DD226344A1 - Vorrichtung und schaltung fuer kombinierte endlagen- und verschleissgrenzenanzeige - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und Schaltung fuer kombinierte Endlagen- und Verschleissgrenzenanzeige fuer Magnetventile mit Gleit-, Dicht- und Stuetzringen aus elektrisch nichtleitendem und Ventil- und Kegelsitz aus elektrisch leitendem Werkstoff. Ziel war die punktgenaue Anzeige zur Erkennung der Endlagen "Auf" und "Zu" sowie eine Stoeranzeige, wenn die Grenznutzdauer der Gleitelemente erreicht ist. Es wird die Aufgabe geloest, eine mechanische Anordnung der Ventileinbauteile und deren Verbindung mit ausserhalb des Druckraumes liegenden Schaltungselementen zu schaffen, die eine punktgenaue Anzeige der Endlagen unter Nutzung des Beruehrungskontaktes des Kegels auf dem Sitz im geschlossenen Ventilzustand sowie der Nutzung des Beruehrungskontaktes des Ankers auf dem Gegenstueck im geoeffneten Ventilzustand ermoeglicht. Fig. 1

Description

Titel der Erfindung

Vorrichtung und Schaltung für kombinierte Endlagen- und VerschleiSgrenzenanzeige

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und Schaltung für kombinierte Endlagen- und Verschleißgrenzenanzeige für Magnetventile mit Gleit-, Dicht- und Stützringen aus elektrisch nichtleitendem und Ventil- und Kegelsitz aus elektrisch leitendem Werkstoff.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Bei dem Vorliegen von besonderen Anforderungen an Ventile auf vorliegende Dichtigkeit und Zuverlässigkeit werden sogenannte Stellungsmelder benötigt, die die Stellung der Ventilspindel während des gesamten Hubes oder nur in ihren Endstellungen anzeigen.

Die Endlagenanzeige von Armaturen ist insofern problematisch, weil der Abdichtvorgang erst dann abgeschlossen ist, wenn der Kegelsitz den Ventilsitz berührt. Bei den vergleichbaren Motorventilen wird zur Stellungsrückmeldung die Kraft ausgewertet, mit der der Kegel auf den Sitz gedrückt wird. Eine sogenannte wegabhängige Rückmeldung wird dabei nur für Sonderzwecke verwendet.

Bei den heute üblichen stopfbuchslosen Magnetventilen wird das Problem noch dadurch schwieriger, als keinerlei Bewegungen aus dem Druckraum heraus übertragen werden.

Es sind Lösungen bekannt, bei denen ein restlicher Kegelweg durch eine Membrane bzw. durch einen Faltenbalg (DE-OS 2 924 622, F 16 K 37/00 und DE-OS 2 020 194, F 16 K 37/00) nach außen Obertragen wird, um eine der Endlagen "Zu" bzw. "Auf" erkennen zu können. Nachteilig ist dabei, daß infolge der Plungerwirkung nur niedrige Betriebsdrücke beherrscht werden können, und daß die Anzeige wegen des erforderlichen SchaltstöSelnachlaufes ungenau ist. Außerdem ist eine erhöhte Feder- und damit Magnetkraft erforderlich, um den Schalter zu betätigen, die Plungerwirkung zu kompensieren und die Membran zu verformen.

Weiterhin ist eine Lösung bekannt, bei der die Bewegung induktiv abgetastet und von einem Schaltverstärker ausgewertet wird (DE-OS 3 132 212,F 16 K 37/00). Damit verbunden ist ein relativ großer Aufwand und eine unbefriedigende Anzeigegenauigkeit. In der DD-PS 137 615, F 16 K 37/00 wird eine Einrichtung zur berührungslosen Schaltstellungsüberwachung an hydraulischen oder pneumatischen Ventilen vorgeschlagen. Damit wird ein in einem Oszillatorkreis enthaltener Schwingkreis durch Annähern oder Entfernen eines Metallteiles soweit verstimmt, daß die Schwingungen abreißen. Auch diese Lösung ist aufwendig und in der Anzeige problematisch»wegen der Ungenauigkeit. Die DE-OS 1 475 945,F 16 K 37/00 beschreibt eine Stellungsanzeige für Ventile in Kernreaktoren. In dem ferngesteuerten Ventil ist ein aus zwei Teilen bestehender Schaltkontakt enthalten, dessen einer Teil isoliert an der Ventilhaube angebracht und dessen zweiter Teil derart beweglich gelagert ist, daß er bei geschlossenem Ventil an dem ersten Kontaktteil anliegt und beim 'Öffnen des Ventils durch einen an der Ventilspindel angebrachten Schaltteller aus Keramik von diesem gelöst wird. Die Kontakte der vergoldeten Schalter werden über eine Glasdurchführung aus dem Druckraura herausgeführt und üben außerhalb des Ventilraumes beim Betätigen des Schaltkontaktes ein Signal

aus. Nachteilig ist die aufwendige Schalterkonstruktion im Druckraum sowie die nicht exakte Erfassung der Schließstellung, da ein Nachlauf erforderlich ist.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine exakte Anzeigevorrichtung zur Erkennung der Endlagen "Auf" und "Zu" sowie der Verschleißgrenzen der Gleit-, Dicht- und Stützringe zu finden, die sich durch eine zuverlässige Funktionsweise auszeichnet und mit einem vertretbaren Aufwand realisieren läßt.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mechanische Anordnung der Ventileinbauteile und deren Verbindung mit außerhalb des Druckraumes liegenden Schalungselementen zu schaffen, die eine punktgenaue Anzeige der Endlagen unter Nutzung des Berührungskontaktes des Kegels auf dem Sitz im geschlossenen Ventilzustand sowie der Nutzung des Berührungskontaktes des Ankers auf dem Gegenstück im geöffneten Ventilzustand ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß Endlagenanzeigen erfolgen mittels einer über an sich bekannte elektrisch nichtleitende Gleit-, Dicht- und Stützringe verfügende elektrisch isolierten Baugruppe. Diese besteht aus einem Kegel, einer Spindel, einem Anker und einer Feder, die mit einem aus dem Druckraum herausragenden, durch eine Isolierstoffhülse und einem Isolierstoffkegel elektrisch isolierten Durchführungsbolzen verbunden ist sowie durch einen in einer Isolierstoffhülse geführten, über eine weitere Feder belasteten Abtaststift, der über die Feder elektrisch mit einem zweiten in einem Isolierstoffkegel geführten Durchführungsbolzen verbunden ist. Mittels Massekontakt beim Berühren des

Kegels auf dem Gehäusesitz in der Stellung "Zu" und beim Berühren des Ankers vom Anlagenstück in der Stellung "Auf" erfolgen die punktgenauen Endlagenanzeigen. Eine Verschleißgrenzenanzeige wird gebildet mittels Massekontakt beim Berühren des Ankers ara Abtaststift zwischen den Stellungen "Zu" und "Auf".

Die Schaltung zur Durchführung der Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß zwei LED's mit ihren Kathoden mit dem zweiten Durchführungsbolzen verbunden sind, wobei ihre Anoden über zwei Schutzwiderstände mit dem Pluspol einer Spannungsquelle verbunden sind, dessen negativer Pol an der Gehausemasse liegt. Weiterhin liegt eine Diode mit ihrer Anode an der Anode der ersten LED und diese mit der Kathode des zweiten LED verbindet, um ein ungewolltes Hitleuchten der ersten LED in Stellung "Auf" zu verhindern. Zur Speicherung eines Störsignals ist weiterhin ein R/S Flopp vorhanden, der mit der über einem Kondensator differenzierten Anstiegsflanke der Steuerspannung des Elektromagneten gesetzt und im Normalfall durch den kurz darauf folgenden über einen weiteren Kondensator differenzierten Impuls der Kathode der ersten LED rückgesetzt wird, wobei eine Störanzeige einer weiteren LED vom F/S Flopp dann bleibend angesteuert wird, wenn Rückstellitapulse durch Störfälle wie Nichtöffnen, unzulässiger Verschleiß gegeben sind. Zwischen dem Ausgang des R/S Flopps und dem Zugang ist zur weiteren Verarbeitung der Störmeldung ein Zeitglied zur Unterdrückung der im normalen Betrieb auftretenden Störmeldeimpulse vorgesehen. Bei schwach elektrisch leitenden Medien sind der erste und zweite LED zur Anzeige durch Parallelwiderstände überbrückt.

Ausf ü'nruncjsbeispiel

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

Fig. 1: Magnetventil mit elektrisch isolat geführten Einbauteilen für Endlagenanzeigen und VerschleiBgrenzenanzeige

Fig. 2: Schaltung zur Anzeige der Endlagen und Ve rschleißg renzen

Die Einbauteile Kegel 1, Spindel 2 und Anker 3 sind durch die Gleitringe 6, Dichtringe 22 und Stützringe 7 elektrisch isoliert (Fig. 1). Voraussetzung dafür ist, daß die Druckfeder 8 auch gegen das Massepotential des Ankergegenstückes 5 bzw. gegen das Massepotential des Sitzes isoliert ist.

Die Druckfeder 8 ist mit dem Durchführungsbolzen 9 verbunden. Die Isolation übernimmt die Isolierstoffhülse 10, die Abdichtung erfolgt durch den Isolierstoffkegel 11 aus Elastomer. Dabei spannt die Mutter 13 diesen Konus über die Scheibe 12 sowohl gegen die konische Innenfläche des Ankergegenstückes 5 als auch gegen den Durchführungsbolzen 9. Eine weitere Mutter 14 dient der Klemmung des Anschlußkabels.

Ein weiteres Anschlußkabel läßt sich am Durchführungsbolzen 15 mit aer Mutter 16 anschließen. Die Mutter 17 spannt über die Scheibe 18 den Isolierstoffkegel 19 in analoger Weise und sorgt für die Druckabdichtung. Der Durchführungsbolzen 15 ist in den Isolierstoffkegel 19 eingeschraubt und hat über die Feder 20 elektrische Verbindung mit dem Taststift 21.

Dieser Taststift 21 berührt den Anker 3 an beliebig vorgebbarer Stelle zwischen den Endlagen, kann also grob toleriert werden. Die exakte Anzeige "Auf" erfolgt erst, wenn der Anker 3 das Gegenstück 5 berührt , die LED 25 leuchtet auf. Dabei wird der Stromkreis Ventilrnasse 5 - Anker 3 - Taststift 21, Feder 20, Durchführungsbolzen 15, Leuchtdiode 39, Schutzwiderstand .23 und Batterie 24 geschlossen ( Fig. 2).

Ohne die Diode 26 würde die Leuchtdiode (LED) 25 sowohl bei Masseberührung des Kegels 1 auf dem Gehäusesitz 4 als auch bei Masseberührung des Ankers 3 am Ankergegenstück 5 aufleuchten. Das unerwünschte Aufleuchten dieser LED 25 im geöffneten Zustand des Ventils wird durch die Diode 26 verhindert» indem sie diese LED 25 kurzschließt, wenn LED 39 leuchtet. Damit erfolgt eine Dekodierung in der gewünschten Weise, d.h. die LED 25 leuchtet nur, wenn der Ventilkegel 1 exakt den Gehäusesitz 4 berührt. Beim Durchschalten, d.h. in Zwischenlage müssen kurzzeitig beide LED's erlöschen. Ist dies nicht der Fall, so sind die Gleitringe 6, Dichtringe 22 und Stützringe 7 soweit verschlissen, daß Anker 3 bzw. Kegel 1 in nicht zulässiger Weise metallisch die Gegenstücke berühren.

Eine diesbezügliche Störung ist daher daran zu erkennen, daß die LED 25 beim Durchschalten nicht erlischt. Da dies nur kurzzeitig erkennbar ist, ist es zweckmäßig, die Störung im R/S-Flopp 31 zu speichern. Dazu setzt im Norraalfall die mittels Kondensator 32 differenzierte Vorderflanke der Betriebsspannung 34 der Magnetwicklung den R/S-Flopp 31» wobei der kurz danach erscheinende über den Kondensator 33 differenzierte positive Impuls der Kathode der LED 25 den R/S-Flopp 31 wieder löscht.

Im Störfall bleibt der F/S-Flopp 31 gesetzt, der Ausgang steuert über den Schutzwiderstand 30 die dann ständig leuchtenden LED 29 an. Zu Testzwecken läßt sich die Störmeldung mittels Taster 35 löschen.

Für ausschließliche Anzeigezwecke stört das kurze Aufblitzen der Störanzeige LED 29 im normalen Betrieb nicht. Soll die Störraeldung 37 weiterverarbeitet werden, so ist sie durch ein ansprechverzögertes Zeitglied 36 zu filtern. Störanzeige erfolgt auch, wenn das Magnetventil trotz anliegendem Steuersignal nicht öffnet.

Die zu den LED 25* 39 parallel liegenden Widerstände 28 ermöglichen eine Anzeige auch bei schwach elektrisch leitenden Medien.

Claims (4)

1. Erfindungsanspruch

   1. Vorrichtung zur kombinierten Endlagen- und VerschleiSgrenzenanzeige für Magnetventile, gekennzeichnet dadurch, daß Endlagenanzeigen erfolgen durch eine über an sich bekannte elektrisch nichtleitende Gleitringe (6), Dichtringe (22) und Stützringe (7) verfügende elektrisch isolierte Baugruppe, bestehend aus Kegel (1), Spindel (2), Anker (3) und Feder (8), die mit einem ersten aus dem Druckraura herausragenden, durch eine Isolierstoffhülse (10) und einen Isolierstoffkegel (11) elektrisch isolierten Durchführungsbolzen (9) sowie durch einen in einer Isolierstoffhülse (39) geführten, über eine Feder (20) belasteten Abtaststift (21), der über Feder (20) elektrisch mit dem in dem Isolierstoffkegel (19) geführten zweiten Durchführungsbolzen (15) verbunden ist, mittels Massekontakt beim Berühren des Kegels (1) auf dem Gehäusesitz (4) in der Stellung "Zu" und beim Berühren des Ankers (3) am Anlagenstück (5) in der Stellung "Auf" und eine Verschleißgrenzenanzeige gebildet wird mittels iiorsekontakt beim Berühren des Ankers (3) am Abtaststift (21) zwischen den Stellungen "Zu" und "Auf".
2. 2. Schaltung zur Durchführung der Vorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die LED's (25) und (22) mit ihren Kathoden mit den Durchführungsbolzen (15) und (9) verbunden sind, wobei ihre Anoden über die Schutzi»?iderstände (27) und (23) mit dem Pluspol einer Spannungsquelle (38) verbunden sind, dessen negativer Pol an der Gehäusemasse liegt und daß weiterhin eine Diode (26) mit ihrer Anode an der Anode der LED (25) liegt und diese mit der Kathode der LED (22) verbindet, um ein ungewolltes Mitleuchten der LED (25) in Stellung "Auf" zu verhindern.

   f
   3· Schaltung nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß zur Speicherung eines Störsignals ein R/S-Flopp (31) vorhanden ist, der mit der über dem Kondensator (32) differenzierten Anstiegsflanke der Betriebsspannung (34) gesetzt und im Normalfall durch den kurz darauf folgenden über Kondensator (33) differenzierten Impuls der Kathode der LED (25) rückgesetzt wird, wobei eine Störanzeige LED (29) vom R/S-Flopp dann bleibend angesteuert wird, wenn Rückstellimpulse durch Störfälle wie iMichtöffnen, unzulässiger Verschleiß gegeben sind.
3. 4. Schaltung nach Punkt 2 und 3_# gekennzeichnet dadurch, daß zwischen dem Ausgang des f?/S-Flopps (31) und dem Zugang (37) zur weiteren Verarbeitung der Stönneldung ein Zeitglied (36) zur Unterdrückung der im normalen Set rieb auftretenden Störnadelimpulse vorgesehen ist.
4. 5. Schaltung nach Punkt 2 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß die LED's (25) und (22) durch Parallelwiderstände (23) überbrückt sind zur Anzeige bei schwach elektrisch leitenden Medien,

   - Hierzu 2 31. Zeichnungen -