DE2352429A1 - Bistabiles fluessigkeitsschaltglied - Google Patents

Description

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Dr. E. Wetzcl _8/11 (₇₃₀054)

Dipi.-Ing. E, Tergau

Patentanwälte «t <■* r "t / «ι λ -to λια. t~ *nn~>

2352429 Nürnberg, den 18. Oktober 1973

S.Ao Louis Heuliez, Cerizay (Deux Sevres), Frankreich

Bistabiles Flüssigkeitssehaltqliedo

Die Erfindung bezieht sich auf ein bistabiles Flüssigkeitsschaltglied, das in der pneumatischen oder hydraulischen Steuerungstechnik verwendet werden kann.

Die pneumatischen Triebe, allgemeiner "Flüssigkeitstriebe" genannt, verbreiten sich immer mehr. So kennt man zahlreiche Schältglieder, die es erlauben, logische Schaltungen aufzubauen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein bistabiles Flüssigkeitsschaltglied zu schaffen, das einen pneumatischen oder hydraulischen Impuls aufnehmen kann, um aus einer ersten Stellung in eine zweite Stellung oder umgekehrt zu gelangen, und das zwei Steuerstellungen aufweist.

Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Flüssig— keitsschaltglied zu schaffen, dessen Wirkungsweise besonders einfach und sicher ist und das erlaubt, Vorrichtungen aus einer oder der anderen Stellung des Schaltgliedes zu steuern.

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Auf diese besondere Weise schafft die Erfindung ein Schaltglied, mit dem Flüssigkeit verteilt werden kann, und zwar hydraulische Flüssigkeiten oder Preßluft zur Versorgung eines Gerätes usw· · ·

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das bistabile Flüssigkeitsschaltglied einen Schieber mit zwei Stellungen, einen- schwenkbaren Sperrhebel mit zwei Stellungen und zwei Kolben aufweist, von denen der eine (A) durch den Sperrhebel unter Wirkung eines Auslöseimpulses des Schaltgliedes gesperrt ist und dessen anderer Kolben (B) den Sperrhebel sperrt und den Schieber verschiebt, wobei der Sperrhebel gespannt wird, und daß das Ende des Auslöseimpulses den Kolben (A) frei gibt, der auf seinem Wege den Sperrhebel frei gibt und dieser die Stellung ändert und den Kolben (A) frei gibt, wobei der Kolben (B) gesp'errt wird, und daß die ungekehrte Bewegung am Anfang des folgenden Auslosexmpulses erfolgt.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der Sperrhebel zwei Riegel auf, von denen jeder einem Kolben zugeordnet ist und wechselweise eine Sperrstellung für den Kolben und eine zurückgezogene Stellung einnehmen kann, in der er durch „den entsprechenden Kolben gesperrt ist, und der eine' Riegel ist in der Sperrstellung, während der andere sich

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in zurückgezogener Stellung befindet, und der Sperrhebel weist ebenfalls ein Spannorgan auf, das die Stellungsänderung des Sperrhebels auslöst, d.h. die Stellungsänderung der beiden Riegel nach dem Verschwinden des Auslöseimpulses, wenn der

den

Riegel in zurückgezogener Stellung durch/entsprechenden Kolben freigegeben ist.

Das Spannorgan weist eine Feder mit zwei Armen auf, deren Enden mit den Riegeln zusammenarbeiten, und die Feder ist mit einem drehbaren Bolzen fest verbunden, der von dem Schieber gesteuert wird und die Feder durch seine Drehung spannt.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist das Spannorgan einen Hebel auf, dessen beide Enden mit den Riegeln verbunden sind, und dieser Hebel steht in fester Verbindung mit dem Ende eines elastischen Organs, dessen anderes Ende mit dem Schieber verbunden ist, dessen Verschiebung die Vorspannung des elastischen Organs bewirkt.

Der Riegel ist ein starrer Teil, z.B_o eine,Stange, die in den Verschiebebereich des entsprechenden Kolbens gelangen kann, doh. in die wirksame Stellung, oder in zurückgezogener Stellung durch die Verschiebung des Kolbens gesperrt werden kann, wobei der Übergang von einer zur anderen der beiden Stellungen des Riegels von der Stellung abhängt, die vorher von dem Sperrhebel eingenommen worden ist«

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Fig* dargestellt. Es zeigt:
Fig.l schematisch einen Längsschnitt durch ein bistabiles

Flüssigkeitsschaltglied gemäß der Erfindung, Fig.2 eine perspektivische Ansicht des Schaltelementes gemäß

Fig.l,
Fig.3a, 3b, 3c, 4a, 4b, 4c, 5a, 5b, 5c verschiedene Stufen der Schaltbewegung des bistabilen Schaltgliedes gemäß den Fig.l und 2.

Das dargestellte bistabile Flüssigkeitsschaltglied ist dazu bestimmt, die Verbindung zwischen den Zuleitungen und Rückleitungen für die Flüssigkeit herzustellen, um die abwechselnde Versorgung z.B. mit Luft zweier Geräte oder eines doppeltwirkenden Gerätes durch Steuerung des Schaltgliedes von aufeinanderfolgenden Impulsen mit Hilfe eines oder mehrerer Steuerknöpfe zu ermöglichen.

Dennoch könnte das Flüssigkeitsschaltglied für jede andere Schaltung von Flüssigkeitsleitungen oder elektrischer Leitungen dienen, wobei pneumatische oder allgemeiner Flüssigkeitsimpulse verwendet werden.

Die Fig.l zeigt beispielsweise ein vereinfachtes Schema eines Schaltgliedes. Dieses bistabile Schaltglied weist

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einen Schieber 1 auf, der in einem Raum eines Gehäuses 10 beweglich angeordnet ist. Der Schieber ist mit einem schwenkbaren Sperrhebel verbunden, der aus einem Steuerorgan 5 besteht, das mit einer Blattfeder 4 fest verbunden ist, deren Enden Riegel 6a und 6b steuern· Diese Riegel 6a und 6b sind unter Wirkung der Blattfeder 4 beweglich, um in den R-aum 11 des Gehäuses 10 einzudringen, wie später beschrieben wird.

Das Schaltglied weist außerdem zwei Kolben 2a, 2b auf, die beweglich in demselben Raum des Gehäuses 10 wie der Schieber 1 beweglich angeordnet sind. Diese beiden Kolben 2a und 2b werden am Ende des Raumes durch ein Rückholorgan 8a und 8b in Ruhestellung gehalten, und zwischen dem Ende des Raumes 11 des Gehäuses 10 und der entsprechenden Stirnfläche der Kolben,. 2a, 2b ist eine Kammer vorgesehen, die durch Eingänge 9a -und 9b mit einer Leitung verbunden ist, die den Auslöseim-. puls überträgt.

Der Schieber 1 weist einen Sperrteil 7 auf, der mit in Fig_ol nicht dargestellten, aber in den folgenden Figuren gezeigten Sperrorganen zusammenarbeitet, die die Arretierung des Schiebers 1 in der einen oder anderen seiner beiden Stellungen sichern. Das Steuerorgan 5 ist mit dem Schieber 1 mittels dieses Sperrteils 7 verbunden, der in seinem oberen Teil eine

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kugelförmige Aussparung 71 aufweist, in die ein Kugelzapfen 52 eingreift, der mit dem Steuerorgan 5 fest verbunden ist.

Dieses Steuerorgan 5 ist fest mit dem elastischen Organ 4 verbunden, so daß es durch seine Verschwenkung verfortnt wird· Das Steuerorgan 5 ist um eine Achse schwenkbar, die senkrecht auf der, Verschieberichtung des Schiebers 1 steht·

Die Pig·2 zeigt im einzelnen die Bauteile des Schaltgliedes gemäß Fig.l.

Diese Figur zeigt bereits beschriebene Bauteile, wie den Schieber 1, der in einem zylindrischen Raum 11 des Gehäuses-10 verschiebbar angeordnet ist, ferner die Kolben 2a, 2b, die Bückholorgane 3a, die mit einem Teil 3'a, 3'b in fester Verbindung stehen, der in bezug auf das Gehäuse 10 fest ist·

Der Schwinghebel besteht aus einer biegsamen Stange 4, auf die ein Draht gewickelt ist. Das Steuerorgan 5 besteht aus einem horizontalen Arm, der von einem Block 51-gebildet wird· Der Block 51 ist mit einer Bohrung versehen, in der die Feder 4 gleiten und mittels einer Schraube arretiert werden kann· Dieser horizontale Arm 51 trägt an seiner unteren Fläche einen vertikalen Arm, der aus einem Führungskugel zap fen 52 bestehto Dieser Kugelzapfen greift in die kugelförmige Aus-. sparung 71 des Sperrteils 7 ein.

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Wie Fig.2 deutlich zeigt, hat der,Sperrteil 7die Form eines Rhombus, dessen Seitenfrächen mit Kugeln 72 zusammenarbeiten, die unter Wirkung von Federn 73 stehen. Die Kugeln 72 und die Federn 73 sind in einer Querbohrung 74 angeordnet, die in zwei Ansätzen 13 des Gehäuses 10 vorgesehen sind. Der auf die Kugeln durch die Federn '73 ausgeübte Druck wird durch Einstellschrauben 75 eingestellt, die die Räume für die Kugeln und die Federn abschließen.

Wie klar ersichtlich ist, bilden die Kugeln 72 Vorsprünge in bezug auf die beiden Oberflächen der Ansätze 13« Diese Kugeln arbeiten mit den Seitenflächen des Sperrteils 7 zusammen.» Der Sperrteil 7 ist fest mit dem Schieber 1 verbunden, vorzugsweise formschlüssig. Wegen der Form des Sperrteils kann der Schieber nur eine Stellung einnehmen, wobei der Sperrteil 7 sich auf der rechten Seite oder auf der linken Seite der beiden Kugeln 72 befindet.

Die Riegel 6a, 6b bestehen aus Stangen, die in Räume eingreifen, von denen nur der linke Raum 6* a dargestellt ist. Diese Stangen sind im oberen Teil durch eine Öse begrenzt, in die das Ende des elastischen Organs 4 eingeführt wird.

Das Gehäuse 10 ist durch einenDeckel 14 verschlossen."

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Wie Fig.2 auch zeigt, weist der Schieber 1 zwei Durchgänge ots und 'a auf, die dazu bestimmt sind, um die Öffnungen A, B, C mit den Öffnungen D und E in Abhängigkeit von der Stellung des Schiebers 1 zu verbinden.

Die Wirkungsweise des dargestellten Schaltgliedes ist folgende:

Die Wirkungsweise des bistabilen Schaltgliedes ist zyklisch, wenn man annimmt, daß der Schieber 1 die linke Stellung (Fig.3a, 3b, 3c) einnimmt. In dieser Stellung ist der linke Riegel 6a zurückgezogen, während der rechte Riegel 6b sich für den entsprechenden Kolben 2b in Sperrstellung befindete Die beiden Kolben 2a und 2b sind in der Ausgangsstellung, in die sie durch die Federn 3a und 3b zurückgeholt worden sind. Der Schieber 1 nimmt in bezug auf die Kugeln 72 die in Fig.3b dargestellte Stellung ein, d.h., daß der Sperrteil nach links in bezug auf die Kugeln 72 verschoben ist.

Die Fig.3c zeigt die Form und die Stellung des elastischen Organs 4_O Diese Stellung wird durch den Schieber 1 und das Steuerorgan 5 (51,52) gesteuert«, Wie man feststellen kann, ist dieses elastische Organ 4 nicht gespannt, d.h. daß der rechte Arm 41b bestrebt ist, den entsprechenden Riegel 6b

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noch mehr einzudrücken, und der linke Arm 41a bestrebt ist, den linken Riegel 6a noch mehr in die zurückgezogene Stellung anzuheben.

Wenn man in diesem Zustand desSchaltgliedes einen Impuls gemäß den Pfeilen a und b abgibt, dann wirkt dieser .Impuls, z.B. ein pneumatischer Impuls, auf die Kolben 2a, 2b ein_o Da der Kolben 2b durch den Riegel 6b gesperrt ist, verschiebt er sich nur sehr leicht, um sich an diesem Riegel abzustützen. Im Gegensatz dazu kann der Kolben 2a, dessen Bewegung frei ist, weil ja der entsprechende Riegel 6a zurückgezogen ist, zuerst unter den Riegel 6a gelangen und ihn in seiner zurückgezogenen Stellung sperren. Dann verschiebt dieser Kolben 2a im Laufe seiner Bewegung unter Wirkung des Auslöseimpulses den Schieber 1, um ihn in seine zweite in Fig.4b dargestellte Stellung zu bringen«, In dieser Stellung befindet sich der Sperrteil 7 rechts von den Sperrkugeln 72· Die Verschiebung des Sperrteils 7 aus der linken Stellung in die rechte Stellung zieht notwendigerweise die Schwenkung des Steuerorgans (51,52) in dieselbe Richtung nach sich und infolgedessen die Deformation des elastischen Organs 4, das die in Fig. 4c dargestellte Form annimmt; da ja das Ende des Armes 41a notwendigerweise fest ist, wird der entsprechende Riegel 6a durch den Kolben 2a gesperrte In dieser Phase ist das elastische Organ 4 gespannt»

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Die dritte Phase der Wirkungsweise ergibt sich beim Verschwinden des Auslöseimpulses. Da keine Kraft mehr von einer Flüssigkeit auf die Kolben 2a und 2b ausgeübt wird, sind diese von den Rückholfedern (3a, 3b) in die Ruhestellung zurückgebracht worden. Wegen dieser Bewegung gibt der linke Kolben 2a, der den Riegel 6a in der zurückgezogenen Stellung sperrt, diesen Riegel frei. Oder da der Schieber 1 stets seine rechte Stellung (Fig.5b) beibehält, bewirkt die Vorspannung des elastischen Organs 4 (Fig.4c) die Senkung des linken Riegels 6a und infolgedessen das Anheben des rechten Riegels 6b. Am Ende dieser Bewegung hat das elastische Organ 4 die in Fig.5c dargestellte Form.

Dann nehmen die Teile in bezug auf die in den Fig.3a, 3b und 3c dargestellte Stellung eine symmetrische Stellung ein. Das Schaltglied kann einen neuen Zyklus bewirken, wobei es den Schieber aus seiner rechten Stellung in seine linke Stellung verschiebt.

Viele Varianten der Erfindung sind mögliche So können die Riegel durch Fallbügel, Klappen usw. ersetzt werden.

Die Stellung der Verteilungsöffnungen am Schieber und die Stellung der Durchgangsöffnungen A, B, C, D, E des Gehäuses 10 können ebenfalls verschieden sein. Wie außerdem bereits

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oben angegeben worden ist, kann der Schieber jede andere Umschaltung als die Umschaltung der Flüssigkeitsleitung, bewirken.

In gewissen Fällen kann man eine Umschaltung von elektrischen Leitern usw. in Betracht ziehen.

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Claims (1)

1. Patentansprüche:

   Iy Bistabiles Flüssigkeitsschaltglied, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Schieber (l) mit zwei Stellungen, einen schwenkbaren Sperrhebel (5) mit zwei Stellungen und zwei Kolben (2a, 2b) aufweist, von denen der eine (2a) durch den Sperrhebel (5) unter Wirkung eines Auslöseimpulses des Schaltgliedes gesperrt ist "und der andere (2b) den Sperrhebel (5) sperrt und den Schieber (1) verschiebt, wobei der Sperrhebel (5) gespannt wird, und daß das Ende des Auslöseimpulses den Kolben (2a) frei gibt, der auf seinem Wege den Sperrhebel (5) frei gibt und dieser die Stellung ändert und den Kolben (2a) frei gibt, wobei der Kolben (2b) gesperrt wird, und daß die umgekehrte Bewegung am Anfang des folgenden Auslöseitnpulses erfolgt,

   2. Schaltglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperrhebel (5) zwei Riegel (6a,6b) aufweist, von denen jeder einem Kolben (2a, 2b) zugeordnet ist und wechselweise eine Verriegelungsstellung für den Kolben (2a, 2b) und eine zurückgezogene Stellung einnehmen kann, in der er durch den entsprechenden Kolben (2a, 2b) gesperrt ist, und daß ein Riegel (6b) in der Sperrstellung ist, während sich der andere (6a) in zurückgezogener Stellung befindet, und daß der Sperrhebel (5) auch ein Spannorgan (4) aufweist, das die Stellungsänderung des Sperrhebels (5) auslöst, d.h. die Stellungs-

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   änderung der beiden Riegel (6a,6b) nach dem Verschwinden des Auslöseimpulses, während der Riegel (6a) in zurückgezogener Stellung durch den entsprechenden Kolben (2a) freigegeben wird,

   3. Schaltglied nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannorgan eine Feder (4) mit zwei Armen (41a,41b) aufweist, deren Enden mit den Riegeln (6a,6b) zusammenarbeiten, und daß die Feder (4) mit einem drehbaren Bolzen fest verbunden ist, der von dem Schieber (l) gesteuert wird und die Feder (4) durch seine Drehung spannt.

   4. Schaltglied nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannorgan einen Hebel (5) aufweist, dessen beide Enden mit den Riegeln (6a, 6b) verbunden sind, und daß dieser Hebel (5) an einem Ende mit einem elastischen Organ (4) verbunden ist und an dem anderen Ende in Verbindung mit dem Schieber "(I)'steht, dessen Verschiebung die Vorspannung des elastischen Organs (4) bewirkt.

   5. Schaltglied nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen ein T-förmiges' Organ (51,52) ist, dessen horizontaler Arm (51) mit den beiden Armen der Feder (4) verbunden ist und dessen vertikaler Arm einen Kugelzapfen (52) aufweist, der mit dem Schieber Cl) zusammenarbeitet.

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   6. Schaltglied nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Riegel (6a|6b) ein starres Organ ist, z.B. eine Stange, die in den Verschiebeweg des entsprechenden Kolbens (2a,2b) gelangen kann, d.h. in die wirksame Stellung, oder in zurückgezogener Stellung durch die Verschiebung des Kolbens (2a,2b) gesperrt werden kann, wobei der Übergang aus einer in die andere der beiden Stellungen des Riegels (6a,6b) von der vorher von dem Sperrhebel· (5) eingenommenen Stellung abhängt_Q

   7. Schaltglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (2a, 2b) unbeweglich in einem Zylinder ist, der den Auslöseimpuls aufnimmt, und daß dieser Kolben (2a,2b) in seine Ruhestellung durch ein Rückholorgan (3a, 3b) nach dem Verschwinden des Auslöseimpulses zurückgebracht wird.

   8. Schaltglied nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückholorgan (3a,3b) eine Schraubenfeder ist.

   9. Schaltglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (l) in einer oder der anderen seiner beiden Stellungen durch ein Sperrorgan (7) gesperrt ist·

   1Oo Schaltglied nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrorgan (7) doppelt ausgebildet ist und aus einem rhombusf or mig en Nocken, der fest mit dem Schieber (l) ver—

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   bunden ist, und aus zwei zurückziehbaren Kugeln.(72) besteht, die in einem Durchgang des rhombusförmigen Nockens angeordnet sind und mit zwei entgegengesetzten Seiten dieses Nockens zusammenarbeiten, wobei die Abgabe eines Auslöseimpulses, der auf den nicht gesperrten Kolben (2a,2b) einwirkt, der seine Bewegung auf den Schieber (l) überträgt, indem der größere Teil des rhombusförmigen Nockens zwischen den Kugeln (72) vorbeigeführt wird, um den Schieber (1) in seine andere Stellung zu bringen.

   11. Schaltglied nach .einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (1) Flüssigkeitsdurchgänge ( dj , /Jf ) oder Schaltorgane aufweist, die mit Flüssigkeitsdurchgängen (A₁BjCjDjE) o₃der entsprechenden Organen zusammenarbeiten, die im Gehäuse' (10) vorgesehen sind, wobei die Ver— l&ndung zwischen den "Durchgängen oder den Schaltorganen von _t der einen öder der anderen der beiden Stellungen abhängt, die von dem Schieber (i) eingenommen werden.

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