DE2606177C2 - Rückstaufühler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Rückstaufühler nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Derartige Fühler werden beispielsweise zur Umsteuerung von doppelt beaufschlagbaren hydraulisch oder pneumatisch betriebenen Kolben-Zylinder-Einheiten verwendet

Bei den z. B. aus Krausskopf, Bauelemente der Pneumatik, S. 347, 348, 360, 361 bekanntgewordenen μ Rückstaufühlern besteht so lange, bis die Austrittsdüse von dem sich nähernden Gegenstand verschlossen wird, eine ununterbrochene Verbindung zwischen der Zuströmleitung und der Austrittsdüse, so daß das Steuermedium, beispielsweise Druckluft, ständig durch die Austrittsdüse ausströmt. Ein Signal wird hierbei nicht abgegeben. Sobald der Gegenstand die Austrittsdüse verschließt, wird ein Umlenken des Steuermediums zur Signalleitung bewirkt, wodurch ein Signal erzeugt wird Hierdurch kann z.B. eine Umsteuerung einer Kolben-Zylinder-Einheit bewirkt werden.

Nachteilig an diesen bekannten Staudruckdüsen ist das dauernde Ausblasen der Steuerluft,-was einen erheblichen Luftverbrauch bewirkt Neben diesem erhöhten Luftverbrauch ist ferner nachteilig, daß das Geräusch der aus der Austrittsdüse ausströmenden Steuerluft insbesondere in ruhigen Räumen als störend empfunden wird.

Andererseits ist es bekannt eine derartige Umsteuerung einer Arbeitseinheit über ein in deren Umkehrpunkten betätigbares Dreiwegeventil vorzunehmen. Die bekannten Dreiwegeventile besitzen jedoch den Richteil, daß ihre Schaltgenauigkeit zu wünschen übrig läßt da sie gegebenenfalls erst nach einem bestimmten, nicht präzise einzustellenden Weg des beäugten Ventilstößels umschalten.

Aus der DE-OS 22 39 200 ist schließlich ein Fluidsensor bekanntgeworden, bei dem das von der Zuströmleitung kommende Medium ständig über einen Sensorhohlraum und einen Ausgangsanschluß z. B. zu einem nachgeschalteten Gerät strömt Der Sensorhohlraum besitzt eine weitere Ausgangsöffnung, die durch ein Kontakt- und Stellglied in Form eines Ventils abgeschlossen ist das bei Berührung durch den überwachten Gegenstand die Ausgangsöffnung freigibt wodurch der Mediumzufluß zum Ausgangsanschluß unterbrochen wird und hierbei durch Druckabfall ein Signal erzeugt wird Bei dieser bekannten Anordnung stört einerseits der ständige Mediumfluß, andererseits kann die Signalabgabe nur durch Druckabfall erfolgen, was nachteilig hinsichtlich der Schaltgenauigkeit bzw. der Schaltgeschwindigkeit ist

Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Staudruckdüse der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei minimalem Verbrauch von Steuermedium eine sehr hohe Schaltgenauigkeit und kurze Ansprechzeit besitzt

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Maßnahmen aus dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs gelöst

Damit ist der Verbrauch an Medium, z. B. Luft, auf ein Minimum reduziert, da diese nur extrem kurze Zeit vor dem Verschließen der Austrittsdüse ausströmen kann. Der Luftverbrauch ist bei dem erfindungsgemäßen Rückstaufühler gegenüber den bekannten um etwa 99% geringer, so daß er im wesentlichen vernachlässigt werden kann. Darüber hinaus stört das nur kurzzeitige Ausströmen der Steuerluft auch in sehr ruhigen Räumen nicht Andererseits wird dadurch, daß das Sitzventil erst unmittelbar vor dem Verschließen der Austrittsdüse öffnet, gewährleistet daß die Steuerluft zum Zeitpunkt der Umsteuerung bereits strömt, so daß die Ansprechzeit extrem kurz ist Dies ist darauf zurückzuführen, daß im Gegensatz zu Ventilen zum Zeitpunkt der Umsteuerung die Trägheit des verwendeten Steuermediums nicht erst überwunden werden muß. Das frühzeitige Einleiten der Strömung des Mediums zur Signalleitung hin, sowie die gesamte innere Ausgestaltung der Anordnung, hierbei insbesondere diejenige der Kammer, bringen eine besonders günstige Strömungssituation, möglichst ohne Verwirbelungen mit sich, was zusammen mit der Tatsache, daß der erfindungsgemäße Rückstaufühler gleichzeitig als Endanschlag verwendet werden kann, zum Erzielen einer sehr kurzen Ansprechzeit und einer extrem hohen Genauigkeit beim Umsteuern führt. Weitere Vorteile des Erfindungsge-

genstandes sind die kompakte, platzsparende Bauweise und der trotz des sehr geringen Luftverbrauchs noch erzielbare sogenannte Selbstreinigungseffekt Ferner ist im Unterschied zu Ventilen das Umschalten bei dem erfindungsgemäßen Rückstaufühler vom Weg unabhän-

Eine Verbesserung ergibt sich auch dadurch, daß die Verbindung zwischen Signalleitung und Mündung die verschließbare Verbindungsöffnung umgibt und sich hierbei unter Bildung einer Engstelle zur Mündung hin verjüngt Dies ergibt einen besonders günstigen Verlauf der Strömung, Verwirbelungen werden vermieden.

Bei einer Ausführungsform gemäß Anspruch 5 kann man das Verschlußstück mit Support oder den Gegenstand auf die Dichtfläche auffahren lassen, ohne daß sich die Abdichtwirkung auch nach mehreren Umsteuerungen verschlechtert, wobei darüber hinaus auch noch eine feine Justierbarkeit gegeben ist

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der folgenden Beschreibung zu entnehmen. Die einzige Figur zeigt einen Längsschnitt durch das Ausführungsbeispiel.

Der erfindungsgemäße Rückstaufahler 11 dient z.B. zum Umsteuern von doppelt beaufschlagbaren pneumatischen Kolben-Zylinder-Arbeitseinheiten. Dazu weist er zwei Schlauchanschlußstutzen 12 und 13 auf, von denen der Stutzen 12 eine Zuströmleitung 14 bildet und mit einer ununterbrochen speisenden, nicht dargestellten Druckluftquelle verbunden ist und der Stutzen 13 eine Signalleitung 15 bildet und mit einer nicht dargestellten Umsteuervorrichtung für die Arbeitseinheit verbunden ist Ferner besitzt er an seinem den Anschlußstutzen 12, 13 abgewandten Ende ein Mundstück 16, das eine axiale Austrittsdüse 17 besitzt die von einem mit dem Kolben der Arbeitseinheit zusammenwirkenden, gemäß Doppelpfeil A verschiebbaren strichpunktiert dargestellten Gegenstand 20 druckdicht verschließbar ist

Die Anschlußstutzen 12, 13 sind in Bohrungen eines Ventilkörpers 18 axial und parallel zueinander verlaufend eingepreßt der seinerseits in die Bohrung 19 eines Düsenkörpers 21 eingesetzt beispielsweise eingepreßt und dort gehalten ist Der Düsenkörper 21, der ebenso wie der Ventilkörper 18 zylindrisch ist besitzt ein Außen-Feingewinde, mit dem er in eine nicht dargestellte Halterung einschraubbar und dort in bezug auf das mit ihm zusammenwirkende Verschlußstück 20 axial einstellbar ist Dieser justierbare Festanschlag kann durch zwei auf das Außengewinde 22 aufgeschraubte Muttern 23 arretiert werden. An seinem den Schlauchanschlußstutzen 12, 13 abgewandten Ende geht der Düsenkörper 21 in das einen kleineren Außendurchmesser besitzende, angeformte Mundstück 16 über, das eine die zentrische Austrittsdüse 17 umgebende plangeschliffene und gehärtete, ringförmige Anschlagfläche 24 aufweist an die sich der betreffende Gegenstand 20, die Austrittsdüse 17 druckdicht verschließend, anlegen kann.

Der Ventilkörper 18 besitzt an seinem innerhalb des Düsenkörpers 21 angeordneten und den Stutzen 12,13 &o abgewandten Ende, mit dem es an einer Stufe der Bohrung 19 im Düsenkörper 21 in axialer Richtung anliegt, eine durchmesserkleinere hülsenartige Anformung 31, die eine axiale, sich in das innere Ende des Ventilkörpers fortsetzende, zur Längsachse 26 der· b5 Rückstaufühlers 11 bzw. des Düsenkörpers 21 konzentrische, gestufte SacMochbohrung 27, die an ihrem Grund über eine kleine axiale exzentrische Bohrung 28 im Ventilkörper 18 mit der Zuströmleitung 14 in Verbindung steht Im Bereich der Anformung 31 ist in die Sacklochbohrung 27 ein Ring 32 druckdicht eingesetzt der an seiner inneren Ringfläche mit einem angeformten, spitz vorragenden, ringförmigen Ventilsitz 33 versehen ist Durch die axiale zentrische Bohrung 34 des Ringes 32 ragt ein Stößel 36 hindurch, der mit seinem freien Betätigungsende die Austrittsdüse 17 durchdringt und die Anschlagfläche 24 des Mundstücks 16, vorzugsweise um etwa 1 bis 2 mm, überragt An seinem innerhalb der Sacklochbohrung 27 angeordneten Ende ist der Stößel 36 mit einem Ventilkolben 37 fest verbunden, der in Ruhestellung unter der Wirkung einer Druckfeder 38 am Ventilsitz 33 druckdicht anliegt Dabei umgibt die Druckfeder 38 mit ihrem einen Ende eine durchmesserkleine Anformung am Ventilkolben 37 und stützt sich andererseits an einer Stufe im Bereich des Grundes der Sacklochbohrung 27 ab. Der Ventilkolban 37 besitzt ferner zwischen der Innenwand der Sacklochbohrung 27 und dem Ventilsitz 33 an einer Steile des Umfangs eine axiale Nut 37' Die wirksame Ringfläche zwischen dem Stößel 36 und der Innenwand der der Austrittsdüse 17 genau gegenüberliegenden Bohrung 34 des Ringes 32 ist kleiner als die wirksame Ringflf ihe zwischen dem Stößel 36 und der Innenwand der Austrittsdüse 17.

Zwischen der hülsenartigen Anformung 31 des Ventilkörpers 18 und der Bohrung 19 des Düsenkörpers 21 ist ein ringförmiger Raum 39 enthaken, der in einen sich in Richtung der Austrittsdüse 17 konisch verjüngenden Raum 41 übergeht wobei an einer Stelle zwischen der konischen Innenfläche der Bohrung 19 und dem freien Ende der Anformung 31 eine ringförmige Engstelle 42 besteht Die Räume 39 und 41 bilden gemeinsam eine Kammer, die einerseits mit der Signalleitung und der Austrittsdüse verbunden ist und andererseits nach öffnen des Ventils 33, 37 mit der Zuströmleitung verbunden werden kann. An eic im der kleinen Exzenterbohrung 28 abgewandten Bereich besitzt der Ventilkörper 18 eine exzentrische, axial verlaufende Nut 43, die einerseits mit dem ringförmigen Raum 39 und andererseits mit der Signalleitung 15 in Verbindung steht, und die von der Innenwandung des Düsenkörpers 21 umfangsseitig abgeschlossen ist

Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Rückstaufühlers 11 ist folgende: In der in der Zeichnung dargestellten Lage, in der der Gegenstand 20 der nicht dargestellten Arbeitseinheit am Stößel 36 zur Anlage kommt und sich gerade auf die Anschlagfläche 24 zu bewegt Steht Druck in der Zuströmleitung 14 und am Ventilkolben 37 an, der jedoch in Richtung des Druckes am Ventilsitz 33 anliegt und die Ringöffnung 34 verschließt Beim Weiterbewegen des Gegenstandes 20 wird der Stößel 36 kurz vor dessen Auftreffen auf die gehärtete Anschlpgfläche 24 bewegt bzw. verschoben, so daß der Ventilkolben 37 von seinem Sitz 33 abgehoben wird und die Ringöffnung 34 freigibt. Es kann dann die an der Zuströmleitung 14 anstehende. Druckluft durch die Ringföffnung 34 und die Austrittsdüse 17 aus dem Düsenkörper 21 austreten. Durch das Flächenverhältnis dieser beiden Ringöffnungen und die besondere Anordnung bzw. die Umlenkung und Verengung der Verbindung zur Signalleitung 15 ist gewährleistet, daß im wesentlichen die gesamte durch die Zuströmleitung 14 zugeführte Druckluft aus der Austrittsdüse 17 austritt und nicht durch Wirbel od. dgl. zur Signalleitung 15 umgelenkt werden kann. Bei weiterer Bewegung legt sich der Gegenstand 20

dichtend an die Anschlagfläche 24 an und verschließt damit die Austrittsdüse 17 im wesentlichen druckdicht. Da zu diesem Zeitpunkt die Ringöffnung 34 immer noch offen ist, jedoch die Austrittsdüse 17 verschlossen, staut sich die zugeführte Druckluft vor dieser, also innerhalb des konischen Kammerteiles oder Raumes 41, und wird zur Signalleitung IS hin umgelenkt und weiter zur nicht dargestellten Umsteuervorrichtung geleitet, die ein Umsteuern der Arbeitseinheit bewirkt, worauf sich der mit dem Arbeitskolben verbundene Gegenstand 20 zurückbewegt und von der Anschlagfläche 24 abhebt. Bei der Rückbewegung erfolgt der obige Vorgang in entsprechend umgekehrter Weise: es wird also die Druckluft wieder durch die Austrittsdüse 17 geleitet, sobald diese freigegeben ist, und es wird dann die

Ringöffnung 34 mittels des unter Wirkung der Druckfeder 38 zugeführten Ventilkolbens 37 wieder druckdicht verschlossen. Die Umsteuervorrichtung hat damit nur einen relativ kurzen Umsteuer-Druckluft-lmpuls erhalten. Da sich bei dem erfindungsgemäßen RückstaufUhler 11 die zur Umsteuerung dienende Druckluft zum Zeitpunkt der Umsteuerung bereits in strömenden Zustand befunden hat, kann eine sehr hohe Schaltgenauigkeit von beispielsweise etwa ViooSek. erreicht werden. Des weiteren ist der Luftverbrauch durch das nur kurzzeitige Ausblasen der Steuerluft auf ein Minimum begrenz! Ferner ist durch das Feingewin de 22 der Zeitpunkt bzw. die örtliche Lage der Umsteuerung sehr genau einstellbar.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Rückstaufühler mit einer Zuströmleitung für ein ständig unter Druck anstehendes Gas, mit einer Austrittsdüse, die nach dem Prallplattenprinzip mit einem sich nähernden Gegenstand zum Zwecke der Signalabgabe in einer Signalleitung zusammenwirkt und die von einer zum druckdichten Verschließen der Austrittsöffnung der Austrittsdüse dienenden Ringfläche umgeben ist, wobei die Zuströmleitung und die parallel dazu liegende Signalleitung über Verbindungsöffnungen mit einer Kammer verbunden sind, die mit der Austrittsdüse in offener Verbindung steht, und wobei die Verbindungsöffnungen von der Zusjrömleitung und die Austrittsdüse koaxial verlaufender wirksame Querschnitt der Verbindungsöffnung kleiner ist als der der Austrittsdüse, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsöffnung (34) von der Zuströmleitung (14) zu der Kaaimer (39,41) mittels eines Sitzventils (32, 37) verschlossen ist, das vom Gegenstand (20) über einen durch die Austrittsöffnung der Austrittsdüse (17) geringfügig herausragenden Stößel (36) entgegen der Wirkung einer Rückstellkraft zu öffnen ist, und daß die Kammer (39, 41) sich im Bereich zwischen dem Sitzventil (32) und der Austrittsdüse unter Bildung einer Engstelle (42) zur Austrittsdüse (17) hin verjüngt

2. Rückstaufühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (39,41) einen das Sitzventil (32, 37) und die zugehörige Verbindungsöffnung (34) umgebenden Ringraum (39) und den sich konisch verjüngenden Kaminerteil (41) aufweist

3. Rückstaufühler nacn Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuströmleitung (14) und die Signalleitung (15) sich an einander gegenüberliegenden Seiten der Längsachse des Düsenkörpers befinden.

4. Rückstaufühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Rückstellkraft teilweise durch eine Feder (38) erzeugt wird.

5. Rückstaufühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die die Austrittsdüse (17) umgebende Ringfläche (24) als einstellbarer Anschlag für den Gegenstand dient und

Einstellbarkeil der als Anschlag dienenden

zur

Ringfläche (24) die Mantelfläche des Rückstaufühlers mit einem Feingewinde (22) versehen ist

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