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Verfahren und Vorrichtung zum Anzeigen der Endstellungen des Stellgliedes
eines fluidDetätigten Stellmotors Zusatz zu Patent (Patentanmeldung P 22 37 244.7)
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anzeigen der Endstellungen des Stellgliedes
eines fluidbetätigten Stellmotors mitteln des Betatigungsfluids, das über eine Druckleitung
dem Stellmotor zugeführt wird und über eine Rücklaufleitung abfließt, wobei mittels
des Stellgliedes oder eines von diesem betaigten Blementes eine Verbindungsleitung
zwischen der Druckseite und der flücklaufseite des Stellmotors in den Endstellungen
des Stellgliedes abgesperrt und der dadurch beeinflußte Druck- bzw.
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Strömungszustand in der Druck. und/oder Rücklaufleitung zur Stellungsanzeige
verwendet wird, -nach Patent.. ... ... (Patentanmeldung P 22 37 244.7). Die Erfindung
bezieht sich ferner auf eine Vorrichtung zur DurohfUhrung dieses Verfahrens.
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Bei dieser Verfahrensweise kann zum Beispiel in der Rücklauflei- -Leitung
an einer vom Stellmotor entfernt liegenden Stelle eine Anzeigeeinrichtung eingesetzt
werden, die einen in dieser Leitung
vorhandenen Durchfluß durch
einen ausgefahrenen Anzeigeknopf und einen nicht vorhandenen Durchfluß durch den
eingezogenen Anzeigeknopf anzeigt. In den Endstellungen des Stellgliedes, in denen
die Verbindungsleitung zwischen Druck- und Rilcklaufseite abgesperrt wird, ist somit
der hnzeigeknopf eingezogen.
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Während der Stellbel.!egung des Stellgliedes bleibt er aufgrund der
vorhandenen Verbindung ausgefahren. Wenn eine Bedienwlgsperson während des Schaltens
nicht darauf. achtet, daß der Anzeigeknopf vorsteht, so ist sie nach Erreichen der
entsprechenden Endstellung, in der der Anzeigeknopf wieder eingezogen ist, auch
nicht sicher, ob tats.ichlich die gewünschte Endstellung erreicht ist, weil die
Möglichkeit besteht, dar, sich das Stellglied aufgrund irgendeines ilindernisses
nicht aus der ersteren Endstellung zegbevJegt hat, die gleichfalls durch einen eingefahrenen
Anzeigeknopf angezeigt wird. Ist das Stellglied tatsächlich in einer der Endstellungen
blockiert, so kann durch Druckbeaufschlagung auf der einen oder anderen Seite nicht
festgestellt werden, um welche Endstellung es sich handelt, wenn dies vorher versehen
-,urde.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs
beschriebenen Art so weiterzubilden, da.2 die angegebene Unsicherheit beseitigt
wird und auch dann eine eindeutige Anzeige erfolgt, wenn das Stellglied in einer
Endstellung blockiert sein sollte.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelfjst, daß vorzugsweise
in jeder Endstellung nur bei Druckbeaufschlagung auf der Seite der betreffenden
Endstellung eine die Absperrung der Verbindungsleitung umgehende Verbindung zwischen
Druck- und RUcklaufseite freigegeben wird.
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Ist das Stellglied in einer Endstellung aus irgendeinem Grund blockiert
und die Verbindungsleitung damit unterbrochen, so kann durch wechselseitige Druckbeaufschlagung
eindeutig festgestellt werden, in welcher Stellung sich das Stellglied befindet.
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wird beipielsweise die linke Seite eines Kolbens mit Druck beaufschlagt,
der sich in der rechten Endstellung befindet, so bleibt der Anzeigeknopf eingezogen,
dazwischen Druck- und Rück-' laufseite keine Verbindung und damit kein Durchfluß
vorhanden ist . Wird dagegen die rechte Seite beaufschlagt, so wird eine die Absperrung
in der Verbindungsl eitung umgehende Verbindung freigegeben und damit der Anzeigeknopf
ausgefahren. Dadurch, daß der Anzeigeknopf bei Druckbeaufschlagung der einen Seite
ei-lgezoen bleibt und bei Beaufschlagung der anderen Seite ausgefahren uird, ist
eine eindeutige Anzeige vorhanden, da sich das Stellglied auf der anderen Seite
in der Endstellung befindet oder befand, weim es nicht blockiert war.
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Zur Durchführung dieses Verfahrens wird zwischen Druck- und Rücklaufseite
eines Stellmotors eine Verbindungsleitung mit zwei Absperrventilen vorgesehen, -von
denen jeweils eines einer -Endstellung zugeordnet ist und die durch das Stellglied
oder ein von diesem angetriebenes Element betätigbar sind, wobei um jedes Absperrventil
eine Bypassleitung mit einem in Richtung der betreffenden Endstellung absperrenden
Rückschlagventil geführt ist, und in der Druck- oder Rücklaufleitung eine Anzeigeeinrichtung
angeordnet ist, die auf den in dieser vorhandenen Durchfluß anspricht. Durch diese
Bypassleitungen mit Rückschlagventil wird die oben beschriebene Anzeige ermöglicht.
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Nach einer hinsichtlich der Herstellung und des Aufbaus besonders
einfachen Ausgestaltung ist in dem Kolben einer den Stellmotor bildenden Kolben-Zylinder-Anordnung
eine in Achsrichtung durchgehende Bohrung, welche die Verbindungsleitung bildet
und in den Endstellungen des Kolbens durch dessen Anlage an einer Stirnrand des
Zylinders absperrbar ist, und je Endstellung eine Bypassleitung ausgebildet, die
außerhalb der dichtenden Anlage im Zylinderraum mündet. Hierdurch entlallen-zwei
speziell ausgebildete Absperrventile.
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imine beispielsweise Ausführungsform nach der Erfindung wird nachfolgend
aiiiiand der Zeichnung naher erläutert, in der
Fig. 1 in einer Schnittdarstellung
einen Stellmotor, dessen Stellglied sich in einer Endstellung befindet, und schematisch
die Leitungsanordnung mit Anzelgeeinrichtung zeigt.
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Fig. 2 zeigt das Stellglied in einer Zwischenstellung.
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Fig. 3 zeigt Einzelheiten einer busfllhrungsform, In den Fig. 1 und
2 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 beispielsweise einer nicht dargestellten Klappe dient. In einem
Gehäuse e 2 ist ein Kolben 3 verschiebbar, der das Stellglied bildet und aus zwei
einseitig wirkenden Kolben 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. Für den Antrieb des Ritzels 5 wird
der Kolben 3 wechselseitig mit Druckflüssigkeit beaufschlagt. Bei der dargestellten
Schaltung wird die Druckflüssigkeit über eine Druckleitung 7, 7' zugeführt, wobei
durch die Hubbewegung des Kolbens 3 die Druckflüssigkeit auf der gegenüberliegenden
Seite durch eine Rücklaufleitung 8', 8 verdrängt wird. FUr die wechselseitige Beaufschlagung
des Kolbens ist ein 4/2-Vegeventil 9 vorgesehen, durch das der Leitungsabscnnitt
7' vom Drehzylinder an die Rücklaufleitung 8 und der Leitungsabschnitt 8' an die
Druckleitung 7 angeschlsen werden kann.
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In dem Kolben 3 ist eine in Achsrichtung durchgehende Bohrung 10 ausgebildet,
die eine Verbindungsleitung zwischen der Druck- und RUcklaufseite des Drehzylinders
1 bildet. Der Durchmesser dieser Bohrung 10 ist kleiner als der wirksame Durchmesser
der Leitungen 7' und 8' und er ist unter BerUeksichtigung der Stellzeit des Stellmotors
so ausgelegt, daß trotz dieser Verbindung zwischen Druckseite und Rücklaufseite
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 zuläßt, wenn beispielsweise
der Kolben 5 aufgrund
eines TTindernisses an der.lClappe zunächst in der in Fig. 2 dargestellten Zwischenstelllung
stehen bleibt.
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Läßt sich die Klappe ohne weiteres schließen, so wird bei der dargestellten
Stellung des Wegeventils 9 der Kolben í unter Verdrehung der Klappenwelle 6 aus
der in Fig. 2 dargestellten Stellung nach rechts gedrUckt, bis er die in Fig. 1
gezeigte Zndstellung erreicht. Während dieser Hubbewegung wird auf der Wcklaufseite
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' yorhandenen Durchfluß anspricht. Diese Anzeigeeinrichtung
ii kann beispielsweise aus einem federbelasteten Kolben bestehen, der in die Leitung
8 eingesetzt und mit einem Anzeigeknopf versehen ist. Durch den in der Rücklaufleitung
8' aufgrund der Verdrängung der llydraulikflüssigieit vorhandenen Durchfluß wird
dieser Kolben entgegen der Kraft seiner Belastungsfeder verschoben, wobei er einen
Strömungsweg in der Rucklaufleitung freigibt und über den ausgefahrenen Anzeigeknopf
anzeigt, daß in der Rücklaufleitung ein geringfügiger Druck bzw. eine Strömung vorhanden
ist.
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Erreicht der Kolben 3 seine Endstellung, die in Fig. 1 dargestellt
ist, so wird er nit seiner Stirnseite an einen Dichtungsring 12 angedrückt, der
auf der Innenseite der Stirnwand des Stellzylinders so angeordnet ist, daß er die
Bohrung 10 in dieser Endstellung umgibt und abdichtet. 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 is-t,
wird in dieser Endstellung des Stellgliedes 3 durch seine Belastungsfeder zurückgeschoben,
so daß der Anzeigeknopf eingezogen und damit angezeigt wfrd, daß die Rücklaufleitung
8 völlig druckfrei ist bzw. keine Flüssigkeit mehr durch diese Leitung strömt und
somit dit IClappe geschlossen ist.
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Eine derartige Anzeigeeinrichtung ist an sich bekannt und es können
ebenso andere bekannte, auf eine geringfügig. Strömung ansprechende Anzeigeeinrichtungen
hierfür verwendet werden.
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Sollte beispielsweise in der in Fig. 2 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 Uber
die Rücklaufleitung 8' keine Hydraulikflüssigkeit zur Beaufichlagung der Anzeigeeinrichtung
mehr verdrängt wird. In dieser Stellung kommt die Verbindungsbohrung 10 zur Vir)wng,
die von der Druckseite einen Durchfluß zur Rücklaufseite zuläßt, auf den die Anzeigeeinrichtung
11 anspricht. Sie zeigt somit an, daß in der Rücklaufleitung eine Strösung vorhanden
ist, bzw. das Stellglied sich nicht in der Endstellung befindet und damit die Klappe
nicht geschlossen ist.
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Durch Umschalten des Wegeventils 9 für die entgegengesetzte Stelibevegung
wird der Leitungsabschnitt 7' an die Rücklauileitung 8 und damit an die Anzeigeeinrichtung
11 angeschlossen, die in der Rücklaufleitung stromabwärts von dem Wegeventil 9 angeordnet
ist, während der Leitungsabschnitt 8' mit der Druckleitung 7 verbunden wird. In
der gegenüberliegenden Stirnwand 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 Anzeigevbrrichtung
bei dieser entgegengesetzten Stell bereamg in der gleichen Weise wie oben beschrieben
arbeitet.
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Da it durch die Anzeigeeinrichtung 11, die zusammen mit dem Vegeventil
9 in einer erheblichen Entfernung vom Stellmotor angeordnet sein kann, auch feststellbar
ist, ob der Kolben in der mini« oder in der rechten, in Fig. 1 dargestellten Endstellung
festliegt, was durch die Verbindungsleitung 10 allein nicht möglich wäre, ist an
jedem Kolbenende eine Bypassleitung 31 bzw. 31' ausgebildet. Die Bypassleitung 31
am rechten Kolbenende
umgeht das Absperrventil, das bei diesem AusfÜhrungsbeispiel
durch die Zündung 32 der Verbindungsleitung 10 und den zugeordneten Dichtungsring
1'2 gebildet wird, wie auf der rechten Seite der Fig. 1 ersichtlich ist. Die Bypassleitung
31 zweigt von der Verbindungsleitung 10 ab und mündet bei 33 auf der Kolbendruckfläche
außerhalb des Dichtungsbereiches des Dichtungsringes 12 im Zylinderraum. Sie ist
mit einem Rückschlagventil 34 versehen, das in Richtung auf die zugeordnete Endstellung
federbelastet ist und somit Hydraulikflüssigkeit nur dann durch die Bypassleitung
31 strömen läßt, wenn die Mündung 33 auf der zugeordneten Kolbendruckfläche mit
Druck beaufschlagt wird. Die Bypassleitung 31' am gegenüberliegenden Kolbenende
ist in der gleichen Weise ausgebildet und mit einem entsprechenden Rückschlagventil
34' versehen.
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In der in Fig. 1 dargestellten Endstellung, in der die Verbindungsleitung
10 am rechten Ende abgesperrt ist, ist bei einer Druckbeaufschlagung der linken
Kolbenseite keine Verbindung zwischen Druck- und Rücklaufseite vorhanden, während
bei Beaufschlagung der rechten Seite die Hydraulikflüssigkeit über die Bypassleitung
31, das Rückschlagventil 34 und die Verbindungsleitung 10 zur gegenüberliegenden
Kolbenseite fließen kann.
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Ist beispielsweise der Kolben in der rechten Endstellung blockiert
und wurde bei der vorausgegangenen Hubbewegung das Ausfahren des Anzeigeknopfes
nicht beachtet, so daß die Bedienungsperson bei eingefahrenem Anzeigeknopf nicht
sicher weiß, in welcher Endstellung sich der Kolben befindet, so kann durch Druckbeaufschlagung
der einen oder anderen Kolbenseite dies einfach festgestellt werden. Bei Druckbeaufschlagung
der linken Kolbenseite bleibt der Anzeigeknopf eingezogen, während bei Druckbeaufschlagung
der rechten Seite der Anzeigeknopf ausgefahren wird. Wird die Druckbeaufschlagung-
aufrechterhalten und bleibt der Anzeigeknopf ausgefahren, so bedeutet dies, daß
die gegenüberliegende Endstellung nicht erreicht wird, in der der Anzeigeknopf wieder
eingezogen werden müßte. Zur Kontralle kann die linke Seite beaufschlagt werden.
Bleibt der Anzeigeknopf
eingezogen, so hat sich der Kolben aus seiner
rechten Endstellung nicht bewegt.
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In entsprechender Weise wird bei störungsfreiem Betrieb des Stellmotors
durch den eingefahrenen Anzeigeknopf bei der gerade geschalteten Beaufschlagungsrichtung
eindeutig angezeigt, daß sich der Kolben tatsächlich in der gewünschten Endstellung
befindet, auch wenn die Bedienungsperson beim vorausgegangenen Schaltvorgang den
ausgefahrenen Anzeigeknopf nicht beachtet hat.
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An sich würde die Anordnung einer Bypassleitung 31 mit RUckschlagventil
34 an einem Ende des Kolbens 3 fur eine eindeutige Bestimmung der Stellung des Kolbens
ausreichen, Jedoch fÜhrt die dargestellte symmetrische Anordnung zu einer klareren
Anzeige, bei der eine Verwechslung beispielsweise des mit einer Bypassleitung versehenen
Kolbenendes ausgeschlossen ist.
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Ein praktisches AusfÜhrungsbeispiel ist im einzelnen in der Fig. 3
dargestellt, die ein Ende des Kolbens 3 im Schnitt zeigt.
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Auf der Stirnseite des Kolbens ist in einer axial verlaufenden, abgesetzten
Bohrung, in welche die Verbindungsleitung 10 mündet, das federbelastete Rückschlagventil
34 eingesetzt, das durch einen Einsatzkörper 35 gehalten wird, der auf seinem mittleren
Abschnitt in die Bohrung im Kolben eingeschraubt ist. Beiderseits des Gewindeabschnitts
bildet dieser Einsatzkörper 35 mit der Bohrungswand im Kolben Ringspalten, in denen
die Bypassleitung 31 mündet. Die Verbindungsleitung 10 verläuft durch eine durch
den Ventilkörper nicht absperrbare Bohrung im Ventilsitz des RUckschlagventils 34,
die in eine Ringnut auf der am Ventilsitz anliegenden Stirnseite des Einsatzkörpers
35 mündet, welche wiederum mit einer axialen Bohrung im Einsatzkörper in Verbindung
steht. In dieser axialen Bohrung ist am äußeren Ende eine Düse 36 eingeschraubt,
die entsprechend den jeweiligen Erfordernissen beispielsweise hinsichtlich Stellzeit
ausgelegt werden kann. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der die Mündung 32 der
Verbindungsleitung 10 bei Anlage an der Stirnwand des Zylinders abdichtende Dichtungsring
12 in dem Einsatzkörper 35 angeordnet, der über das Kolbenende etwas vorsteht, so
daß in jedem
Falle die Mündung 33 der Bypassleitung 31 offen bleibt.
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Die erfindungsgemäße Ausgestaltung ist nicht auf das dargestellte
Ausführungsbeispiel beschränkt. So kann bei: spi elswei s e die Verbindungsleitung
10 in der Zylinderwand ausgebildet sein, wobei in dieser Verbindungsleitung zwei
Absperrventile angeordnet sind, von denen das eine bei Erreichen der Endstellung
des Stellgliedes absperrt, während das andere offen bleibt, undumgekehrt. Die Bypassleitungenmit
Rückschlagventilen können dann in der gleichen Weise geschaltet werden, wobei hinsichtlich
der Leitungsanordnung die Leitungsmündungen 32 und 32' des AusfUhrungsbeispiels
diesen Absperrventilen entsprechen. Ebenso kann die Verbindungsleitung 10 auch außerhalb
des Stellmotors zwischen den Leitungsabschnitten 7' und 8' angeordnet und mit entsprechenden
Absperrventilen und Bypassleitungen versehen werden, wobei die Absperrventile von
einem vom Stellglied angetriebenen Element betätigt werden können.