DE19726084C2 - Überdruck-Meßseil-Wegsensor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Meßseil-Wegsensoren. Diese werden in den unter­ schiedlichsten Anwendungsfällen eingesetzt, um die momentane Position eines entfernten Bauteiles jederzeit exakt ermitteln zu können. Bei dem entfernten, seine Position ändernden, Bauteil kann es sich um das Ruder eines Leitwerks an einem Flugzeug ebenso handeln wie um die Kabine eines Aufzuges.

Meßseil-Wegsensoren verfügen zu diesem Zweck über ein auf eine Seiltrommel aufgewickeltes Meßseil, an dessen freien Ende, nämlich an der Seilöse, der bewegliche, in seiner Position zu überwachende, Gegenstand befestigt ist. Der Meßseil-Wegsensor ist demgegenüber ortsfest angeordnet.

Die Seiltrommel ist z. B. mittels einer Feder so vorgespannt, daß das Meßseil immer so weit wie möglich aufgewickelt ist. Die Lage des entfernten, beweglichen Gegenstandes wird dadurch ermittelt, daß jede Drehung bzw. Teildrehung der Seiltrommel mittels eines Drehlagen-Sensors festgehalten und durch Kumulation dieser Signale jederzeit die momentane Position des bewegten, zu überwachenden Bauteiles bekannt ist.

Damit die Lagebestimmung sehr exakt erfolgen kann, ist das auf der Seiltrommel aufgewickelte Meßseil ein möglichst dünnes Seil, und die Wicklung auf der Seiltrommel erfolgt in definierter Art und Weise, insbesondere in Form von nur einer einzigen Wicklung auf dem Umfang der Seiltrommel, da jedes Überspringen der Wicklung in Form einer zweiten Lage den Umfang der Wicklung vergrößern und damit das Meßergebnis verfälschen würde. Zu diesem Zweck sind auch die Durchmesser der Seiltrommeln gegenüber dem Durchmesser des Meßseiles möglichst groß gewählt.

Aus demselben Grund muß die meist optoelektronisch oder elektrisch erfolgende Auswertung der Drehbewegungen der Seiltrommel möglichst frei gehalten werden von sämtlichen Einflüssen, die eine Verfälschung bewirken könnten, also einerseits von jeglicher Art von Verschmutzung, insbesondere von Feuchtigkeit, und auf der anderen Seite von elektromagnetischen Strahlungen, was somit bereits eines erheblichen Aufwandes bedarf.

Zusätzlich gibt es noch Anwendungsfälle für Meßseil-Wegsensoren, bei denen das in seiner Lage zu überwachende, bewegliche Bauteil nicht unter Normaldruck, sondern unter einem Differenzdruck, meist einem relativ starken Überdruck, arbeitet. Dabei ist es oftmals nicht möglich, die Seilöse des Meßseiles so am bewegten Bauteil anzuordnen, daß dieser Befestigungspunkt gegenüber der Differenzdruck- Umgebung, in der sich das zu bewegende Bauteil befindet, ausreichend abgedichtet werden kann.

Meßseil-Wegsensoren umfassen üblicherweise innerhalb ihres Gehäuses einen Seilraum, in dem die Seiltrommel angeordnet ist, und einen Federraum, in dem die Flachspiralfeder angeordnet ist, sowie einen elektrischen Innenrum, in dem der Drehlagen-Sensor und/oder die Auswerteschaltung untergebracht sind.

Aus der DE-A-42 17 607 ist ein Meßseil-Wegsensor bekannt, in dem keine Angaben über eine druckdichte Abdichtung des Seilraumes und Federraumes einerseits gegenüber der Umgebung des Gehäuses, in dem sich die Seilöse befindet, enthalten sind. Jedoch ist dieser Schrift auch nicht zu entnehmen, dass die Umgebung des Gehäuses, in dem sich die Seilöse befindet, unter einem anderen Druck steht als das Gehäuseinnere, so dass überhaupt keine Differenzdruck- Situation zu Grunde liegt. Dies druckausgleichende Verbindung zwischen Seilraum und Federraum einerseits und der Umgebung des Gehäuses andererseits ist damit nicht zielführend bezüglich der Problematik eines Differenzdruckes.

Darüber hinaus sind bei dieser Schrift Seiltrommel und vorspannende Feder auch nicht auf derselben Welle drehfest angeordnet.

DE-A-195 20 388 zeigt zwar einen Drehwinkelsensor, bei dem Seiltrommel und Feder auf der gleichen Welle drehfest angeordnet sind, jedoch ist auch hier keine Differenzdruck-Situation gegeben. Auch die Aussage im Anspruch 30, wonach der mechanische Innenraum (der den Federraum und den Seilraum beinhaltet) gegenüber dem elektrischen Innenraum, der den Drehsensor beinhaltet, abgedichtet ist, läßt keineswegs den Umkehrschluss zu, dass innerhalb des mechanischen Innenraumes zwischen Seilraum und Federraum eine druckausgleichende Verbindung existiert. Ganz im Gegenteil sind zur Abdichtung des Federraumes gegenüber dem Seilraum O-Ringdichtungen eingezeichnet, die als druckdicht gewertet werden können.

Damit stellt sich die Aufgabe, einen Meßseil-Wegsensor zu schaffen, der auch bei Differenzdruck, insbesondere Überdruck, arbeitet.

Insbesondere muß es dabei möglich sein, die Seilöse des Meßseiles in einem Raum anzuordnen, welcher unter einem solchen Differenzdruck, also bis meist einem Überdruck, steht.

Dabei würde ohne zusätzliche Maßnahmen wegen der nicht druckdichten Seilbuchse, durch welche hindurch das Meßseil in das Gehäuse des Meßseil- Wegsensors hinein verläuft, der Überdruck, welcher im Bereich der Seilöse herrscht, auch im Inneren des Gehäuses des Meßseil-Wegaufnehmers, dort zunächst im Bereich der das Meßseil aufwickelnden Seiltrommel, vorliegen.

In derartigen Meßseil-Wegsensoren ist jedoch die die Seiltrommel vorspannende Feder in der Regel gegenüber dieser axial versetzt angeordnet, und beide sind über eine Welle miteinander drehfest verbunden. Zusätzlich ist an dieser Welle auf der Seite der Feder der Drehlagen-Sensor angeordnet.

Dadurch ergibt sich eine axiale Reihenfolge von der Seiltrommel über die Feder zum Drehlagen-Sensor und der nachgeschalteten Auswerteelektronik, was bewußt deshalb gewählt wird, um die an der Seiltrommel - durch das einmal außerhalb und einmal innerhalb des Gehäuses befindliche Meßseil - unvermeidbar auftretenden Verschmutzungen in immer geringerem Ausmaß auch an die Feder und den Drehlagen-Sensor gelangen zu lassen.

Zu diesem Zweck sind auch axiale Abdichtungen des Seilraumes, in dem sich die Seiltormmel befindet, gegenüber dem axial angrenzenden Federraum bzw. dem Sensorraum angeordnet. Dabei kommt es besonders auf die axiale Abdichtung an der bewegten Stelle, also der Durchführung der zentralen Welle, an. Hierfür werden - je nach Anwendungsfall - die bekannten Wellendichtringe, O-Ringe o. ä., eingesetzt.

Stehen derartige Wellendichtungen jedoch einseitig unter Überdruck, was beim Vorliegen des Differenzdruckes im Seilraum der Fall wäre, so üben diese einen gegenüber dem Normalzustand sehr stark differierende, meist stark erhöhte, radiale Kraft auf die Welle aus.

Dies würde bei einem gattungsgemäßen Meßseil-Wegsensor jedoch bedeuten, daß die durch die Federkraft bewirkte Aufwicklung des Meßseiles nicht korrekt, z. B. nicht zeitgleich, sondern geringfügig zeitversetzt, stattfinden würde, was für die meist sehr positionskritischen Anwendungsfälle nicht akzeptabel ist. Insbesondere könnte es dadurch zu einem Überspringen der Seilwicklung, also einem für das Meßergebnis katastrophalen undefinierten Aufbau einer zweiten Wicklung, kommen können.

Andererseits können der Seilraum einerseits und der Sensorraum andererseits nicht einfach vollständig gegeneinander geöffnet werden, da ansonsten die an der Seiltrommel auftretenden Verschmutzungen im gleichen Maße auch am Sensor auftreten und damit dessen Meßergebnis auf Dauer beeinträchtigen würden.

Die naheliegendste Möglichkeit bestünde natürlich darin, die Seildurchführung in das Gehäuse hinein druckdicht, z. B. mittels mehrerer hintereinander geschalteter Labyrinthdichtungen etc., auszubilden. Dies ist jedoch wegen der dort auftretenden Gleitreibung und des damit einhergehenden Verschleisses keine Lösung, die auf Dauer zu befriedigenden Ergebnisses führt, insbesondere auch deshalb, weil als Meßseil meist ein geflochtenes Stahlseil verwendet wird, dessen Außenumfang mithin nicht glatt, sondern gewellt ist.

Weiterhin besteht eine wichtige Forderung der Anwender darin, daß Wartungs- und Reparaturarbeiten vor allem am Drehlagen-Sensor und der Auswertelektronik durchführbar sein müssen, ohne daß im Bereich der Seilöse der Differenzdruck beseitigt werden muß.

Es ist daher die Aufgabe gemäß der Erfindung, einen Meßseil-Wegsensor zu schaffen, der aufgrund der dargestellten Randbedingungen dennoch einerseits eine lange Lebensdauer besitzt, andererseits den Zutritt jeder Art von Verschmutzung an den Sensor verhindert und dennoch einfach und kostengünstig aufgebaut ist.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Meßseil-Wegsensor durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Dadurch, daß der Differenzdruckraum, in dem sich die Seilöse befindet, über die Seilbuchse wenigstens mit dem Seilraum, in dem die Seiltrommel angeordnet ist und dem Federraum, in dem die vorspannende Feder angeordnet ist, in Verbindung steht, herrscht sowohl im Seilraum als auch im Federraum der im wesentlichen gleiche Druck wie im Differenzdruckraum, und dadurch wird auch die zwischen dem Seilraum und dem Federraum angeordnete Wellendichtung, die ja das Hindurchtreten von Verschmutzungen verhindern muß, nicht einseitig belastet, und übt dadurch keine unerwünscht hohen Kräfte radial nach innen gegen den Umfang der Welle aus.

Dabei ist zu unterscheiden, ob der Drehwinkel-Sensor, der besonders empfindlich auf Verschmutzungen reagiert, zusammen mit der Feder in einem gegenüber dem Federraum nicht separat abgedichteten Raum angeordnet ist, wie es bei herkömmlichen Meßseil-Wegsensoren üblich ist, oder in einem demgegenüber nochmals getrennten Raum.

Im ersteren, konventionellen Fall, wird das Auftreten von Verschmutzungen am Sensor vermieden, indem der Sensorraum, der mit dem Federraum druckmäßig eine Einheit bildet, mit dem Seilraum lediglich durch einen Bypass mit dem Differenzdruck versorgt wird. Dadurch ist es möglich, den Bypass über ein Filter zu leiten, und dadurch Verunreinigungen am Sensor zu vermeiden.

Um Wartung und Reparaturen vor allem am Sensor durchführen zu können, ist der Sensorraum nach Entfernen eines Deckels bzw. einer Haube leicht zugänglich.

Da der im Bypass angeordnete Filter sich mit der Zeit zusetzen kann, und damit wiederum ein Druckausgleich auf den beiden Seiten der Wellendichtung verhindert wäre, muß auch der Filter leicht auswechselbar sein. Er sitzt dabei vorzugsweise an dem sensorseitigen Ende der Bypassleitung, und kann bei Entfernen der Haube des Sensors ebenfalls leicht gewechselt werden.

Um bei Öffnen der Sensorseite des Meßteil-Wegsensors aus dem Differenzdruckraum, also dem Bereich der Seilöse, keinen Überdruck entweichen zu lassen, kann zusätzlich im Bypass ein Absperrventil, beispielsweise in Form einer quer in den Bypass hineinragenden Ventilschraube, die wiederum gegenüber der Umgebung abgedichtet sein muß, vorgesehen sein.

Dadurch ist es möglich, vor Öffnen der Sensorseite des Meßseil-Wegsensors durch Schließen dieses Absperrventils und Ablassen des Überdrucks aus dem Sensorraum, was vorzugsweise durch eine separate Entlüftungsschraube geschieht, diesen vor dem Öffnen auf Umgebungsdruck einzustellen.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, den Drehlagen-Sensor nochmals getrennt vom Federraum unterzubringen. Dabei entsteht jedoch bei konventioneller Ausführung, also bis zum Sensor durchgehender zentraler Welle, wieder das gleiche Problem wie bei der Lagerung und Abdichtung der Welle zwischen Seilraum und Federraum, indem die dort an der Lagerung vorhandene Wellendichtung nicht axial einseitig auf Druck belastet werden darf.

Die Lösung in dieser Variante besteht deshalb darin, zwischen dem Seilraum und Federraum einerseits und dem Sensorraum andererseits auf eine mechanische Verbindung, beispielsweise eine hindurchtretende Welle, vollständig zu verzichten. Indem die Verbindung auf nicht mechanischem Wege, also z. B. magnetisch, oder mittels elektrischer Induktion, hergestellt wird, ist eine optimal druckdicht und dicht gegen Verschmutzungen wirkende geschlossene Wand zwischen den beiden Räumen möglich.

Dabei wird üblicherweise eine Hälfte der mechanischen Verbindungseinheit, beispielsweise einer Magnetkupplung, auf der Seite des Federraums und Seilraums, also im mit Differenzdruck beaufschlagten Bereich, angeordnet, während die andere Hälfte der z. B. Magnetkupplung auf der Normaldruckseite, also außerhalb des Differenzdruck-Gehäuses, angeordnet wird.

Auf dieser anderen Seite steht der Sensor wiederum mit dieser anderen Hälfte der z. B. Magnetkupplung in Wirkverbindung, und beide Teile können entweder gemeinsam oder auch nur die Magnetkupplung in einem separaten Zusatzgehäuse untergebracht werden, welches jedoch vorzugsweise nicht druckdicht, sondern lediglich dicht gegenüber Verschmutzungen eine Abschottung gegenüber der Umgebung darstellt.

Unabhängig davon, welche Lösungsvariante gewählt wird, muß natürlich der differenzdruckbeaufschlagte Teil des Gehäuses gegenüber der Normaldruckumgebung druchdicht mittels üblicher O-Ringe etc. abgedichtet sein, und auch die einzelnen Teile des Differenzdruck-Gehäuses gegeneinander.

Auch die Lagerung und/oder Abdichtung der zentralen Welle kann wie bisher üblich lediglich zwischen dem Seilraum und dem Federraum angeordnet sein, während auf der anderen Seite des Seilraums nur eine Lagerung ohne Abdichtung vorhanden ist. Ebenso kann auch dort zusätzlich eine Wellendichtung angeordnet werden.

Bei Anwendung von Gleitlagern werden häufig O-Ringe als Dichtung verwendet, während beim Einsatz von Wälzlagern Radialwellendichtringe, welche auch in axialer Richtung abdichten, eingesetzt werden oder direkt abgedichtete Wälzlager, die im Lager selbst eine entsprechende einseitige oder zweiseitige Axialdichtung aufweisen, welche bis zu bestimmten Druckwerten dicht ist.

Der Differenzdruckraum umfaßt dabei entweder nur den Bereich, in welchem sich die Seilöse befindet, und ist gegenüber der Seilbuchse, die den Durchlaß in das eigentliche Gehäuse des Meßseil-Wegsensors darstellt, sowie gegenüber der Umgebung abgedichtet.

Der Differenzdruckraum kann jedoch über den Bereich der Seilöse hinaus auch einen Teil der Umgebung des Gehäuses des Meßseil-Wegsensors mit umfassen, was im Einzelfall dazu führen kann, daß auf bestimmte Dichtungen des Gehäuses des Meßseil-Wegsensors gegenüber der Umgebung, welche ja dann den gleichen Differenzdruck aufweist, verzichtet werden kann.

Sichergestellt werden sollte jedoch, daß die Abdeckung für den Sensor vollständig außerhalb des Bereiches des Differenzdruckes liegt.

Eine Ausführungsform gemäß der Erfindung ist anhand der Figuren beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 einen Meßseil-Wegsensor im Längsschnitt,

Fig. 2 eine ähnliche Darstellung mit anderer Wellenlagerung und Abdichtung gegenüber Fig. 1,

Fig. 3 einen Längsschnitt mit mechanisch getrennt angeordnetem Sensor und

Fig. 4 eine Lösung ähnlich der Darstellung in Fig. 3.

In den Figuren ist die Seilöse 1, die außerhalb des Gehäuses des eigentlichen Meßseil-Wegsensors angeordnet ist und über einen Stoppergummi 2 im vollständig aufgewickelten Zustand des Meßseiles 22 an der Seilbuchse 3 anliegt, innerhalb eines Druckgehäuses 32 dargestellt, in welchem der Differenzdruck, meist ein Überdruck +p, vorliegt und damit der Befestigungspunkt des zu überwachenden bewegten Bauteiles - welches in den Figuren nicht dargestellt ist - im Differenzdruck liegt.

Die Darstellung des Druckgehäuses 32 bezüglich der Anlage lediglich an der Seilbuchse 3 kann realistisch sein, oder auch nur eine symbolische Darstellung, indem sich das Druckgehäuse 32 auch noch über andere Teile des Gehäuses hinwegerstreckt, beispielsweise über die Stirnseite des Gehäuses des Meßseil- Wegsensors auf der Seite der Seiltrommel etc..

Der Grundaufbau des Gehäuses in den Fig. 1 bis 4 entspricht bekannten Bauformen wie im folgenden anhand des Längsschnitts der Fig. 1 erläutert:

In einem rohrförmigen, wenigstens am Innenumfang, eventuell auch am Außenumfang rotationssymmetrischen Trommelgehäuse 9 ist die Seiltrommel 5 untergebracht, auf welche das Meßseil 22 aufgewickelt wird. Über die Durchgangsöffnung des Trommelgehäuses 9 erstreckt sich die zentrale Welle 7 hindurch, und ist im Trommelgehäuse 9 gelagert und mittels einer Radialwellendichtung 8 in axialer Richtung abgedichtet.

Auf der Seite der Seiltrommel 5 ist das Trommelgehäuse 9 mittels eines Seildeckels 6 verschlossen.

Auf der gegenüberliegenden Stirnseite ist auf das Trommelgehäuse 9 das Federgehäuse 14, welches ebenfalls wenigstens bezüglich seines Innenumfanges, vorzugsweise auch an seinem Außenumfang, rotationssymmetrisch ausgebildet ist, aufgeschraubt und mittels eines stirnseitigen O-Rings 11 gegenüber dem Trommelgehäuse 9 auch abgedichtet.

Im Federgehäuse 14 ist einerseits die Spiralfeder untergebracht, die mit ihrem einen Ende mit der Welle 7 drehfest verbunden ist und mit ihrem anderen Ende im Federgehäuse 14 festgelegt ist und damit die Seiltrommel 5 in Richtung Aufwicklung ständig federbeaufschlagt.

Die Feder 13 weist in der Regel stirnseitige Anlaufscheiben zur Reibungsverminderung der Feder gegenüber den umgebenden Bauteilen auf.

In dem Federgehäuse 14 ist die Welle 7 ein zweites Mal gelagert.

Das Federgehäuse 14 ist auf das Trommelgehäuse 9 mittels axial gerichteter Schrauben 12 aufgeschraubt.

Die Welle 7 erstreckt sich über die freie Stirnfläche des Federgehäuse 14 hinaus und auf diesem frei auskragenden Ende ist der Drehlagen-Sensor 19 angeordnet.

Der Bereich des Sensors 19 ist mittels einer Haube 15 abgedeckt, welche auf das Federgehäuse 14 aufsetzt und gegenüber diesem mittels O-Ring 11 abgedichtet und (nicht dargestellt) verschraubt ist.

Damit besteht das Innere des Gehäuses aus dem Seilraum 29, in dem die Seiltrommel 5 untergebracht ist, dem Federraum 34, in dem die Feder 13 untergebracht ist und dem Sensorraum 30, in dem sich der Drehlagen-Sensor 19 befindet.

Dabei ist der Seilraum 29 als der am stärksten verschmutzte Raum mittels Dichtungen auch an der Welle 7 gegenüber dem angrenzenden Federraum 34 gegen Verschmutzung abgedichtet.

Bei der Lösung gemäß Fig. 1 handelt es sich dabei um einen Wellendichtring 8, und die Lagerungen der Welle 7 bestehen aus Kugellagern 16.

Das Erfindungsspezifische bei der Lösung gemäß Fig. 1 besteht darin, daß der die Dichtung in Form des Wellendichtringes 8 nicht einseitig mittels Überdruck belastet werden soll, und deshalb ein außermittiger Bypass 28 in Form einer Axialbohrung vom Seilraum 29 zum Sensorraum 30 führt. Wegen der nicht druckdichten Kugellager 16 liegen damit am Wellendichtring 8 gleiche Druckverhältnisse auf beiden Seiten an.

Hierfür hätte bereits ein Bypass vom Sensorraum 29 direkt in die nächstliegende Stirnseite des Federraums 34 hinein ausgereicht.

Durch den Verlauf des Bypasses 28 am Federraum 34 vorbei bis in den Sensorraum 30 der Fig. 1 wird jedoch erreicht, daß am sensorseitigen Ende des Bypasses ein Filter 31 zum Zurückhalten von Verunreiningungen angebracht werden kann, der somit ebenso leicht wie der Sensor 19 nach Abnehmen der Haube 15 für Wartung und Reparaturzwecke zugänglich wird.

Da wegen des Bypasses 28 der Sensorraum 30 unter dem gleichen Überdruck +p steht wie der Differenzdruckraum 33, da ja die Seilbuchse 3 druckdurchlässig ist, muß vor dem Entfernen der Haube 15 der Bypass 28 verschlossen werden, da ansonsten ein in der Regel unerwünschter Druckverlust im Differenzdruckraum 33 die Folge wäre.

Zu diesem Zweck ist quer zum Verlauf des Bypasses 28 eine Sperrschraube als Absperrventil 27 angeordnet, die wiederum mittels einer Dichtung 26 gegenüber dem sie aufnehmenden Gehäuse abgedichtet ist.

Zusätzlich ist in der Haube 15 eine ebenfalls mit einer Dichtung 25 ausgestattete Entlüftungsschraube 24 angeordnet.

Dadurch ist es möglich, nach Schließen des Absperrventils 24 zunächst den Überdruck aus dem Sensorraum 30 durch Öffnen der Entlüftungsschraube 24 abzulassen, und anschließend die Haube 15 abzunehmen, in welcher sich auch die Kabeldurchführung 18 zum Verbinden des Sensors mit externen Weiterverarbeitungseinheiten befindet.

Die Ausführung gemäß Fig. 2 unterscheidet sich von derjenigen gemäß Fig. 1 dadurch, daß die Welle 7 im Trommelgehäuse 9 sowie im Seilgehäuse 14 mittels Gleitlager gelagert ist und dabei an der Lagerung im Trommelgehäuse 9 zwei O- Ringe 8' hintereinander als axiale Dichtung gegen Verschmutzungen eingesetzt sind.

Die Lösungen gemäß der Fig. 3 und 4 unterscheiden sich von den Lösungen gemäß Fig. 1 und 2 dadurch, daß die Welle 7 von der Seiltrommel 5 nicht bis zum Sensor 19 durchgeht:

Insofern umfaßt der Bereich, in welchem Differenzdruck vorliegt, außer dem Differenzdruckraum 33 selbst lediglich den Seilraum 29 und den Federraum 34, und die auf das Federgehäuse 14 aufgesetzte Haube 15 bildet auf der von der Seiltrommel 5 abgewandten Stirnseite des Federgehäuses 14 mit diesem einen Freiraum, in welchem die über das Federgehäuse 14 vorstehende Welle 7 endet und wobei dort auf der Welle - möglichst nahe an der Stirnseite der Haube 15 - die eine Hälfte 35a einer Magnetkupplung angeordnet ist.

Dieser scheibenförmigen Hälfte 35a steht eine ebensolche zweite Hälfte 35b außerhalb der stirnseitigen Fläche der Haube 15 gegenüber. Die beiden Hälften der Magnetkupplung 35 sind so gepolt, daß eine Drehung der einen Hälfte 35a - die durch die Drehung der Seiltrommel 5 bewirkt wird - eine Drehung der anderen, außerhalb der Haube 15 liegenden Hälfte 35b im gleichen Maße bewirkt. Je kleiner die Unterteilung der Magnetkupplung in einzelne Segmente, um so feiner ist die mittels der Magnetkupplung mögliche Detektion von Drehbewegungen.

Die außerhalb der Haube 15 liegende Hälfte 35b ist auf einer Sensorwelle 36 drehfest stirnseitig angeordnet, welche zu dem Drehlagen-Sensor 19 führt. Die Sensorwelle 36 ist in einer Zusatzhaube 20 gelagert, welche auf der Stirnfläche der Haube 15 befestigt werden kann. Die Haube 20 dient dem Abhalten von Verschmutzungen aus der Umgebung bezüglich der äußeren Hälfte 35b der Magnetkupplung, dichtet diese jedoch nicht auf Druck gegenüber der Umgebung ab.

Der Sensor 19 kann auch innerhalb dieser Zusatzhaube 20 angeordnet sein.

Bei der Lösung gemäß Fig. 3 ist die Welle 7 im Differenzdruckbereich über Wälzlager 16 gelagert, und zwar einerseits im Trommelgehäuse 9 und andererseits im Federgehäuse 14.

Wenn dabei anstelle separater Dichtungen abgedichtete Wälzlager verwendet werden, hemmen auch diese in den Wälzlagern mit eingearbeiteten Dichtungen die Drehung der Welle 7 bei stark einseitiger Druckbeaufschlagung der Lager, so daß auch in diesem Fall über einen Bypass 28 eine Verbindung zwischen dem Seilraum 29 und dem Raum, in dem sich die Magnetkupplung 35a befindet, geschaffen werden muß.

Dadurch, daß das in Fig. 3 rechte Wälzlager 16 vorzugsweise kein abgedichtetes Lager ist, herrscht auch im Bereich der Feder 13 der gleiche Druck.

Da weder die Feder 13 noch die Magnetkupplung 35 auf Verschmutzungen so empfindlich reagieren wie der Sensor 19, kann - je nach vorliegenden Umgebungseinflüssen an der Seilbuchse 3 - beim Bypass 28 auch auf einen Filter verzichtet werden.

Da für Wartungs- und Reparaturzwecke in der Regel lediglich der Sensor 19 zugänglich sein muß, ist bei der Lösung gemäß Fig. 3 auch weder ein Absperrventil noch eine Entlüftungsschraube bezüglich des Federraumes 34 notwendig.

Fig. 4 zeigt die Lösung gemäß Fig. 3, wobei die Welle 7 jedoch mittels Gleitlagern 16' im Trommelgehäuse 9 bzw. Federgehäuse 14 gelagert ist.

Die Gleitlager dichten gegen Verschmutzung ausreichend ab, sind jedoch gleichzeitig auch zu druckdicht, um allein über diese Gleitlager einen schnellen Druckausgleich zwischen dem Seilraum und dem Federraum 34 sicherzustellen.

Wegen des axialen Flansches derartiger Gleitlager tritt auch hier bei einseitiger Druckbelastung des Lagers eine unerwünschte Belastung der Welle 7 auf, was wiederum mittels des Bypasses 28, wie anhand von Fig. 3 beschrieben, vermieden wird.

BEZUGSZEICHENLISTE

1

Seilöse

2

Stoppergummi

3

Seilbuchse

4

Seilgehäuse

5

Seiltormmel

6

Seildeckel

7

Welle

8

Radialwellendichtring

8

' O-Ring

9

Trommelgehäuse

10

O-Ring

11

O-Ring

12

Schraube

13

Feder

14

Federgehäuse

15

Haube

16

Wälzlager

17

Kugellager

18

Kabeldurchführung

19

Drehlager

20

Zusatzhaube

21

O-Ring

22

Meßseil

23

Druckbehältnis

24

Entlüftungsschraube

25

Dichtung

26

Dichtung

27

Absperrventil

28

Bypassbohrung

29

Seilraum

30

Sensorraum

31

Filter

32

Druckgehäuse

33

Differenzdruckraum

34

Federraum
35a, b Magnetkupplung

36

Sensorwelle

Claims (20)

1. Meßseil-Wegsensor zur Anwendung bei Differenzdruck (+/-p) mit

• - einer Seiltrommel (5) zum Aufwickeln des Meßseiles (22),
• - einer die Seiltrommel (5) vorspannenden Feder (13) sowie
• - einem Drehlagen-Sensor (19) für die Seiltrommel (5),

dadurch gekennzeichnet, daß

• - der unter Differenzdruck (+/-p) stehende Differenzdruckraum (33), in dem die Seilöse (1) angeordnet ist, wenigstens mit dem Seilraum (29), in dem die Seiltrommel (5) angeordnet ist, und dem Federraum (34), in dem die Feder (13) angeordnet ist, in Verbindung steht,
• - wobei die Seiltrommel (5) und die sie vorspannende Feder (13) koaxial auf derselben Welle (7) drehfest angeordnet sind, und
• - die Welle (7) zwischen dem Seilraum (29) und dem Federraum (34) gegenüber dem umgebenden Gehäuse abgedichtet ist.

2. Meßseil-Wegsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse des Meßseil-Wegsensors, welches wenigstens den Seilraum (29) sowie den Federraum (34), in dem sich die Feder (13) befindet, umfaßt, zusammen mit dem Differenzdruckraum (33) gegenüber der Umgebung abgedichtet ist. (Fig. 1 und 2:)

3. Meßseil-Wegsensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

• - der Sensor (19) mit der Seiltrommel (5) über eine Welle (7) in Verbindung steht,
• - der Seilraum (29) gegenüber dem Sensorraum (30) auch an der Welle (7) abgedichtet ist und der Seilraum (29) mit dem Sensorraum (30) nur über einen Bypass (28) in Verbindung steht.

4. Meßseil-Wegsensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bypass (28) über einen Filter (31) geführt ist.

5. Meßseil-Wegsensor nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der den Sensorraum (30) zur Umgebung hin verschließende Deckel, insbesondere die Haube (15), entfernbar und vollständig außerhalb des Differenzdruckraumes (33) angeordnet ist.

6. Meßseil-Wegsensor nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Bypass (28) mittels eines Absperrventils (27) verschließbar ist. (Fig. 3 und 4)

7. Meßseil-Wegsensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Seiltrommel (5) im Seilraum (29) angeordnet ist und der Sensor (19) außerhalb des Seilraums (29) und der damit in Verbindung stehenden Räume angeordnet ist und

• - keine mechanische Verbindung zwischen dem Sensor (19) und dem Seilraum (29) bzw. den damit in Verbindung stehenden, ggfs. gegenüber der Umgebung abgedichteten, Räumen vorhanden ist.

8. Meßseil-Wegsensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (19) mit der Seiltrommel magnetisch oder induktiv, insbesondere über eine Magnetkopplung (35), wirkverbunden ist.

9. Meßseil-Wegsensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß

- die eine Hälfte (35a) der Magnetkupplung im Seilraum (29) bzw. im Federraum (34) angeordnet ist und mit der Seiltrommel (5) über eine Welle (7) drehfest verbunden ist, wobei die Hälfte (35a) nahe an einer Außenwand des den Seilraum (29) und den Federraum (34) umgebenden Gehäuses angeordnet ist und

• - die andere Hälfte (35b) der Magnetkupplung (35) außerhalb und nahe an dieser Wand angeordnet ist und mit dem Sensor (19) wirkverbunden ist.

10. Meßseil-Wegsensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die außen liegende Hälfte (35b) der Magnetkupplung innerhalb einer Zusatzhaube (20) angeordnet ist.

11. Meßseil-Wegsensor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (19) innerhalb der Zusatzhaube (20) angeordnet ist.

12. Meßseil-Wegsensor nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzhaube (20) staubdicht, jedoch nicht druckdicht gegenüber der Umgebung abdichtet. (Allgemeines)

13. Meßseil-Wegsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Seilösenraum (32), in welchem die Seilöse (1) angeordnet ist, gleichzeitig der Druckdifferenzraum (33) ist und gegenüber der Seilbuchse (3) einerseits sowie gegenüber dem Gehäuse, welches den Seilraum (29) und den Federraum (34) umgibt, andererseits abgedichtet ist.

14. Meßseil-Wegsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das den Seilraum (29) und den Federraum (34) umgebende Gehäuse aus wenigstens einem rohrförmigen Abschnitt sowie diesen stirnseitig verschließenden Elementen (Seildeckel 6, Haube 15) besteht und die dieses Gehäuse bildenden Teile gegeneinander abgedichtet, vorzugsweise mittels O-Ringen (21, 11), abgedichtet, sind.

15. Meßseil-Wegsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die das Gehäuse durchdringenden Kabeldurchführungen druckdicht ausgeführt sind.

16. Meßseil-Wegsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (7) zwischen Seiltrommel (5) und Feder (13) im rohrförmigen Gehäuseteil, insbesondere im Trommelgehäuse (9), gelagert und axial abgedichtet ist.

17. Meßseil-Wegsensor nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung mittels eines Wälzlagers (16) und die Abdichtung mittels eines Wellendichtringes (8) geschieht.

18. Meßseil-Wegsensor nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung mittels eines Gleitlagers (16) und die Abdichtung mittels wenigstens eines axial beabstandeten O-Ringes (8') geschieht

19. Meßseil-Wegsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse gegenüber der Normaldruck-Umgebung eine verschließbare Entlüftungsöffnung, insbesondere eine Entlüftungsschraube (24), angeordnet ist.