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Elektromagnetische Betätigungsvorrichtung Die Erfindung betrifft eine
elektromagnetische Betätigungsvorrichtung, bestehend aus einem mit einer Flüssigkeit
gefülltem Gehäuse und einem darin fest angeordnetem Elektromagneten, der einen in
seinem Blechpaketrahmen seitlich lose geführten, in Achsrichtung hin- und herbewegbaren
Tauchanker und einen mit dem Anker axial ausgerichteten und sich durch die Wandung
des Gehäuses erstreckenden Betätigungs-Druckstift aufweist.
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Derartige Vorrichtungen werden häufig in Maschinen in der Weise verwendet,
daß sie Tausende oder Millionen Male innerhalb eines Zeitraums von wenigen Monaten
oder einem Jahr betätigt werden. Dabei kommt es sehr häufig vor, daß sie an verhältnismäßig
schwer zugänglichen Stellen angeordnet sein müssen, so daß die Maschinen, in denen
sie eingebaut sind, weitgehend auseinandergenommen werden müssen, wenn abgenutzte
oder nicht mehr betriebsfähige Teile der Vorrichtung wieder instand zu setzen oder
auszuwechseln sind, was in vielfacher Hinsicht äußerst unerwünscht ist. Für die
Lebensdauer der Vorrichtung ist bestimmend einmal die Schnelligkeit, mit der Wärme
abgeleitet werden kann, sowie die Stärke des Schlags, der auf die Vorrichtung während
des Betriebs ausgeübt und durch das plötzliche Anhalten der Tauchankerbewegung an
den entgegengesetzten Enden seines Hubs verursacht wird. Die auf den Tauchanker
bei dem plötzlichen Anhalten seiner Bewegungen an den entgegengesetzten Enden seines
Hubs ausgeübten Schläge führen fernei dazu, daß der Tauchkern nach längerem Gebrauch
bricht. Zur Lösung dieser Probleme ist es somit erwünscht, daß die Vorrichtung einerseits
so einbaufähig sein muß, daß sie in einfacher Weise und in den gleichen Stellungen
sowie in der gleichen Art wie die bekannten Vorrichtungen dieser Art betrieben werden
kann. Ferner soll trotz der hohen Beanspruchungen eine erhebliche Lebensdauer gegeben
sein. Schließlich muß es möglich sein, die Vorrichtung nach Art der bekannten Ausführungsformen
unmittelbar an dem zu betätigenden Gerät, z. B. an einem Ventil, einem Schalter
od. dgl. anbauen zu können und bei flüssigkeitsdichter Abdichtung einen wesentlichen
Anteil der während des Betriebs der Vorrichtung entwickelten Wärme so abzuleiten,
daß ein noch stärkerer elektrischer Strom zur Anwendung kommen kann, als es bisher
ohne überhitzung möglich war.
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Es ist zwar bei elektromagnetischen Vorrichtungen der vorliegenden
Art jeweils an sich bekannt gewesen, ein flüssigkeitsdichtes Gehäuse für die Montage
in allen möglichen Stellungen auszubilden bzw. den Betätigungs-Druckstift entweder
als selbständiges Bauelement in einer Bohrung in einem zugeordneten Wandungsteil
des Gehäuses mit großer Genauigkeit axial frei bewegbar zu führen. Außerdem war
es an sich bekannt, das den Tauchanker berührende Ende des Betätigungs-Druckstiftes
dauernd in der Gehäuseflüssigkeit zu halten sowie diesen Stift von einer Dichtung
gegenüber dem zugeordneten' Wandungsteil so zu umgeben, daß ein Entweichen der Flüssigkeit
aus dem Gehäuse oder ein Eintreten von gasförmigem oder flüssigem Medium in das
Gehäuse hinein verhindert ist. Diese jeweils bei verschiedenen Einrichtungen bekannten
Maßnahmen führen jedoch einzeln für sich noch nicht zu einer Betätigungseinrichtung,
welche wie es von der vorliegenden Erfindung angestrebt wird, durch die Vorteile
einer universellen Einbaufähigkeit, hoher Lebensdauer, hoher Strombelastung und
besserer Wärmeabfuhr ausgezeichnet ist.
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Um diese Vorteile zu erzielen, wird eine elektromagnetische Betätigungsvorrichtung
der eingangs genannten Art erfindungsgemäß unter Kombination der nachstehend genannten,
an sich bekannten Merkmale ausgestaltet: a) das Gehäuse ist für die Montage in allen
möglichen Stellungen vorgesehen und flüssigkeitsdicht abgeschlossen;
b)
der Betätigungs-Druckstift ist ein selbständiges Bauelement und in dem Wandungsteil
des Gehäuses in einer Bohrung axial frei bewegbar, mit großer Genauigkeit geführt;
c) der Betätigungs-Druckstift befindet sich mit seinem den Tauchanker berührenden
Ende dauernd in der Gehäuseflüssigkeit; d) der Betätigungs-Druckstift ist von einer
Dichtung gegenüber dem Wandungsteil derart umgeben, daß ein Entweichen von Flüssigkeit
aus dem Gehäuse oder ein Eintreten von gasförmigem oder flüssigem Medium in das
Gehäuse verhindert ist.
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Zur vorteilhaften weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ferner
vorgesehen, daß der Druckstift in einer Buchse bzw. Muffe geführt wird bzw. daß
zwischen dem Druckstift und einer in dessen Verlängerung angeordneten Betätigungsstange
eine Membran angeordnet ist, wobei im letzteren Falle die Membran entweder am Druckstift
oder an der Betätigungsstange befestigt oder zwischen beide lose eingefügt ist.
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Nachstehend wird die Erfindung an Hand von beispielsweisen Ausführungsformen
und schematischen Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen ist F i g. 1 eine
Draufsicht auf die Vorrichtung des Ausführungsbeispiels der Erfindung, geschnitten
in der Ebene 1-1 der F i g. 2, F i g. 2 ein Schnitt nach der Linie 2-2 der F i g.
1, F i g. 3 ein vergrößerter Teilschnitt des Mittelteils der Membran, F i g. 4 ein
Schnitt nach der Linie 4-4 der F i g. 3, F i g. 5 und 6 die Schnittdarstellung für
jeweils abgeänderte Ausführungsformen.
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Bei dem in F i g. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein
Sockel 10 vorgesehen, der mittels Bolzen 12 und 14 auf dem
durch die Vorrichtung zu betätigenden Gerät 16 befestigt werden kann, das einen
Stempel 18 aufweist, der zum Arbeitsmechanismus des Geräts führt. Wenn der Stempel
18 z. B. nach unten gedrückt wird, dann erfolgt die gewünschte Betätigung des betreffenden
Mechanismus des Geräts.
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Die Oberfläche des Sockels 1.0 ist mittig ausgespart, so daß eine
nach oben offene Vertiefung 20 vorhanden ist. In der Mitte des Sockels 10 ist eine
Öffnung 26 vorgesehen, die sich durch die Bodenwand 24 der Vertiefung 20 nach unten
und außen erstreckt.
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Der Sockel 10 trägt das Gehäuse 30, in dem sich der allgemein mit
32 bezeichnete Elektromagnet befindet. Das Gehäuse 30 ist im wesentlichen topfförmig
und mit seinem offenen Ende am Sockel 10 befestigt. In einer seitlich am
Sockel ausgebildeten Nut 38 befindet sich ein Dichtungsring 36, der die Verbindung
zwischen dem Gehäuse 30 und dem Sockel 10 abdichtet.
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Zur weiteren Abdichtung der Öffnung des Gehäuses 30 ist der Sockel
10 mit einer biegsamen Membran 40 versehen, welche den Austritt von Öl aus
dem Gehäuse 30 heraus verhindert. Diese Membran 40 muß vor allem aus einem Material
bestehen, das von der im Gehäuse befindlichen Flüssigkeit nicht angegriffen wird,
und muß ausreichend biegsam sein, so daß sie die nachstehend beschriebene Bewegung
des Tauchankers des Elektromagneten nicht wesentlich behindert. Die Membran 40 befindet
sich, wie F i g. 2 zeigt, innerhalb des Gehäuses 30, so daß die Ausbiegungen der
Membran in die nach oben offene Vertiefung 20 hinein erfolgt. Der Rand der Membran
40 wird durch eine ringförmige Tragplatte 44 auf dem Sockel abdichtend gehalten.
Diese Tragplatte 44 und die Membran 40 dichten gemeinsam das offene Ende des Gehäuses
30 ab und verhindern gemeinsam mit dem Ring 36 den Austritt von Öl aus dem Gehäuse
30.
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Der in den Zeichnungen dargestellte Elektromagnet 32 weist im wesentlichen
einen U-förmigen Blechpaketrahmen 48 auf, in dem sich die Spule
50
befindet. Innerhalb des Rahmens 48 ist, durch die Spule 50 axial
hindurchtretend, der Tauchanker 52 von etwa T-förmigem Querschnitt seitlich lose
geführt und axial hin- und herbewegbar. Wenn die Spule 50 erregt wird, wird der
Tauchanker 52 nach unten gezogen, während beim Entregen der Spule 50
der Tauchanker
52 unter dem Einfluß einer in dem zu betätigenden Gerät 16 versehenen Feder od.
dgl. in seine obere Endlage zurückgeführt wird. In der in F i g. 2 gezeigten Stellung
befindet sich der Tauchanker 52 in seiner angezogenen unteren Stellung.
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In dem unteren Teil des Rahmens 48 und in die Tragplatte
44 ist ein Lagereinsatz 62 eingesetzt.
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Der Lagereinsatz 62 ist mit einer Mittelbohrung 65 versehen, durch
welche ein kurzer Druckstift 66 geführt wird. Die Bohrung 65 befindet sich in Ausfluchtung
mit der Öffnung 26 im Sockel 10.
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Wie sich aus F i g. 2 ergibt, ist die Membran 40 in ihrer Mitte mit
einem Anschlagknopf 68 versehen. Eine Ausführungsform dieses Knopfes ist mit näheren
Einzelheiten in F i g. 3 und 4 gezeigt, bei welcher eine obere ringförmige Platte
68 a und eine untere ringförmige Platte 68 b vorgesehen sind, welch letztere mit
einem sich nach oben erstreckenden Ansatz 68 c ausgebildet ist, der durch eine Öffnung
in der Membran 40 und eine Öffnung in der oberen Platte 68a hindurchragt.
Die beiden Platten werden durch einen erweiterten Teil 69 des Ansatzes 68 c zusammen
und auf der Membran 40 gehalten. Die obere Platte 68 a und die untere Platte
68 b sind mit einer ringförmigen Rille 73 bzw. einer ringförmigen Rippe 71
versehen, die zueinander konzentrisch verlaufen. Die Membran ist zwischen der Rippe
71 und der Rille 73 eingespannt, wodurch gewährleistet wird, daß der Knopf 68 auf
der Membran 40 zentriert und in Ausfluchtung mit deren Bohrung bleibt, durch die
sich der Ansatz 68 c erstreckt. Der Ansatz 68 c und die untere Platte 68 b dienen
zur überiragung der Kräfte zwischen dem Druckstift 66 und der Betätigungsstange
70, wie es nachstehend beschrieben wird.
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Die unterhalb der Membran 40 angeordnete Stange 70 ist in der
Öffnung 26 des Sockels 10 gleitbar und kann an ihrem oberen Ende am
Knopf 68 und an ihrem unteren Ende am Stempel 18 des zu betätigenden Geräts 16 zur
Anlage kommen. Die Stange 70 dient zur übertragung der vorn Tauchanker 52 auf den
Stift 66 und auf den Knopf 68 ausgeübten Kraft auf den Stempel 18, so daß dieser
durch den sich nach unten bewegenden Tauchanker nach unten gedrückt wird. Ferner
dient die Stange 70 dazu, die nach oben gerichtete Kraft der Feder im Gerät 16 über
den Stempel 18 auf den Knopf 68, den Stift 66 und von diesem auf den Tauchanker
52 zu überttragen, um den letzteren bei entregtem Magneten im Rahmen 48 nach oben
zu drücken.
Das Gehäuse 30 ist mit einer durch einen Stopfen 72
abschließbaren öleinfüllöffnung versehen. Ferner ist das Gehäuse 30 mit einem elektrischen
Anschlußstück 74 für die beiden elektrischen Zuleitungen 76 und 78 für die Spule
50 versehen.
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In F i g. 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Anschlagknopfes
für die Membran 40 gezeigt, der eine Stange 90 und zwei mit einer Mittelöffnung
versehene ringförmige Platten 92 und 94 aufweist. Das obere Ende der Stange 90 ist
bei 96 mit verringertem Durchmesser abgesetzt und erstreckt sich hier durch die
Platten 92 und 94 hindurch, wo es eine Schulter 97 bildet.
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Ähnlich wie in F i g. 3 sind eine Rippe 101 und eine hierzu konzentrische
Rille 103 in den Platten vorgesehen.
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Das untere Ende der Stange 90 befindet sich in der Führungsöffnung
26 des Sockels 10 und kann am oberen Ende des Stempels 18 des zu betätigenden
Geräts 16 zur Anlage kommen. Oberhalb der Membran 40 und zur Abstützung auf der
Stange 90 befindet sich ein Druckstift 102, dessen oberes Ende am Tauchanker
52 anliegt. Der Vorteil der in F i g. 5 gezeigten Ausführungsform gegenüber derjenigen
der F i g. 3 besteht darin, daß der Anschlagknopf 92 und damit die Membran 40 während
ihrer Hin- und Herbewegung mittels der Stange 90 in der Öffnung
26
geführt sind. Bei der in F i g. 3 gezeigten Konstruktion ist die Bewegung
des Anschlagknopfes 68 und damit der Membran 40 längs einer zur normalen Ebene der
Membran 40 senkrechten Achse nicht gewährleistet.
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In F i g. 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines gegenüber F
i g. 3 abgeänderten Anschlagknopfes gezeigt. Dieser Knopf weist einen Druckstift
104 der in einem Lagereinsatz 62 gleitbar geführt ist und dessen unteres Ende sich
durch zwei mit einer Mittelöffnung versehene ringförmige Platten 110 und 112 erstreckt.
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Die in F i g. 6 gezeigte Ausführungsform ist derjenigen der F i g.
5 sehr ähnlich mit der Ausnahme, daß einige Teile miteinander umgekehrt verbunden
sind. Im Sockel 10 ist eine Betätigungsstange 106
gleitbar geführt,
die mit ihrem unteren Ende auf dem Stempel 18 aufliegt, während ihr oberes Ende
gegen einen erweiterten Teil 108 des Stiftes 104 anliegt. Die Platten
110 und 112, die auf entgegengesetzten Seiten der Membran 40 angeordnet
sind, halten diese in der bereits beschriebenen Weise mit Hilfe einer Rippe und
einer Rille und werden zwischen dem erweiterten Teil 108 und der Schulter 109 des
Stiftes 104 in Anlage an der Membran 40 gehalten.
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Hierbei ist zu erwähnen, daß die Stange 106 auch weggelassen werden
könnte, wenn der Stempel 18 des zu betätigenden Geräts 16 sich ausreichend weit
in den Sockel 10 hinein erstreckt. Ferner ist zu erwähnen, daß der Lagereinsatz
62 in F i g. 6 die Bewegung des Stempels 18 und damit der Membran führt und deren
Verwindung verhindert.