DE1563565A1

DE1563565A1 - Elektrische Einstell- und/oder Stellungsanzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE1563565A1
Application number: DE19661563565
Authority: DE
Inventors: Lathrop Francis M
Original assignee: M & J Eng Co
Current assignee: M & J Eng Co
Priority date: 1965-08-27
Filing date: 1966-08-26
Publication date: 1970-04-30
Also published as: DE1563565B2; US3402270A; GB1116040A

Description

Elektrische Einstell- und/oder Stellungsanzeigevorrichtung .

Für diese Patentanmeldung wird die Priorität vom 27. August I965 aus der US-Anmeldung Nr. 483,132 in Anspruch genommen.

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Einstell- und/oder Stellungsanzeigevorrichtung. Der Zweck dieser Vorrichtung besteht darin, die Stellung eines beweglichen Maschinenelements, beispielsweise eines in zwei entgegengesetzten Richtungen beweglichen Kolbens oder Schiebers, mittels eines Grenzschalters, der den Antrieb dieses Teils steuert, festzulegen oder mittels eines Meldeschalters erkennbar zu machen. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der Erfindung ist das der mit einem Kraftantrieb versehenen Absperrorgane, wie Ventile oder Schieber.

Oft ist es erwünscht, Grenz- und/oder Meldeschalter in Verbindung mit beweglich angeordneten Bauelementen der verschiedensten Arten zu verwenden. Dabei dienen die Schalter zur Bestimmung oder Festlegung der Stellung, in welcher das Bauelement angehalten werden soll bzw. zur Steuerung von Anzeigevorrichtungen, welche die erreichte Stellung des Bauelements sichtbar machen. Besonders bei Kraftantrieben von Absperrorganen

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mit grösseren Abmessungen ist es üblich, Grenzschalter vorzusehen, insbesondere um die voll geöffnete Stellung und "die Schließstellung der beweglichen Teile einen Schaltvorgang auslösen zu lassen; in manchen Fällen dienen sie auch dazu, einen Schaltvorgang in einer oder mehreren Zwischenstellungen zu veranlassen. So kann z.B. als Kraftantrieb ein Elektromotor vorgesehen sein, der mit dem Schieber eines Absperrorgans über ein mechanisches Getriebe oder ein hydraulisches Gestänge gekuppelt ist. Die Schalter sind dann so angeordnet, dass sie durch bewegliche Teile des Absperrorgans betätigt werden können, derart, dass sie den Motor steuern und selbsttätig stillsetzen, wenn der Schieber eine vorbestimmte Stellung, wie z.B. die voll geöffnete oder die geschlossene Stellung, erreicht. Die gleichen oder besondere .Schalter können zur Steuerung von Meldestromkreisen dienen, durch welche Meldelampen oder andere zu einer sichtbaren Anzeige dienende Mittel betätigt werden. Schalteranordnungen dieser Art, wie sie bisher im Maschinenbau und insbesondere auf dem Gebiet der Absperrorgane verwendet wurden, waren in mancher Hinsicht noch verbesserungsbedürftig. Ihre wesentlichen Bauelemente waren gewöhnlich in unvorteilhafter Weise freiliegend angeordnet, so dass sie unter ungünstigen Umständen störungsanfällig waren. Besonders gilt dies für Schiffseinrichtungen und für unter Wasser oder unterhalb des Erdbodens angeordnete Anlagen, bei. denen das gesamte Absperrorgan mit den dazugehörigen Teilen der Einwirkung von Wasser ausgesetzt sein konnte. Ausserdem waren bei den bisherigen Anordnungen die Einstellmassnahmen verhältnismässig

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schwierig durchzuführen, insbesondere wenn dies ausserhalb einer Werkstätte unter den im freien Gelände herrschenden Bedingungen geschehen musste.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Einstell- und/oder Stellungsanzelgerorrichtung zu schaffen, die besonders auch unter rauhen Bedingungen zuverlässig arbeitet, leicht einstellbar ist und sich für vielseitige Verwendung sowie namentlich für grössere Absperrorgane mit Kraftantrieb eignet.

Im folgenden ist die Erfindung anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert:

Fig. 1 zeigt eine seitliche Schnittansicht einer Vorrichtung gemäss der Erfindung, insbesondere für die Anwendung bei dem Kraftantrieb eines Absperrorgans.

Fig. 2 ist eine Seitenansicht der Halterung für die Grenzbzw. Meldeschalter.
Fig. 3 ist eine Schnittansicht längs der Linie 3-3 von

Fig. 2.
Fig. ^ zeigt die Anwendung der Erfindung innerhalb des

Schaltungsschemas eines hydraulischen Kraftantriebs für ein Absperrorgan.
Fig. 5 zeigt schematisch den Aufbau einer der bei der

Erfindung verwendeten magnetischen Einrichtungen aus mehreren dauermagnetischen Bauelementen. Ein Rohr 10 aus relativ unmagnetischem Material, wie z.B. einem geeigneten rostfreien Stahl, ist so angeordnet, dass sein

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unteres Ende in das obere Ende eines doppelt wirkenden hydraulischen Zylinders 11 hineinragt. Innerhalb des Zylinders ist das Rohr an einem Kolben oder einer Kolbenstange (nicht dargestellt) befestigt. Das andere, äussere Ende des Rohres 10 ist durch eine Kappe 20 geschlossen und mit einer Stellschraube 13 daran festgehalten. Der hydraulische Zylinder 11 kann in bekannter Weise auf einem Ventilkörper angeordnet und^sein Kolben direkt mit einem beweglichen Teil des Ventils, z.B. dem Ventilschieber, verbunden sein. Das Rohr 10 kann zur Mittenlinie des Zylinders ausgerichtet sein und sich mit seinem Kolben hin- und herbewegen. Durch (nicht dargestellte) Abdichtungen werden Undichtheiten zwischen dem Zylinder 11 und dem Rohr 10 vermieden.

Innerhalb des Rohres 10 sind eine obere und eine untere magnetische Einrichtung 14 bzw. 15 vorgesehen; ausserdem können noch eine oder mehrere dazwischenliegende magnetische Einrichtungen

16 vorhanden sein. Die magnetischen Einrichtungen sind auf eine Leiste aufgesteckt, die mit der Achse des Rohres 10 ausgerichtet und an ihrem oberen Ende von der Kappe 12 getragen wird. Zur Verbindung mit dieser dient ein Kopfstück 19, das durch eine Stellschraube 20 in der Kappe 12 festgeklemmt und mit der Leiste

17 durch einen Zapfen 21 verbunden ist.

Jede dieser magnetischen Einrichtungen besteht aus dauermagnetischen Bauelementen in Plattenform, die so zusammengesetzt sind, dass ein Magnetfluss bzw. ein magnetisches Feld von hinreichender Stärke entsteht, um auf der Aussenseite des Rohres angeordnete magnetische Schaltvorrichtungen zu betätigen.

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Ein Trägerkörper 22 ist auf der Leiste 17 verschiebbar und wird durch eine Stellschraube 23 gehalten. Magnetplattengruppen 24a und 2*Jb sind an dem Trägerkörper befestigt und so angeordnet, dass ihre Polarisationsrichtung quer zur Achse des Rohres 10 verläuft. Die Magnetplattengruppen sind je aus mehreren plattenförmigen Bauelementen 25, 26 und 27 zusammengesetzt, die in Richtung ihrer Dicke polarisiert sind und durch ein Klebemittel oder durch die magnetische Anziehung zusammengehalten werden.

Das obere Ende des Bauelements 25 ist in eine Ausnehmung 28 am unter

Ende des Trägerkörpers 22 eingeklebt oder sonstwie darin befestigt.

Die Magnetplatten 25, 26 und 27 können aus dauermagnetischem, massiven Metall bestehen. Es wurde jedoch gefunden, dass es besonders vorteilhaft ist, ein dauermagnetisches Material zu verwenden, das aus einem Kunststoff besteht, der'mit feinverteiltem magnetischem Material imprägniert ist, das in der Lage ist, seinen Magnetismus zu behalten, so dass der Körper sich wie ein Dauermagnet verhält. Der Trägerkörper 22 soll aus einem nichtmagnetischen Material, wie Kunststoff, beispielsweise einem Polyamid ("Nylon"), bestehen, um einen direkten magnetischen Nebenschluss zu vermeiden, ·

Fig. 5 zeigt die Polarisation und den Zusammenbau der. Dauermagnetplatten, durch den sich ein relativ breites und starkes Magnetfeld zu beiden Seiten der Rohrachse ergibt.

Die verschiedenen magnetischen Einrichtungen 14, 15, 16 können nach Entfernung der Kappe 12 und Herausziehen der Leiste 17 längs dieser in der gewünschten Stellung eingestellt und dann

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wieder in das Rohr eingesetzt werden.

Die in Verbindung damit zu verwendenden Magnetschalter können innerhalb eines Blockes 31 aus nichtmagnetischem Material angebracht werden, der auf das obere Ende des Zylinders 11 aufgesetzt ist. Zwei der Schließstellung des Ventils angeordnete Schalter sind mit 32a und 32b und zwei der geöffneten Stellung des Ventils zug-eordnete Schalter mit 33a und 33b bezeichnet. Als Magnetschalter werden vorteilhafterweise solche mit Blattfederkontakten verwendet, deren bewegliche Teile in ein Glasrohr eingeschlossen und durch ein Magnetfeld von aussen her betätigbar sind.

Die Schalter 32a und 33a können an einem Anzeigestromkreis angeschlossen sein und zur Steuerung von Meldelampen dienen. Die Schalter 32b und 33b können als Grenzschalter im Steuerstromkreis "von Elektromotoren oder anderen Antriebseinrichtungen angeordnet sein, die zur Betätigung des Ventils dienen. Alle zu den Schaltern führenden Steuerleitungen sind durch das Rohr 3¹I herausgeführt.

Ist die magnetische Einrichtung 16 nicht vorhanden, so verursacht ,die wenn die beweglichen Teile die in Fig. 1 angegebene Stellung einnehmen, das Magnetfeld der magnetischen Einrichtung die Schliessung der beiden Kontakte der Schalter 33a und 33b. Bewegt sich das Rohr 10 nach unten, so dass die magnetische Einrichtung 14 in die Nachbarschaft der Schalter 32a und 32b geführt wird, so werden diese Schalter in entsprechender Weise betätigt, um die Meldeschaltung bzw. den elektrischen Antriebs-

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motor zu steuern. Bewegt sich das Rohr 10 nach oben in die in Fig. 1 dargestellte Grenzstellung, so bewirkt das Magnetfeld der magnetischen Einrichtung 15 zunächst die Betätigung des Schalters 33a, der zur Steuerung der Anzeigevorrichtung dient und dann den Schalter 33b, der den Antriebsmotor steuert. Bewegt sich das Rohr 10 nach unten, so wird in gleicher Weise zunächst der Schalter 32a und dann der Schalter 33b betätigt. Ist also ein elektrischer Antriebsmotor vorhanden, der über ein Getriebe oder ein hydraulisches Gestänge das Absperrorgan bewegt, so steuert die Betätigung der Grenzschalter den Motor, um die-Grenzstellungen des Absperrorgans festzulegen. Diese Grenzstellungen sind durch Einstellung der Lage der magnetischen Einrichtungen I¹I und 15 auf der Leiste 17 Justierbar. .

Werden ein oder mehrere dazwischenliegende magnetische Einrichtungen, wie z.B. die Einrichtung 16, vorgesehen, so können die Schalter bei verschiedenen Zwischenstellungen des Ventils betätigt werden, beispielsweise derart, dass die Bewegung des*Ventils angehalten wird, bis die Schaltung entsprechend verändert wird, um die Bewegung fortzusetzen.

Pig. *J veranschaulicht, wie die in den Fig. 1 bis 3 gezeigte Vorrichtung mit den dazugehörigen Anlagenteilen zusammenwirken kann. Die Grenzschalter 32b und 33b sind mit der Steuereinrichtung 36 eines Motors 37 verbunden. Dieser dient zum Antrieb einer hydraulischen Pumpe 38. Die Pumpe ist mit einem hydraulischen System, beispielsweise einem Vierwegehahn 39, und mit den sie mit dem Sumpf MH verbindenden Rohrleitungen 4l, 4 2 und k3 verbunden.

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Der Vierwegehahn 39 ist durch zusätzliche Leitungen 46 und 47 mit den beiden Kolbenseiten des doppelt wirkenden hydraulischen Zylinders 11 verbunden. Ist die Pumpe 38 in Betrieb, so kann der Vierwegehahn verstellt werden, um das Druckmittel auf die eine der beiden Kolbenseiten des Zylinders zu leiten, während die andere Kolbenseite mit dem Sumpf 44 verbunden wird. Der hydraulische Kolben 48 in dem Zylinder 11 bewegt sich also in der einen oder anderen Richtung, wobei er das Rohr 10 jeweils mit bewegt. Mit den Schaltern 32a und 33a sind elektrische Stromkreise 51, verbunden, in welchen Meldelampen liegen, um die Ventilstellung anzuzeigen.

Eine Vorrichtung gemäss der Erfindung ermöglicht also mit besonders einfachen und zuverlässigen Mitteln die Steuerung der Bewegung eines hin- und hergehenden Maschinenteils, insbesondere eines mit dem beweglichen Teil eines Absperrorgans verbundenen hydraulischen Kolbens. Die magnetischen Steuereinrichtungen sind vollständig innerhalb des Rohres 10 eingeschlossen und daher der Einwirkung äusserer Störungen entzogen. Die Kappe 12 kann gegenüber dem Rohr 10 leicht abgedichtet werden, so dass Wasser oder andere Freiiptoffe nicht von aussen in das Rohr eindringen können. Daher eignet sich eine Vorrichtung gemäss der Erfindung besonders zur Verwendung unter Bedingungen, wo mit Wasser oder Schmutz zu rechnen ist, welche Störungen verursachen könnten, wie z.B. bei Schiffs- oder unterhalb eines Wasserspiegels oder unterirdisch angeordneten Anlagen,

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Claims

Patentanprüche

1. Elektrische Einstell-und/oder Stellungsanzeigevorrichtung, gekennzeichnet durch ein aus relativ unmagnetischem Material bestehendes, in Richtung seiner Achse beweglich angeordnetes Rohr (10), in dessen Inneren mindestens eine nit ihm bewegliche, magnetische Einrichtung (I¹J) angeordnet ist, die ein Dauermagnetfeld erzeugt, das durch die Rohrwand hindurch bis in den Raum ausserhalb des Rohres reicht, und mindestens eine ausserhalb des beweglichen Rohres in seiner Nachbarschaft fest angeordnete, durch das Magnetfeld steuerbare Schaltvorrichtung (32, 33).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetische Einrichtung (14) innerhalb des Rohres (10) in dessen Achsrichtung verstellbar befestigt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetische Einrichtung (14) an einer Leiste (17) innerhalb des Rohres (10) angebracht ist, die an einer am einen Rohrende befestigten Verschlusskappe (12) befestigt ist.

k. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetische Einrichtung (14) aus mehreren" dauermagnetischen Bauelementen (25 bis 27) zusammengesetzt ist, so dass ihre Polarisationsrichtung quer zur Rohrachse verläuft.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis ¹I, dadurch gekennzeichnet, dass das der Kappe (12) gegenüberliegende Rohrende mit einem beweglichen Bauelement, z.B. dem Kolben eines hydraulischen Antriebs (11) eines Absperrorganes verbunden ist.

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6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kappe (12) ein die zum Tragen der verstellbaren,befestigten, magnetischen Einrichtung(en) dienende Leiste (tf) haltendes Kopfstück (19) mittels einer Klemmschraube od.dgl. befestigt ist.

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