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Verfahren und Vorrichtung zum Anzeigen der Stellung des Stellgliedes
eines fluidbetätigten Stellmotors Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anzeigen
der Stellung des Stellgliedes eines fluidbetätigten Stellmotors mittels des Betätigungsfluids,
das über eine Druckleitung dem Stellmototr zugeführt wird und über eine Rücklaufleitung
abfließt, sowie Vorrichtungen zur Durchfuhrung dieses Verfahrens.
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Auf Tankschiffen, die mit einer erheblichen Anzahl von Klappen in
dem verschiedenen Rohrleitungen versehen sind, müssen vor allem die Offen- und Schließstellungen
der einzelnen Klappen an einem Steuerpult angezeigt werden, das häufig hundert Meter
und mehr von der durch einen hydraulischen Stellmotor betätigten
Klappe
entfernt ist. Eine elektrische Stelltulgsanzeige beispielsweise durch Endschalter
ist aufgrund von Sicherheitsbestimmungen auf Tankschiffen nicht zulässig. Damit
man für die Fernanzeige der Klappenstellung auf hydraulischem Wege keine zusätzlichen
Leitungen verlegen muß, die aufgrund der Entlernungen zwischen Stellmotor und Steuerpult
sehr lvostspielig sind, wird nach dem Stand der Technik in die den Stellmotor speisende
Druckleitung oder in die Wicklaufleitung ein Durchflußmeßgerät eingesetzt, durch
das über das Schluckvolumen des Stellmotors die Klappenstellung ermittelt und auf
ein Anzeigegerät übertragen wird. Diese auf dem Durchflußprinzip beruhende Stellungsanzeige
ist einerseits hinsichtlich der dafür aufzuwendenden Kosten und andererseits hinsichtlich
der Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Stellungsanzeige mit Nachteilen verbunden.
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Die Durchflußmeßgeräte selbst sind relativ teuer und es muß zudem
eine aufwendige Vorrichtung vorgesehen werden, durch welche die dem Schluckvolumen
entsprechenden Umdrehungen des Durchflußmeßgerätes auf das Anzeigegerät übertragen
werden, das eine Klappenschwenkung um 90° anzeigen soll. Wegen der verschiedenen
Schlackvolumina der einzelnen Stellmotoren (entsprechend Klappenmomenten von bespielsweise
20 bis 3600 kpm) müssen die einzelnen An2eigegeräte jeweils über ein entsprechend
ausgelegtes getriebe mit dem zugeordneten Durchflußmeßgerät verbunden werden, das
dessen Umdrehungen auf eine 90°-Anzeige untersetzt.
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Trotz dieses erheblichen Aufwandes für die Stellungsanzeige jeder
einzelnen Klappe zeigt das Anzeigegerät häufig nur einen Sollwert, nicht aber einen
Istwert an. Läßt sich beispielsweise eine Klappe aufgrund eines Hindernisses, z.
B. aufgrund einer Verbiegung der Klappenwelle durch Schläge des Mediums, nicht mehr
ganz schließen, BO geht in die Stellungsanzeige die aufgrund der Leitungslnge beträchtliche
Kompressibilität der Hydraulikflüssigkeit ein, was zu einer Anzeige der Schließstellung
der Klappe führen kann, obwohl die Klappe nicht voll geschlossen ist. Wird beim
Umschalten des Stellmotors die Druckleitung als Rücklaufleitung ge8chaltet, so führt
zunächst die
Dekompression der Hydraulikflüssigkeit zu einer g1zeige,
obwohl sich die Klappe noch nicht bewegt.- Ebenso verfälscht eine Lekkage die Stellungsanzeige.
Unabhängig davon, ob das Durchfluß meßgerät in der Druckleitung oder in der Rücklaufleitung
angeordnet wird, erhält man damit durch eine solche Anzeigevorrichtung keine echte
Anzeige der Klappenstellung, sondern nur eine Anzeige der durch das Durchflußmeßgerät
strömenden Flüssigkeitsmenge. Die gleichen Probleme treten bei der Anzeige von Zwischen-
bzw. Drosselstellungen -auf, die beispielsweise auf einem Tanker für einzelne Hauptklappen
angezeigt werden müssen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eine gangs
beschriebenen Art so auszubilden, daß vor allem die Endstellungsanzeige äußerst
einfach aufgebaut werden kann und einen wesentlich geringeren Kostenaufwand als
nach dem Stand der Technik erfordert und man dennoch eine zuverlässige und echte
Stellungsanzeige erhält. Ferner sollen mit diesem Verfahren auch Zwischenstellungen
eines Stellgliedes exakt angezeigt werden können und betriebssichere Vorrichtungen
zur urchführung dieses Verfahrens vorgeschlagen werden.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung hinsichtlich des Verfahren dadurch
gelöst, daß mittels des Stellgliedes oder eines von diesem betätigten Elementes
eine Verbindungsleitung zwischen der Druckseite und der Rücklaufseite des Stellmotors
in bestimmten Stellungen des Stellgliedes abgesperrt und freigegeben wird und der
dadurch beeinflußte Druck- bzw0 Strömungszustand in der Druck- und/cder Rücklaufleitung
zur Stellungsanzeige verwendet wird.
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I-Iierdurch erhält man unmittelbar vom Stellglied oder dem von diesem
angetriebenen Element ein Signal, das einen Istwert und 1;einen Sollwert darstellt.
Die für die Stellungsanzeige erforderlichen Einrichtungen können einfach ausgestaltet
werden, so daß a zusätzlich zu der exakten Stellungsanzeige eine Kost einsparung
gegenüber bekannten Anzeigevorrichtungen erzi-
Da beispielsweise
auf einem Tanker für die Mehrzahl der Klappen eine Anzeige der Endstellungen voll
ausreicht, wird vorteilhafterweise die Verbindungsleitung zwischen der Druckseite
und der Rücklaufseite des otellmotors jeweils in den Endstellungen des Stellgliedes
oder des von diesem angetriebenen Elementes abgesperrt und mit dem Durchfluß in
der Druck- oder Rücklaufleitung eine Anzeigeeinrichtung beaufschlagt, so daß die
gesamte Anordnung sehr einfach und betriebssicher ausgebildet werden kann.
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Eine Vorrichtung zur Durchührung dieses Verfahrens für die EndH stellungsanzeige
besteht darin, daß zwischen der Druckseite und der Rücklaufseite des Stellmotors
eine Verbindungsleitung und i4 dieser ein Absperrventil vorgesehen ist, das durch
das Stellglied des Stellmotors oderein von diesem angetriebenes Element betätigbar
ist, wobei in der Druck- oder Rücklaufleitung eine auf den in dieser vorhandenen
Durchfluß ansprechende Anzeigeeinrichtung angeordnet ist. Diese Anzeigeeinrichtung
kann beispielsweiv se aus einem mit einem Anzeigestift versehenen, federbelasteten
Kolben bestehen. Derartige Anzeigeeinrichtungen sind an sich bekannt und einfach
aufgebaut.
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Die Verbindungsleitung kann außerhalb des Stellmotors angeordnet erden,
wobei das Absperrventil beispielsweise durch eine Kolbenstange des Stellmotors oder
einen an der Klappenwelle angebrachten Hebel betätigt werden kann. Nach einer vorteilhaften'
Ausgestaltung verläuft die Verbindungsleitung in der Zylinderwand einer den Stellmotor
bildenden Kolben- Zylinder-Anordnung, wobei ein federbelasteter Ventilkörper des
Absperrventils in den Hubweg des Kolbens ragt und durch diesen betätigbar ist.
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An dem Kolben können entsprechend den anzuzeigenden Stellungen Kerbe
ausrebildet sein, in denen der Ventilkörper zum Absperren der Verbindungsleitung
einrastet. Eine derartige Ausgestaltung ist effi nach herzustellen, im Aufbau kompakt
und in der Arbeits*leise zuverlässig.
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Eine äußers-t einfache und mit geringsten Kosten verbundende Ausgestaltung
nach der Erfindung besteht darin, daß in den Kolben einer den Stellmotor bildenden
KQlben-Zylind,er-Anordnung eine in Achsrichtung durchgehende Bohrung ausgebildet
ist, welche die Verbindungsleitung zwischen der Druckseite und der Rücklaufseite
bildet und in den Endstellungen des Kolbens durch einen Dichtungsring absperrbar
ist, der auf der Innenseite der Stirnwand des Zylinders angeordnet ist. Ebenso können
auch beiderseits des Kolbens auf dessen Stirnflächen diese durchgehende Bohrung
umgebende Dichtungsringe vorgesehen werden, durch deren Anlage an der zugeordneten
Stirnwand des Zylinders die Bohrung absperrbar ist.
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Zweckmäßiggerweise ist in wenigstens einer Stirnwand des Zylinders
eine den Kolbenhub begrenzende Anschlagschraube eingesetzt,, deren Anschlagfläche
mit einem Dichtungsring bzw. einer Anlagefläche für diesen versehen ist, wodurch
zugleich mit der Verstellung des Kolbenhubs die Anzeigeeinrichtung entsprechend
verstellt wird.
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Der wirksame Durchmesser der Verbindungsleitung ist geringer als:
der der Druck- und Rücklaufleitung und so ausgelegt, daß der Stellmotor trotz dieser
Verbindungsleitung mit einem ausreichenden Druck beaufschlagt werden kann, während
sie andererseits einen meßbaren Durchfluß zur Rücklaufleitung zuläßt, wenn das Stellglied
bzw. der Kolben durch ein Hindernis in einer Zwischenstellung angehalten wird.
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Die Anzeigeeinrichtung wird zweckmäßigerweise in der Druck- oder Rücklaufleitung
vor einem Umschaltventil angeordnet mit dem die Druckleitung als Rücklaufleitung
und umgekehrt geschaltet werden kann, so daß unabhängig von der Stellrichtung diese
Anzeigeeinrichtung immer mit dem Strömungszustand der gleichen Leitung beaufschlagt
wird.
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Wenn bei einer Klappe Zwischen bzw. Drosselstellungen'angezeigt werden
sollen, wird nach einer RJeiterbildung desVerfahrens die Verbindungsleitung in bestimmten
Stellungen des Stellgliedes kurzzeitig geöffnet und die dadurch in der Druck-und
Rücklaufleitung auftretende kurzzeitige Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit als
Signal für die Stellungsanzeige verwendet. Hierdurch erhält man zwar keine kontinuierliche
Stellungsanzeige wie bei den bekannten Anzeigeeinrichtungen mit einem Durchflußmeßgerät,
sondern eine stufenweise Anzeige, die dafür aber die Klappenstellung exakt wiedergibt.
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Eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens für die Anzeige
von Zwischenstellungen besteht darin, daß zwischen der Druck- und Rücklaufseite
des Stellmotors eine Verbindungsleitung und in dieser ein Absperrventil vorgesehen
ist, das durch das Stellglied des Stellmotors oder ein von diesem angetriebenes
Element kurzzeitig betcitigbar ist, wobei in der Druck-oder Rücklaufleitung eine
Anzeigeeinrichtung angeordnet ist, die auf eine kurzzeitige Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit
anspricht. Der wirksame Durchmesser der Verbindungsleitung kann hierbei entsprechend
dem der Druck- und Rücklaufleitung oder größer als dieser ausgelegt werden, damit
man einen ausreichenden Strömungsimpuls erhält.
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Nach einer Weiterbildung kann dem Absperrventil auf der Druckseite
in der Verbindungsleitung eine Drosselstelle vorgeschaltet sein, die vor dem Absperrventil
ein bestimmtes Fluidvolumen begrenzt. Durch dieses Fluidvolumen, in dem über die
Drosselstelle der Druck der Druckleitung herrscht und das als Druckspeicher wirkt,
wird jedesmal, wenn das Absperrventil geöffnet wird, ein bestimmter Strömungsimpuls
in der Rücklaufleitung erzeugt, der als Signal für die Anzeigeeinrichtung dient.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist dem Absperrventil aut der
Druckseite in der Verbindungsleitung ein federbelasteter Kolben vorgeschaltet, der
vor dem Absperrventil ein bestimmtes Fluidvolumen begrenzt und entgegen der Kraft
seiner Belastungs-oder
mit dexl Druck der Druckleitung beaufschlagbar
ist, wobei dieses Fluidvolumen mit der Druckseite des Kolbens über eine Drosselstelle
verbunden ist. Bei dieser Anordnung erhält man durch den von der Druckleitung beaufschlagten
Kolben bei Öffnen des Absperrventils einen verstärkten Strömungsimpuls, so daß das
ror dem Absperrventil ausgebildete Fluidvolumen relativ klein sein kann.
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Damit diese Anordnung entsprechend der Umschaltung des Stellnotors
wechselseitig beaufschlagt werden kann, ist in der Verbindungsleitung in Strömungsrichtung
hinter dem Absperrventil und vor der Drosselstelle bzw. vor dem federbelasteten
Kolben jeweils ein Rückschlagventil angeordnet, das die Verbindungsleitung von der
Druckseite zur Rücklaufseite freigibt und in der entgegengesetzten Richtung absperrt.
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Zweckmäßigerweise wird das Absperrventil vom Stellglied oder einem
von diesen angetriebenen Element über eine Nockenscheibe oder eine Nockenleiste
mit mehreren, den anzuzeigenden Stellungen entsprechenden Nocken betätigt, durch
welche während der Verstellbewegung das Absperrventil kurzzeitig geöffnet wird.
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In der Druck- oder Rücklaufleitung kann ein Signalgeber angeordnet
werden, der bei einer kurzzeitigen Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit ein Signal
erzeugt. Dieser Signalgeber kann ein eleLtrisch-llydraulischer Strömungstransmitter
sein, der ein elektrisches Signal erzeugt und an eine geeignete Anseigevorrichtung,
beispielsweise einen Zähler, weitergibt.
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Zweckmäßiggerweise wird der Signalgeber vor einem Umschaltventil für
die wechselseitige Beaufschlagung des Stellmotors angeordnet Beispielsweise Ausführungsformen
nach der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen naher erläutert, in
denen
Fig. 1 eine erste Ausfühlongsform für die Endstellungsanzeige
darstellt, wobei in einer Schnittdarstellung ein Stellmotor, dessen Stellglied sich
in einer Zwischenstellung befindet, und schematisch die Leitungsanordnung mit Anzeigeeinrichtung
gezeigt ist.
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Fig. 2 zeigt entsprechend Fig. -1 das Stellglied des Stellmotors in
einer Endstellung.
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Fig. 3 stellt eine weitere Ausführungsform für die Endstellungsanzeige
dar.
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Fig. 4 zeigt schematisch eine Aus,ührungsform für die Anzeige von
Zwischenstellungen des Stellgliedes eines Stellmotors.
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Fig. 5 zeigt in einer Schnittdarstellung eine Ausgestaltung des Absperrventils,
dem ein federbelasteter Kolben vorgeschaltet ist.
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In Fig. 1 ist allgemein mit 1 ein Stellmotor bezeichnet, der bei dem
dargestellten Ausführungsbeispiel als Drehzylinder ausgebildet ist und zur Erzeugung
einer begrenzten Drehbewegung für die Betätigung einer nicht dargestellten Klappe
dient. In einem Gehäuse 2 ist ein Kolben 3 verschiebbar, der das Stellglied bildet
und aus zwei einseitig wirkenden Kolben 3' sowie einer mit diesen verbundenen Zahnstange
4 besteht. Die Zahnstange 4 steht mit einem Ritzel 5 in Eingriff, das auf einer
Klappenwelle 6 aufgekeilt und in dem Gehäuse 2 gelagert ist.
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Für den Antrieb des Ritzels 5 wird der Kolben 3 wechselseitig mit
Druckflüssigkeit beaufschlagt. Bei der in Fig. 1 dargestellten Schaltung wird die
Drückflüssigkeit über eine Druckleitung 7, 7' zugeführt, wobei durch die IIubbezegung
des Kolbens 3 die Druckflüssigkeit auf der gegenüberliegenden Seite durch eine Rücklaufleitung
8', d' verdrängt wird. Für die wechselseitige Beaufschlagung des Kolbens ist ein
4/2-Ttegeventil 9 vorgesehen, durch das der Leitungsabschnitt 7' vom Drehzylinder
an
die Rücklaufleitung 8 und der Leitungsabschnitt 8' an die Druckleitung
7 angeschlossen werden kann. Auf einem Tanker beispielsweise befindet sich das 4/2-Wegeventil
9 im Steuerpult, während der Drehzylinder 1 in einer Entfernung von etwa 100 m an
der anzutreibenden Klappe angeorLnet sein kann.
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In dem Kolben 3 ist eine in Achsrichtung durchgehende Bohrung 10 ausgebildet,
die eine Verbindungsleitung zwischen der Druckseite und der Rücklaufseite des Drehzylinders
1 bildet. Der Durchmesser dieser Bohrung 10 ist kleiner als der wirksame Durchmesser
der Leitungen 7' und 8' und er ist unter Berticksichtigung der Stellzeit des Stellmotors
so ausgelegt, daß trotz dieser Verbindung zwischen Druckseite und PIcklaufseite
der Kolben 3 mit einem ausreichenden Druck beaufschlagt werden kann, der zum Verstellen
der Klappe erforderlich ist, während andererseits diese Bohrung 10 einen Durchfluß
zur Rücklaufseite zuläRt, wenn beispielsweise der Kolben 3 aufgrund eines Hindernisses
an der Klappe zunächst in der in fig. 1 dargestellten Zwischenstellung stehen bleibt.
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Läßt sich die Klappe ohne weiteres verschwenken bzw, schließen, so
wird bei der in Fig. 1 dargestellten Stellung des Wegeventils 9 der Kolben 3 unter
Verdrehung der Klappenwelle 6 nach rechts gedrückt, bis er seine Endsteilung erreicht.
Während dieser Hubbewegung wird auf der Rücklaufseite die Hydraulikflüssigkeit über
die Leitung 8', 8 aus dem Drehzylinder 1 verdrängt. In dieser Rücklaufleitung 8
ist eine Anzeigeeinrichtung 11 angeordnet, die auf den dadurch in der Leitung 8'
vorhandenen Durchfluß anspricht. Diese Anzeigeeinrichtung 11 kann beispielsweise
aus einem federbelasteten Kolben bestehen, der in die Leitung 8 eingesetzt und mit
einem Anzeigestift versehen ist. Durch den in der Rücklaufleitung 8' aufgrund der
Verdrängung der Hydraulikflüssigkeit vorhandenen Durchfluß wird dieser Kolben entgegen
der Kraft seiner Belastungsfeder verschobens wobei er einem Strömungsweg in der
Rücklaufleitung freigibt und über den vorstehenden Anzeigestift anzeigt, daß in
der Rücklaufleitung ein geringfügiger Druck bzw. eine Strömung vorhanden ist.
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Erreicht der Kolben 5 im Drehzylinder seine Endstellung, die in' Fig.
2 dargestellt ist, so wird er mit seiner Stirnseite an einen Dichtungsring 12 angedrückt,
der auf der Innenseite der Stirnwand 13 des Stellzylinders so angeordnet ist, daß
er die Bohrung 10 in dieser Endstelluiig umgibt und abdichtet.
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Durch die Abdichtung der Bohrung 10 wird die Verbindung der Druckseite
mit der Rücklaufseite unterbrochen. Damit ist nach Stillstand des Kolbens 3 in der
Rücklaufleitung 8' kein Durchfluß mehr vorhanden und es tritt auch kein Druckverlust
in der Druckleitung auf. Der Kolben in der Anzeigeeinrichtung 11, der mit einer
Drosselstelle versehen ist, wird in dieser Endstellung des Stellgliedes 5 durch
seine Belastungsfeder zurückgeschoben, so daß der Anzeigestift eingezogen und damit
angezeigt wird, daß die Rücklaufleitung 8' völlig ruckfrei ist bzw. keine FliIssigkeit
mehr durch diese Leitung strömt und somit die klappe geschlossen ist.
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Eine derartige Anzeigeeinrichtung, ist an sich bekannt und es können
ebenso andere bekannte, auf eine geringfügige Strömung ansprechende Anzeigeeinrichtungen
hierfür verwendet werden.
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Sollte beispielsweise in der in Fig. 1 dargestellten Stellung des
Kolbens 3 ein Hindernis an der Klappe, beispielsweise durch einen Fremdkörper, vorhanden
sein, wodurch ein vollständiges Schließen der Klappe verhindert wird, so bleibt
der Kolben 3 in der dargestellten Zwischenstellung stehen, so daß zunächst über
die Rücklaufleitung 8' keine Hydraulikflüssigkeit zur Beaufsehlagung der Anzeigeeinrichtung
mehr verdrngt wird. In dieser Stellung kommt die Verbindungsbohrung 10 zur Wirkung,
die von der Druckseite einen Durchfluß zur Rücklaufseite zuläßt, auf den die Anzeigeeinrichtung
11 anspricht. Sie zeigt somit an, daß in der Rücklaufleitung eine Strömung vorhanden
ist bzw. das Stellglied sich nicht in der Endstellung befindet und damit die Klappe
nicht geschlossen ist.
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Durch Uinschalten des Wegeventils 9 für die 'entgegengesetzte Stellbewegung
wird der Leitungsabschnitt 7' an die Rücklaufleitung 8 und damit an die Anzeigeeinrichtung
11 angeschlossen, die in der Rücklaufleitung stromabwarts von dem Wegeventil 9 im
Steuerpult angeordnet ist, während der Leitungsabschnitt 8' mit der Druckleitung
7 verbunden wird. In der gegenüberliegenden Stirn rand 14 des Drehzylinders ist
gleichfalls ein Dichtungsring 12 eingesetzt, der bei Erreichen der der Offenstellung
der Klappe entsprechenden Endstellung des Kolbens 3 die Bohrung 10 abschließt, so
daß die Anzeigevorrichtung bei dieser entgegengesetzten Stellbewegung in der gleichen
Weise wie oben beschrieben arbeitet.
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Die Dichtung 12 kann aus Irietall oder Weichstoff bestehen und beis-sielsweise
ein in eine Ringnut eingesetzter O-Ring oder auch eine vorstehende Metalllippe sein.
Die Dichtungsringe können ebenso auf den Stirnflächen des Kolbens 3 angeordnet werden,
so daß sie in den Endstellungen des Kolbens an der betreffenden Stirnwand des Zylinders
zum Absperren der Verbindungsleitung angedrückt werden.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist in der Stirnwand 13
des Drehzylinders eine Anschlagschraube 15 eingesetzt, durch welche der Hubweg des
Kolbens 3 eingestellt werden kann.
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Diese Anschlagschraube 15 ist auf ihrer Anschlagfläche mit dem Dichtungsring
12 versehen, so daß mit einer Verstellung der Endstellung des Kolbens 3 gleichzeitig
eine zuverlässige Edstellungsanzeige gewährleistet ist.
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Während bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 der Kolben 3
selbst als Absperrelement für die Verbindungsleitung 10 zwischen der Druckseite
und Rücklaufseite dient, ist bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform ein
Absperrventil in der Verbindungsleitung vorgesehen, dessen durch eine Feder 16 belasteter
Ventilkörper 17 von dem Kolben 3 betätigt wird. In die ser Fig. 3 sind für gleiche
Bauteile die gleichen Bezugszeichen wie in den Fig. 1 und 2 verwendet. Bei diesem
Ausführungsbeispiel
ist in der Gehäusewand des Drehzylinders die
Verbindungsleitung 10 zwischen der Druckleitung 7' und der Rücklaufleitung 8' durch
entsprechende Bohrungen ausgebildet. Der in dieser Verbindungsleitung 10 eingesetzte
Ventilkörper 17 des Absperrventils ist durch die Wand des Drehzylinders geführt,
so daß er in den Hubweg des Kolbens 3 ragt. Auf dem in der Zylinderbohrung anliegenden
Zahnstangenabschnitt des Kolbens 3 sind entsprechend den beiden Endstellungen Kerben
18 ausgebildet, in die bei Erreichen der Endstellungen des Kolbens 3 der Ventil
körper 17 einrastet und damit die Verbindungsleitung 10 absperrt, wie es in Fig.
3 dargestellt ist. In den Zwischenstellungen wird der Ventilkörper 17 durch den
Zahnstangeabschnitt angehoben, so daß er die Verbindungsleitung 10 freigibt. die
Wirkungsweise ist damit die gleiche wie die anhand der Figt 1 und 2 beschribene.
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Wie aus Fig. 3 hervorgeht, kann die Verbindungsleitung 10 auch außerhalb
des Stellmotors verlegt werden, wobei das in der Verbindungsleitung angeordnete
Absperrventil beispielsweise durch locken auf der Klappenwelle oder eine I,olbenstange
betätigt erden kann, wenn ein Stellmotor mit Kolbenstange vorgesehen ist, die über
einen Hebel die Klappenwelle antreibt. Bei einer Verstellung des Ilubweges kann
durch Verstellen des das Absperrventil betätigenden Elementes die Stellungsanzeige
in einfacher Weisc angepaßt werden.
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Während die anhand der Fig. 1 bis 3 beschriebenen Ausgestaltungen
vor allem für die Anzeige der Endstellungen des Stellgliedes bzw.' einer mit diesem
verbundenen Klappe oder dergleichSn geeignet sind, ermöglicht eine Anordnung nach
Fig. 4 eine genau Anzeige von Zwischenstellungen. In dieser Fig. 4 sind für glei
ce oder entsprechende Bauelemente die gleichen Bezugszeichen wie in den Fig. 1 bis
3 verwendet
it 1 ist schematisch ein Stellmotor angedeutet, der
beispielsweise als Drehzylinder (Fig. 1 bis 3) ausgebildet sein kann.
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Für die Bemessung der erforderlichen Stellzeit des Stellmotors 1
sind in der Druckleitung 7 und in der Rücklaufleitung 8 unmittelbar am Stellmotor
Drosselstellen 19 vorgesehen. Für die wechselseitige Beaufschlagung des Stellmotors
kann ein nicht dargestelltes 4l3-Jegeventil im Steuerpult angeordnet sein.
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Bei dieser Anordnung nach Fig. 4 sei auf der ,Klappenwelle 6 (Fig.
1) eine Nockenscheibe 20 befestigt, die mit einer Anzahl von Nocken 21 versehen
ist, welche den anzuzeigenden Klappenstellungen entsprechen. Durch diese Nockenscheibe
20 wird ein Ventilkörper 17 eines Absperrventils betätigt, das in einer Verbindungsleitung
16 zwischen der Druckseite und der Rücklaufseite des Stellmotors 1 angeordnet ist.
Während der Stellbewegung wird der Vegtilkörper 17 des Absperrventils, der federbelastet
sein kann, durch die Nocken 21 kurzzeitig von seinem Sitz abgehoben, so daß die
Rücklaufleitung 8 kurzzeitig mit der Druckleitung 7 verbunden wird und damit in
der Rücklaufleitung eine entsprechende Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit auftritt.
Diese Strömungsimpulse werden durch einen Signalgeber 22 registriert, so daß die
den verschiedenen Klappenstellungen entsprechenden Signale aufgezeichnet und angezeigt
werden können Der Signalgeber 22 kann beispielsweise ein elektrisch-hydraulischer
Strömungstransmitter sein, der die Strömungsimpulse in ein1 elektrisches Signal
umwandelt, das an einen Zähler oder eine andere geeignete Anzeigeeinrichtung gegeben
wird. Dieser Strömungstransmitter kann beispielsweise ein mit Thermoelementen versehenes
Durchflußmeßgerät sein, wie es in der Patentanmeldung P 22 11 694.5-52 beschrieben
ist. Der Signalgeber 22 wird zweckmäßigerweise in der Druck- oder Rücklaufleitung
vor dem 4/3-' Wegeventil im Steuerpult angeordnet.
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Damit bei jeder Öffnungsbewegung des Absperrventils und auch dan,
wenn das hbsperrventil aufgrund eines Hindernisses an der Klappe längere Zeit in
der Offenstellung gehalten werden sollte ein bestimmter Strömungsimpuls in der Rücklaufleitung
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erzeugt wird, ist in Strömungsrichtung vor dem Absperrventil in der Verbindungsleitung
10 ein Fluidvolumen 23 ausgebildet, das durch einen Kolben 24 begrenzt wird, der
mit einer Drosselbohrung 25 versehen ist und durch eine Druckfeder 26 entgegen der
Druckbeaufschlagung von der Druckleitung 7 belastet wird.
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In der in Fig. 4 dargestellten Stellung befindet sich der Kolben.
24 bei geschlossenem Absperrventil in seiner Ausgangsstellung. Durch die Drosselbohrung
25 ist in dem Fluidvolumen 23 der Druck der Druckleitung 7 vorhanden, der bei der
Ausführungsform nach Fig. 5 das Absperrventil 17 geschlossen hält und ermöglicht,
daß der Kolben 24 durch seine Eelastungsfeder 26 in der dargestellten Stellung gehalten
wird.
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Wird in diesem Zustand die Mockenscheibe 20 durch die Stellbewegung
des Stellgliedes verdreht, so daß das Absperrventil durch einen ITocken 21 geöffnet
wird, so tritt aufgrund der Verbindung mit der Rücklaufleitung 8 ein augenblicklicher
Druckabfall in dem Fluidvolumen 23 auf, so daß der Kolben 24 durch den Druck der
Druckleitung 7 in der Darstellung nach Fig. 4 nach oben schnellt und in der Rücklaufleitung
8 einen Strömungsimpuls bzw. eine kurzzeitige Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit
hervorruft, die vom Signalgeber 22 registriert wird.
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Wird die Nockenscheibe 20 durch die Stellbewegung des Stellmotors
1 weiter gedreht, so rastet der Ventilkörper 17 des Absperrventils in eine zwischen
den Nocken 21 ausgebildete Aussparung der Nockenscheibe 20 ein, so daß die Verbindung
des Fluidvolumens 23 mit der Rucklaufleitung a unterbrochen wird.
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In diesem Zustand baut sich über die Drosselbohrung 25 in dem Fluidvolumen
23 wieder der Druck der Druckleitung 7 auf, so daß der Kolben 24 durch die Druckfeder
26 in die in Fig. 4 dargestellte Ausgangsstellung zurUckgeschoben wird, worauf entsprechend
der Drehung der Nockenscheibe 20 ein weiterer Strömungsimpuls abgegeben werden kann.
Wie Versuche zeigten, können durch eine solche Anordnung bei einer Stel zeit von
5 Sekunden 10 Impulse erzeugt und registriert werden.
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Durch die Anordnung eines federbelasteten Kolbens 24 vor dem Absperrventil
können deutlicher meßbare Strömungsimpulse erzeugt werden als wenn nur ein von einer
Drosselstelle (ent-.
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sprechend der Drosselstelle 25) begrenztes Fluidvolumen 23 vor dem
sperrventil ausgebildet wird, das als Druckspeicher dient, der durch Öffnen des
Absperrventils entspannt wird, so daß durch die Anordnung des Kolbens 24 nur ein
relativ kleines Fluidvolumen 23 erforderlich ist, wie aus der Darstellung in Fig.
5 hervorgeht.
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Die Druckleitung 7 wird voraugsweise an einen Druckspeicher angeschlossen,
so daß am Kolben 24 dauernd ein im wesentlichen konstanter Druck anleigt In der
Endstellung des Stellmotors 1 wid das Absperrventil vorzugsweise geschlossen gehalten,
damit über die Drosselbohrun 25 im Kolben 24 keine Druckverluste in der Druckleitung
7 auftreten können.
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Damit bei wechselseitiger Beaufschlagung des Stellmotors 1 die aus
dem Absperrventil und dem Kolben 24 bestehende Anordnung immer in der gleichen Richtung
beaufsohlagt wird, sind in der Verbindungsleitung 10 Rückschlagventile 27 - wie
in Fig! 4 darin gestellt - in der eise angeordnet, daß bei einer Druckbeaufschlagung
der Leitung 8 das Absperrventil mit der dann als Rücklaufleitung dienenden Leitung
7 und die Druckseite des Ko bens 24 mit der Leitung 8 über die durch gestrichelte
Linien angedenteten Leitungsabschnitte 28 und 29 verbunden ist, während Leitungsabschnitte
zwischen dem Absperrventil und der Leitung 8 sowie zwischen dem Kolben 24 und der
Leitung 7 abgesperrt sind.
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Die Fig, 5 zeigt im einzelnen eine Ausführungsform, bei der das Absperrventil,
der federbelastete Kolben 24 und die Rückschlagvelltile-27 in kompakter Beauweise
in einen Gehäuse 30 angeordnet sind. In dieser Fig, 5 sind für gleiche Bauteile
die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 4 verwendet. Bei diesem Ausführungsbeispiel
ist anstelle der in Fig. 4 angedeuteten Drosselbohrung
25 auf
dem Umfang des Kolbens 24 eine entsprechende Drosselstelle ausgebildet. Die den
Ventilkörper 17 des Absperrventils betätigende Nockenscheibe 20 ist entsprechend
einer Stellbewegung von 900 in Form eines Kreisscheibensektors ausgebildet, wobei
in Fig. 5 eine Endstellung dargestellt ist. Anstelle dieser Nockenscheibe 20 kann
ebenso eine Nockenleiste an einer Kolbenstange vorgesehen werden.
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Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung einer Anzeigevorrichtung
für die Stellung des Stellgliedes eines fluidbetätigten Stellmotors wird zu Meßzwecken
der Druck- bzw. Strömungszustand in den vorhandenen Leitungen verwendet, der durch
das Stellglied selbst oder ein von diesem angetriebenes Element beeinflußt wird.
Durch das unmittelbar vom Stellglied abgenommene Signal erhält man eine Istwertanzeige
und durch die Verbindungsleitung zwischen Druck- und Rücklaufseite im Bereich des
Stellmotors ist keine zusätzliche Anzeigeleitung für die Stellungsfernanzeige erforderlich.
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Derartige Anzeigevorrichtungen nach der Erfindung, insbesondere die
für die Endstellungsanzeige, können auf den verschiedensten Gebicten Anwendung finden
und sie sind nicht nur für Fernanzeigen vorteilhaft. Dabei sind verschiedene Abwandlungen
der beschriebenen Ausführungsbeispiele mCiglicl1, beispielsweise können anstelle
von Stror.lungsimpulsell Druckimpulse für die Anzeige von Zwischenstellungen verwendet
werden. Eine Anzeigeeinrichtung geeigneter Ausgestaltung bzw. ein Signalgeber kann
sowohl in die Druckleitung wie auch in die Rücklaufleitung eingesetzt werden. Ferner
ist es möglich, die Vorrichtung für die Endstellungsanzeige mit der für die Anzeige
von Zwischenstellungen zu kombinieren.