DD232506A1 - Herstellungsverfahren fuer druckfestes ankerfuehrungsrohr und anker fuer wechselstrom - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren fuer ein druckfestes Ankerfuehrungsrohr fuer elektromagnetisch betaetigte Ventile und einen Anker mit direkter Wechselstromerregung. Das Ziel der Erfindung besteht darin, ein Ankerfuehrungsrohr zu finden, bei dem das gesonderte Andrehen des Polschuhes nach dem Schweissprozess bzw. das Einfuegen eines speziell angefertigten Ankergegenstueckes entfaellt, um eine Reduzierung des maximal moeglichen Querschnitts des Arbeitsluftspaltes zwischen Anker und Polschuh sowie Zentrizitaetsfehler auszuschalten. Es wird die Aufgabe geloest, ein druckfestes Ankerfuehrungsrohr zu entwickeln, dessen Wandung unmittelbar als Polschuh dient, wobei die Schweissstelle als unmittelbare Polschuhgrenze durch einen sprunghaften, definierten Uebergang zwischen unmagnetischem und magnetischem Werkstoff ausgebildet ist. Erreicht wird dies durch die Anwendung des Reibschweissens fuer die Verbindung des Fuss- und Kopfteiles aus ferritischem Werkstoff sowie des Mittelteils aus austenitischem Werkstoff unter Einhaltung bestimmter Reibschweisswinkel. Weiterhin werden fuer einen Anker speziell fuer Wechselstromerregung konstruktive Einzelheiten angegeben. Fig. 1

Description

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Titel der Erfindung . '

Herstellungsverfahren für druckfestes Ankerführungsrohr und Anker für Wechselstrom

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Eerstellungsverfahren für ein druckfestes Ankerführungsrohr für elektromagnetisch betätigte Ventile und. einen Anker mit direkter Wechselstromerregung. Das Ankerfuhrungsrohr besteht aus einem Faßteilaus ferritischem, korrosionsbeständigem, weichmagnetischeia Chromstahl, einem Mittelteil aus austenitisehern, nichtmagnetisierbarem Chrom-Nickelstahl und einem Kopfteil aus gleichem oder ähnlichen Werkstoff wie das Faßteil.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Bekannt sind druckfeste Ankerführungshülsen ausschließlich aus unmagnetischem Werkstoff. Diese Hülsen sind auf Grund des notwendigen geringen Magnetluft Spaltes dünnwandig ausgeführt, was allerdings eine relativ hohe Störanfälligkeit zur PoIge hat. Einmal bereitet die Herstellung der exakten zylindrischen Führungsfläche Schwierigkeiten und andererseits kommt es während der Betätigung wegen Verformung der Hülse zu ungewollten Klemmerscheinungen.

Bekannt sind ferner druckfeste Ankerführungsrohre .aus weichmagnetischem Werkstoff. Im Bereich des Luftspaltes zwischen Anker und Polschuh wird dabei entweder das Rohr

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in seiner Wandung stark verringert oder es wird an dieser Stelle eine Zarge aus unmagnetischem Werkstoff druckdicht und druckfest eingelötet oder eingeschweißt. Die angewendeten Schweißverfahren zur Herstellung eines Ankerfünrungsrohres mit unmagnetiscliem Zwischenteil bei konventioneller Schweißnahtausbildung haben zur SoIge, daß das Andrehen des Polschuhes entweder gesondert nach dem Schweißprozeß erfolgt oder ein speziell angefertigtes Ankergegenstück eingefügt wird·

Die konventionelle Schweißnaht ist wegen ihrer technologisch bedingten Po rm, des nach schweißtechnischen Gesichtspunkten zu wählenden Werkstoffes und des beim Schweißprozeß entstehenden Mischgefüges nicht als Polschuhgrenze ausbildbar. Nachteilig macht sich auch der Einbrand in den Grundwerkstoff bemerkbar. Dies gilt auch bei der Anwendung energiereicher Schweißverfahren, wie z.B. beim WIG-Schweißen.

Die bekannte gesonderte Polschuhausbildung reduziert den maximal möglichen Querschnitt des Arbeitsluftspaltes zwischen Anker und Polschuh erheblich dadurch, daß der maximal äußere Polschuhdurchmesser in das unmagnetische Zwischenteil hineinragen muß, mithin nur den Wert des Innendurchmessers des Ankerführungsrohres annehmen kann (DE-OS 2 151

nachteilig sind ferner Zentrizitätsfehler der Polschuhe bei gesondert gefertigtem, eingefügtem Ankergegenstück, die zu Klebeerscheinungen durch einseitiges Anliegen, des Ankers führen, können. Durch das im allgemeinen relativ lange Ankerführungsrohr ist eine gemeinsame ezakt zentrische Bearbeitung von Polschuh und Innendurchmesser schwierig,

wobei weitere Probleme bei der Beseitigung des Be ar bei- ._

tungsgrates auftreten, was teure Handarbeit wie Strahlläppen erfordert·

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Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, ein Ankerführuagsrohr zu finden, bei dem das gesonderte Andrehen des Polschuhes nach dem SchweißprozeB bzw. das Einfügen eines speziell angefertigten Ankergegenstückes entfällt, um eine Reduzierung des maximal möglichen Querschnitts des Arbeitsluftspaltes zwischen Anker und Polschuh sowie Zentrizitätsfehler auszuschalten.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein druckfestes Ankerführungsrohr zu entwickeln, dessen Wandung unmittelbar als Polschuh dient, wobei die Schweißstelle als unmittelbare Polschuhgrenze durch einen sprunghaften, definierten Übergang zwischen unmagnetischem und magnetischem Werkstoff ausgebildet ist. Weiterhin soll der Anker speziell für Wechselstromerregung konstruktiv günstig ausgeführt werden,

ErfindungsgemäJB wird dies dadurch erreicht, daß ein !Fußteil, ein Mittelteil und ein Kopfteil eines druckfesten Ankerführungsrohres durch Reibschweißen miteinander verbunden vjerden, wobei mindestens eine der mit sehr geringer Aufmischzone hergestellten Schweißstalleη unmittelbar den Polschuh begrenzt, der vom Kopfteil bzw. vom ]?ußteil gebildet wird. Der Polschuhwinkel wird nach schweißtechnischen Gesichtspunkten und den Erfordernissen der magnetischen Kennlinienbeeinflussung so gewählt, daß während des Reibschweißens der warmfestere austenitische Werkstoff den weicheren ferritischen Werkstoff stützt, bis dieser die Reibscnweißtemperatur erreicht und mittels Schweißdruck die Bindung erfolgt. Es wurde gefunden, daß der Polschuhwinkel entsprechend den Abmessungen und den Schweißparametern zwischen 50° und SO⁰ liegt.

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Bei aus konstruktiven Gründen notwendigen Abweichungen vom optimalen Polschuhwinkel im Bereich zwischen 50° bis 80° für Winkel größer 80° erfolgt eine Stützung des ferritischen Werkstoffes des Fußteiles und des Köpfteiles durch eine Matrize· Für Winkel kleiner 50° wird der austenitische Werkstoff des Mittelteiles mittels einer Matrize gestützt.

Weiterhin wird bei einem Magnetventil mit Ankerführungsrohr und Anker mit direkter Wechselstromerzeugung, bei dem der Anker und die Ankeranlagefläche plan' (Polschuhwinke1 90°) ausgeführt sind, die Ankeranlagefläche des Ankerführungsrohres um 1 bis 3 21m tiefer in den ferritischen Werkstoff in Bezug auf die Schweißstelle gelegt, um einen eindeutigen magnetischen Rückschluß zu erhalten. Der- Anker erfährt des weiteren von seiner Stirnfläche ausgehend über eine Länge von 2 bis 4 mm eine Durchmesserreduzierung von 0,5 bis 2 mm zur Beseitigung des so entstandenen magnetischen Nebenschlusses, wobei die Länge des Ankers mit reduziertem Durchmesser stets um 1 bis 2 mm größer sein soll als die in den ferritischen Bereich gelegte Ankeranlegefläche von 1 bis 3 mm Tiefe.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Beispiel erläutert werden. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1; Ankerführungsrohr mit Anker

Fig. 2: Ankerführungsrohr tiefergelegter Anker anlagefläche

Fig. 3* Anker für direkte Wechselstromerregung

Fig. 4·: Ankerführungsrohr nach dem Reibschweißen

Fig. 3% Ankerführungsrohr mit Matrize

Fig. 1 stellt das Ankerführungsrohr dar, bestehend aus dem Fußteil 1 und Kopfteil 3» beide aus weichmagnetischem Werkstoff, sowie dem aus austenitischem Werkstoff bestehenden Mittelteil 2. In dem Ankerführungsrohr gleitet der Anker

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Die Schweißstelle 4 begrenzt unmittelbar den Polschuh des Kopfteiles 3ι während die Schweißstelle 5 das Mittelteil 2 mit dem !Fußteil 1 verbindet. Die Anlagefläche 7 des Ankerführungsrohres begrenzt die Bewegung des Ankers 6 in Hubrichtung. Die Vorbereitung der Teile zum Reibschweißen erfolgt durch die konische Ausbildung der Teile 1, 2 und 3, wobei mindestens das Mittelteil 2 eine Bohrung enthalten muß.

Der konisch ausgebildete Polschuhwinkel S der Teile 1 und 2 (Schweißstelle 5) läßt sich entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach schweißtechnischen Gesichtspunkten so optimieren, daß eine Stützung des bei der Schweißtemperatur weicheren ferritischen Werkstoffes des Fußteiles 1 durch den warmfesteren austenitischen Werkstoff des Mittelteiles 2 erfolgt.

Der Reibschweißwinkel 8 der Teile 2 und 3 an der Schweißstelle 4 muß in einigen speziellen Fällen von den optimalen Werten im Bereich zwischen 50° und 80° abweichen. Diese Fälle liegen beispielsweise vor, wenn Magnete mit extrem kurzem Hub einen stumpfen Winkel erfordern. Im Falle von planen Verbindungsflächen wird entsprechend Fig. 5 der ferritische Werkstoff des Kopfstückes 3 mittels Matrize 14 während des Reibschweißprozesses gestützt. Plane Verbindungsflächen der Teile 2 und 3 ^n der Schweißstelle 4 sind beispielsweise bei der druckfesten Magnethülse eines Wechselstrommagneten nach Fig. 2 erforderlich. Andererseits wird eine extrem spitzwinklige Ausbildung der Schweißverbindung benötr.gt, wenn lange Magnethübe vorhanden sind.

In Fig. 3 ist ©in Anker für direkte Wechselstromerregung dargestellt. Im angezogenen Zustand muß der Anker 6 den magnetischen Rückschluß eindeutig bilden. Es ist deshalb notwendig, daß die Stirnfläche 9 des Ankers 6 auf

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einer solchen Anlagefläche 7 (s. Jig. 2) aufliegt, die mit Sicherheit im ferritischen Gebiet des Kopfteiles 3, also außerhalb der, wenn auch äußerst geringen Mischzone von ca· 2/10 mm, angeordnet ist.

Andernfalls würde die Stromaufnähme unzulässig ansteigen. Die Anlagefläche 7 wird daher entsprechend dem Maß 10 um 1 bis 3 mm gegenüber der Schweißstelle 4 in das ferritische Gebiet verlegt.

Dabei entsteht jedoch ein magnetischer Nebenschluß, der die Haltekraft vor allem bei ifulldurchgang des lietz-'Wechselstromes erheblich mindert. Zwar wird bei diesem Nulldurchgang eine Restkraft durch den Kurzschlußring erzielt, doch genügt sie im allgemeinen nicht. Um diesen Nebenschluß zu mindern bzw. praktisch zu beseitigen, erfährt der Anker 6 ausgehend von seiner Stirnfläche 9 über seine Länge 11 von 2 bis 4· mm eine Durchmesserreduzierung von 0,5 mm bis 2 mm. Die Länge" 11 mit reduziertem Durchmesser soll um 1 bis 2 mm größer sein als die mit dem Maß 10 von 1 bis 3 mm in den ferritischen Bereich gelegte Ankeranlagefläche 7 des Ankerführung srohres.

Claims (3)

1. Erfindungsanspruch

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   1« Herstellungsverfaliren für druckfestes Ankerführung sr ohr und einen Anker für Wechselstrom für Magnetventile, wobei das Ankerführungsrohr aus einem Fußteil aus ferritisehem, korrosionsbeständigem, weichmagnetischem Chromstahl, einem Mittelteil aus austenitischem, nichtmagnetisierbarem Ghrom-Nickelstahl und einem Kopfteil aus gleichem oder ähnlichen Werkstoff wie das Fußteil besteht, gekennzeichnet dadurch, daß ein Fußteil (1), ein Mittelteil (2) und ein Kopfteil (3) durch Reibschweißenmiteinander verbunden werden, wobei mindestens eine der mit sehr geringer Aufmischzone hergestellten Schweißstellen (4) und (5) unmittelbar den Polschuh begrenzt, der vom Kopfteil (3) bzw. vom Fußteil (1) gebildet wird und daß der Polschuhwinkel (8) an den Schweißstellen (4) und (5) so ausgebildet ist, daß während des Reibschweißens der warmfestere austenitische Werkstoff den weicheren ferritischen Werkstoff stützt, und der Polschuhwinkel (8), entsprechend den Abmessungen und den Schweißparametern zwischen 50° und 80° liegt.
2. 2. Herstellungsverfahren für druckfestes Ankerführungsrohr nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß bei Abweichung des Polschuhwinkels (8) vom Bereich zwischen 50° bis 80° für Winkel größer 80° eine Stützung des ferritischen Werkstoffes des Fußteiles (1) und des Kopfteiles (3) und für Winkel kleiner 50° eine Stützung des austenitischen Werkstoffes des Mittelteiles (2) durch eine Matrize (14) erfolgv.
3. 3. Magnetventil für Wechselstrom nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß bei direkter Wechselstrom-

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   erregung die Ankeranlageflache (7) des Ankerführungsrohres um ein Maß (10) von 1 bis 3 nun tiefer gelegt wird in Bezug auf die Schweißstelle (4), und daß der Anker (6) von seiner Stirnfläche (9) über die Länge (11) von 2 bis 4- mm auf den Durchmesser (13) um 0,5 bis 2 mm reduziert wird, wobei die Länge (11) größer ist als das Maß (10)·