DE1028213B

DE1028213B - Electromagnetic oscillating armature motor of an electromagnetic pump

Info

Publication number: DE1028213B
Application number: DEB27140A
Authority: DE
Inventors: John Wekamen Dickey
Original assignee: Bendix Aviation Corp
Current assignee: Bendix Aviation Corp
Priority date: 1952-08-25
Filing date: 1953-08-22
Publication date: 1958-04-17

Description

Elektromagnetischer Schwingankermotor einer elektromagnetischen Pumpe Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Motor einer elektromagnetischen Pumpe mit einem Hohlzylinder aus nichtmagnetisierbarem Material, in dem als Schwinganker ein Kolben aus magnetisierbarem Material gleitbar entgegen der Wirkung einer Feder angeordnet ist. Bei diesem Motor ist ein den Zylinder und den Kolben umschließender, bei Erregung den Kolben entgegen der Kraft der Feder bewegender Elektromagnet vorgesehen. Die Erregung dieses Elektromagneten wird durch einen Permanentmagneten, gesteuert, dessen Kraftlinien senkrecht zur Zylinderachse verlauf-en. Der Permanentmagnet ist auf einem Träger aus nichtmagnetisierbarem Material angeordnet. Dieser Träger ist um eine zur Zylinderachse senkrechte Achse schwenkbar gelagert, um für die Auslösung der Umsteuerung erforderliche Bewegungen durchzuführen. Ein Pumpengehäuse aus magnetisierbarem Material umschließt sowohl den Zylinder als auch den Elektromagneten sowie alle Steuerorgane.Electromagnetic oscillating armature motor of an electromagnetic pump The invention relates to an electromagnetic motor of an electromagnetic type Pump with a hollow cylinder made of non-magnetizable material, in which as a vibrating armature a piston made of magnetizable material slidable against the action of a spring is arranged. In this engine there is a cylinder and piston that surrounds the when energized the piston is provided against the force of the spring moving electromagnet. The excitation of this electromagnet is controlled by a permanent magnet, whose lines of force run perpendicular to the cylinder axis. The permanent magnet is arranged on a carrier made of non-magnetizable material. This carrier is mounted pivotably about an axis perpendicular to the cylinder axis in order for the release perform the movements required for reversing. A pump housing made of magnetizable Material encloses both the cylinder and the electromagnet as well as all of them Control organs.

Bei derartigen bekannten Ausführungen müssen besondere Mittel vorgesehen werden, um einen ruckartigen Übergang des schwenkbar angeordneten Permanentmagneten aus einer Stellung in die andere Stellung zu erreichen. Es ist bekannt, zu diesem Zweck einen besonderen, von dem Hauptteil des Kolbens durch einen ringförmigen Spalt getrennten Teil vorzusehen. Die Pole des Permanentmagneten wirken hierbei sowohl mit diesem durch den ringförmigen Spalt abgesetzten Teil als auch dem Hauptteil des Pumpenkolbens zusammen. Die Bewegung des Steuermechanismus hängt von der Lage der durch den Spalt abgesetzten Teile und der Lage des in den Bereich des schwenkbaren Magneten kommenden Teiles des Kolbens ab. Eine ruckartige Bewegung der Steuervorrichtung läßt sich mit dieser Anordnung nicht erreichen, da der durch einen Spalt vom Kolben abgesetzte Teil sich dem schwenkbaren Permanentmagneten nähert oder sich von ihm entfernt, je nachdem sich der Kolben vom Magneten entfernt oder sich ihm nähert. Hiermit ergibt sich eine Begrenzung der Pumpenleistung dadurch, daß der Kolbenhub etwa gleich der Breite der Polschuhe des Permanentmagneten, vermindert um die Breite des zwischen dem Kolben und dem abgesetzten Teil vorgesehenen Spaltes, bemessen wird.In such known designs, special means must be provided be to a jerky transition of the pivotably arranged permanent magnet to reach from one position to the other position. It is known about this Purpose a special, from the main part of the piston through an annular gap separate part to be provided. The poles of the permanent magnet act here both with this part separated by the annular gap as well as the main part of the pump piston together. The movement of the steering mechanism depends on the location the parts separated by the gap and the position of the pivotable in the area of the Magnet coming from part of the piston. A jerky movement of the control device can not be achieved with this arrangement, because the through a gap from the piston remote part approaches the swiveling permanent magnet or moves away from it away as the piston moves away from or approaches the magnet. This results in a limitation of the pump performance in that the piston stroke approximately equal to the width of the pole pieces of the permanent magnet, reduced by the width of the gap provided between the piston and the stepped part will.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Anordnung zu beseitigen und bei einfachem Aufbau der Schaltorgane unter Verminderung von dem Verschleiß unterworfenen Teilen eine Pumpe mit größerer Leistungsfähigkeit bei gleichen Gesamtabmessungen zu schaffen.The invention is based on the disadvantages of the known To eliminate arrangement and with a simple structure of the switching elements under reduction of the parts subject to wear, a pump with greater efficiency to create with the same overall dimensions.

Erfindungsgemäß wird die Schwenkbewegung des Permanentmagneten durch Veränderung der magnetischen Widerstände zweier paralleler Magnetflußwege bewirkt, von denen sich der eine vom Permanentmagneten aus durch das Pumpengehäuse und der andere vom Permanentmagneten aus durch den Kolben schließt, wenn dieser in die Nähe des Permanentmagneten kommt.According to the invention, the pivoting movement of the permanent magnet is carried out Changes the magnetic resistance of two parallel magnetic flux paths, one of which extends from the permanent magnet through the pump housing and the others close from the permanent magnet by the piston when it comes close of the permanent magnet comes.

Der schwenkbare Träger trägt an einem Arm den Permanentmagneten und an einem anderen Arm ein Gewicht, das den schwenkbaren Träger in bezug auf seine Achse ausbalanciert. Durch diese Ausführung führt der Permanentmagnet eine Bewegung in Richtung auf den Hohlzylinder oder das Pumpengehäuse aus.The pivotable carrier carries the permanent magnet and on one arm on another arm a weight which the pivotable support with respect to its Axis balanced. With this design, the permanent magnet moves in the direction of the hollow cylinder or the pump housing.

Der schwenkbare Träger ist in einer bevorzugten Ausführungsform ferner mit einem Anschlag aus nichtmagnetisierbarem Material versehen; der die Bewegung des Permanentmagneten gegen das Gehäuse hin begrenzt.The pivotable carrier is also in a preferred embodiment provided with a stop made of non-magnetizable material; of the movement of the permanent magnet against the housing is limited.

Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen, in denen darstellt Fig. 1 einen senkrechten, im wesentlichen durch die Mittellängsachse einer elektromagnetischen Pumpe gelegten Schnitt, Fig. 2 einen Schnitt im wesentlichen nach Linie 2-2 der Fig. 1, Fig.3 einen Schnitt ähnlich der Fig.2 zur Darstellung der Lage und des Magnetflusses des Permanentmagneten, wenn der Kolben aus dem Bereich seines Magnetflusses herausgezogen ist.Further features and advantages emerge from the description in Connection with the drawings, in which Fig. 1 shows a vertical, im essentially laid through the central longitudinal axis of an electromagnetic pump Section, FIG. 2 a section essentially along line 2-2 of FIG. 1, FIG. 3 a Section similar to Figure 2 to show the position and the magnetic flux of the permanent magnet, when the piston is pulled out of the range of its magnetic flux.

In Fig. 1 der Zeichnung ist ein Hohlzylinder 1 aus nichtmagnetisierbarem Material dargestellt, in dem ein hohler Kolben 2 aus magnetisierbarem Material gleitbar angeordnet ist. Eine Feder 3 hält normalerweise den Kolben 2 in seiner oberen Stellung entgegen der Wirkung einer Pufferfeder 4, und eine Vorrichtung ist vorgesehen., um den Kolben nach abwärts zu ziehen. Diese Vorrichtung weist einen Elektromagneten auf, der den Zylinder 1 umschließt und eine Erregerspule 5 und scheibenförmige Polstücke 6 und 7 besitzt, die fest in einem zylindrischen Pumpengehäuse 8 aus magnetisierbarem Material angeordnet sind.In Fig. 1 of the drawing, a hollow cylinder 1 is made of non-magnetizable Material shown in the a hollow piston 2 made of magnetizable Material is slidably arranged. A spring 3 normally holds the piston 2 in its upper position against the action of a buffer spring 4, and a device is provided. to pull the piston downwards. This device has a Electromagnet that encloses the cylinder 1 and an excitation coil 5 and disk-shaped Pole pieces 6 and 7 has, which are fixed in a cylindrical pump housing 8 made of magnetizable Material are arranged.

Eine Vorrichtung ist vorgesehen, um periodisch den Elektromagneten zu erregen und auf diese Weise eine Hin- und Herbewegung des Kolbens 2 zu bewirken. Diese Vorrichtung weist eine Batterie 9 auf, die bei 11 geerdet und über einen Schalter 12 und eine Leitung 13 mit einer Klemme 14 der Erregerspule 5 des Elektromagneten verbunden ist. Die gegenüberliegende Klemme 15 der Erregerspule ist durch eine Leitung 16 mit einem Kontaktstück 17 verbunden, das fest auf dem Polschuh 7 angeordnet ist, von ihm aber, wie bei 18 angedeutet, isoliert ist. Ein bewegbares Kontaktstück 19 ist auf einem Feder-Blatt 21 angeordnet, das auf einem schwenkbaren Träger 22 aus nichtmagnetisierbarem, elektrisch leitendem Material befestigt ist, wobei dieser Träger auf dem Polschuh 7 angeordnet und um die Achse 23 drehbar gelagert ist, um das Kontaktstück 19 in und außer Berührung mit dem festen Kontaktstück 17 zu bringen. Der schwenkbare Träger 22 ist bei 24 geerdet, um den elektrischen Kreis zu schließen.A device is provided to periodically operate the electromagnet to excite and in this way to cause a reciprocating movement of the piston 2. This device has a battery 9, which is grounded at 11 and via a switch 12 and a line 13 with a terminal 14 of the excitation coil 5 of the electromagnet connected is. The opposite terminal 15 of the excitation coil is through a line 16 connected to a contact piece 17 which is fixedly arranged on the pole piece 7, but is isolated from it, as indicated at 18. A movable contact piece 19 is arranged on a spring leaf 21, which is made on a pivotable support 22 non-magnetizable, electrically conductive material is attached, this Carrier is arranged on the pole piece 7 and rotatably mounted about the axis 23 to to bring the contact piece 19 into and out of contact with the fixed contact piece 17. The pivoting bracket 22 is grounded at 24 to complete the electrical circuit.

Ein kleiner Permanentmagnet 25 ist an' einem Arm des Trägers 22 angeordnet und paßt sich ungefähr, wie am besten aus Fig. 2 zu ersehen ist, dem Außenumfang des Zylinders 1 an. Dieser Permanentmagnet bewegt sich auf den Zylinder zu und von dem Zylinder weg, je nachdem wie der schwenkbare Träger 22 um seine Achse 23 schwingt. Der Permanentmagnet 25 ist so magnetisiert, daß die Linien seines Magnetflusses in Ebenen verlaufen, die senkrecht zu der Achse des Zylinders 1 liegen. Mit anderen Worten durchdringen die magnetischen Kraftlinien, wenn der Permanentmagnet in die Nähe des Zylinders kommt, teilweise den Zylinder, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Ein Teil des Flusses des Magneten durchdringt auch den angrenzenden Teil des Pumpengehäuses 8, das so einen Parallelweg für den Fluß liefert, wie in Fig. 3 gezeigt ist, wobei die Flußdichte in den beiden parallelen Zweigen vom Verhältnis der Luftspalte in den beiden Zweigen abhängt.A small permanent magnet 25 is arranged on one arm of the carrier 22 and, as best seen in Figure 2, conforms approximately to the outer circumference of cylinder 1. This permanent magnet moves towards and away from the cylinder away from the cylinder, depending on how the pivotable carrier 22 swings about its axis 23. The permanent magnet 25 is magnetized so that the lines of its magnetic flux extend in planes which are perpendicular to the axis of the cylinder 1. With others The magnetic lines of force penetrate when the permanent magnet is in the words Near the cylinder comes, partially the cylinder, as shown in Fig. 2 is. A Part of the magnet's flux also penetrates the adjacent part of the pump housing 8, which provides such a parallel path for the flow as shown in Fig. 3, where the flux density in the two parallel branches from the ratio of the air gaps in depends on the two branches.

Wenn der Kolben 2 in der Nähe des oberen Endes seines Hubes ist, tritt er in den Bereich des Flusses des Permanentmagneten 25 und liefert einen Weg von verhältnismäßig niedrigem magnetischem Widerstand für diesen Fluß. Der Magnet wird infolgedessen kräftig auf den Kolben zu angezogen und schwenkt den Träger 22 um seine Achse 23, wodurch das Kontaktstück 19 mit dem Kontaktstück 17 in Berührung gebracht wird; und zwar bevor der Magnet an dem Zylinder 1 anliegt. Die sich als Folge hiervon ergebende Erregung des Elektromagneten zieht den Kolben 2 entgegen der Kraftwirkung der Feder 3 abwärts, bis der Kolben den Bereich des Einflusses des Permanentmagneten 25 verläßt, wodurch der magnetische Widerstand für den permanentmagnetischen Fluß durch den Zylinder 1 hindurch beträchtlich vergrößert wird. Es wird so bewirkt, daß der größere Teil dieses Flusses durch den parallel geschalteten Weg über den angrenzenden Teil des Gehäuses 8 tritt, wodurch der Permanentmagnet nachdem Gehäuse hin angezogen wird, indem der Träger 22 in Fig. 1 im Sinne des Uhrzeigers herumgeschwenkt wird und indem die Berührung der Kontaktstücke 19 und 17 aufgehoben wird. Die Bewegung des schwenkbaren Trägers im Sinne des Uhrzeigers wird durch einen auf dem Träger ausgebildeten Anschlag 26 aus nichtmagnetisierbarem Material begrenzt, der derart angeordnet ist, daß er an ein Trennwandglied 20 aus nichtmagnetisierbarem Material anschlägt und dadurch einen genügenden Luftspalt zwischen dem Permanentmagneten 25 und dem Gehäuse 8 aufrechterhält, um sicherzustellen, daß der Magnet nach dem Zylinder 1 hin zurückgezogen wird, wenn der Kolben 2 in seine obere Stellung zurückkehrt.When the piston 2 is near the top of its stroke, occurs it in the area of the flux of the permanent magnet 25 and provides a path of relatively low reluctance for this flux. The magnet will as a result, it is strongly drawn towards the piston and pivots the carrier 22 around its axis 23, whereby the contact piece 19 with the contact piece 17 in contact is brought; namely before the magnet rests on the cylinder 1. Which turn out to be The result of this excitation of the electromagnet pulls the piston 2 in the opposite direction the force of the spring 3 downwards until the piston reaches the area of influence of the permanent magnet 25 leaves, whereby the magnetic resistance for the permanent magnet Flow through the cylinder 1 is increased considerably. It is done so that the greater part of this river by the parallel path over the adjacent part of the housing 8 occurs, whereby the permanent magnet after the housing is attracted by pivoting the carrier 22 clockwise in FIG. 1 and by the contact of the contact pieces 19 and 17 is canceled. The movement of the pivotable carrier in the clockwise direction is carried out by one on the carrier trained stop 26 made of non-magnetizable material is limited in such a way is arranged to be attached to a partition member 20 made of non-magnetizable material strikes and thus a sufficient air gap between the permanent magnet 25 and the housing 8 maintains to ensure that the magnet after Cylinder 1 is withdrawn when the piston 2 returns to its upper position.

Der scheibenförmige Polschuh 7 weist an seinem Außenumfang einen Einschnitt 27 auf, durch den der ein Gegengewicht 29 tragende Arm 28 des schwenkbaren Trägers 22 hindurchragt. Das Gewicht 29 ist derart bemessen und angeordnet, daß es den schwenkbaren Träger in eine Gleichgewichtslage in bezug auf seine Achse 23 bringt.The disc-shaped pole piece 7 has an incision on its outer circumference 27 through which the arm 28 of the pivotable carrier, which carries a counterweight 29 22 protrudes. The weight 29 is dimensioned and arranged so that it is the pivotable Brings the carrier into a position of equilibrium with respect to its axis 23.

Wie bereits bekannt, trägt der Kolben 2 ein Rückschlagventil 31 an seinem unteren Ende, und ein zweites Rückschlagventil 32 ist in einem Schalenglied 33 angeordnet, das an dem unteren Polschuh 6 befestigt ist, wodurch bei einer Hin- und Herbewegung des Kolbens 2 bewirkt wird, daß Flüssigkeit aus der Einlaßkammer 34 des Gehäuses angesaugt und in die Auslaßkammer 35 gefördert wird.As already known, the piston 2 has a check valve 31 on it its lower end, and a second check valve 32 is in a shell member 33 arranged, which is attached to the lower pole piece 6, whereby in a back and reciprocating the piston 2 causing liquid from the inlet chamber 34 of the housing is sucked in and conveyed into the outlet chamber 35.

Es ist leicht zu erkennen, daß die Anordnung der beiden parallel zueinander geschalteten Magnetflußwege den Permanentmagneten 25, von denen jeder veränderliche Luftspalte hat, in der Wirkung einem Schnappschalter ähnelt, indem die Bewegung des schwenkbaren Trägers, die durch das Übergewicht des Magnetflusses in dem einen oder anderen Wege bewirkt wird, plötzlich vor sich geht. Es ist gefunden worden, daß es bei dieser Anordnung unnötig ist; bei der Bearbeitung die üblichen engen Toleranzen zu beachten, die bei Einrichtungen dieser Art allgemein erforderlich sind, und daß kleinere und demgemäß weniger kostspielige Magneten ausreichen, um eine zuverlässige Arbeitsweise sicherzustellen.It is easy to see that the arrangement of the two is parallel to each other switched magnetic flux paths the permanent magnets 25, each of which is variable Has air gaps, resembling a snap switch in effect, by moving the movement of the pivoting carrier, which is caused by the predominance of the magnetic flux in one or other ways caused is suddenly going on. It has been found that it is unnecessary with this arrangement; when machining the usual tight Observe tolerances that are generally required for facilities of this type are, and that smaller and accordingly less expensive magnets are sufficient to to ensure reliable operation.

Angesichts der Tatsache, daß die Polarität des Permanentmagneten 25 quer zur Achse des Elektromagneten liegt, ist es für die Arbeitsweise des Permanentmagneten unbeachtlich, ob das obere Ende des Kolbens ein Nordpol oder ein Südpol wird, wenn die Erregerspule 5 des Elektromagneten erregt wird. Es bedeutet daher keinen Unterschied, welcher Pol der Batterie 9 geerdet wird. Es ist sogar gefunden worden, daß Pumpen, die in Übereinstimmung mit der angemeldeten Erfindung ausgeführt sind, ruhig und wirkungsvoll bei einem Wechselstrom von 60 Hz ohne Überhitzung arbeiten.Given that the polarity of the permanent magnet 25 is transverse to the axis of the electromagnet, it is for the operation of the permanent magnet does not matter whether the upper end of the piston becomes a north pole or a south pole, if the excitation coil 5 of the electromagnet is excited. It therefore makes no difference which pole of the battery 9 is grounded. It has even been found that pumps which are carried out in accordance with the pending invention, calm and work effectively with an alternating current of 60 Hz without overheating.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Electromagnetic oscillating armature motor of an electromagnetic Pump with a hollow cylinder made of non-magnetizable material, in which as a vibrating armature a piston made of magnetizable material slidable against the action of a spring is arranged with a cylinder and the piston surrounding when energized Electromagnet moving the piston against the force of the spring, its excitation is controlled by a permanent magnet whose lines of force are perpendicular to the cylinder axis run with the permanent magnet on. one Non-magnetizable carrier Material is arranged which is pivotable about an axis perpendicular to the cylinder axis is mounted, with a pump housing made of magnetizable material that both encloses the cylinder as well as the electromagnet and all control elements, thereby characterized in that the pivoting movement of the permanent magnet (25) is changed of the magnetic resistances of two parallel magnetic flux paths is caused by which the one from the permanent magnet through the pump housing (8) and the the other from the permanent magnet through the piston (2) closes when it is in the Proximity of the permanent magnet.

2. Oscillating armature motor according to claim 1, characterized characterized in that the pivotable support (22) on one arm carries the permanent magnet (25) and on another arm (28) carries a weight (29) that carries the pivotable Carrier balanced with respect to its axis (23).

3. Oscillating armature motor according to claim 1, characterized in that the pivotable carrier (22) with a stop (26) is made of non-magnetizable material that prevents the movement of the permanent magnet (25) limited towards the housing.

4. oscillating armature motor according to claim 1 and 2, characterized in that a disc-shaped pole piece (7) supports the hollow cylinder (1) surrounds and holds it coaxially in the pump housing and that the axis of the pivotable The carrier is arranged on this pole piece, which has an incision (27) on his Has outer circumference through which the weight (29) carrying arm (28) of the pivotable Carrier protrudes. References considered: U.S. Patent No. 2 481147.