DE1203881B - Electromagnetic actuation device - Google Patents
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Description
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.Electromagnetic Actuator The invention relates to a electromagnetic actuator consisting of one with a liquid filled housing and an electromagnet fixedly arranged therein, one in its laminated core frame laterally loosely guided, movable back and forth in the axial direction Immersion anchor and one axially aligned with the anchor and extending through the wall of the housing extending actuating pressure pin.
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.Such devices are often used in machines in such a way that that they do it thousands or millions of times over a period of a few months or one year. It happens very often that they are relatively Inaccessible places must be arranged so that the machines in which They are built in, largely needing to be taken apart when worn or to repair parts of the device that are no longer operational or have to be replaced, which is extremely undesirable in many ways. For the The service life of the device is determined by the speed with which the heat is generated can be derived, as well as the strength of the blow that hit the device during of the operation and by the sudden stop of the plunger movement the opposite ends of its stroke. The ones on the diving anchor at the sudden stop of his movements at opposite ends of his Strokes exerted also lead to the plunger core after prolonged use breaks. To solve these problems, it is therefore desirable that the device on the one hand must be able to be installed so that they can be installed in a simple manner and in the same positions as well as operated in the same way as the known devices of this type can. Furthermore, despite the high stresses, it should have a considerable service life be. Finally, it must be possible to use the device in the manner of the known embodiments directly on the device to be operated, e.g. B. on a valve, a switch Od. Like. To be able to grow and with a liquid-tight seal an essential To dissipate part of the heat developed during operation of the device in such a way that that an even stronger electric current can be used than before was possible without overheating.
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.While it is the present case with electromagnetic devices Kind have been known per se, a liquid-tight housing for assembly to train in all possible positions or the actuating pressure pin either as an independent component in a hole in an associated wall part to guide the housing with great accuracy axially freely movable. also was it is known per se, the end of the actuating pressure pin touching the plunger to keep permanently in the liquid in the housing and to keep this pin from a seal to surround the associated 'wall part so that an escape of the liquid from the housing or an entry of gaseous or liquid medium into the Housing is prevented. These are known from different institutions However, measures do not individually lead to an actuation device, which, as is aimed at by the present invention, by virtue of the advantages universal installation, long service life, high current load and better heat dissipation is excellent.
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.To achieve these advantages, an electromagnetic actuator of the type mentioned according to the invention with a combination of the following, features known per se: a) the housing is designed for assembly in all possible positions provided and sealed liquid-tight; b) the actuating pressure pin is an independent component and in the wall part of the housing axially freely movable in a bore, guided with great accuracy; c) the actuating pressure pin is in contact with the plunger End permanently in the housing liquid; d) the actuation push pin is of a Seal against the wall part surrounded in such a way that an escape of liquid from the housing or an entry of gaseous or liquid medium into the Housing is prevented.
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.For an advantageous further embodiment of the invention is also provided that the pressure pin is guided in a socket or sleeve or that between the pressure pin and an actuating rod arranged in its extension a membrane is arranged, in the latter case the membrane either on the pressure pin or attached to the operating rod or loosely inserted between the two.
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.The invention is illustrated below with the aid of exemplary embodiments and schematic drawings explained in more detail. In the drawings, F i g. 1 one Top view of the device of the embodiment of the invention, cut in level 1-1 of FIG. 2, fig. 2 shows a section along line 2-2 in FIG. 1, Fig. 3 is an enlarged partial section of the central part of the membrane, FIG. 4 a Section along line 4-4 of FIG. 3, fig. 5 and 6 the sectional view for respectively modified embodiments.
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.In the case of the one shown in FIG. 1 and 2, a base 10 is provided which can be fastened by means of bolts 12 and 14 on the device 16 to be actuated by the device, which has a stamp 18 which leads to the working mechanism of the device. When the stamp 18 z. B. is pressed down, then the desired actuation of the relevant mechanism of the device takes place.
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.The surface of the base 1.0 is recessed in the middle, so that a upwardly open recess 20 is present. In the middle of the base 10 is one Opening 26 is provided which extends through the bottom wall 24 of the recess 20 downwards and extends outside.
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.The base 10 carries the housing 30 in which the electromagnet generally designated 32 is located. The housing 30 is essentially pot-shaped and attached to the base 10 with its open end. In a groove 38 on the side of the base there is a sealing ring 36 which seals the connection between the housing 30 and the base 10.
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.To further seal the opening of the housing 30, the base 10 is provided with a flexible membrane 40 which prevents oil from escaping from the housing 30. This membrane 40 must primarily consist of a material that is not attacked by the liquid in the housing, and must be sufficiently flexible so that it does not significantly impede the movement of the plunger of the electromagnet described below. The membrane 40 is, as shown in FIG. 2 shows, inside the housing 30, so that the deflection of the membrane takes place into the recess 20 which is open at the top. The edge of the membrane 40 is held in a sealing manner on the base by an annular support plate 44. This support plate 44 and the membrane 40 jointly seal the open end of the housing 30 and, together with the ring 36, prevent oil from escaping from the housing 30.
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.The electromagnet 32 shown in the drawings has essentially a U-shaped laminated core frame 48 in which the coil 50 is located. Inside the frame 48, the plunger 52 of an approximately T-shaped cross-section, axially passing through the coil 50, is loosely guided laterally and axially movable to and fro. When the coil 50 is excited, the plunger 52 is pulled downwards, while when the coil 50 is de-energized, the plunger 52 is returned to its upper end position under the influence of a spring or the like provided in the device 16 to be actuated. In the in F i g. The position shown in FIG. 2 is the plunger 52 in its tightened lower position.
In dem unteren Teil des Rahmens 48 und in die Tragplatte 44 ist ein Lagereinsatz 62 eingesetzt.A bearing insert 62 is inserted in the lower part of the frame 48 and in the support plate 44.
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.The bearing insert 62 is provided with a central bore 65 through which a short pressure pin 66 is guided. The bore 65 is in alignment with the opening 26 in the base 10.
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.As can be seen from FIG. 2, the membrane 40 is provided with a stop button 68 in its center. One embodiment of this button is shown in greater detail in FIG. 3 and 4 shown, in which an upper annular plate 68 a and a lower annular plate 68 b are provided, which latter is formed with an upwardly extending projection 68 c, which is through an opening in the membrane 40 and an opening in the upper plate 68a protrudes. The two plates are held together and on the membrane 40 by an enlarged part 69 of the extension 68 c. The upper plate 68 a and the lower plate 68 b are provided with an annular groove 73 and an annular rib 71, which are concentric with one another. The membrane is clamped between the rib 71 and the groove 73, thereby ensuring that the button 68 is centered on the membrane 40 and remains in alignment with its bore through which the projection 68c extends. The approach 68 c and the lower plate 68 b serve to transfer the forces between the pressure pin 66 and the actuating rod 70, as will be described below.
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. The rod 70 arranged below the membrane 40 is slidable in the opening 26 of the base 10 and can come to rest at its upper end on the button 68 and at its lower end on the plunger 18 of the device 16 to be actuated. The rod 70 serves to transmit the force exerted at the front plunger 52 on the pin 66 and on the button 68 to the plunger 18, so that the plunger 18 is pressed down by the plunger moving downwards. Furthermore, the rod 70 serves to transmit the upward force of the spring in the device 16 via the plunger 18 to the button 68, the pin 66 and from there to the plunger armature 52 in order to move the latter upward in the frame 48 when the magnet is de-energized to press. The housing 30 is provided with an oil filler opening that can be closed by a plug 72. Furthermore, the housing 30 is provided with an electrical connection piece 74 for the two electrical leads 76 and 78 for the coil 50.
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.In Fig. 5 there is shown a further embodiment of the stop button for the diaphragm 40 , which has a rod 90 and two annular plates 92 and 94 provided with a central opening. The upper end of the rod 90 is stepped down at 96 with a reduced diameter and here extends through the plates 92 and 94 where it forms a shoulder 97.
Ähnlich wie in F i g. 3 sind eine Rippe 101 und eine hierzu konzentrische Rille 103 in den Platten vorgesehen.Similar to FIG. 3 are a rib 101 and one concentric therewith Groove 103 is provided in the plates.
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.The lower end of the rod 90 is located in the guide opening 26 of the base 10 and can come to rest on the upper end of the plunger 18 of the device 16 to be actuated. Above the membrane 40 and for support on the rod 90 there is a pressure pin 102, the upper end of which rests on the plunger 52. The advantage of the in F i g. 5 compared to that of FIG. 3 consists in the fact that the stop button 92 and thus the membrane 40 are guided in the opening 26 by means of the rod 90 during their to-and-fro movement. In the case of the in FIG. 3, the movement of the stop button 68 and thus the membrane 40 along an axis perpendicular to the normal plane of the membrane 40 is not guaranteed.
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.In Fig. FIG. 6 is a further embodiment of one compared to FIG i g. 3 modified stop button shown. This button has a push pin 104 which is slidably guided in a bearing insert 62 and whose lower end is through two central apertured annular plates 110 and 112.
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.The in F i g. The embodiment shown in FIG. 6 is that of FIG. 5 is very similar except that some parts are connected in reverse. An actuating rod 106 is slidably guided in the base 10 , the lower end of which rests on the punch 18, while its upper end rests against an enlarged part 108 of the pin 104. The plates 110 and 112, which are arranged on opposite sides of the membrane 40, hold it in the manner already described by means of a rib and a groove and are in contact with the membrane 40 between the enlarged part 108 and the shoulder 109 of the pin 104 held.
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.It should be mentioned here that the rod 106 could also be omitted if the plunger 18 of the device 16 to be actuated extends sufficiently far into the base 10 . It should also be mentioned that the bearing insert 62 in FIG. 6 guides the movement of the plunger 18 and thus the membrane and prevents it from twisting.
Claims (4)
Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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