-
Gebiet der Erfindung
-
Die Erfindung betrifft einen Wegaufnehmer gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
-
Hintergrund der Erfindung
-
Lineare Wegaufnehmer sind dazu geeignet, einen Verfahrweg eines Ventilschiebers eines stetig verstellbaren hydraulischen Schieberventils zu erfassen. Der Wegaufnehmer weist hierbei einen Wegaufnehmer-Kern auf, der mit dem Ventilschieber verbunden ist und zusammen mit diesem verschiebbar ist. Der Wegaufnehmer-Kern ist dabei von einer Mess-Spule umfasst, die in einem Gehäuse festgelegt ist. Mit der Mess-Spule kann, insbesondere eine Position und Geschwindigkeit, des Wegaufnehmer-Kerns erfasst werden. Die Mess-Spule kann hierbei axial verstellbar sein. Unter Temperatureinfluss kann durch eine Längenänderung der unterschiedlichen Bauteile wegen unterschiedlicher Werkstoffe, die wiederum unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen können, ein Versatz zwischen der Mess-Spule und dem Wegaufnehmer-Kern, insbesondere zwischen einer Spulenmitte und einer Kernmitte auftreten. Dies führt zu einer Temperaturdrift, die wiederum Einfluss auf ein Wegaufnehmersignal hat.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Wegaufnehmer zu schaffen, bei dem ein Temperatureinfluss auf ein Wegaufnehmersignal vergleichsweise gering ist.
-
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Wegaufnehmer gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1.
-
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Erfindungsgemäß ist ein Wegaufnehmer, insbesondere ein linearer Wegaufnehmer, für ein Ventil, insbesondere ein Wegeventil, vorgesehen. Dieser kann hierbei zum Erfassen eines Verschiebewegs, eine Position und/oder einer Geschwindigkeit eines Ventilkörpers, insbesondere eines Ventilschiebers, des Ventils vorgesehen sein. Der Wegaufnehmer hat vorzugsweise ein Gehäuse, in dem ein, insbesondere längs verschiebbarer, Wegaufnehmer-Kern vorgesehen ist. Dieser ist mit einem Ventilkörper des Ventils verbindbar, um zusammen mit dem Ventilkörper bewegbar zu sein. Des Weiteren hat der Wegaufnehmer eine Mess-Spule, die dem Wegaufnehmer-Kern zugeordnet ist, um insbesondere einen Verschiebeweg zu erfassen. Eine Position der Mess-Spule ist über eine Stelleinrichtung verstellbar, insbesondere längs verstellbar. Die Stelleinrichtung kann hierbei einen Gehäusedeckel des Gehäuses bilden. Vorteilhafterweise stützt sich die Mess-Spule an einer ventilseitigen ersten Anlagefläche der Stelleinrichtung, insbesondere axial, ab. Des Weiteren kann sie sich vorteilhafterweise über eine Feder an einer zweiten Anlagefläche der Stelleinrichtung, insbesondere axial, abstützen. Mit anderen Worten ist ein Wegaufnehmer mit einer deckelartigen Stelleinrichtung vorgesehen, wobei die Mess-Spule an einer ventilseitigen Anlagefläche abgestützt ist, um eine Temperaturdrift zu verringern.
-
Diese Lösung hat den Vorteil, dass sich die Mess-Spule beispielsweise bei einer Temperaturerhöhung in einer Richtung weg von der ersten Anlagefläche entgegen der Federkraft der Feder ausdehnen kann. Somit kann sie sich, beispielsweise bei der Temperaturerhöhung, in die gleiche Richtung ausdehnen, wie der Wegaufnehmer-Kern. Dies wiederum führt dazu, dass Längenänderungen, insbesondere Dehnungen, insbesondere des Wegaufnahmekerns und der Mess-Spule, besser aufeinander abgestimmt werden können. Es hat sich gezeigt, dass hierdurch eine Temperaturdrift zwischen dem Wegaufnehmer-Kern und der Mess-Spule klein gehalten werden kann. Trotz der beschriebenen Ausgestaltung ist der Wegaufnehmer äußerst kompakt ausgebildet, da die Stelleinrichtung einen Gehäusedeckel oder Verschlussdeckel des Gehäuses ausbildet und somit im Wesentlichen nicht über das Gehäuse hinaus ragt.
-
Vorzugsweise weist die erste ventilseitige Anlagefläche vom Ventil weg und die zweite Anlagefläche zum Ventil hin. Somit können die Anlageflächen aufeinander zuweisen und/oder gegenüberliegend angeordnet sein. Die Mess-Spule kann vorrichtungstechnisch einfach zwischen den Anlageflächen angeordnet sein.
-
Bevorzugterweise stützt sich die Mess-Spule direkt oder über ein Distanzstück, wie beispielsweise ein Dehnelement oder eine Scheibe, an der ersten ventilseitigen Anlagefläche ab. Somit kann die Mess-Spule ihre Länge relativ zur zweiten Anlagefläche ändern, da zwischen der Mess-Spule und der zweiten Anlagefläche die Feder angeordnet ist. Des Weiteren ist vorteilhaft, dass durch den Einsatz des Distanzstücks in Form von einem oder mehreren Dehnelementen oder Scheiben, die einen anderen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen können, eine Längenänderung gezielt beeinflusst werden kann.
-
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Stelleinrichtung eine Verstellhülse aufweisen. Deren innere Hülsenbodenseite wiederum kann die zweite Anlagefläche aufweisen. Durch die hülsenartige Ausgestaltung der Verstellhülse kann darin kompakt zumindest abschnittsweise die Mess-Spule aufgenommen werden. Vorzugsweise hat die Verstellhülse ein Außengewinde, das im Wirkeingriff mit einem Innengewinde des Gehäuses ist, womit eine Relativposition der Verstellhülse zum Gehäuse auf einfache Weise einstellbar ist. Die Mess-Spule ist somit einfach über die eine Stellschraube bildende Verstellhülse relativ zum Wegaufnehmer-Kern verschiebbar.
-
Mit Vorteil weist die Stelleinrichtung ein Anschlagelement oder einen Anschlagring auf. Das Anschlagelement kann wiederum die erste Anlagefläche aufweisen. Somit kann die Mess-Spule vorrichtungstechnisch einfach zwischen dem Anschlagelement und der Verstellhülse angeordnet sein. Das Anschlagelement kann sich wiederum über eine Feder am Gehäuse abstützen und vorrichtungstechnisch einfach mit der Federkraft der Feder gegen die Verstellhülse gespannt sein. Alternativ wäre denkbar, dass das Anschlagelement und die Verstellhülse verbunden sind, beispielsweise über eine Schraubverbindung. Das Anschlagelement kann die Verstellhülse zumindest teilweise verschließen. Die Stelleinrichtung, die durch das Anschlagelement und die Verstellhülse gebildet sein kann, bildet dann zusammen mit der Mess-Spule und der Feder eine kompakte Baueinheit.
-
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann das Anschlagelement hülsenförmig ausgestaltet und hin zur Verstellhülse geöffnet sein, wobei die erste Anlagefläche an einer inneren Hülsenbodenseite des Anschlagelements vorgesehen sein kann. Durch die hülsenförmige Ausgestaltung des Anschlagelements kann auf einfache Weise dessen Länge eingestellt werden, um insgesamt eine Temperaturdrift konstruktiv einstellen zu können. Die Mess-Spule kann vorteilhafterweise, auch teilweise, von dem Anschlagelement umfasst sein. Bevorzugterweise ist eine zur Verstellhülse weisenden Stirnfläche des hülsenförmigen Anschlagelements stufenförmig ausgestaltet. Es kann dann mit einer umfangsseitigen Stufenfläche in die Verstellhülse eintauchen und sich mit einer sich ringförmigen in radialer Richtung erstreckenden Stufenfläche an der Verstellhülse abstützen. Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass das Anschlagelement, insbesondere radial und/oder axial, eine Aussparung aufweist. Über diese kann die Mess-Spule, die zwischen dem Anschlagelement und der Verstellhülse angeordnet ist, mit einer oder mehreren Leitungen verbunden werden.
-
Vorzugsweise ist die erste Anlagefläche etwa ringförmig und erstreckt sich etwa in einer Radialebene, also etwa senkrecht zur Längsachse der Mess-Spule. Des Weiteren kann die ersten Anlagefläche definiert an einem Axialvorsprung des Anschlagelements ausgebildet sein.
-
Vorzugsweise hat das Gehäuse einen Aufnahmeraum, der von einem ventilseitigen Gehäuseboden begrenzt ist. Der Gehäuseboden kann somit zwischen dem Ventil oder einem Aktor des Ventils und dem Wegaufnehmer angeordnet sein. Am ventilseitigen Gehäuseboden kann sich die Feder zwischen dem Anschlagelement und dem Gehäuse abstützen.
-
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist ein Sensor-Druckrohr vorgesehen, das sich durch den Gehäuseboden erstreckt und in den Aufnahmeraum kragt. Dieses kann weiter dichtend im Gehäuseboden festgelegt sein. Vorzugsweise ist das Sensor-Druckrohr an seinem in den Aufnahmeraum kragenden Ende verschlossen. Im Sensor-Druckrohr kann der Wegaufnehmer-Kern angeordnet sein. Vorzugsweise ist dann der Wegaufnehmer-Kern mit einer Wegaufnehmer-Stange verbindbar. Diese wiederum kann aus dem Sensor-Druckrohr auskragen und mit einem Ventilschieber verbindbar sein. Die Mess-Spule kann das Sensor-Druckrohr umgreifen oder umfassen. Das Sensor-Druckrohr wiederum kann in eine Führungsausnehmung der Verstellhülse, die beispielsweise zumindest abschnittsweise durch einen Führungskragen gebildet ist, eingetaucht sein. Der Führungskragen kann vorzugsweise zusätzlich als Führung für die Feder zwischen der zweiten Anlagefläche und der Mess-Spule dienen, womit er vorrichtungstechnisch einfach somit eine Doppelfunktion hat.
-
Vorzugsweise ist die Federkraft der Feder zwischen dem Gehäuse und dem Anschlagelement größer als die Federkraft der Feder zwischen der Mess-Spule und der Verstellhülse. Hierdurch kann vorteilhafterweise sichergestellt werden, dass das Anschlagelement an der Verstellhülse unabhängig von einer Dehnung der Mess-Spule anliegt. Die Feder zwischen dem Gehäuse und dem Anschlagelement drückt somit vorzugsweise das Anschlagelement in jeder Lage und unter jeglichen Vibrationsbedingungen gegen die Verstellhülse.
-
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorteilhafterweise eine Verdrehsicherung für das Anschlagelement vorgesehen. Mit diesem kann dann eine Verdrehung des Anschlagelements relativ zum Gehäuse vermieden sein. Dies wiederum führt vorteilhafterweise dazu, dass beispielsweise eine Kontaktierung, die durch die Aussparung des Anschlagelements geführt ist, nicht über das Anschlagelement belastet wird. Die Verdrehsicherung ist beispielsweise als Stift oder Spannstift ausgebildet. Dieser kann am Gehäuse, insbesondere am Gehäuseboden, festgelegt sein und des Weiteren in eine Aussparung des Anschlagelements eintauchen. Der Stift kann sich beispielsweise weiter etwa im Parallelabstand zur Längsachse der Mess-Spule erstrecken. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass die Verdrehsicherung durch zumindest eine am Gehäuse ausgebildete Anschlagfläche gebildet ist und des Weiteren zumindest eine Anschlagfläche am Anschlagelement aufweist, wobei die Anschlagflächen dann in Drehrichtung um eine Längsachse des Anschlagelements aneinander anliegen können. Soll eine Verdrehsicherung für beide Drehrichtungen vorgesehen sein, so sind vorzugsweise vier Anschlagflächen ausgebildet, also zwei am Gehäuse und zwei am Anschlagelement.
-
Des Weiteren ist denkbar, dass eine Verdrehsicherung zwischen der Mess-Spule und dem Anschlagelement vorgesehen ist. Somit kann eine Verdrehung zwischen der Mess-Spule und dem Anschlagelement vermieden werden. Ist zusätzlich die Verdrehsicherung für das Anschlagelement vorgesehen, so kann sich die Mess-Spule in Drehrichtung über das Anschlagelement am Gehäuse abstützen.
-
Vorzugsweise ist die Feder zwischen der Mess-Spule und der Verstellhülse und/oder die Feder zwischen dem Anschlagelement und dem Gehäuse zumindest durch eine Schraubendruckfeder oder durch zumindest eine Tellerfeder gebildet.
-
Es ist denkbar, dass die Verstellhülse zumindest teilweise oder im Wesentlichen vollständig oder vollständig aus Aluminium besteht, was sich als vorteilhaft hinsichtlich der Temperaturdrift gezeigt hat. Die Wegaufnehmer-Stange und die Ventilstange sind vorzugsweise aus nicht magnetischem Werkstoff gebildet, wie beispielsweise VA-Stahl. Der Wegaufnehmer kann aus verschiedenen Werkstoffen, wie beispielsweise Kupfer, Stahl oder Kunststoffen gebildet sein.
-
Vorrichtungstechnisch einfach kann im Gehäuse des Wegaufnehmers zusätzlich ein Aktor, insbesondere ein Ventilmagnet, aufgenommen sein. Der Aktor bildet dann beispielsweise die Ventilseite des Gehäuses.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 in einem Längsschnitt einen Wegaufnehmer gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
-
2 in einem perspektivischen Längsschnitt ein Anschlagelement des Wegaufnehmers aus 1,
-
3 in einem perspektivischen Längsschnitt eine Verstellhülse des Wegaufnehmers aus 1,
-
4 in einem Längsschnitt einen Ausschnitt eines Wegaufnehmers gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel und
-
5 in einem Längsschnitt einen Wegaufnehmer gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
-
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
-
Gemäß 1 hat ein Wegaufnehmer 1 ein Gehäuse 2. Dieses hat einen Aufnahmeraum 4, in dem ein Wegaufnehmer-Kern 6 angeordnet ist, der von einer Mess-Spule 8 umgriffen ist. Die Mess-Spule 8 ist in einer Stelleinrichtung angeordnet, die eine Verstellhülse 10 und ein Anschlagelement 12 aufweist.
-
Das Gehäuse 2 hat einen Gehäuseboden 14, der den Aufnahmeraum 4 von einem Ventilmagneten 16 trennt. Der Ventilmagnet 16 dient hierbei als Aktor eines Schieberventils. Mit dem Wegaufnehmer 1 ist ein Verschiebeweg eines Ventilschiebers des Schieberventils erfassbar. Der Ventilschieber ist dann über eine den Ventilmagneten 16 durchsetzende Stößelstange 18 und einer Wegaufnehmer-Stange 20 mit dem Wegaufnehmer-Kern 6 verbindbar. Der Ventilschieber, die Stößelstange 18 und die Wegaufnehmer-Stange 20 zusammen mit dem Wegaufnehmer-Kern 6 sind hierbei etwa koaxial zueinander angeordnet.
-
Vom Gehäuse 14 aus erstreckt sich ein Sensor-Druckrohr 22 in den Aufnahmeraum 4. Gemäß 1 durchsetzt das Sensor-Druckrohr 22 den Aufnahmeraum 4 hierbei vollständig und kragt aus dem Gehäuse 2 aus. Das Sensor-Druckrohr 22 ist an seinem vom Gehäuseboden 14 wegweisenden Ende abgeschlossen und im Übrigen hin in einer Richtung weg vom Aufnahmeraum 4 geöffnet. In dem Sensor-Druckrohr 22 ist dann der Wegaufnehmer-Kern 6 mit der Wegaufnehmer-Stange 20 angeordnet, wobei diese aus dem Sensor-Druckrohr 22 in einer Richtung weg vom Aufnahmeraum 4 auskragt und in den Ventilmagneten 16 einkragt.
-
Gemäß 3 hat die Verstellhülse 10 eine büchsenförmige Ausgestaltung mit einem Boden 24. Eine innere Hülsenbodenseite weist eine (zweite) Anlagefläche 26, siehe 1, auf. An dieser kann sich eine Feder 27 abstützen, die die etwa hohlzylinderförmige Mess-Spule 8 mit einer Federkraft beaufschlagt. Die Mess-Spule 8 ist dabei abschnittsweise in die Verstellhülse 10 eingetaucht. Die Verstellhülse 10 weist gemäß 3 des Weiteren ein Außengewinde 28 auf, das in Gewindeeingriff mit einem Innengewinde 30, siehe 1, des Gehäuses 2 ist. Das Innengewinde 30 ist hierbei in eine Gehäusebohrung eingebracht, die im Aufnahmeraum 4 mündet und in die die Verstellhülse 10 eingeschraubt ist. In der Bohrung ist ein Dichtelement 32 angeordnet.
-
Gemäß 1 stützt sich die Mess-Spule 8 mit ihrer zum Gehäuseboden 14 weisenden Stirnfläche 34 an dem Anschlagelement 12 direkt ab. Dieses ist gemäß 2 etwa büchsenförmig ausgestaltet und hat eine mittige Durchgangsöffnung, durch die das Sensor-Druckrohr 22 hindurch geführt ist. Für die Anlage der Verstellhülse 10 weist das Anschlagelement 12 eine ringförmige (erste) Anlagefläche 36 auf, die auf einen sich zur Verstellhülse 10 erstreckenden Axialvorsprung ausgebildet ist. Gemäß 2 ist der zur Verstellhülse 10 weisenden Mantelabschnitt des Anschlagelements 12 endseitig radial von außen zurückgestuft, womit ein Kragen 38 mit einem verringerten Durchmesser gebildet ist. Dieser taucht dann in die Verstellhülse 10 ein, siehe 1. Eine ringförmige Stufenfläche 40 dient als Anlagefläche des Anschlagelements 12 an der Verstellhülse 10. Gemäß 2 hat das Anschlagelement eine Aussparung 42. Diese ist als Längsnut ausgebildet, die sich ausgehend vom Boden 44 des Anschlagelements 12 durch dessen gesamten Mantel erstreckt. Die Aussparung 42 dient gemäß 1 zur Durchführung von Leitungen oder Verbindungsleitungen 46 zur Mess-Spule 8.
-
Gemäß 1 stützt sich das Anschlagelement 12 über eine Feder 48 am Gehäuse 2, insbesondere am Gehäuseboden 14, ab. Eine Federkraft der Feder 48 ist hierbei größer als eine Federkraft der Feder 27, damit das Anschlagelement 12 über die Federkraft der Feder 48 unabhängig von der Federkraft der Feder 27 an der Verstellhülse 10 anliegt. Gemäß 2 hat das Anschlagelement 12 für die Feder 48 in seinem Boden 44 auf der zum Gehäuseboden 14 weisenden Seite eine Ringnut 50 eingebracht. Eine Innenmantelfläche der Ringnut 50 dient dabei als Führungsfläche für die als Spiralfeder ausgebildete Feder 48. Des Weiteren ist am Gehäuseboden 14 gemäß 1 ein Führungsvorsprung für die Feder 48 vorgesehen.
-
Gemäß 1 ist eine Verdrehsicherung in Form eines Stifts 52 ausgebildet. Dieser ist hierbei in eine Stiftaussparung im Gehäuseboden 14 eingesetzt und kragt etwa im Parallelabstand zum Sensor-Druckrohr 22 in den Aufnahmeraum 4 aus. Er taucht dann in eine Aussparung 54, siehe 2, des Anschlagelements 12 ein. Diese kann dabei mit der Aussparung 42 verbunden sein.
-
Gemäß 1 ist durch den erfindungsgemäßen Wegaufnehmer eine Dehnrichtung der Mess-Spule 8, des Wegaufnehmer-Kerns 6 und der weiteren Elemente, wie beispielsweise der Wegaufnehmer-Stange 20 und der Stößelstange 18 in eine gleiche Richtung ermöglicht, was zu einer geringen Temperaturdrift führt.
-
Gemäß 4 hat ein Wegaufnehmer 54 im Unterschied zur 1 ein Distanzstück 56, das als Dehnelement ausgebildet ist. Dieses ist zwischen der Mess-Spule und dem Anschlagelement 12 angeordnet. Somit stützt sich die Mess-Spule 8 nicht mehr direkt an der Anlagefläche 36 des Anschlagelements 12, siehe 2, ab, sondern stützt sich über das Distanzstück 56 am Anschlagelement 12 ab.
-
Gemäß 5 ist eine weitere Ausführungsform eines Wegaufnehmers 58 dargestellt. Im Unterschied zur Ausführungsform in 1 ist ein Anschlagelement 60 etwa plattenförmig ausgestaltet. Es hat eine erste Durchgangsaussparung 62 für die Verbindungsleitungen 46 und eine zweite Durchgangsaussparung 64 für den Stift 52. In eine oder beide Durchgangsaussparungen kann die Mess-Spule 8 mit einem jeweiligen Vorsprung 66 eintauchen, womit auch diese verdrehgesichert ist. Anstelle der Feder 27 aus 1, die als Schraubenfeder ausgebildet ist, hat der Wegaufnehmer 58 eine Tellerfeder 68. Des Weiteren ist anstelle der Feder 48 aus 1 beim Wegaufnehmer 58 in 5 eine Mehrzahl von Tellerfedern 70, beispielsweise sechs, vorgesehen.
-
Offenbart ist ein Wegaufnehmer mit einem Gehäuse. In diesem ist ein Wegaufnehmer-Kern angeordnet, der von einer Mess-Spule 8 umfasst ist. Diese ist hierbei über eine Stelleinrichtung gelagert. Sie stützt sich dabei mit einer zu einem Ventil weisenden Stirnfläche an einer Anlagefläche der Stelleinrichtung ab. Des Weiteren stützt sie sich mit ihrer vom Ventil wegweisenden Stirnfläche über eine Feder an der Stelleinrichtung ab.
