aufweist, beispielsweise indem an dem Einführabschnitt des Ankers ein Rücksprung vorgesehen ist, der eine prismatische oder eine abgerundete Ringnut bildet, oder bei dem eine rückspringende und zweckmäßigerweise umlaufende Ringnut im Bereich des Aufnahmeabschnitts vorgesehen ist. Insbesondere wenn der Einführabschnitt des Ankers entsprechend ausgebildet wird, lässt sich dies fertigungstechnisch in einfacher Weise bewerkstelligen, und ein entsprechend bearbeiteter Anker kann in bestehende Kernteile eingesetzt werden. Ferner kann je nach Auswahl der Lage der Stufung an dem Anker eine unterschiedliche Charakteristik sowohl bezogen auf den Hub als auch auf die Intensität der Änderung der Kraft eingestellt werden, so dass mehrere verschiedene Anker in der Art eines Baukastens jeweils an die Bedürfnisse der spezifischen Pumpe angepasst in dasselbe Kernteil eingesetzt werden können. Die erreichte Lösung lässt sich fertigungstechnisch einfach realisieren und damit kostengünstig herstellen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der elektromagnetischen Pumpe ist vorgesehen, dass ein radial von dem Einführabschnitt des Ankers vorstehender Vorsprung eine dem ersten Kernteil zugekehrte Fläche aufweist. Vorteilhaft wird bei der Bestromung der Spule eine veränderte axiale
magnetische Kraft auf den Anker ermöglicht. Der radial vor dem
Einführabschnitt des Ankers vorstehende Vorsprung ist zweckmäßigerweise rotationssymetrisch ausgebildet, so dass er in der Art eines Rings den
Einführabschnitt umschließt. Hierbei sind verschiedene Querschnitte des
Vorsprungs möglich, beispielsweise als Trapez, Dreieck, Rechteck,
Schwalbenschwanz, Groß-U oder dergleichen. Ferner ist es möglich, dass mehr als ein Vorsprung vorgesehen ist, beispielsweise mit einem als Groß-W geformten Querschnitt oder mehrere hintereinander liegende Vorsprünge mit unterschiedlichem Querschnitt. Der mindestens eine Vorsprung weist eine Fläche auf, die dem ersten Kernteil zugekehrt ist, das heißt, die wenigstens eine Komponente aufweist, die in Hubrichtung des Ankers bei Bestromen weist. Diese Fläche liegt bei einer besonders einfachen Realisation in einer zu der Hubrichtung normalen Ebene, es ist aber auch möglich, dass diese Fläche eine Neigung in der Art eines Kegelstumpfes aufweist. Zweckmäßigerweise erstreckt sich der Vorsprung nur über einen Längenabschnitt des Einführabschnitts von weniger als einem Sechstel von dessen Erstreckung und ist an einer Stelle des Umfangabschnitts vorgesehen, die auch bei maximalem Hub noch von der dem ersten Kernteil zugekehrten Stirnseite des Aufnahmeabschnitts axial
beabstandet ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der elektromagnetischen Pumpe ist vorgesehen, dass der Aufnahmeabschnitt des zweiten Kernteils einen zu der Längsachse weisenden Innenvorsprung aufweist. Hierdurch erhöht sich die magnetische Flussdichte in der Pumpe, so dass eine veränderte magnetische Kraft auf den Anker ausgeübt wird. Der Innenvorsprung weist zweckmäßigerweise eine dem ersten Kernteil zugekehrte Fläche auf, und bei symmetrischem Aufbau auch eine dem ersten Kernteil abgekehrte Fläche.
Weist sowohl der Einführabschnitt des Ankers einen vorstehenden Vorsprung als auch der Aufnahmeabschnitt des zweiten Kernteils einen Innenvorsprung auf, lassen sich durch magnetische Wechselwirkung dieser beiden Teile, die sich über den Hub des Ankers annähern oder voneinander entfernen,
Kraftkomponenten erzielen, die die Kraft des Ankers über den Hub erhöhen oder erniedrigen. Damit wird im Bereich des sekundären Luftspalts eine axiale Kraftkomponente wirksam, die sich durch die Auswahl der Lage des
Vorsprungs beziehungsweise des Innenvorsprungs leicht realisieren lässt.
Durch die geeignete Anordnung von Vorsprung und Innenvorsprung, das heißt, ob der Vorsprung in Richtung auf den Innenvorsprung oder von dem
Innenvorsprung verlagert wird, ergeben sich die jeweils gewünschten
Kraftkomponenten. Es versteht sich, dass sich überlagernde Effekte beim
Vorsehen von mehr als einem Vorsprung und/oder mehr als einem
Innenvorsprung möglich sind. Zweckmäßigerweise überdecken sich der
Innenvorsprung und der Vorsprung in axialer Projektion teilweise. Hierbei sind vorzugsweise die wirksamen axialen Flächen der sich axial gegenüberliegenden Abschnitte der beiden Vorsprünge deutlich kleiner als die sich axial gegenüberliegenden Flächen von Ankerkonus und Ankergegenstück;
vorzugsweise beträgt das Verhältnis der Flächen weniger als 1:10, besonders bevorzugt weniger als 1 :25. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der elektromagnetischen Pumpe ist im Bereich des sekundären Luftspalts der maximale Außendurchmesser des Einführabschnitts des Ankers kleiner als der minimale Innendurchmesser des Aufnahmeabschnitts des zweiten Kernteils. Dadurch wird erreicht, dass die Pumpe vorteilhaft einfach zu montieren ist, ohne dass eine zweiteilige oder mehrteilige Ausgestaltung eines des ersten oder des zweiten Kernteils notwendig ist, da der Anker einfach in das zweite Kernteil eingesetzt werden kann, ohne dass beispielsweise eine Verdrehung des zweiten Kernteils gegenüber dem Anker oder eine zweiteilige Ausgestaltung des zweiten
Kernteils benötigt wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die von einer zylindrischen Gestalt abweichende Kontur eine Mehrzahl von Stufen aufweist. Hierzu kann die Mehrzahl in dem Einführabschnitt des Ankers und/oder in dem Aufnahmeabschnitt des zweiten Kernteils vorgesehen sein, wodurch sich über den Hub individuell anpassbare bzw. beeinflussbare Kraftverläufe ergeben. Durch das Vorsehen von mehreren axial versetzten Konturabschnitten wird vorteilhaft auch bei kleinem Magnethub eine ausreichende Überdeckungsfläche zwischen dem Anker und dem Aufnahmeabschnitt erreicht, da diese für den magnetischen Widerstand parallel wirken.
In einer bevorzugten Weiterbildung wird der Einführabschnitt des Ankers aus dem Aufnahmeabschnitt des zweiten Kernteils vorzugsweise vollständig heraus bewegt. Dadurch erhöht sich der magnetische Widerstand, was vorteilhaft eine Abbremsung der Bewegung des Ankers zu einem Ende der Hubbewegung erzielt, wobei dadurch vorteilhaft die Stärke des Auftreffens des Ankers an dem ersten Kernteil zum Ende der Hubbewegung gedämpft wird.
Zur Führung des Ankers kann in Verlängerung des Aufnahmeabschnitts eine Stützhülse aus Kunststoff oder dergleichen vorgesehen sein. Ebenso kann die Stützhülse zur Auskleidung einer rückspringenden Nut in Anker oder
Aufnahmeabschnitt vorgesehen sein. Insbesondere dann, wenn die
rückspringende Nut im Bereich der Stirnseite des Aufnahmeabschnitts angeordnet ist, aus dem der Einführabschnitt des Ankers zumindest so weit austritt, dass nur noch die Nut den Einführabschnitt überdeckt, bewirkt die Stützhülse ohne spürbare Beeinträchtigung der Magnetkraft eine Zentrierung des Einführabschnitts. Hierzu ist die Stützhülse zweckmäßig aus einem Material ausgewählt, das nicht magnetisch leitend ist und damit magnetisch einem Luftspalt im Wesentlichen gleichzusetzen ist. Alternativ kann auch ein Material vorgesehen werden, dass eine gegenüber dem Material des
Aufnahmeabschnitts schlechtere magnetische Leitfähigkeit aufweist, wodurch im Bereich der Auskleidung der magnetische Widerstand einstellbar ist, z.B. ein Kunststoff mit eingelagerten ferromagnetischen Partikeln. Insbesondere kann die Stützhülse zugleich eine von der zylindrischen Gestalt abweichenden
Bereich des Aufnahmeabschnitts auskleiden und den Aufnahmeabschnitt verlängern. So kann beispielsweise eine Stützhülse aus Polytetrafluorethylen an die Stirnseite des Aufnahmeabschnitts angesetzt werden.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der vordere Bereich des Ankers radial über eine dem ersten Kernteil zugewandte Stirnseite des Aufnahmeabschnitts des zweiten Kernteils vorsteht. Es ist aber auch möglich, dass der vordere Bereich des Ankers einen reduzierten
Außendurchmesser aufweist, der nicht radial über die dem ersten Kernteil zugewandte Stirnseite des Aufnahmeabschnitts vorsteht. Hierdurch ist die im Bereich des primären Luftspalts sich einstellende Magnetkraft geringer dimensionierbar und entsprechend überlagert diese die sich im Bereich des sekundären Luftspalts sich einstellende Magnetkraft zwar noch, da die axiale Komponente des Magnetfeldes die radiale Komponente des Magnetfeldes deuztlich überwiegt. Gleichwohl kann damit ein vergleichsweise sanftes
Ansprechverhalten des Ankers auf die Betromung erreicht werden, vor allem dann, wenn eine entgegen gerichtete axiale Komponente des Magnetfeldes im Bereich des sekundären Luftspalts beeinflusst. Durch die Einstellung der entsprechenden Parameter lässt sich beispielsweise der ausgeführte Hub des Ankers über die die Stromstärke zumindest annähernd linearisieren, wodurch sich besonders günstig auch Teilhübe einstellen lassen, beispielsweise bei einer druckregelnden Pumpe. Bei einer druckregelnden Pumpe ist die Federkraft und ggfs. die wirksamen Kolbenflächen des Ankers so abgestimmt, dass der Anker nicht in einem Ruck entgegen der Hubrichtung zurückgestellt wird und ein bestimmtes Volumen ausgestoßen wird, sondern ein Druck in der Auslassleitung eingestellt wird.
Vorzugsweise zeichnet sich eine elektromagnetische Pumpe dadurch aus, dass der konischen Abschnitt des Einführabschnitt des Ankers sich entgegen der sich in Hubrichtung verjüngende kegelstumpfförmige Kontur des vorderen Bereichs des Ankers verjüngt, wodurch eine axiale, insbesondere entgegen der Hubrichtung wirkenden Komponente der den Aktor verlagernden Magnetkraft erreicht wird.
Hierbei ist vorteilhaft vorgesehen, dass der konischen Abschnitt des
Einführabschnitt des Ankers sich teilweise außerhalb des Aufnahmeabschnitt erstreckt.
Vorzugsweise grenzt dann der sich entgegen der Hubrichtung verjüngende konische Abschnitt des Aufnahmeabschnitts an eine dem ersten Kernteil zugekehrte Stirnseite des zweiten Kernteils.
Zweckmäßigerweise ist der sich entgegen der Hubrichtung verjüngende konische Abschnitt des Einführabschnitts des Ankers steiler als die sich in Hubrichtung verjüngende kegelstumpfförmige Kontur des vorderen Bereichs des Ankers.
Eine besonders einfach montierbare Pumpe ergibt sich, wenn der außerhalb des sich entgegen der Hubrichtung verjüngende konische Abschnitt des
Aufnahmeabschnitts gelegene in Pumprichtung weisende Bereich des
Aufnahmeabschnitts zylindrisch ausgebildet ist. Insbesondere wenn der in den Zylinderbereich des Aufnahmeabschnitts eindringende Bereich des
Einführabschnitts ebenfalls zylindrisch ausgebildet ist, lassen sich beide Teile einfach ineinanderstecken. Die elektromagnetische Pumpe ist bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe umfassend Hubkolbenpumpe, Membranpumpe, druckregelnde Pumpe und Dosierpumpe.
Weitere Vorteile, Eigenschaften und Weiterbildung der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen sowie aus den abhängigen Ansprüchen.
Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine elektromagnetische Pumpe mit einer ersten bevorzugten Ausführungsform eines sekundären Luftspaltes.
Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der Ausführungsform gemäß
Fig. 1.
Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform des sekundären Luftspaltes mit einem konusförmigen Gefälle des Einführabschnitts.
Fig. 4 zeigt eine dritte Ausführungsform des sekundären Luftspaltes mit einer Stufung des Einführabschnitts.
Fig. 5 zeigt eine vierte Ausführungsform des sekundären Luftspaltes mit einem konusförmigen Gefälle des Einführungsabschnitts und komplementärem Aufnahmeabschnitt.
Fig. 6 zeigt eine fünfte Ausführungsform des sekundären Luftspaltes mit einer wellenförmigen Kontur des Einführabschnitts.
Fig. 7A-C zeigen den Bewegungsablauf einer sechsten Ausführungsform des sekundären Luftspalts.
Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführungsform des sekundären Luftspalts mit
Nuten im Einführabschnitt und Aufnahmeabschnitt.
Fig. 9 zeigt einen Längsschnitt durch eine elektromagnetische Pumpe mit einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eines sekundären Luftspaltes.
Fig. 1 zeigt eine als Dosierpumpe ausgebildete elektromagnetische Pumpe 100, mit einem Gehäuse 101 , eine in dem Gehäuse 101 angeordnete
elektromagnetische Spule 102, einem ersten ferromagnetischen Kernteil 103 und einem zweiten ferromagnetischen Kernteil 104. Die elektromagnetische Spule 102 ist auf einem Spulenträger 105 aufgewickelt und wird in ihrem
Innenbereich von dem ersten ferromagnetischen Kernteil 103 und dem zweiten ferromagnetischen Kernteil 104 jeweils teilweise durchsetzt. Die beiden ferromagnetischen Kernteile 103, 104 sind durch einen einen Abstand 106 definierenden Pumpenraum 107 voneinander beabstandet, wobei das erste ferromagnetische Kernteil 103 eine Zulaufleitung 108 und das zweite
ferromagnetische Kernteil 104 eine Ablaufleitung 109 für ein zu förderndes Fluid aufweisen. In dem Pumpenraum 107 ist ein beweglicher, ferromagnetischer Anker 110 angeordnet, welcher Anker 110 durch eine zwischen dem Anker 110 und dem ersten Kernteil 103 angeordnete Feder 111 in eine Förderrichtung 112 der elektromagnetischen Pumpe 100 vorgespannt wird. Der Anker 110 weist im Wesentlichen eine hohlzylindrische Form auf und wird von einer Kolbenstange 113 in seiner gesamten Längserstreckung durchsetzt, wobei die Kolbenstange 113 über den Anker 110 in Förderrichtung 112 hinausragt und dabei einen Dosierzylinder 114 durchsetzt. Der Anker 110 weist in seinem dem ersten Kernteil 103 zugewandten vorderen Bereich 115 eine sich in Hubrichtung verjüngende kegelstumpfförmige Kontur auf. Das erste Kernteil 103 weist ein dem Anker 110 zugewandtes und zu dem vorderen Bereich 115 des Ankers 110 komplementär ausgebildetes konusförmiges Gegenstück 119 auf, wobei ein Bereich zwischen dem Anker 110 und dem konusförmigen
Ankergegenstück 119 als primärer Luftspalt bezeichnet wird. Der vordere Bereich 115 ragt in den axialen Abstand zwischen beide Kernteile 103, 104. Der Anker 110 erstreckt sich mit einem dem ersten Kernteil 103 abgewandten, als Einführabschnitt 117 ausgebildeten Ende in einen Aufnahmeabschnitt 118 des zweiten Kernteils 104, wobei der vordere Bereich 115 des Ankers 110 radial über eine dem ersten Kernteil 103 zugewandte Stirnseite des
Aufnahmeabschnitt 118 des zweiten Kernteils 104 vorsteht. Ein Bereich zwischen dem Einführabschnitt 117 des Ankers 10 und dem
Aufnahmeabschnitt 118 des zweiten Kernteils 104 wird als sekundärer Luftspalt bezeichnet. Der Bereich zwischen dem vorderen Bereich 115 des Ankers 110 und dem Gegenstück 119 des ersten Kernteils 103 definiert einen primären Luftspalt 151 , dessen axiale Erstreckung bei entregter Spule 102 maximal ist. Die
Umfangsfläche des Einführabschnitts 117 des Ankers 110 und der der
Längsachse der Spule 102 zugekehrte Aufnahmeabschnitt 1 18 des zweiten Kernteils 104 definieren in dem Bereich, in dem diese sich gegenüber stehen, einen im Wesentlichen radialen, sekundären Luftspalt 152. Die Längsachse ist in Fig. 1 mit 53 bezeichnet. Bei Bestromung der Spule 102 ist aufgrund des sich ergebenden Magnetfeldes die magnetische Kraft zwischen dem Anker 110 und dem ersten Kernteil 103 bei einem Schließvorgang des ersten Luftspalts 151 größer als die magnetische Kraft zwischen dem Anker 110 und dem zweiten Kernteil 104.
Bei einer Bestromung der Spule 102 entsteht ein magnetisches Feld innerhalb der Spule 102, wobei der ferromagnetische Anker 110 entgegen der
Förderrichtung 112 von einer magnetischen Kraft beaufschlagt und verlagert wird. Die magnetische Kraft bewegt den Anker 110 entgegen der Vorspannung der Feder 111 in Richtung des ersten Kernteils 103, wobei der vordere Bereich 115 des Ankers 1 0 in das komplementär ausgebildete Gegenstück 119 des ersten Kernteils 03 eingeschoben wird. Dabei wird die Feder 111 weiter gespannt. Bei einem Entströmen der Spule 102 wird der Anker 110 durch die Vorspannung der Feder 111 wieder in Förderrichtung 112 verschoben, und die Kolbenstange 113 drückt das in dem Dosierzylinder 114 liegende Fluid hinter ein Rückschlagventil 160.
Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der Pumpe 100 gemäß Fig. 1 , aus der sich insbesondere die konkrete Ausgestaltung der Außenkontur des
Einführabschnitts 117 und des Aufnahmeabschnitts 118 ergibt. Hierbei weist der Einführabschnitt 117 des Ankers 110 im Bereich einer ansonsten
zylindrischen Umfangsfläche einen ringförmigen Außenvorsprung 120 auf, der sich über den gesamten radialen Umfang des Einführabschnitts 117 erstreckt. Dieser radial vorstehende Außenvorsprung 120 stellt zugleich den maximalen Außendurchmesser des Einführabschnitts 117 dar und weist eine radial nach außen weisende, zu der Umfangsfläche des Einführabsschnitts 117
konzentrische Ringfläche 120a auf, die über eine erste, in Hubrichtung weisende und damit dem ersten Kernteil 103 zugekehrte Fläche 120b mit dem übrigen Einführabschnitt 117 verbunden ist, und die über eine zweite, dem ersten Kernteil 103 abgekehrte Fläche 120c mit einem rückwärtigen Bereich des Einführabschnitts 117 verbunden ist, so dass sich eine im Querschnitt in etwa trapezförmiges Profil des Außenvorsprungs 120 ergibt. Es versteht sich, dass die dem ersten Kernteil 103 zugekehrte Fläche 120b und die dem ersten Kernteil 103 abgekehrte Fläche 120c des Außenvorsprungs 120 auch anders ausgestaltet sein können, insbesondere senkrecht auf der Längsachse 153 beziehungsweise der Hauptachse des Einführabschnitts 117 stehen können, oder aber auch umgekehrt trapezförmig ausgestaltet sein können, so dass ein annähernd schwalbenschwanzartiger Querschnitt des Außenvorsprungs 120 gebildet ist. Schließlich kann der Vorsprung auch eine abgerundete Kontur aufweisen.
Der Aufnahmeabschnitt 118 des zweiten Kernteils 104 weist einen gegenüber der Lage des Außenvorsprungs 120 in Richtung auf das erste Kernteil 103 versetzten Innenvorsprung 121 auf, der radial in Richtung auf die Längsachse 153 des Ankers 110 gerichtet ist und einen vollständig geschlossenen ringförmigen Verlauf hat. Der Außenvorsprung 120 und der Innenvorsprung 121 sind in Längsrichtung voneinander beabstandet angeordnet, wobei der
Innenvorsprung 121 eine konzentrisch zu der im Übrigen zylindrischen Gestalt des Einführabschnitts 117 verlaufende Innenringfläche 121a aufweist, die über eine dem ersten Kernteil 103 zugekehrte Fläche 121 b mit der Innenringfläche 121a verbunden ist, und die über eine zweite, dem ersten Kernteil 103 abgekehrte Fläche 121c mit dem Aufnahmeabschnitt 118 verbunden und die der ersten Fläche 120b des Außenvorsprungs 120 zugekehrt ist.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel überdecken sich der Innenvorsprung 121 und der Außenvorsprung 120 in der Projektion partiell, so dass bei Erregung der Spule 102 und dem hierdurch veranlassten Hub des Ankers 110 der Außenvorsprung 120 dem Innenvorsprung 121 näher kommt. Hierdurch wird die Kraft des Ankers 110 durch die sich ergebende axiale Komponente im Bereich des sekundären Luftspalts 152 erhöht, so dass in einer Endphase des Hubes des Ankers 110 die den Anker 110 beaufschlagende Kraft erhöht wird. Zweckmäßigerweise sind selbst bei maximalem Hub des Ankers 110 der Innenvorsprung 120 und der Außenvorsprung 121 noch voneinander
beabstandet, so dass es nicht zu einem Kontakt kommt.
Es versteht sich, dass alternativ der Außenvorsprung 121 in Hubrichtung des Aktors 110 bei Erregung der Spule 102 auch hinter dem Innenvorsprung 120 angeordnet sein kann, so dass dann die dem ersten Kernteil 103 zugekehrte Fläche 121 b der dem ersten Kernteil 103 abgekehrten Fläche 120c zugekehrt ist. Es ist weiterhin möglich, dass mehrere Innenvorsprünge 120 und/oder mehrere Außenvorsprünge 121 vorgesehen sind, wobei dann ein
Innenvorsprung und/oder ein Außenvorsprung auch jeweils zwei diesem zugekehrte Flächen von benachbarten Vorsprüngen benachbart sein kann.
Zweckmäßigerweise können der Innenvorsprung 120 und der Außenvorsprung 121 so ausgebildet sein, dass diese aneinander vorbeiführbar sind, so dass der Einführabschnitt 117 des Ankers 110 in den Aufnahmeabschnitt 118 des zweiten Kernteils 104 aus Richtung des ersten Kernteils 103 einsetzbar ist. Gemäß einer alternativen Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass
wenigstens einer von Innenvorsprung und Außenvorsprung durchbrochen ausgebildet ist, so dass der jeweils andere hieran vorbeigeführt werden kann. Das erste Ausführungsbeispiel funktioniert dabei wie folgt:
Durch die sich gegenüber liegenden Vorsprünge 120, 121 des Einführabschnitts 117 des Ankers 110 und des Aufnahmeabschnittsl 18 des zweiten Kernteils 104 wird eine höhere magnetische axiale Kraft auf den Anker 110 und damit eine schnellere Hubbewegung des Ankers 110 in Richtung des ersten Kernteils 103 erzielt. Gleichzeitig wird in einem Endbereich des Hubweges aufgrund einer sich, gegenüber einer rein zylindrischen Kontur des
Einführabschnitts 117 und des Aufnahmeabschnitts 118 betrachtet, erhöht einstellenden Magnetwiderstands eine geringere magnetische Kraft erzielt, so dass eine schwächere Feder 111 für die Rückbewegung des Ankers 110 ausreichend ist. Fig. 3 zeigt eine alternative Ausgestaltung des sekundären Luftspalts, wobei dieselben oder strukturell vergleichbare Teile der elektromagnetischen Pumpe dieselben Bezugszeichen aufweisen wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 und 2 und daher nur die Unterschiede hervorgehoben werden. Während der Aufbau der Pumpe insgesamt derjenigen des vorhergehenden
Ausführungsbeispiels entspricht, weist der Einführabschnitt 217 des Ankers 210 eine sich in Förderrichtung 112 verjüngende Mantelfläche 222 auf, wobei die Konusgestalt über nahezu die gesamte Erstreckung des Einführabschnitts 217 verläuft. Der Konuswinkel, der in Fig. 3 gezeigt wird, ist aus Gründen der Verdeutlichung größer gewählt als dies bei dem praktischen Bau der Fall wäre. Der Aufnahmeabschnitt 218 weist eine hohlzylindrische Innenumfangsfläche 223 auf, so dass bei entregter Spule 102 die Dicke des sekundären Luftspalts 252 zwischen dem Einführabschnitt 217 und dem Aufnahmeabschnitt 218 nahe der Stirnseite des Aufnahmeabschnitts 218 minimal ist, und nahe des dem ersten Kernteil 103 abgekehrten Endes des Aufnahmeabschnitts 218 maximal ist.
Es versteht sich, dass in gleicher Weise ein ähnlicher Effekt erzielbar ist, wenn der Aufnahmeabschnitt konusförmig und der Einführabschnitt zylindrisch sind, oder aber wenn sowohl der Aufnahmeabschnitt als auch der Einführabschnitt eine individuell aufeinander abgestimmte Konusgestalt aufweisen.
Das zweite Ausführungsbeispiel funktioniert dabei wie folgt: Durch die gewählte Konusform des Einführabschnitts 217 ergeben sich im hinteren Bereich des Einführabschnitts 217 andere magnetische Widerstände als bei einer reinen zylindrischen Form, so dass eine maximale magnetische Kraft auf den Aktor 210 bereits zu einem früheren Zeitpunkt als bei einem Aktor mit einem zylindrischen Einführabschnitt erreicht wird.
Das dritte Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 unterscheidet sich von dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel nur in der Ausgestaltung des
Einführabschnitts des Ankers, so dass im Übrigen für dieselben oder strukturell vergleichbare Teile dieselben Bezugszeichen wie bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel Verwendung finden. Der Anker 310 weist einen Einführabschnitt 317 auf, der mit einer Stufung 330 ausgestattet ist, die umlaufend um die Mantelfläche des Einführabschnitts 317 vorgesehen ist, so dass der sekundäre Luftspalt 352 in einer dem ersten Kernteil 103 zugekehrten Stirnseite des Aufnahmeabschnitts 218 eine geringere Stärke aufweist als in dem hinteren, dem ersten Kernteil 103 abgekehrten Bereich des Aufnahmeabschnitts 218. Es versteht sich, dass die Stufung 330 auch so angeordnet sein kann, dass der rückspringende Teil sich nahe dem vorderen Bereich 115 des Kernteils 310 befindet, und es ferner auch noch mehr als eine Stufung, wie beispielsweise eine Kaskade von kleinen Stufungen über Teile der Erstreckung des Einführabschnitts 317 oder über den gesamten Einführabschnitt 317 vorgesehen sein können, wobei zweckmäßigerweise wenigstens ein Viertel der maximalen Erstreckung des sekundären Luftspalts 352 von dem übrigen Umfang des Einführabschnitts verschieden ausgebildet ist. Es versteht sich, dass sich zwischen dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 und Fig. 4 auch Kombinationen erzielen lassen, beispielsweise konische
Abschnitte, die durch Stufungen voneinander getrennt sind.
Durch die gewählte Stufung unterscheidet sich der magnetische Widerstand des hinteren Bereichs des Einführabschnitts 317 von dem vorderen, einen größeren Durchmesser aufweisenden Bereich des Einführabschnitts 317, so dass eine maximale magnetische Kraft entsprechend beeinflusst wird. Das vierte Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 unterscheidet sich von dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 nur durch den anders gestalteten Aufnahmeabschnitt, so dass dieselben oder strukturell vergleichbare Teile wie dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 dieselben Bezugszeichen tragen.
Grundsätzlich ist der in Fig. 5 gezeigte Anker 210 derselbe wie der aus Fig. 3, jedoch ist das Aufnahmeteil 418 dadurch anders gestaltet, dass auch die Innenumfangsfläche 423 des Aufnahmeabschnitts 418 eine zu der Konusform des Einführabschnitts 217 komplementäre Konusform aufweist, das heißt, als Innenkonus ausgebildet ist, der sich in Förderrichtung verjüngt. Hierdurch ergibt sich bei entregter Spule 102 ein sekundärer Luftspalt 452 mit nahezu
konstanter Dicke über den Verlauf des Einführabschnitts 217, so dass sich durch den geringen sekundären Luftspalt 452 ein günstiger magnetischer Widerstand ergibt. Bei Erregung der Spule 102 wird der Anker 210 verlagert, wobei durch die axiale Bewegung des Ankers 210 der sekundäre Luftspalt 452 in seiner Dicke proportional zu dem Maß zunimmt, wie der Anker 210 verlagert wird. Hierdurch ändert sich der magnetische Widerstand über den Hubweg und beeinflusst entsprechend die Kraft, mit der der Anker 210 beaufschlagt wird. Hinzu kommt, dass durch den Konuswinkel eine, in der Zeichnung übertrieben dargestellte, jedoch spürbare axiale Komponente der den sekundären Luftspalt 452 definierenden Teile wirksam wird, deren Effekt auf die Kraft ungleich größer ist als die radiale Komponente.
Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem die Konfiguration des sekundären Luftspalts wiederum anders ausgebildet ist als bei den
vorhergehenden Ausführungsbeispielen, wobei dieselben Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen dieselben oder strukturell vergleichbaren Teile zeigen. Der Anker 510 weist einen Einführabschnitt 517 auf, der rotationssymmetrisch ausgebildet ist und dessen Begrenzungskurve ein stetiges, wellenartig geschwungenes Profil aufweist, mit Bereichen 517a größeren Durchmessers und Bereichen 517b geringeren Durchmessers. Der Aufnahmeabschnitt 518 des zweiten Kernteils 504 ist durch eine rotationssymmetrisch verlaufende Hüllkurve 523 begrenzt, die Bereiche kleineren Innendurchmessers 523a und Bereiche größeren Innendurchmessers 523b aufweist. Hierdurch ergibt sich ein sekundärer Luftspalt 552, der über den Verlauf in seiner Stärke schwankt, wobei bei Erregung der Spule 102 noch weitere Veränderungen der Stärke des sekundären Luftspalts 552 induziert werden, mit der Folge einer
entsprechenden Beeinflussung des magnetischen Widerstands.
Es versteht sich, dass zweckmäßigerweise die Kurvenverläufe 523, 517 zueinander komplementär ausgebildet sind, und hierbei zweckmäßigerweise der maximale Außendurchmesser des Einführabschnitts 517 kleiner ist als der minimale Innendurchmesser des Aufnahmeabschnitts 518, damit das zweite Kernteil 504 insbesondere einteilig ausgebildet werden kann und der Anker 510 aus Richtung des ersten Kernteils 103 in das zweite Kernteil 504 eingesetzt werden kann.
Fig. 7A bis 7C zeigen eine schematische Ansicht einer elektromagnetischen Pumpe 700, ohne eine Spule, andere Antriebskomponenten, wie beispielsweise Federn, oder Anschlusskomponente an einen Pumpenraum 707 darzustellen.
In dem Pumpenraum 707 ist ein Anker 710 angeordnet, welcher Anker 710 in eine Förderrichtung axial verlagerbar ist. Der Pumpenraum 707 wird von magnetfeldführenden Komponenten 703, welche beispielsweise den in dem ersten Ausführungsbeispiel gezeigten Kernteilen 103, 104 und dem
Spulenträger 105 entsprechen, aber auch andere Formen annehmen können, begrenzt. Dabei ist ein primärer Luftspalt durch einen Abstand zwischen dem Anker 710 und einem konusförmigen Gegenstück 719 definiert. Der Anker 710 weist in seinem dem Gegenstück 719 zugewandten vorderen Bereich 715 eine sich in Hubrichtung verjüngende kegelstumpfförmige Kontur auf. Das
konusförmige Gegenstück 719 ist dabei an einer der magnetfeldführenden
Komponenten 703 ausgebildet. Der Anker 7 0 weist in einem dem Gegenstück 719 abgewandten als Einführabschnitt 717 bezeichneten Endabschnitt einen ringförmigen Außenvorsprung 720 auf, der sich von einer dem Gegenkonus 719 abgewandten Stirnseite des Ankers 710 über etwa ein Sechstel des
Einführabschnitts 717 erstreckt und radial bis etwa zu einer Mitte des sekundären Luftspalts ragt.
Die Komponenten 703 umfassen einen Aufnahmeabschnitt 718, in dem der Einführabschnitts 717 des Ankers 710 eingeführt ist. An dem
Aufnahmeabschnitt ist ein radialer Innenvorsprung 721 angeordnet, der etwa bis zu einer Mitte des sekundären Luftspalts ragt, so dass der Innenvorsprung 721 und der Außenvorsprung 720 des Einführabschnitts 718 bei einer
Bewegung des Ankers 710 nicht gegeneinander stoßen.
In Fig. 7A ist der Außenvorsprung 721 an einer dem Pumpenraum 707 abgewandten Seite des Innenvorsprungs 720 angeordnet. Dabei liegt keine radiale Überdeckung der äußeren Fläche des Außenvorsprung und der inneren Fläche des Innenvorsprungs vor, was vorliegend als negative Überdeckung bezeichnet wird. Die gezeigte Position des Ankers 710 ist eine unbestromte Hubposition, wobei eine nicht gezeigte Spule nicht bestromt ist und der Anker 710 beispielsweise durch eine Feder in die gezeigte Hubposition vorgespannt wird. Es versteht sich, dass ein Anschlag den Anker 7 0 entgegen einer Vorspannung der Feder an einer weiteren Bewegung hindert.
Fig. 7B zeigt den Anker 7 0 in einer mittleren Hubposition, wobei die innere Fläche des Innenvorsprung 721 gegenüber der äußeren Fläche des
Außenvorsprungs 720 angeordnet ist.
Fig. 7C zeigt den Anker 710 in einer ausgelenkten Hubposition, wobei der Anker 710 gänzlich aus dem Aufnahmeabschnitt 718 ausgefahren ist, und wobei der vordere Bereich 715 des Ankers 710 kurz vor einem Anschlagen an dem Gegenkonus 719 gezeigt ist. Auch in dieser Position liegt eine negative Überdeckung zwischen dem Innenvorsprung 721 und dem Außenvorsprung 720 vor. Bei einer negativen Überdeckung ist der magnetische Widerstand der gesamten Anordnung höher als bei einer positiven Überdeckung. Ferner wird der magnetische Widerstand weiter erhöht, wenn der Anker 710 aus dem Aufnahmeabschnitt 718 herausfährt.
Dadurch wird in dem vorliegenden siebten Ausführungsbeispiel das Verhalten des Ankers 710 insoweit beeinflusst, als dass bei einem Anfahren der
Bewegung des Ankers 710 nach dem Zustand in Fig. 7A ein etwa mittelgroßer Widerstand vorliegt, so dass eine Druckspitze, die sich bei einem plötzlichen Bestromen der Spule in dem Pumpenraum 707 ergeben würde, vermieden wird. Während sich der Außenvorsprung 720 an dem Innenvorsprung 721 wie in Fig. 7B vorbei bewegt, fällt der magnetische Widerstand ab und die maximale Kraft der Pumpe kann für eine Förderung eines Fluids verwandt werden. In der in Fig. 7C gezeigt Position des Ankers 710 ist der magnetische Widerstand aufgrund der negativen Überdeckung sowie der Position des Anker 710 außerhalb des Aufnahmeabschnitts 718 stark angestiegen, so dass ein harter Stoß gegen den Gegenkonus 719 durch den Anker 710 vorteilhaft
abgeschwächt wird. Fig. 8 zeigt analog zu dem in den Fig. 7A-C gezeigten Ausführungsbeispiel eine schematische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer
elektromagnetischen Pumpe 800, ohne eine Spule, andere
Antriebskomponenten, wie beispielsweise Federn, oder Anschlusskomponente an einen Pumpenraum 807 darzustellen. Gleiche oder vergleichbare
Komponenten weisen gegenüber dem Ausführungsbeispielen von Fig. 7 ein um 100 inkrementiertes Bezugszeichen auf, so dass im Folgenden auf eine nähere Beschreibung der Lage und Beschaffenheit der Komponenten verzichtet wird und nur die Unterschiede herausgestellt und beschrieben werden. Die Pumpe 800 des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 8 ist aufgebaut wie die Pumpe 700 des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 7, wobei sich ein
Einführbereich 817 eines Ankers 810 sowie ein Aufnahmeabschnitt 818, in welchen der Anker 810 eingeführt ist, von dem Einführabschnitt 717 und dem Aufnahmeabschnitt 818 des siebten Ausführungsbeispiels unterscheiden. Der Außendurchmesser des Einführabschnitts 817 und der Innendurchmesser des Aufnahmeabschnitts 818 weisen etwa die gleiche Größe auf, wobei aber ein Spiel für ein Gleiten des Ankers 10 in dem Aufnahmeabschnitt 818 vorgesehen ist. Der Einführabschnitt 817 weist in einem hinteren, einem Gegenkonus 819 abgewandten Bereich eine Nut 820a, wobei ein Außenvorsprung 820b zwischen einer dem Gegenkonus 819 abgewandten Stirnseite des Ankers 810 und der Nut 820a gebildet ist. Der Außenvorsprung 820b weist einen gleichen Außendurchmesser auf wie ein übriger Teil des Einführabschnitts 817.
Der Aufnahmeabschnitt 818 weist ebenfalls eine Nut 821a auf, wobei ein Außenvorsprung 820b zwischen einem dem Gegenkonus 819 zugewandten Ende des Aufnahmeabschnitt 818 und der Nut 820a gebildet ist. Der
Außenvorsprung 820b weist einen gleichen Außendurchmesser auf wie ein übriger Teil 817a des Einführabschnitts 817.
Fig. 8 zeigt den Anker 810 in einer mittleren Hubposition, wobei die innere Fläche des Innenvorsprung 821 b gegenüber der äußeren Fläche des
Außenvorsprungs 820b angeordnet ist.
Im Unterschied zu der Pumpe 700 des siebten Ausführungsbeispiels wird eine negative Überdeckung des Einführabschnitts 817 und des
Ausführungsabschnitts 818 zu Beginn einer Bewegung des Ankers 810 nicht hergestellt, so dass es nicht zu einer Reduktion des magnetischen Widerstands kommt. Dadurch wird der Anker 810 vorteilhaft schneller beschleunigt, was vorteilhaft zu einer reduzierten Betriebszeit der Spule und damit zu einem geringeren Stromverbrauch führt.
Fig. 9 zeigt eine als Dosierpumpe ausgebildete elektromagnetische Pumpe 900, mit einem Gehäuse 901 , eine in dem Gehäuse 901 angeordnete
elektromagnetische Spule 902, einem ersten ferromagnetischen Kernteil 903 und einem zweiten ferromagnetischen Kernteil 904. Die elektromagnetische Spule 902 ist auf einem Spulenträger 905 aufgewickelt und wird in ihrem Innenbereich von dem ersten ferromagnetischen Kernteil 903 und dem zweiten ferromagnetischen Kernteil 904 jeweils teilweise durchsetzt. Die beiden ferromagnetischen Kernteile 903, 904 sind durch einen einen Abstand 906 definierenden Pumpenraum 907 voneinander beabstandet, wobei das erste ferromagnetische Kernteil 903 eine Zulaufleitung 908 und das zweite
ferromagnetische Kernteil 904 eine Ablaufleitung 909 für ein zu förderndes Fluid aufweisen. In dem Pumpenraum 907 ist ein beweglicher, ferromagnetischer Anker 910 angeordnet, welcher Anker 910 durch eine zwischen dem Anker 910 und dem ersten Kernteil 903 angeordnete Feder 911 in eine Förderrichtung 912 der elektromagnetischen Pumpe 900 vorgespannt wird. Der Anker 910 weist im Wesentlichen eine hohlzylindrische Form auf und wird von einer Kolbenstange 913 in seiner gesamten Längserstreckung durchsetzt, wobei die Kolbenstange 913 über den Anker 110 mit einem Ende 913a in Förderrichtung 912 hinausragt und gegen die Ablaufleitung 909 anschlägt und diese bei vollständig
entströmter Spule 902 verschließt. Der Anker 910 weist in seinem dem ersten Kernteil 903 zugewandten vorderen Bereich 915 eine sich in Hubrichtung verjüngende kegelstumpfförmige Kontur auf. Das erste Kernteil 903 weist ein dem Anker 910 zugewandtes und zu dem vorderen Bereich 915 des Ankers 910 komplementär ausgebildetes konusförmiges Gegenstück 919 auf, wobei ein Bereich zwischen dem Anker 910 und dem konusförmigen
Ankergegenstück 919 als primärer Luftspalt bezeichnet wird. Der vordere Bereich 915 ragt in den axialen Abstand zwischen beide Kernteile 903, 904. Der Anker 910 erstreckt sich mit einem dem ersten Kernteil 903 abgewandten, als Einführabschnitt 917 ausgebildeten Ende in einen Aufnahmeabschnitt 818 des zweiten Kernteils 904, wobei der vordere Bereich 915 des Ankers 910 radial nicht über eine dem ersten Kernteil 903 zugewandte Stirnseite des
Aufnahmeabschnitt 918 des zweiten Kernteils 904 vorsteht, wodurch auch Kernteile 903, 904 mit kleinerem Durchmesser eingesetzt werden können. Es ist aber möglich, den vorderen Bereich 915 des Ankers 910 auch über die dem ersten Kernteil 903 zugewandte Stirnseite des Aufnahmeabschnitt 918 radial überstehen zu lassen. Ein Bereich zwischen dem Einführabschnitt 917 des Ankers 910 und dem Aufnahmeabschnitt 918 des zweiten Kernteils 904 wird als sekundärer Luftspalt bezeichnet. Der Bereich zwischen dem vorderen Bereich 915 des Ankers 910 und dem Gegenstück 919 des ersten Kernteils 903 definiert einen primären Luftspalt 951 , dessen axiale Erstreckung bei entregter Spule 902 maximal ist. Die Umfangsfläche des Einführabschnitts 917 des Ankers 910 und der der Längsachse 953 der Spule 902 zugekehrte Aufnahmeabschnitt 918 des zweiten Kernteils 904 definieren in dem Bereich, in dem diese sich gegenüber stehen, einen im Wesentlichen radialen, sekundären Luftspalt 952.
Bei Bestromung der Spule 902 ist aufgrund des sich ergebenden Magnetfeldes die magnetische Kraft zwischen dem Anker 910 und dem ersten Kernteil 903 bei einem Schließvorgang des ersten Luftspalts 951 größer als die magnetische Kraft zwischen dem Anker 910 und dem zweiten Kernteil 904.
Bei einer Bestromung der Spule 902 entsteht ein magnetisches Feld innerhalb der Spule 902, wobei der ferromagnetische Anker 910 entgegen der
Förderrichtung 912 von einer magnetischen Kraft beaufschlagt und verlagert wird. Die magnetische Kraft bewegt den Anker 910 entgegen der Vorspannung der Feder 911 in Richtung des ersten Kernteils 903, wobei der vordere Bereich 915 des Ankers 910 in das komplementär ausgebildete Gegenstück 919 des ersten Kernteils 903 eingeschoben wird. Dabei wird die Feder 911 weiter gespannt. Bei einem Entströmen der Spule 902 wird der Anker 910 durch die Vorspannung der Feder 911 wieder in Förderrichtung 912 verschoben, und das Ende 913a der Kolbenstange 913 drückt das Fluid in die Ablaufleitung 909.
Ein konischer Abschnitt 960 des Einführabschnitts 917 des Ankers 910 verjüngt sich entgegen der sich in Hubrichtung verjüngende kegelstumpfförmige Kontur des vorderen Bereichs 915 des Ankers 910, und zwar ausgehend von einer Stirnseite 961 des Einführabschnitts 917. An den einzigen und nur in eine Richtung weisenden konischen Abschnitt 960 schließt sich ein zylindrischer Bereich 962 des Einführabschnitts 917 an, der bis zu einer Stirnwand 963 des Einführabschnitts 917 reicht, in der die Ablaufleitung 909 in einer Vertiefung 964, die größer ist als das Ende 913a der Kolbenstange 913, mündet.
Ein konischer Abschnitt 970 des Einführabschnitt 917 des Ankers 910 erstreckt sich teilweise in radialer Überdeckung mit dem konischen Abschnitt 960 des Einführabschnitts 917, teilweise außerhalb des Aufnahmeabschnitt 918, in der in Fig. 9 gezeigten, nicht betromten Endposition des Ankers 910. Bei maximalem Hub gelangt der konische Abschnitt 970 des Einführabschnitts 917 des Ankers 910 vollständig außerhalb radialer Überdeckung mit dem konischen Abschnitt 960 des Einführabschnitts 917. An den konischen Abschnitt 970 des Einführabschnitt 917 schließt in Föderrichtung ein durchgehend zylindrischer Bereich 971 des Ankers 910 an, der im nicht bestromten Zustand teilweise radial von dem konischer Abschnitt 960 des Einführabschnitts 917umgeben ist. In Hubrichtung schließt sich an den konischen Abschnitt 970 des
Einführabschnitts 917 ein zylindrischer Abschnitt 972 an, an den sich wiederum die sich in Hubrichtung verjüngende kegelstumpfförmige Kontur des vorderen Bereichs 915 des Ankers 910 anschließt, die von einer dem ersten Kernteil 903 zugekehrten ringförmigen Stirnseite 973 des Ankers 910 begrenzt ist. Man erkennt, dass der konische Abschnitt 970 etwas mehr als ein Sechstel der axialen Erstreckung des Einführabschnitts 917 ausmacht, der von einer der Ablaufleitung 909 zugekehrten Stirnseite 974 des Ankers 910 bis zu dem zylindrischer Abschnitt 972, allerdings ohne diesen, reicht. Man erkennt ferner, dass auch der konische Abschnitt 960 etwas mehr als ein Sechstel der axialen Erstreckung des Aufnahmeabschnitts 916 ausmacht.
Man erkennt weiter, dass der sich entgegen der Hubrichtung verjüngende konische Abschnitt 970 des Einführabschnitts 917 steiler ist als die sich in Hubrichtung verjüngende kegelstumpfförmige Kontur des vorderen Bereichs 915 des Ankers 910, da für ungefähr denselben radialen Anstand dem vorderen Bereich 915 ein längerer axialer Abstand zur Verfügung steht. Man erkennt ferner, dass der Konuswinkel der konischen Abschnitte 970 und 960 in etwa derselbe ist und sich um weniger als 8° unterscheidet. Auch der Konuswinkel von vorderem Bereich 915 des Ankers 910 und von Gegenstück 919 ist in etwa derselbe und unterscheidet sich um weniger als 8°.
In der Zulaufleitung 908 ist ein Rückschlagventil 980 angeordnet, das von einer Feder 981 in der der Hubrichtung des Ankers 910 entsprechenden
Schließrichtung vorgespannt ist. In der gegenüber der Zulaufleitung 908 vergrößerten Bohrung 903a des ersten Kernteils ist eine Hülse 982 angeordnet, deren Bohrung 983 von der Kolbenstange 913 teilweise durchsetzt ist. Ein Saugraum 984, der zwischen dem Ventilglied des Rückschlagventil 980 und der der Zulaufleitung 908 zugekehrten Stirnseite der Kolbenstange 913 von der Hülse 982 radial umgeben ist, ist mit dem Pumpraum 907 verbunden, beispielsweise über eine ein Ventil enthaltende Bohrung in der Kolbenstange 913, die nicht weiter dargestellt ist. Wird die Spule 902 bestromt, verhindert das Rückschlagventil 980 das Entweichen des Fluids, und dieses wird über die Verbindung in dem Pumpraum 907 gepresst. Wird der Anker 910 durch die
Feder 911 zurück in seiner Ausgangslage verlagert, entsteht in dem Saugraum 984 ein Unterdruck, der das Ventilglied des Rückschlagventils 980 abhebt und ein Nachströmen von Fluid zulässt, während das Fluid bei Rückstellung des Ankers 910 aus dem Pumpraum 907 in die Ablaufleitung 909 gepresst wird. Man erkennt, dass die Feder 911 sich auf einer Stirnseite der Hülse 982 abstützt. Man erkennt ferner, dass die Bohrungen in beiden Kernteilen 903, 904 eine durchgehende Bohrung aufweisen, die in Stufen von außen nach innen zunehmende Durchmesser aufweist, so dass eine einfache Montage durch Einstecken von Komponenten wie der Hülse 982 oder des Rückschlagventils 980 möglich ist.
Man erkennt ferner, dass in dem Gehäuse 901 zwei Polscheiben 991 , 992 eingebracht sind, die den magnetischen Fluss zur Spule 902 nach Art eines Jochs begünstigen.
Die in Fig. 9 gezeigten und vorstehend erläuterten Formmerkmale am Anker 910, insbesondere Anordnung, Länge und Winkel des konischen Abschnitts 970 des Einführabschnitts 917, der auch als sekundärer Konus bezeichnet werden kann, und an dem konusförmigen Gegenstück 919, insbesondere Länge, Durchmesser und Winkel, ergeben sich zusätzliche Freiheitsgrade zur Optimierung des Kraftverlaufs als Funktion des Hubs. In der vorliegenden Ausführung erreicht man damit unter anderem eine ausreichende
Beschleunigung am Anfang des Hubs, eine mit dem Hub ansteigende Kraft zur Überwidnung der Vorspannung der Feder 911 sowie einen mäßigen und jedenfalls nicht zu großen Kraftüberschuss am Ende der Bewegung des Ankers 910. Hierdurch erreicht und hält der Anker 910 sicher das Ende des Hubs, schlägt aber nur mit geringem Kraftüberschuss an dem konusförmigen
Gegenstück 919 an, und zwar auch bei variabler Versorgungsspannung und sich ändernder Spulentemperatur. Hierdurch werden unnötige in die
Dosierpumoe 900 eingeleitete Schwingungen und Temperaturerhöhungen vermieden, was zu einer Verlängerung der Standzeit führt. Es versteht sich, dass die gezeigten Ausführungsbeispiele bzw. deren
Elemente zur Erlangung des erfindungsgemäßes Erfolgs auch ohne weiteres kombiniert, aggregiert, substituiert oder modifiziert werden können.
Die Erfindung ist vorstehend unter Bezugnahme auf primäre und sekundäre Luftspalte erläutert worden. Es versteht sich, dass die Luftspalte im Betrieb der elektromagnetischen Pumpe nicht mit Luft, sondern mit dem zu fördernden Medium, Pumpenöl oder einem anderen Medium gefüllt sein können, und insbesondere auch die gegenseitige Führung begünstigende Hülse,
beispielsweise aus Teflon oder dergleichen, umfassen können.
Die Erfindung ist vorstehend anhand einer Ausgestaltung der
elektromagnetischen Magnetpumpe als Einspritzpumpe mit Dosierzylinder beschrieben worden. Es versteht sich, dass statt eines Dosierzylinders auch ein als Kolben wirkender Anker Einsatz finden kann, oder dass die Pumpe auch als Membranpumpe ausgebildet sein kann, bei der das zu fördernde Fluid außerhalb der Luftspalte verbleibt. Die Erfindung ist vorstehend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert worden, bei dem durch Erregen der Spule der Aktor entgegen der
Förderrichtung des Fluids abgehoben wird, und unter der Vorspannung der Feder das zu fördernde Fluid ausgestoßen wird. Es versteht sich, dass die Erfindung in gleicher Weise bei einer Pumpe realisiert werden kann, bei der der Ausstoß der Flüssigkeit durch den Hub des Ankers bei Erregung der Spule erfolgt, und lediglich der Rückschub unter der Vorspannung der Feder vorgesehen ist.
Die Erfindung ist vorstehend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert worden, bei denen spezifische Konturen des Einführabschnitts und des
Aufnahmeabschnitts beschrieben wurden. Es versteht sich, dass jegliche Anpassung an eine gewünschte Hub-Kraft-Kennlinie durch erfindungsgemäße Konfiguration im Bereich des sekundären Luftspalts erreicht werden kann.
Die Erfindung ist vorstehend anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben worden, bei denen der Einführabschnitt und der Aufnahmeabschnitt als einstückige Teile ausgebildet sind. Es versteht sich, dass fertigungstechnisch diese Teile aus mehreren Teilen zusammengesetzt sein können, beispielsweise aus einem Grundteil mit zylindrischer Kontur und einem aufgeschrumpften oder aufgepressten Buchsenteil, welches zumindest teilweise ferromagnetisch ist und dementsprechend eine spezifische ferromagnetische Kontur aufweist. Insbesondere ist es möglich, durch eine entsprechende Buchse ein
baukastenartiges Sortiment zusammenzustellen, bei dem durch die Art der gewöhnlichen Auskleidung beziehungsweise Buchse die Charakteristik im Bereich des sekundären Luftspalts beeinflusst wird. Durch eine entsprechende Ausgestaltung der Auskleidung beziehungsweise der Buchse ist es auch möglich, die ferromagnetischen Eigenschaften nicht rotationssymmetrisch über den Umfang des Einführabschnitts beziehungsweise des Aufnahmeabschnitts zu verteilen und hierdurch weitere magnetische Effekte im Bereich des sekundären Luftspalts zu erreichen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
Elektromagnetische Pumpe, umfassend
genau eine Spule (102; 902), wobei die eine Spule (102; 902) eine Längsachse (153; 953) aufweist,
ein zumindest teilweise in der einen Spule (102; 902)
angeordnetes ferromagnetisches erstes Kernteil (103; 903),
ein zumindest teilweise in der einen Spule (102; 902)
angeordnetes ferromagnetisches zweites Kernteil (104; 204; 404; 504; 904), und
einen ferromagnetischen Anker (110; 210; 310; 510; 910), wobei zwischen dem Anker (110; 210; 310; 510; 910) und dem ersten Kernteil (103; 903) ein primärer Luftspalt (151 ; 951 ) angeordnet ist, wobei zwischen einem Einführabschnitt (117; 217; 317; 517; 917) des Ankers (110; 210; 310; 510; 910) und einem zu der Längsachse (153; 953) gewandten Aufnahmeabschnitt (118; 218; 418; 518; 918) des zweiten Kernteils (104; 204; 404; 504; 904) ein radialer, sekundärer Luftspalt (152; 252; 352; 453; 553; 953) angeordnet ist,
wobei der ferromagnetische Anker (110; 210; 310; 510; 910) in einem dem ersten Kernteil (103; 903) zugewandten vorderen Bereich (115; 915) eine sich in Hubrichtung verjüngende kegelstumpfförmige Kontur aufweist,
wobei eine magnetische Kraft zwischen dem Anker (110; 210; 310; 510; 910) und dem ersten Kernteil (103; 903) bei einem Schließvorgang des ersten Luftspalts (151 ; 951 ) größer ist als eine magnetische Kraft zwischen dem Anker (110; 210; 310; 510; 910) und dem zweiten Kernteil (104; 204; 404; 504; 904),
dadurch gekennzeichnet,
dass der Einführabschnitt ( 17; 217; 517; 917) des Ankers (110; 210; 510; 910) zumindest einen konischen Abschnitt aufweist, der einen von der kegelstumpfförmigen Kontur des vorderen Bereichs (115; 915) des ferromagnetischen Ankers (110; 210; 310; 510; 910) abweichenden Öffnungswinkel aufweist.
Elektromagnetische Pumpe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines von Einführabschnitt (117; 217; 317; 517; 917) des Ankers (110; 210; 310; 510) und Aufnahmeabschnitt (118; 218; 418; 518; 918) des zweiten Kernteils (104; 204; 404; 504; 904) über einen Bereich von wenigstens einem Sechstel einer maximalen axialen
Erstreckung des sekundären Luftspalts (152; 252; 352; 453; 553; 953) eine von der zylindrischen Kontur abweichende Kontur aufweist.
Elektromagnetische Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass mindestens eines von Einführabschnitt (217; 917) des Ankers (210; 910) und Aufnahmeabschnitt (418; 918) des zweiten Kernteils (404; 904) über einen Bereich von mindestens einem Sechstel einer maximalen axialen Erstreckung des sekundären Luftspalts (252; 453; 952) konisch ausgebildet ist.
Elektromagnetische Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Einführabschnitt (317) des Ankers (310) eine Stufung (330) mit verbreitertem sekundären Luftspalt aufweist.
Elektromagnetische Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeabschnitt (118) des zweiten
Kernteils (104) einen zu der Längsachse (153) weisenden
Innenvorsprung (121 ) aufweist.
Elektromagnetische Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des sekundären Luftspalts (152; 252; 352; 453; 553; 952) der maximale Außendurchmesser des
Einführabschnitts (117; 217; 317; 517; 917) des Ankers (110; 210; 310; 510; 910) kleiner ist als der minimale Innendurchmesser des Aufnahmeabschnitts (118; 218; 418; 518; 918) des zweiten Kernteils (104; 204; 404; 504; 904).
7. Elektromagnetische Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der vordere Bereich (115) des Ankers (110; 210; 310; 510) radial über eine dem ersten Kernteil (103) zugewandte Stirnseite des Aufnahmeabschnitts (118; 218; 418; 518) des zweiten Kernteils (104; 204; 404; 504) vorsteht.
8. Elektromagnetische Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der konische Abschnitt (970) des
Einführabschnitt (117; 217; 517; 917) des Ankers (110; 210; 510; 910) sich entgegen der sich in Hubrichtung verjüngende kegelstumpfförmige Kontur des vorderen Bereichs (115; 915) des Ankers (110; 210; 310; 510; 910) verjüngt.
9. Elektromagnetische Pumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der konische Abschnitt (970) des Einführabschnitt (117; 217; 517; 917) des Ankers (110; 210; 510; 910) sich teilweise außerhalb des Aufnahmeabschnitt (118; 218; 418; 518; 918) erstreckt.
10. Elektromagnetische Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der sich entgegen der Hubrichtung verjüngende konische Abschnitt (960) des Aufnahmeabschnitts (118; 218; 418; 518; 918) an eine dem ersten erstes Kernteil (103; 903) zugekehrte Stirnseite (961 ) des zweiten Kernteil (104; 204; 404; 504; 904) grenzt.
11. Elektromagnetische Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der sich entgegen der Hubrichtung verjüngende konische Abschnitt (970) des Einführabschnitt (917) steiler ist als der sich in Hubrichtung verjüngende kegelstumpfförmige Kontur des vorderen Bereichs (915) des Ankers (910).
12. Elektromagnetische Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der außerhalb des sich entgegen der Hubrichtung verjüngende konische Abschnitt (960) des
Aufnahmeabschnitts (918) gelegene in Pumprichtung (914) weisende Bereich (962) des Aufnahmeabschnitts (918) zylindrisch ausgebildet ist, und dass der in den Zylinderbereich des Aufnahmeabschnitts (918) eindringende Bereich (971 ) des Einführabschnitts (917) zylindrisch ausgebildet ist.
Elektromagnetische Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (110; 210; 310; 510; 910) seinen maximalen Durchmesser (972) in einem von der Spule (902) umgebenen Raum außerhalb des Aufnahmeabschnitts (118; 218; 418; 518; 918) des zweiten Kemteils (104; 204; 404; 504; 904) und außerhalb des ersten Kernteils (103; 903) annimmt.
Elektromagnetische Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in Pumprichtung weisende wirksame Kolbenfläche des Ankers (110; 210; 310; 510; 910) größer ist als die in Hubrichtung weisende wirksame Kolbenfläche des Ankers (110; 210; 310; 510; 910).
Elektromagnetische Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend Hubkolbenpumpe, Membranpumpe, druckregelnde Pumpe und Dosierpumpe.
PCT/EP2013/001850 2012-06-25 2013-06-24 Elektromagnetische pumpe WO2014000878A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201380033898.6A CN104411971B (zh) 2012-06-25 2013-06-24 电磁泵
EP13734331.5A EP2880312B1 (de) 2012-06-25 2013-06-24 Elektromagnetische pumpe
US14/576,336 US20150104338A1 (en) 2012-06-25 2014-12-19 Electromagnetic Pump

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201210012779 DE102012012779A1 (de) 2012-06-25 2012-06-25 Elektromagnetische Pumpe
DE102012012779.0 2012-06-25

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US14/576,336 Continuation US20150104338A1 (en) 2012-06-25 2014-12-19 Electromagnetic Pump

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014000878A1 true WO2014000878A1 (de) 2014-01-03

Family

ID=48747505

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2013/001850 WO2014000878A1 (de) 2012-06-25 2013-06-24 Elektromagnetische pumpe

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20150104338A1 (de)
EP (1) EP2880312B1 (de)
CN (1) CN104411971B (de)
DE (1) DE102012012779A1 (de)
WO (1) WO2014000878A1 (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170136564A (ko) * 2015-04-13 2017-12-11 이턴 코포레이션 안장형 연료 탱크에서의 전자식 통기
RU2660744C1 (ru) * 2016-07-08 2018-07-09 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Казанский ГАУ) Поршневой насос

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2006592A (en) 1934-11-10 1935-07-02 Freeman Earle Well pumping apparatus
DE1101960B (de) 1960-01-26 1961-03-09 Otto Muehlschlegel Dipl Ing Elektromagnetisch angetriebene Freischwingerpumpe
DD128346A1 (de) 1976-11-18 1977-11-16 Eberhard Kallenbach Schnellwirkender elektromagnet mit magneto-mechanischer abbremsung
FR2428343A1 (fr) 1978-06-05 1980-01-04 Peugeot Aciers Et Outillage Dispositif electromoteur pour engendrer des mouvements notamment lineaires
DE69607230T2 (de) 1995-04-07 2000-10-26 Outboard Marine Corp Kraftstoffeinspritzpumpensteuerung
DE20019406U1 (de) * 1999-11-18 2001-01-18 Ateso A S Elektromagnetische Dosierkolbenpumpe
US20090200499A1 (en) 2004-11-30 2009-08-13 Nidec Sankyo Corporation Linear actuator, and valve device and pump device using the same
DE102008058046A1 (de) 2008-11-18 2010-05-20 Thomas Magnete Gmbh Hubkolbenpumpe
DE102010013106A1 (de) * 2010-03-26 2011-09-29 Thomas Magnete Gmbh Pumpe

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2222823A (en) * 1938-03-10 1940-11-26 Fluidpoise Mfg Company Inc Pumping apparatus
US3883839A (en) * 1973-10-29 1975-05-13 Barber Colman Co Positioning device
US4308475A (en) * 1978-07-18 1981-12-29 Sundstrand Corporation Solenoid pump adapted for noiseless operation
DE3504789A1 (de) * 1985-02-13 1986-08-14 Webasto-Werk W. Baier GmbH & Co, 8035 Gauting Elektromagnetisch betaetigte kolbenpumpe
US7078833B2 (en) * 2002-05-31 2006-07-18 Minebea Co., Ltd. Force motor with increased proportional stroke
DE102005015117B4 (de) * 2005-04-01 2007-04-26 Webasto Ag Hubkolbenbrennstoffpumpe und Verfahren zum Starten und Betreiben einer Kraftfahrzeugheizung
NZ541408A (en) * 2005-07-21 2007-02-23 Fisher & Paykel Appliances Ltd Taper fit mounting of stator in free piston compressor motor
ATE512300T1 (de) * 2006-07-12 2011-06-15 Delphi Tech Holding Sarl Dosierpumpe für eines reduktionsmittels

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2006592A (en) 1934-11-10 1935-07-02 Freeman Earle Well pumping apparatus
DE1101960B (de) 1960-01-26 1961-03-09 Otto Muehlschlegel Dipl Ing Elektromagnetisch angetriebene Freischwingerpumpe
DD128346A1 (de) 1976-11-18 1977-11-16 Eberhard Kallenbach Schnellwirkender elektromagnet mit magneto-mechanischer abbremsung
FR2428343A1 (fr) 1978-06-05 1980-01-04 Peugeot Aciers Et Outillage Dispositif electromoteur pour engendrer des mouvements notamment lineaires
DE69607230T2 (de) 1995-04-07 2000-10-26 Outboard Marine Corp Kraftstoffeinspritzpumpensteuerung
DE20019406U1 (de) * 1999-11-18 2001-01-18 Ateso A S Elektromagnetische Dosierkolbenpumpe
US20090200499A1 (en) 2004-11-30 2009-08-13 Nidec Sankyo Corporation Linear actuator, and valve device and pump device using the same
DE102008058046A1 (de) 2008-11-18 2010-05-20 Thomas Magnete Gmbh Hubkolbenpumpe
DE102010013106A1 (de) * 2010-03-26 2011-09-29 Thomas Magnete Gmbh Pumpe

Also Published As

Publication number Publication date
EP2880312A1 (de) 2015-06-10
US20150104338A1 (en) 2015-04-16
CN104411971A (zh) 2015-03-11
CN104411971B (zh) 2016-12-07
EP2880312B1 (de) 2016-04-13
DE102012012779A1 (de) 2014-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2308064B1 (de) Hubmagnetanordnung und ventilanordnung
DE3541938C2 (de) Magnet-Überströmventil
DE10330779A1 (de) Elektromagnetisches Ventil
EP1818951B1 (de) Hubmagnet
DE10131201A1 (de) Magnetventil zur Steuerung eines Einspritzventils einer Brennkraftmaschine
DE60217252T2 (de) Kraftstoffeinspritzventil einer Brennkraftmaschine
EP2633531A1 (de) Elektromagneteinrichtung sowie fahrerassistenzeinrichtung
DE102006017006A1 (de) Treibstoff-Einspritzventilvorrichtung
DE112005002789T5 (de) Stellantrieb
EP2880312B1 (de) Elektromagnetische pumpe
DE102014220670A1 (de) Elektromagnetisch betätigbares Proportionalventil sowie Kraftstoffhochdruckpumpe mit einem solchen Proportionalventil
DE2657197C2 (de)
DE102017106180A1 (de) Aktuatoreinheit und elektromagnetische Stellvorrichtung mit einer Aktuatoreinheit
EP0708243B1 (de) Pumpe zum Fördern von Flüssigkeiten
DE102011105586A1 (de) Ventil
WO2011082739A1 (de) Elektromagnetventil
DE10251851A1 (de) Elektromagnetische Stellvorrichtung
EP3586696B1 (de) Getränkepumpe
DE3332801A1 (de) Ventil fuer gasfoermige oder fluessige medien
DE102016108071A1 (de) Hydraulikventil
DE102016000401A1 (de) Elektromagnetventil
DE102008034609A1 (de) Elektromagnet
DE102008064409A1 (de) Vorgesteuertes Ventil und ventilgesteuerte Hydromaschine
WO2018019483A1 (de) Magnetkreis, elektromagnetisch betätigbares saugventil und kraftstoff-hochdruckpumpe
EP2405168B1 (de) Ventilkörper und zugehöriges Magnetventil

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13734331

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2013734331

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE