DE2340468C3 - Strömungsmittelbetriebener Freistrahl-Unterbrecherschalter und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen strömungsmittelbetriebenen Freistrahl-Unterbrecherschalter mit zwei sich innerhalb eines freien Abtastspaltes in einem vorgegebenen Abstand koaxial gegenüberstehende Düsen, von welchen die eine (Hauptdüse) über einen von dem Hauptkanal abzweigenden und eine Drossel einschließenden Abzweigkanal an eine Strömungsmittelquelle angeschlossen ist und ein mit einem Strömungsmittelverstärker in Verbindung stehender Abtastkanal vorhanden ist, der in Strömungsrichtung hinter der Drossel an die andere Düse angeschlossen ist

Derartige Freistrahl-Unterbrecherschalter arbeiten so, daß aus den beiden sich gegenüberliegenden Haupt- und Anströmdüsen Freistrahlen austreten, die in dem freien Raum zwischen den Düsen aufeinander treffen und dort einen Staupunkt bilden. Der der Anströmdüse vorgeschaltete Strömungsmittelwiderstand ist dabei derart gewählt, daß sich der Staupunkt unmittelbar vor der Anströmdüse einstellt Wird nun der aus der Hauptdüse austretende Freistrahl durch äußere Einflüsse, z. B. durch einen festen Gegenstand oder durch einen quer auf den Freistrahl auftreffenden Freistrahl unterbrochen bzw gestört, so wird der aus der Anströmdüse austretende Freistrahl durch den entgegenströmenden Freistrahl nicht mehr oder in einem wesentlich geringerem Maße gestaut. Die Folge ist daß der Druck im Anströmkanal beachtlich sinkt und dadurch ein an den Abtastkanal angeschlossener Verstärker zum Ansprechen gebracht werden kann.

Einen bekannten Freistrahl-Unterbrecherschalter der vorstehenden Art zeigt die DT-AS 21 49 006. Hier ist der Abtastkanal an die Anströmdüse angeschlossen, wobei durch Zurücksetzen des bei dem Abtastkanal liegenden Wandabschnittes der Anströmdüse der Kanalquerschnitt, in Richtung des von der Strömungsmitteldruckquelle fließenden Strömungsmiitels gesehen, unmittelbar vor dem Abtastkanal geringer ist als der Kanalquerschnitt hinter dem Abtastkanal.

Die damit erforderliche Kanalabzweigung in einer bestimmten Ausbildung am Eingang der Anströmdüse erfordert einen relativ breiten, vielfach nicht zur Verfügung stehenden Gehäuseabschnitt zur einen Seite des freien Abtastspaltes. Außerdem ist die Herstellung des Freistrahl-Unterbrecherschalters, insbesondere die Kanalabzweigung im Bereich der Anströmdüse relativ aufwendig. So läßt sich der bekannte Freistrahl-Unterbrecherschalter nicht aus einem vollen Material durch einfach gebohrte Kanäle herstellen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Freistrahl-Unterbrecherschalter der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem der die Anströmdüse enthaltende Gehäuseteil des Schalters zur einen Seite des Abtastspaltes weitgehend schmal ausgebildet werden kann, die Herstellung des Schalters vereinfacht ist und das Schaltergehäuse aus einem vollen Material mit einfach geführten Kanälen bestehen kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemgß dadurch gelöst, daß der Abtastkanal von dem Abzweigkanal in Strömungsrichtung nahe dem Ausgang der Drossel abzweigt.

Eine vorteilhafte Ausführung nach der Erfindung besteht darin, daß in den Abzweigkanal ein die Drossel bildender Körper eingesetzt ist, dessen Lage gegenüber der Abzweigstelle des Abtastkanals von dem Abzweigkanal einstellbar ist.

Weitere vorteilhafte Ausführungen nach der Erfindung und das Herstellungsverfahren können den Merkmalen der übrigen Unteransprüche entnommen werden.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels mehr im einzelnen beschrieben. Die Zeichnung zeigt einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Ausführungsform.

In der Zeichnung besteht der Freistrahl-Unterbrecherschalter aus einem Gehäuse 1, das einen zur einen Seite offen Abtastspalt 2 umschließt. In dem Gehäuse befindet sich eine erste Längsbohrung 3, die

von der dem Abtastspalt abgewandten Rückseite des Gehäuses ausgeht und sich bis zu einer Querbohrung 4 in dem einen Gehäusearm 5 zur einen Seite des Abtastspaltes erstreckt In der Querbohrung 4 ist ein erster Düsenkörper als Hauptdüse 6 eingepreßt. Die Längsbohrung wird in einem mittleren Gehäuseabschnitt von einer das Gehäuse quer durchdringenden zweiten Querbohrung 7 gekreuzt. Mit Abstand von der Längsbohrung 3 ist bis zur Querbohrung 7 von der rückwärtigen Gehäuseseite aus eine zweite Längsbohrung 8 geführt Außerdem ist von der vorderen Gehäuseseite aus innerhalb des anderen den Abtastspalt begrenzenden Gehäusearmes 9 eine dritte Längsbohrung 10 bis zur zweiten Querbohrung 7 geführt, wobei die Anschlußstellen der zweiten und dritten Längsboh rungen einen Abstand voneinander aufweisen. Die dritte Längsbohrung 10 wird von einer dritten Querbohrung 11 gekreuzt, die den den Abtastspalt begrenzenden anderen Arm durchdringt In der Querbohrung 11, deren Achse koaxial zur Achse der Querbohrung 4 verläuft, ist ein als Anströmdüse 12 ausgebildeter Düsenkörper eingepreßt. In die zweite Querbohrung 7 ist ein als Drossel wirkender Düsenkörper 13 eingepreßt, dessen eines Ende (Austrittsende) 13' eine bestimmte einstellbare Lage gegenüber der Abzweigstelle 14 der zweiten Längsbohrung 8 von der zweiten Querbohrung 7 einnimmt

An den rückwärtigen Enden der Bohrungen 3 und 8 des Gehäuses 1 befinden sich jeweils nicht besonders dargestellte Anschlüsse, über die die erste Längsbohrung 3 an eine Stromquelle und die zweite Längsbohrung 8 an einen Strömungsverstärker angeschlossen ist. Weder die Stromquelle noch der Strömungsverstärker sind besonders dargestellt

Durch Anschluß der Druckmittelquelle an die Längsbohrung 3 gelangt Strömungsmittel über den Querkanal 4 einerseits direkt zu der Hauptdüse 6 und andererseits über die Drossel 13, die Längsbohrung 17 und die Querbohrung 11 in bestimmter Weise gedrosselt zu der Anströmdüse 12.

Die aus den Düsen austretenden Strömungen bilden vor der Anströmdüse 12 einen eingangs bezeichneten Staupunkt. Die Drossel in der Bohrung 7 ist derart gewählt, daß der Druck des zu der Anströmdüse 12 fließenden Strömungsmittels gleich oder etwas größer ist als der Druck des aus der Hauptdüse austretenden Taststrahles. Hierdurch wird verhindert, daß der Taststrahl und damit von ihm mitgeführte Verunreinigungen in die Anströmdüse 12 eintreten können.

Das sich unmittelbar vor der öffnung der Anströmdüse 12 einstellende Strömungsgleichgewicht zwischen den aufeinandertreffenden Strahlen bewirkt bei Abwesenheit eines Gegenstandes in dem Abtastspalt 2 einen Rückstau in der Anströmdüse 12, woraufhin sich eine Sekundärströmung ausbildet die über die Bohrungen 11,10 und 7 in die anschließende Bohrung 8 gelangt. Die Folge ist daß der Strömungsmitteldruck in dem Abtastkanal einen relativ hohen Wert annimmt.

Gelangt in den Abtastspalt 2 ein Gegenstand zwischen die Hauptdüse 6 und die Anströmdüse 12, wird der Taststrahl vor der öffnung der Anströmdüse 12 abgefangen (unterbrochen). Die Folge ist, daß über die Bohrung 7, 10 und 11 zugeführtes Strömungsmittel aus der Anströmdüse 12 in den Abtastspalt 2 austreten kann, wobei durch die besondere Lage des Drosselausganges 13' gegenüber der Abzweigstelle der Längsbohrung 8 von der Querbohrung 7 Strömungsmittel aus der Längsbohrung 8 injektorartig mitgerissen wird. Wenn also der Taststrahl durch einen Gegenstand in dem Abtastspalt abgefangen (unterbrochen) wird, wird am Auslaß des Unterbrecherschalters ein relativ niedriger oder leicht negativer Druck gemessen.

Befindet sich jedoch in dem Spalt kein Gegenstand, trifft der Taststrahl auf die aus der Anströmdüse 12 austretende Strömung. Der Widerstand der Drossel 13 in der Bohrung 7 ist nun derart gewählt daß der Druck des zu der Anströmdüse 12 fließenden Strömungsmittels gleich oder etwas größer ist als der Druck des Taststrahles an oder unmittelbar vor der öffnung der Anströmdüse. Das sich unmittelbar vor der öffnung der Anströmdüse 12 einstellende Strömungsgleichgewicht zwischen den aufeinandertreffenden Strahlen bewirkt bei Abwesenheit eines Gegenstandes in dem Spalt 2 einen Rückstau in der Anströmdüse 12, woraufhin sich eine Sekundärströmung ausbildet die über die Bohrungen 10 und 7 in die anschließende Bohrung 8 gelangt Die Folge ist daß der Strömungsmitteldruck in der Bohrung 8 einen relativ hohen Wert annimmt.

Da verhindert wird, daß Strömungsmittel des Taststrahles in den Abtastkanal eindringt und sichergestellt ist, daß lediglich filtriertes Strömungsmittel (gefilterte Luft) in den Abtastkanal gelangt, ist die Möglichkeit einer Verschmutzung eines an den Abtastkanal angeschlossenen, nicht dargestellten digitalen Strömungsmittelverstärkers weitgehend ausgeschlossen. Hierbei kann es sich z. B. um ein bekanntes, strömungsmittelbetriebenes OR/NOR-Element handeln.

Bei der Abmessung des Strömungsmittelwiderstandes, also der Drossel 13 ist die Lastaufnahme des an dem Abtastkanal angeschlossenen Strömungsmittelverstärkers als auch der Druck des Taststrahles an der öffnung der Anströmdüse in Rechnung zu stellen, je höher der erforderliche Strömungsmitteldruck für den angeschlossenen Strömungsmittelverstärker ist, um so geringer ist der Druck der Strömung, die von den Bohrungen 7, 10 und 11 zu der Anströmdüse 12 gelangt Wird der Druck dieser Strömung zu niedrig, so gelangt der Taststrahl in die Anströmdüse 12 und weiter in die Abtastbohrung 8. Benötigt der Strömungsmittelverstärker im Anschluß an den Abtastkanal 8 einen höheren Strömungsmitteldruck als ursprünglich angenommen, muß der Querschnitt des Strömungsmittelwiderstandes vergrößert werden, damit die vorstehenden Schwierigkeiten ausgeschaltet sind.

Die in die Bohrungen 4, 7 und 11 eingepreßten Düsenkörper 6, 12 und 13 können aus Metall oder Kunststoff bestehen, der als Drossel wirkende Düsenkörper 13 besteht vorzugsweise aus Kunststoff und weist eine zylindrische Gestalt auf, die im wesentlichen strömungsmitteldicht in die Bohrung 7 einschiebbar ist. Dabei läßt sich auf besonders einfache Weise die Drossel derart in der Bohrung 7 verschieben, daß der Drosselausgang 13' eine bestimmte Lage gegenüber der Abzweigstelle der Abtastbohrung 8 von der Querbohrung 7 aufweist.

Je nach der Lage des Drosselausganges 13' gegenüber der Abzweigstelle 14 wird bei Anwesenheit eines Gegenstandes in dem Abtastkanal ein mehr oder weniger hoher Unterdruck in dem Abtastkanal 8 erzeugt.

Durch Verschieben des Drosselkörpers in der Bohrung 7 läßt sich somit ein bestimmter Arbeitspunkt des Schalters leicht einstellen.

Die Erfindung ist nicht auf einen in die Bohrung eingesetzten Drosselkörper beschränkt; vielmehr kann

die Bohrung 7 auch aus zwei koaxialen Bohrabschnitten bestehen, die mit Abstand voneinander enden und durch eine eng-querschnittige Drosselbohrung miteinander verbunden sind. Um den Drosselausgang gegenüber der Abzweigstelle 14 der Abtastbohrung 8 genau festlegen zu können, kann der an den Drosselausgang anschließende Bohrabschnitt bei gleichzeitiger Verkürzung der axialen Länge der Drosselbohrung tiefer aufgebohrt werden. Damit würde der Abstand des Drosselausganges von der Abzweigstelle der Abtastbohrung 8 von der Bohrung 7 vergrößert.

Der Anmeldungsgegenstand ist besonders einfach ausgebildet, da die einzelnen Strömungswege aus einfachen Bohrungen in einem Gehäuse aus vollem Material bestehen können. Nicht benötigte Bohrungsausiriue am Gehäuse können durch bündig eingepreßte Kugeln 16 strömungsdicht abgeschlossen werden. Es ist klar, daß die Erfindung nicht auf Freistrahl-Unterbrecherschalter beschränkt ist, die in Kanälen oder Bohrungen eingepreßte Haupt- bzw. Abtastdüsen enthalten. Wesentlich für die Erfindung ist, daß die Abtastbohrung 8 nicht bis an die Anströmdüse 12 herangeführt sein muß, daß es vielmehr ausreichend ist, die Abtastbohrung 8 in Slrömungsrichtung nahe vor dem Düsenaustritt 13 von der Bohrung 7 abzweigen zu lassen. Auf diese Weise kann der die Anströmdüse 12 umfassende Gehäuseteil zur einen Seite des Abtastspaltes 2 besonders schmal ausgebildet werden, da dieser

ίο Gehäuseteil lediglich den Längskanal 10 und einen diesen kreuzenden Querkanal 11 aufweisen muß.

Die Erfindung ist im übrigen nicht auf Freistrahl-Unterbrecherschalter der dargestellten Art beschränkt, bei denen der Abtastspalt von zwei schmalen Gehäuseabschnitten begrenzt ist. Vielmehr kann sich der Abtastspalt auch zwischen einem schmalen Gehäuseabschnitt und dem übrigen Gehäusekörper befinden, wobei dann in dem schmalen Gehäuseabschnitt die Anströmdüse 12 untergebracht ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Strömungsmittelbetriebener Freistrahl-Unterbrecherschalter mit zwei sich innerhalb eines freien Abtastspaltes in einem vorgegebenen Abstand koaxial gegenüberstehenden Düsen, von welchen die eine (Hauptdüse) über einen von dem Hauptkanal abzweigenden und eine Drossel einschließenden Abzweigkanal an eine Strömungsmittelquelle angeschlossen ist und ein mit einem Strömungsverstärker in Verbindung stehender Abtastkanal vorhanden ist, der in Strömungsrichtung hinter der Drossel an die andere Düse angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtastkanal (8) von dem Abzweigkanal (7) in Strömungsrichtung nahe dem Ausgang (13') der Drossel (13) abzweigt

Z Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Abzwsigkanal (7) ein die Drossel (13) bildender Körper eingesetzt ist, dessen Lage gegenüber der Abzweigstelle (14) des Abtastkanals (8) von dem Abzweigkanal (7) einstellbar ist.

3. Schalter nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abzweigkanal (7) von einem das Schaltergehäuse durchdringenden Querkanal gebildet ist der den Hauptkanal (3) kreuzt und von dem der Abtastkanal (8) stromabwärts mit Abstand von der Abzweigstelle (14) des Abtastkanals ein Anschlußkanal (10) zur Anströmdüse (12) abzweigen.

4. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abzweigkanal (7) von zwei entgegengesetzten Gehäuseseiten ausgehenden koaxialen Bohrabschnitten gebildet ist die durch eine die Drossel (13) bildende, eng-querschnittige Bohrung miteinander verbunden sind, daß der in Strömungsrichtung mit dem Drosseleingang verbundene eine Bohrabschnitt den Hauptkanal (3) kreuzt, und daß in Strömungsrichtung nahe dem Drosselausgang vom anderen Bohrabschnitt der Abtastkanal (8) und mit Abstand von der Abzweigstelle (14) des Abtastkanals (8) stromab ein mit der Anströmdüse (12) in Verbindung stehender Anschlußkanal (16) abzweigt.

5. Verfahren zur Herstellung des Schalters nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die koaxial, durch eine eng-querschnittige Drosselbohrung miteinander verbundenen Bohrabschnitte zur Bildung des Abzweigkanals (7) bis auf einen bestimmten gegenseitigen Abstand voneinander aufgebohrt und die Kippe des in Strömungsrichtung an den Drosselausgang anschließenden einen Bohrabschnittes zur genauen Festlegung der Lage der Abzweigstelle (14) des Abtastkanals (8) gegenüber dem Drosselausgang bei gleichzeitiger Verkürzung der Drosselkanallänge nachgebohrt wird.