DE1563565B2 - Pr- 27.O8.65 V.St.v.Amerika 483132 11.07.66 " 564150 Elektrische Einstell- oder Stellungsanzeigevorrichtung - Google Patents

Description

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

Es sind auch bereits End- oder Grenzschalter in Form von durch ein Magnetfeld beeinflußbaren elektrischen Schaltern bekannt, beispielsweise solche, bei denen ein scharf gebündeltes, einen Luftspalt durchsetzendes Magnetfeld zwischen einem Vorspannmagneten und einem Dauermagneten durch Eintauchen einer Eisenfahne kurzgeschlossen werden kann, wodurch der Schaltvorgang ausgelöst wird (Beilage »Elektro-Automation« zur Zeitschrift »Elektro-Technik«, 1965, H. 1, S. 34), ferner ein magnetischer Schnappschalter, bei dem ein in seiner Achsrichtung verschiebbarer Kolben durch eine magnetische Einrichtung mit einer drehbaren Schaltwalze kuppelbar ist, so daß deren Beläge in Abhängigkeit von einer Verschiebebewegung des Kolbens mit Uberbrückungskontakten in Berührung gebracht werden (USA.-Patentschrift 2 951 135), und solche, deren aktive Teile durch elektromagnetisch von außen betätigte Schaltstücke in einem abgeschlossenen Glasrohr untergebracht sind, das wiederum in einem magnetisch nicht leitenden Schutzrohr an-

geordnet ist (deutsches Gebrauchsmuster 1 804 377). Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Einstell- oder Stellungsanzeigevorrichtung für ein verstellbares Maschinenteil, insbesondere einen hydraulischen Kolben oder ein Absperrorgan, in Form von durch ein Magnetfeld beeinflußbaren elektrischen Schaltern.

Es liegt ihr die Aufgabe zugrunde, eine solche Vorrichtung mit möglichst wenig Aufwand so auszubilden, daß sie besonders auch unter rauhen Bedingungen zuverlässig arbeitet, leicht einstellbar ist und sich für vielseitige Verwendung sowie namentlich für größere Absperrorgane mit Kraftantrieb eignet.

Erfindungsgemäß sind hierzu eine oder mehrere

Einrichtungen, die zur Erzeugung je eines Magnetfeldes dienen, innerhalb eines mit dem verstellbaren Maschinenteil verbundenen, in Richtung seiner Achse beweglich geführten Rohres aus nicht oder nur schwach ferromagnetischem Material derart angeordnet, daß das Magnetfeld durch die Rohrwand hindurch jeweils bis zu einem begrenzten Abstand außerhalb davon wirksam ist; das beweglich geführte Rohr durchsetzt eine Öffnung in einem Block aus unmagnetischem Material, der in der Nachbarschaft dieser Öffnung, innerhalb des begrenzten Ab-Standes, in dem das Magnetfeld wirksam sein kann, mit einer oder mehreren, längs der von dem beweglichen Rohr durchsetzten Öffnung verteilt angeordneten Querbohrungen versehen ist, die zur Aufnahme der magnetisch beeinflußbaren elektrischen Schalter dienen.

Damit werden die Vorteile einer sehr einfachen und robusten Bauweise, einer besonders bequemen Montage an der zu überwachenden bzw. zu steuernden Maschine und einer leichten Justierbarkeit der Ansprechpunkte erreicht, letzteres besonders dann, wenn gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung als Träger der zur Magnetfelderzeugung dienenden Einrichtung bzw. Einrichtungen innerhalb des Rohres eine mit einer lösbaren Kappe am äußeren Ende des Rohres verbundene Leiste vorgesehen ist, an der diese Einrichtung bzw. Einrichtungen, in ihrer Lage verstellbar, befestigt sind.

Im folgenden ist die Erfindung an Hand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert.

F i g. 1 zeigt eine seitliche Schnittansicht einer Vorrichtung gemäß der Erfindung, insbesondere für die Anwendung bei äem Kraftantrieb eines Absperrorgans; · '

F i g. 2 ist eine Seitenansicht der Halterung für die Grenz- bzw. Meldeschalter;

F i g. 3 ist eine Schnittansicht längs der Linie 3-3 von Fig. 2;

F i g. 4 zeigt die Anwendung der Erfindung innerhalb des Schaltungsschemas eines hydraulischen Kraftantriebs für ein Absperrorgan;

F i g. 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 unteres Ende in das obere Ende eines doppeltwirkenden 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 Undichtigkeiten 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 10 angeordnete magnetische Schaltvorrichtungen zu betätigen.

Ein Trägerkörper 22 ist auf der Leiste 17 verschiebbar und wird durch eine Stellschraube 23 gehalten. Magnetplattengruppen 24 a und 24 b 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 unteren Ende des Trägerkörpers 22 eingeklebt oder sonstwie darin befestigt.

Die Magnetplatten 25, 26 und 27 können aus dauermagnetischem, massivem 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 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 32 a und 32 b und zwei der geöffneten Stellung des Ventils zugeordnete Schalter mit

ίο 33 α und 33 b 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 32 a und 33 a können an einem Anzeigestromkreis angeschlossen sein und zur Steuerung von Meldelampen dienen. Die Schalter 32 b und 33 b 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 34 herausgeführt.

Ist die magnetische Einrichtung 16 nicht vorhanden, so verursacht, wenn die beweglichen Teile die in Fig. 1 angegebene Stellung· einnehmen, das Magnetfeld der magnetischen Einrichtung 15 die Schließung der beiden Kontakte der Schalter 33 α und 33 b. Bewegt sich das Röhr 10 nach unten, so daß die magnetische Einrichtung 14 in die Nachbarschaft der Schalter 32 a und 32 b geführt wird, so werden diese Schalter in entsprechender Weise betätigt, um die Meldeschaltung bzw. den elektrischen Antriebsmotor zu steuern. Bewegt sich das Rohr 10 nach oben in die in F i g. 1 dargestellte Grenzstellung, so bewirkt das Magnetfeld der magnetischen Einrichtung 15 zunächst die Betätigung des Schalters 33 a, der zur Steuerung der Anzeigevorrichtung dient und dann den Schalter 336, der den Antriebsmotor steuert. Bewegt sich das Rohr 10 nach unten, so wird in gleieher Weise zunächst der Schalter 32 a und dann der Schalter 33 b 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 14 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. Fig. 4 veranschaulicht, wie die in den Fig. 1 bis 3 gezeigte Vorrichtung mit den dazugehörigen Anlagenteilen zusammenwirken kann. Die Grenzschalter 32 ft und 33 & 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 44 verbindenden Rohrleitungen 41, 42 und 43 verbunden. Der Vierwegehahn 39 ist durch zusätzliche Leitungen 46 und 47 mit den beiden Kolbenseiten des doppeltwirkenden 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 mitbewegt. Mit den Schaltern 32 a und 33 a sind elektrische Stromkreise 51, 52 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 Fremdstoffe 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 ver-Ursachen könnten, wie z. B. bei Schiffs- oder unterhalb eines Wasserspiegels oder unterirdisch angeordneten Anlagen.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Elektrische Einstell- oder Stellungsanzeigevorrichtung für ein verstellbares Maschinenteil, insbesondere einen hydraulischen Kolben oder ein Absperrorgan, in Form von durch ein Magnetfeld beeinflußbaren elektrischen Schaltern, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Einrichtungen (14, 15, 16), die zur Erzeugung je eines Magnetfeldes dienen, innerhalb eines mit dem verstellbaren Maschinenteil (48) verbundenen, in Richtung seiner Achse beweglich geführten Rohres (10) aus nicht oder nur schwach ferromagnetischem Material derart angeordnet sind, daß das Magnetfeld durch die Rohrwand hindurch jeweils bis zu einem begrenzten Abstand außerhalb davon wirksam ist, und daß das beweglich geführte Rohr (10) eine Öffnung in einem Block (31) aus unmagnetischem Material durchsetzt, der in der Nachbarschaft dieser öffnung, innerhalb des begrenzten Abstandes, in dem das Magnetfeld wirksam sein kann, mit einer oder mehreren, längs der von dem beweglichen Rohr (10) durchsetzten Öffnung verteilt angeordneten Querbohrungen versehen ist, die zur Aufnahme der magnetisch beeinflußbaren elektrischen Schalter (32 a, 32 b, 33 a, 33 b) dienen.

2. Elektrische Einstell- oder Stellungsanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Träger der zur Magnetfelderzeugung dienenden Einrichtung(en) innerhalb des Rohres (10) eine mit einer lösbaren Kappe (12) am äußeren Ende des Rohres verbundene Leiste (17) vorgesehen ist, an der diese Einrichtungen) in ihrer Lage verstellbar (23) befestigt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen