DE2800724A1

DE2800724A1 - Anzeige- und kontrollvorrichtung fuer die stellung einer drehbaren welle

Info

Publication number: DE2800724A1
Application number: DE19782800724
Authority: DE
Inventors: Byron F Wolford
Original assignee: ROSE JOHN F
Current assignee: ROSE JOHN F
Priority date: 1977-01-12
Filing date: 1978-01-09
Publication date: 1978-07-13
Also published as: JPS53104868A; GB1597643A; NL7800349A

Description

1.) Byron F. Wolford, Route 1, Fergus Falls, Minnesota 56537(V.St.A 2.) John F. Rose, Unterwood, Minnesota 56586 (V.St.A.)

"Anzeige- und Kontrollvorrichtung für die Stellung einer drehbaren Welle"

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Anzeige der Drehstellung einer Drehwelle und insbesondere auf eine Anzeige- und Kontrollvorrichtung für die Stellung einer Drehwelle, die auch unter rauhen Umgebungsbedingungen arbeitsfähig ist.

Die Erfindung ist insbesondere in Verbindung mit Flüssigkeitsoder anderen Systemen verwendbar oder einsetzbar, in welchen es wünschenswert ist, die Lage von Drehventilen, z.B. ob diese offen oder geschlossen sind, zu kontrollieren bzw. anzuzeigen und/oder die öffnung oder den Schließvorgang nachfolgender Ventile in der Leitung als Funktion der Offen- oder Geschlossenstellung des vorerwähnten ersten Ventiles zu kontrollieren.

Zum Stand der Technik gehören elektrische Schalter, die mechanisch in Abhängigkeit von der Arbeitsstellung des Drehventiles betätigt werden. Diese mechanisch betätigten Ventile unterliegen häufig rauhen Umweltbedingungen, z.B. Staub, Feuchtigkeit, korrodierender oder explodierender Medien. Diese unfreundlichen Umweltbedingungen haben zerstörerische Auswirkungen auf die elek-

- 7 _ 809828/0934

-7- 280G724

trischen Schalter, und über einen gewissen Zeitraum können diese Umweltbedingungen zu Fehlfunktionen des Schalters führen, die zu falschen Anzeige- und Kontrollsignalen führen. So ist es z.B. möglich, daß, wenn ein Schalter nicht das gewünschte Offen- oder Geschlossensignal an das nachfolgende Ventil im Leitungsfluß abgibt, hier offensichtlich schnell erhebliche Nachteile in dem gesamten Arbeitssystem auftreten können.

Die Erfindung löst die bei den bekannten Systemen auftretenden Probleme dadurch, daß eine Anzeige- und Kontrollvorrichtung für die Drehstellung einer Drehwelle vorgeschlagen wird, die einen oder mehrere elektrisch kontrollierte Schalter in einem Gehäuse umfassen,die gegen die Einflüsse der Umgebung abgedichtet sind. Die Schalter werden dadurch betätigt, daß eine magnetische Kupplung durch eine nicht magnetische Wandung des Gehäuses erfolgt. Auf diese Weise werden die Stellung einer Drehwelle angebende Anzeige- und Kontrollsignale geschaffen, bei denen Schalter benutzt werden, die durch die in vielen Fällen vorhandene, rauhe Umgebung nicht mehr beeinflußt werden.

Gemäß der Erfindung wird eine Anzeige- und Kontrollvorrichtung für die Drehstellung einer drehbaren Welle vorgeschlagen, die ein Gehäuse mit einem Schalterraum umfaßt und mit Vorrichtungen, um das Gehäuse abzudichten, um derart den Schalterraum vom äußeren Umgebungsbereich des Gehäuses zu isolieren. In dem Schalterraum sind Schaltvorrichtungen vorgesehen, und magnetische

809828/Q934

Einrichtungen sind derart mit der Drehwelle gekuppelt oder an die Drehwelle angeschlossen, daß die Schaltvorrichtungen in Funktion der Stellung der Drehwelle betätigt werden. Die Schaltvorrichtungen können dabei die Stellung der Drehwelle auf die Schalterbetätigung durch eine Wandung des Schaltergehäuses hindurch übertragen.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird eine Vielzahl von Microschaltern innerhalb des abgedichteten Schalterraumes eingesetzt, wobei diese Microschalter schwenkbar angeordnete,federbeaufschlagte Schaltarme aufweisen. Eine Vielzahl von Nocken wobei jeder Nocken mit einem getrennten Schalter zusammenarbeitet - ist mit einer drehbaren Spindel verbunden, die innerhalb des Schalterraumes angeordnet ist. An der drehbaren Spindel ist weiterhin ein ringförmiger Magnet angeschlossen, und zwar in der Nähe einer nichtmagnetischen Wandung des eigentlichen Gehäuses. Ein zweiter, ringförmiger Magnet ist in Nähe der nichtmagnetischen Wandung außerhalb des Schalter raunte s vorgesehen und ist mit der drehbaren Welle verbunden. Die ringförmigen Magnete sind magnetisch über die nichtmagnetischen Gehäusewandungen miteinander gekoppelt, derart, daß bei einer Drehbewegung der Drehwelle die drehbare Spindel ebenfalls Umdrehungsbewegungen ausführt, und zwar im Einklang mit der ersten Welle.

Die Nocken sind mit Stellschrauben versehen, die in Kontakt mit den Schaltarmen bei bestimmten Drehstellungen der eigentlichen Drehwelle stehen. Die Nocken sind einstellbar an der drehbaren

809828/0934

Spindel angeordnet, um die Rotationsstellung der Schalterbetätigung verschiedener Schalter einstellen zu können oder um die Betätigung der Schalter zu verzögern oder zu beschleunigen, wenn die Drehwelle ihre Drehstellung ändert.

Eine nachgiebige Befestigungsvorrichtung, beispielsweise eine typische Federklemme, wird an der Drehwelle vorgesehen, um
jeden Schock zu dämpfen, der durch den schnellen Wechsel der Drehwelle von der einen zur anderen Stellung bedingt werden
könnte.

Bei einer abgeänderten Ausführungsform der Erfindung sind die Anzeige- und Kontrollschalter innerhalb eines abgedichteten
Schalterraumes angeordnet und weisen schwenkbar angeordnete, federbeaufschlagte Schaltarme auf, an die Stabmagnete angeschlossen sind. Die Stabmagnete sind im wesentlichen in Nähe einer Wandung des abgedichteten Raumes angeordnet. Die Drehwelle wird mechanisch mit einer drehbaren Spindel verbunden, die außerhalb des abgedichteten Raumes angeordnet ist. Längs der Spindel und verbunden mit der drehbaren Spindel ist eine Vielzahl von Stabmagneten, die, wenn sie in Nähe der nichtmagnetischen Wand des abgedichteten Raumes gelangen, magnetisch die Stabmagneten, die mit den Schaltern verbunden sind, zurückstoßen. Die Stabmagneten sind einstellbar an der drehbaren
Spindel angeordnet, um damit die Drehstellung der Welle zu ändern, an welcher ausgewählte Schalter betätigt werden oder um die Schalterbetätigung zu verzögern oder zu beschleunigen,

- 10 -

809828/0934

wenn die Drehwelle ihre Ausrichtung ändert.

Auf diese Weise schafft jede Ausführungsform der Erfindung eine Anzeige- und Kontrollvorrichtung für die Stellung einer Drehwelle, bei welcher die elektrischen Schalter, die die Stellungsund Kontrollsignale erzeugen, innerhalb eines Raumes abgedichtet angeordnet und damit gegenüber der rauhen und ggf. korrosiven Umweltatmosphäre abgedichtet und geschützt sind. Die Schalter werden über eine magnetische Kopplung betätigt.

Diese und weitere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Einrichtung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der Zeichnungen hervor. Die Zeichnungen zeigen dabei in

Fig. 1 eine Seitenansicht auf eine Kontroll- und Anzeigevorrichtung für die Stellung einer Drehwelle gemäß der Erfindung, in

Fig. 2 in größerem Maßstab eine Endansicht auf die Anzeigevorrichtung gemäß Fig. 1 entsprechend der Richtung 2 - 2 in Fig. 1, in

Fig. 3 in nochmals größerem Maßstab einen Axialschnitt gemäß der Linie 3 - 3 in Fig. 2, in

Fig. 4 einen Querschnitt gemäß der Linie 4 - 4 in Fig. 3, in

Fig. 5 einen Querschnitt gemäß der Linie 5 - 5 in Fig. 3, in

- 11 -

809828/093*

Fig. 6 eine teilweise Seitenansicht der Anzeige- und

Kontrollvorrichtung für die Stellung einer Drehwelle einer abgeänderten Ausführungsform, in

Fig. 7 einen Teilschnitt gemäß der Linie 7 - 7 in Fig. 6, in

Fig. 8 in größerem Maßstab einen Axialschnitt gemäß der Linie 8 - 8 in Fig. 6, in

Fig. 9 einen Querschnitt gemäß der Linie 9 - 9 in Fig. 8, in

Fig. 10 eine Teilansicht auf die Einrichtung gemäß Fig. 3, wobei einige Teile weggebrochen sind, in

Fig. 11 eine Ansicht entsprechend Fig. 10, wobei die

falsche Ausrichtung der Drehachse des Antriebsmagneten der Vorrichtung aufgezeigt ist und in

Fig. 12 eine Teilansicht auf die Vorrichtung gemäß Fig. 3, wobei einige Teile weggebrochen sind und eine abgeänderte Ausführungsform der Erfindung dargestellt wird.

In den Zeichnungen ist in Fig. 1 eine Ausführungsform dargestellt, bei welcher die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem pneumatisch betätigten Drehventil verbunden ist. Mit 10 ist eine Anzeigevorrichtung für die Stellung einer Drehwelle bezeichnet, die im wesentlichen ein erstes zylindrisches Gehäuseteil 12 aufweist. Die Anzeigevorrichtung 10 ist mit einer Drehwelle 14 über eine Federklemme 16 verbunden, die nachfolgend noch be-

- 12 -

809828/093A

schrieben werden wird. Mit der Drehwelle 14 ist ein Scheibenoder Flügelventilteil 18 verbunden, das den Fluß durch eine Leitung 20 kontrolliert. Die Stellung des Ventils 18 wird durch eine pneumatisch betätigte Vorrichtung 22 herbeigeführt. Die Zuführung oder die Abführung der Luft durch die Leitungen 24 und 26 in die pneumatisch betätigte Vorrichtung 22 bewirkt eine Drehung der Welle 14 und damit eine Einstellung des Venteilteiles 18.

Die Anzeigevorrichtung 10 ist in größerem Maßstab in den Fig. bis 5 dargestellt. Das Gehäuseteil 12 ist zylindrisch ausgebildet und mit Innengewinde 28 versehen. Ein zweites Gehäuseteil 30 ist mit Außengewinde 32 ausgerüstet, das mit dem Innengewinde 28 kämmt. Das Gehäuseteil 12 und das Gehäuseteil 30 schaffen einen Schalterraum 34. Eine O-Ringdichtung 36 ist in Nähe der Gewindeverbindung zwischen den Gehäuseteilen 12 und vorgesehen. Der O-Ring 36 wird zusammengepreßt, wenn das Gehäuseteil 12 in das Gehäuseteil 30 eingeschraubt wird, wobei der Schalterraum 34, in der sich die eigentliche Anzeigevorrichtung 10 befindet, auf diese Weise wirksam gegen die Umgebung abgedichtet ist. Staub, Feuchtigkeit oder andere korrosive oder explosive Medien werden auf diese Weise daran gehindert, in den Schalterraum 34 durch die Dichtung zwischen dem Gehäuseteil 12 und 30 einzutreten. Die Dichtung zwischen dem Gehäuseteil 12 und dem Gehäuseteil 30 kann auch durch entsprechende zusammenwirkende Flächen an den Gehäuseteilen erreicht werden, die über mit Gewinde versehene Befestigungsmittel miteinander verbunden werden.

- 13 -

809828/0934

In dem Schalterraum 34 ist eine Vielzahl von Microschaltem38 angeordnet, die in vertikaler Richtung auf Schrauben 48 zwischen einer oberen Tragplatte 42 und einem ringförmigen Teil 44 des Gehäuseteiles 30 angeordnet sind. Eine Vielzahl von aus einem isolierenden Material hergestellten Distanzstücken 4 6 sind zwischen die Microschalter 38,über die Länge der Schrauben gesehen, eingeschaltet.

Die Microschalter sind deutlicher in Fig. 4 dargestellt. Jeder Microschalter weist einen Schaltarm 50 auf, der schwenkbar bei 52 gelagert ist und durch eine Feder 54 von einem Schaltgehäuse 56 wegbewegt wird. Das Schaltgehäuse 56 weist einen Vorsprung 58 auf, der als Anschlag für die Drehbewegung des Schaltarmes 50 um seinen Lagerpunkt unter dem Einfluß der Feder 54 dient. Ein Unterbrecherteil 55 ist so angeordnet, daß es durch den Schaltarm 50 heruntergedrückt oder freigegeben werden kann. Die Microschalter 38 können an sich bekannter Art sein und einen Schaltvorgang ausführen, wenn sie von der einen in die andere Stellung bewegt werden. Die in der Zeichnung dargestellten Schalter weisen eine Vielzahl von Klemmen 59, 60 und 62 auf, die allgemeinen, normalerweise offenen und normalerweise geschlossenen Arbeitsstellungen entsprechen. In der Zeichnung nicht dargestellte elektrische Verbindungen sind mit den Klemmen 59, 60 und 62 verbunden und führen zum Schalterraum 44 über einen Kanal 64, der in einem vorspringenden Teil 66 des Gehäuseteiles 30 vorgesehen ist. Eine elektrische Leitung 68 wird

- 14 -

809828/0934

- 14 - 280Ö724

über Gewinde in einer öffnung 70 aufgenommen, die in dem vorspringenden Teil 66 vorgesehen ist. Die Schraubverbindung der Leitung 68 mit dem Teil 66 ist ebenfalls abgedichtet oder vergossen, um den Schalterraum 34 sicher gegenüber der Umgebung zu isolieren.

Die Schaltarme 50 werden selbst über eine Vielzahl von Nocken betätigt, die längs einer drehbaren Spindel 74 angeordnet und mit dieser über Stellschrauben 76 verbunden sind, über den äußeren Umfang der Nocken 72 erstrecken sich Stellschrauben 78, die die Schaltarme 50 beaufschlagen, um die Schaltarme 50 gegen die Wirkung der Feder 54 nach unten zu drücken. Die Nocken sind an der Spindel 74 derart angeordnet, daß einige der vielen Microschalter 38 bei verschiedenen Stellungen der Spindel 74 betätigt werden. Die Drehstellung der Spindel 74 ist direkt mit der Drehstellung der Welle 14 gekoppelt. Die Spindel 74 ist drehbar in der Tragplatte 42 angeordnet, und zwar über ein Kugellager 77, das in einer Ausnehmung in der Spindel 74 gelagert ist und in Kontakt mit einem Befestigungsmittel 79 steht, das drehbar in einer entsprechenden öffnung in der Tragplatte 42 vorgesehen ist.

Die Spindel 74 steht in Kontakt mit einer nichtmagnetischen Wand 80 des Gehäuseteiles 30 über ein zweites Kugellager 82, das zwischen einer Ausnehmung in der Spindel 74 und einer Ausnehmung in der Wand 80 vorgesehen ist. Mit dem unteren Ende der Spindel 74 ist ein ringförmiger Magnet 84 verbunden, der einen

- 15 -

809828/0934

- is - 2SOυ724

einzelnen oder eine Vielzahl von Nord- und Südpolen aufweist, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Gegenüber der Wand 80 ist ein zweiter ringförmiger Magnet 86 vorgesehen mit ähnlichen, einander gegenüberliegenden Nord- und Südpolen, wie dies ebenfalls aus Fig. 3 erkennbar ist. Der Magnet 86 wird innerhalb einer nach außen vorspringenden Kammer 88 in deir. Gehäuseteil 30 angeordnet. Die Kammer 88 wird durch eine ringförmige Platte 90, die über Schrauben 92 mit dem Gehäuseteil 30 verbunden ist, verschlossen.

Ein Kugellager 94 ist zwischen dem ringförmigen Magnet 86 und der Wand 80 angeordnet, um eine Drehbewegung des Magneten 86 in Abhängigkeit von der Winkelstellung der Welle 14 zu ermöglichen. Der ringförmige Magnet 86 ist einteilig mit einem Magnetträger 96 ausgebildet, mit welchem die Federklemme 16 verbunden ist.

Wie aus Fig. 1 erkennbar, ist ein Kopplungsteil 15 mit der Welle 14 verbunden und wird von der Federklemme 16 aufgenommen. Die Federklemme 16 schafft eine etwas nachgiebige Verbindung zwischen der Welle 14 und dem ringförmigen Magnetträger 96, um damit Schocks zu dämpfen, die aufgrund schneller Wechsel der Drehventilstellung übertragen werden könnten.

Es soll an dieser Stelle darauf hingewiesen werden, daß die Federklemme 16 lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellt, um die Drehbewegung der Welle 14 auf dem Magnet 86 zu übertragen

- 16 -

ε υ 9 8 ■: a 10 3 3 k

ORfQiMAL INSPECTED

und daß hierauf die Erfindung keineswegs beschränkt ist. So ist es beispielsweise möglich, daß der Magnet 86 eine Welle aufweist, mit der ein Hebel verbunden ist, der durch die Welle 14 betätigt wird. Die Anzeigevorrichtung für die Stellung der Drehwelle könnte dann als Grenzschalter ausgebildet sein.

Eine ringförmige Schicht von Isoliermaterial, beispielsweise Kunststoff, wird zwischen die Platte 90 und das Gehäuseteil 30 eingeschaltet, um eine Gleitfläche für den ringförmigen Magneten 86 zu schaffen. Ein ähnliches Isoliermaterial 100 ist als Deckel für eine Kammer 102 vorgesehen, in der der Magnet 84 gelagert ist.

Die Wirkungsweise der in den Fig. 1 bis 5 dargestellten Ausführungsform ist wie folgt:

Die Nocken 72 werden mit der Spindel 74 in der Form verbunden, daß die Stellschrauben 78 winkelartig über die Spindel 74 verteilt ausgerichtet sind, um derart entsprechende Schalter 38 zu öffnen oder zu schließen, und zwar in einer vorbestimmten Abhängigkeit von der winkelmäßigen Stellung der Welle 14.

Es soll darauf hingewiesen werden, daß die Microschalter 38 sogenannte Ein- und Ausstellungen aufweisen können.

Der ringförmige Magnet 84 dreht sich in Verbindung mit der Drehung des ringförmigen Magneten 86, da die Magneten magnetisch über eine nichtmagnetische Wand 80 gekoppelt sind, und zwar durch die

- 17 -

8Q9828/0934

eigentliche Magnetkraft. Die Nord- und Südpole der ringförmigen Magnete 84 und 86 verriegeln über die entsprechenden Magnetlinien die beiden Magneten miteinander, so daß diese sich synchron drehen.

Die Microschalter 38 sind mit einer Anzahl von Anzeige- und Kontrollfunktionen versehen. Beispielsweise kann zusätzlich zu einem Signal, das die Offen- oder Geschlossenstellung des Ventiles anzeigt, der Wechsel der Stellung des Ventiles 18 durch einen der Microschalter 38 vorgenommen werden, wodurch die Offen- oder Geschlossenstellung von zusätzlichen Ventilen in der Leitung 20 bedingt wird. Die Zeitabstimmung des Öffnens oder Schließens der aufeinanderfolgenden Ventilteile in der Leitung 20 kann kritisch sein,und um daher diese Ventilfunktionen kritisch zu steuern, können die Nocken 72 in ihrer Stellung um die Spindel 74 eingestellt werden, um derart die Betätigung des Schaltarmes 50 durch die Stellschrauben 78 zu beschleunigen (voreilend zu betreiben ) oder zu verzögern.

Die magnetische Kopplung zwischen der Welle 14 und der Spindel 74 ermöglicht ein überdrehen, ohne daß eine Zerstörung der Anzeigevorrichtung eintritt. So ist es beispielsweise möglich, daß, wenn die Welle 14 überdreht wird, die Pole des Magneten 86 lediglich die Pole des Magneten 84 überlaufen und dann in die nächste, magnetisch gesicherte Stellung gelangen. Die Vorrichtung kann in die genau ausgerichtete Stellung der magnetischen Felder ohne Auseinanderbauen eingestellt werden, indem lediglich die Welle 14 in die entsprechende Stellung geführt wird.

-18 -

809828/0934

ORiQiNAL iä-fSPSCTED

Die mit Gewinde versehene Verbindung und O-Ringabdichtung zwischen dem Gehäuseteil 12 und dem Gehäuseteil 30 bewirkt eine wirksame Isolierung des Schalterraumes 34 gegenüber der Umgebung. Die Microschalter 38 sind daher weder dem Staub noch der Feuchtigkeit noch anderen korrosiven oder explosiven Medien ausgesetzt. Fehler im System, die darauf beruhen, daß die Microschalter diesen schwierigen ümgebungsbedingungen ausgesetzt sind, werden durch die erfindungsgemäße Einrichtung vollkommen ausgeschaltet.

Eine Gewindeverbindung und O-Ringabdichtung, so wie sie dargestellt ist, ist die bevorzugte Ausführungsform, aber es ist selbstverständlich, daß auch andere Dichtmittel zur Abdichtung des Schalterraumes 34 benutzt werden können, wenn dadurch der angestrebte und vorstehend erläuterte Erfolg erreicht wird.

Wie in den Fig. 3 und 10 dargestellt, haben die Spindel 74 und die Magneten 84 und 86 Drehachsen, die miteinander fluchten. Die Kugellager 77, 82 und 94 bewirken eine Selbstzentrierung, die Fehlausrichtungen der Drehachse korrigieren. Insbesondere zeigt Fig. 11 die Fehlausrichtung der Drehachse des Antriebsina gneten 86 gegenüber der Drehachse des getriebenen Magneten und der Spindel 74. Mit der gebrochen dargestellten Linie A ist die Drehachse der Spindel 74 und des getriebenen Magneten 84 bezeichnet. Die Drehachse des treibenden Magneten 86 ist mit B bezeichnet und die Fehlausrichtung oder der Winkel zwischen den

- 19 809828/0934

beiden Achsen A und B ist mit C bezeichnet. Es ist nicht ungewöhnlich, daß solche Fehlausrichtungen während des Anschlusses der Vorrichtung an die Drehwelle 14 auftreten und solche Fehlausrichtungen können aufgrund der verschiedenen Konstruktionen der Vorrichtung 22 notwendig werden. Die selbstausrichtende Lageranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht solche Fehlausrichtungen ohne Auswirkungen auf die eigentliche Anzeigevorrichtung 10.

Die selbstausrichtende Lageranordnung, die durch die Kugellager 77 und 82 herbeigeführt wird, schafft eine Produktionstoleranz, wodurch Fehlausrichtungen der Achse A gegenüber der Senkrechten oder der Normalen zur Wandung 80 ausgeglichen werden. Wiederum aufgrund der selbstausrichtenden Lagerung gemäß der vorliegenden Erfindung sind Fehlausrichtungen der Spindel 74 ohne Wirkung auf die einwandfreie Arbeitsweise der Vorrichtung. Manchmal ist es notwendig, daß Fehlausrichtungen gemäß der Achse B des Antriebsmagneten notwendig sind. Fig. 11 zeigt eine Fehlausrichtung, wobei die Achse B im Uhrzeigersinn gegenüber der Achse A versetzt ist. Es ist selbstverständlich, daß Fehlausrichtungen der Achse B auch im Gegenuhrzeigersinn, und zwar rundherum um 360° gegenüber der Achse A möglich sind und gemäß der Erfindung ausgeglichen werden.

Wie dies in Fig. 11 dargestellt ist, lagert sich der Magnetträger 96 an der inneren Kante 97 einer ringförmigen Schicht 95 derart, daß die innere Kante 97 nach außen von der Kammer 88

- 20 -

809828/093«

weggebogen wird. Die ringförmige Schicht 95 besteht vorzugsweise aus einem flexiblen Nylatrondichtring. Ein zweiter, in der Zeichnung nicht dargestellter Nylatrondichtring kann an der Wandfläche 99 der Kammer 88 vorgesehen sein. Obgleich die wesentlichen Teile der Fehlausrichtung durch die selbstausrichtenden Kugellager aufgenommen werden, schafft die Federklemme 16 eine gewisse Nachgiebigkeit und kann sich daher, wie dies in Fig. 11 dargestellt ist, etwas ausbiegen, um damit die Fehlausrichtung der Welle 14 zu ermöglichen. Der Grad der Fehlausrichtung, der durch die selbstausrichtenden Kugellager ermöglicht wird, wird durch die Größe der Kammer 38 bestimmt. Vorzugsweise ist die Kammer 88 in ihrer Größe so gewählt, daß ein maximaler Wert der Fehlausrichtung erlaubt ist und daß trotzdem eine magnetische Kopplung zwischen dem treibenden Magneten und dem getriebenen Magneten 84 möglich ist.

Fig. 12 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform der selbstzentrierenden Kugellageranordnung bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform ist die Spindel 74' mit einem konisch zulaufenden Endteil 120 und 122 versehen, die Spitzen 124 und 126 aufweisen. Die Tragplatte 42' kann mit einem Einsatz 128 aus entsprechendem Lagermaterial versehen sein, wobei dieser Einsatz eine konische Ausnehmung 130 aufweist, in die das Spitzende 126 führt. Die Wandung 80' ist mit einem Einsatz 134 aus entsprechendem Lagermaterial ausgerüstet, wobei dieser Einsatz ebenfalls eine konische Ausnehmung 136 und aufweist, die einander gegenüberliegend angeordnet sind. Das

- 21 -

809828/0934

Spitzende 124 wird von der Ausnehmung 133 aufgenommen. Der Antriebsmagnet 86' ist mit einem Stabteil 140 versehen, der axial längs der Rotationsachse des Magneten 86' angeordnet ist. Das Stabteil 140 weist ein Spitzende 142 auf, das in einer Spitze 144 mündet, die in der konischen Ausnehmung 136 aufgenommen wird. Die Spitzenden 120, 122 und 142 weisen vorzugsweise eine 70° Neigung auf, während die Neigung der konischen Ausnehmungen etwa bei 90° liegen.

Fig. 12 zeigt die Drehachse der Spindel 74', des Magneten 84' und des Antriebsmagneten 86' in fluchtender Anordnung. Jedoch ermöglichen das Spitzende 124 an der Spindel 74' und das Stabteil 140 Fehlausrichtungen der Drehachse, wie vorstehend beschrieben und wie in Fig. 11 dargestellt.

Obgleich zwei unterschiedliche Lageranordnungen dargestellt sind, ist es selbstverständlich, daß andere selbstzentrierende Lageranordnungen gewählt werden können, um damit trotzdem im Rahmen der Erfindung zu bleiben. So ist es beispielsweise möglich, daß handelsübliche, selbstzentrierende Lager eingesetzt werden. Zusätzlich kann die Spindel 74 mit Kugelenden ausgerüstet sein, die in entsprechenden konkaven Ausnehmungen aufgenommen werden, so wie die Spitzenden in den vorstehend beschriebenen konischen Ausnehmungen. Weiterhin ist es möglich, daß das Stabteil 140 mit einem etwas abgerundeten Endteil ausgerüstet wird, das in einer konkaven Ausnehmung in der Wandung.80' zusammenarbeitet. Schließlich ist es durchaus möglich, daß die Kugellager 82 und

- 22 -

809828/0934

87 fest an den gegenüberliegenden Enden der Spindel angeordnet sind, anstatt lose angeordnet zu sein, wie das vorstehend erläutert wurde.

Eine abgeänderte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 6 und 9 beschrieben.

In Fig. 6 ist eine Anzeigevorrichtung 200 dargestellt, die wirksam mit einer Drehwelle 202 verbunden ist, die beispielsweise mit einem nicht dargestellten Ventil verbunden ist, so wie dies unter Bezugnahme auf Fig. 1 erläutert wurde. Eine elektrische Leitung 204 ist in einem Endteil 206 der Anzeigevorrichtung 200 eingeschraubt. Die Schraubverbindung der Leitung 204 mit dem Teil 206 kann abgedichtet oder vergossen sein, um dadurch eine sichere Abdichtung des Schalterraumes zu erreichen. Die Anzeigevorrichtung 200 wird über einen Bügel 208 mit einer pneumatischen Betätigungsvorrichtung 212 verbunden, die identisch oder ähnlich der pneumatischen Vorrichtung 22 ist, wie sie in Fig. 1 dargestellt wurde.

Insbesondere aus den Fig. 8 und 9 ist erkennbar, daß die Anzeigevorrichtung 200 ein Gehäuseteil 214 und ein Gehäuseteil umfaßt, die über Verbindungsmittel 218 miteinander verbunden sind, um derart einen Schalterraum 220 zu schaffen. Das Gehäuseteil 214 und das Gehäuseteil 216 haben miteinander zusammenwirkende Flächen 222 (Fig. 9), an die ein entsprechendes Dichtmaterial angelegt werden kann, um dadurch eine ausreichende

- 23 -

809828/0934

Abdichtung gegenüber Staub, Feuchtigkeit sowie korrosiven und explosiven Medien zu schaffen. In dem abgedichteten Schalterraum 220 ist eine Vielzahl von Microschaltem224 angeordnet, die an einem Bügel 226 über Schraubverbindungen 228 angeschlossen sind. Isolierende Abstandsstücke 230 sind zwischen den benachbarten Microschaltern 224 vorgesehen. Jeder Microschalter 224 kann mit einer Vielzahl von Klemmen ausgerüstet sein, wie dies schon anhand der vorbeschriebenen Ausführungsform erläutert wurde, jedoch sollte darauf hingewiesen werden, daß jeder Schalter, der einen Unterbrecherkontakt aufweist, im Rahmen der Erfindung liegt.

Jeder Microschalter weist einen Schaltarm 232 auf, der schwenkbar bei 234 gegen die Wirkung einer Feder 236 gelagert ist. Mit dem Schaltarm 232 ist ein Stabmagnet 238 verbunden, der ein Magnetfeld erstellt, das außerhalb des Schalters 224 durch eine nichtmagnetische Wandung 24 0 des Gehäuseteiles 216 wirksam wird.

Die Drehwelle 202 ist über eine Kupplungsvorrichtung 242 mit einer Spindel 244 verbunden, die in Nähe der Wandung 24 0 gelagert ist. Die Spindel 244 wird an einem Ende in einer Ausnehmung 246 des Gehäuseteiles 216 aufgenommen. Eine Vielzahl von Magnetträgern248 sind einstellbar mit der Spindel 244 durch Stellschrauben 250 verbunden. Innerhalb des Magnetträgers sind Stabmagneten 252 angeordnet, die ein magnetisches Feld in

- 24 -

09828/0934

einer Richtung erzeugen, die im wesentlichen nach außen von der Oberfläche des Magneten 252 weggerichtet ist. Wie dies insbesondere aus Fig. 9 erkennbar ist, erfolgt eine Einwirkung zwischen den Magneten 252 und 238, wenn der Magnet 252 in die Nähe der Wandung 24 0 kommt, wodurch eine Betätigung der Microschalter 224 herbeigeführt wird. Die Nord- und Südpole der Magneten 238 und 252 sind so angeordnet, daß der Magnet 238 von dem Magnet 252 abgestoßen wird, wodurch der Schaltarm 232 gegen die Wirkung der Feder 236 geschwenkt wird.

Die Magnetträger 248 und die Spindel 244 sind in einer Kammer 254 angeordnet, die durch einen Deckel 256 verschlossen wird, der über Befestigungsmittel 258 an dem Gehäuseteil 216 gehalten wird. Obgleich die Microschalter mit Stabmagneten ausgerüstet dargestellt und beschrieben sind, ist es selbstverständlich, daß andere magnetisch betätigte Schalter eingesetzt werden können und im Rahmen der Erfindung liegen.

Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist wie folgt!

Wenn die Welle 202 von einer Stellung in die andere gedreht wird, werden einige der Magneten 238 durch Magnete 252 zurückgestoßen und dadurch die Microschalter 224 betätigt. So wie bei der vorher beschriebenen Ausführungsform können die Microschalter 224 eine Vielzahl von Anzeige- und Kontrollfunktionen kenntlich machen oder einleiten. Um die Drehstellung der Welle 202 zu ändern, in welcher gewisse Microschalter 224 betätigt

- 25 -

809828/0934

werden oder die Betätigung der Schalter vor oder zurückzustellen, kann die Winkelstellung des jeweils notwendigen Magnetträgers 248 lediglich durch Einstellen um die Spindel 244 verändert werden. Es ist selbstverständlich, daß die maximal mögliche Drehung der Spindel 244 in der Kammer 254 180° betragen kann, wobei jedoch normalerweise die Spindel 244 hinsichtlich ihrer Drehbewegung auf 90° beschränkt wird, was dem öffnen und Schließen der zugeordneten Ventilkonstruktionen, die mit der Welle 202 verbunden sind, entspricht. Auf diese Weise schafft die abgeänderte Ausführungsform der Anzeigevorrichtung ebenfalls einen abgedichteten Schalterraum für Microschalter, wodurch die Microschalter von der Umgebungsluft und Temperatur, von Staub, Feuchtigkeit und anderen korrosiven oder explosiven Stoffen geschützt sind.

Durch die erfindungsgemäße Einrichtung werden die zum Stand der Technik gehörenden Vorrichtungen dahingehend verbessert, daß die Schalter nunmehr dem Einfluß der Umgebungstemperatur nicht mehr unterworfen sind.

Obgleich im vorstehenden davon ausgegangen wird, daß die Drehwelle elektrische Schalter steuert, ist es selbstverständlich auch möglich, daß durch die Schalteinrichtung pneumatische, hydraulische oder andere Schalter betätigt werden.

Claims

Patentansprüche;

Anzeige- und Kontrollvorrichtung für die Stellung einer drehbaren Welle, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (12,3o; 214,216) mit einem Schalterraum (34,22o) und Vorrichtungen zur Abdichtung des Gehäuses gegen die Umgebungsatmosphäre, Schalter (38,224) innerhalb des Schalterraumes zur Erstellung von Anzeige- und Kontrollsignalen, Kupplungsvorrichtungen (16) zur drehbaren Verbindung mit der zu kontrollierenden Drehwelle (14,2o2), Schalterbetätigungsvorrichtungen (72, 248) innerhalb des Schalterraumes, magnetische Kupplungen (84,86) zwischen der Kupplungs-

809828/0934 -₂ -

² 2 8 ϋ υ 7 2

vorrichtung (16) der Welle und den Schalterbetätigungsini tteln zur Kupplung der Drehbewegung der Drehwelle (14,2o2) mit den Schalterbetätigungsvorrichtungen (72,248), um die Schalter in Abhängigkeit von der Drehstellung der Welle (14,2o2) zu betätigen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine drehbare Spindel (74) innerhalb des Schalterraumes (34) und Schalterbetätigungsmittel (72) an der Spindel (74), einen ersten mit der Spindel verbundenen Magneten (84) und einen zweiten mit der Drehwelle (14) verbundenen Magneten (86) zur magnetischen Kopplung der beiden Bauteile.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Magneten (84,86) als Ringmagnete ausgebildet sind, deren zentrale Achse mit der Drehachse der Drehwelle fluchtet.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter (38) federbeaufschlagte Schaltarme (5o) aufweisen und die die Schalter betätigenden Vorrichtungen durch einstellbare Nocken (72) gebildet sind.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einstellbaren Nocken (72) aus ringzylindrischen Bauteilen gebildet sind, , die die Spindel (74) aufnehmen und Stellschrauben (78) aufweisen, die mit den Schaltarmen (5o) in Kontakt bringbar -

509828/0934

sind.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,daß die Nocken (72) umfangsmäßig in Drehrichtung um die Spindel (74) verstellbar sind.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Klemmittel (16) zur Kupplung der Drehwelle (14) mit dem zweiten Magneten (86), wodurch ein Dämpfeffekt eventuell auftretender Schocks erreicht wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Federklemme (16), die mit dem Magneten (86) verbunden ist und ein Ende der Drehwelle (14) aufnimmt.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Stabmagneten (252), die an und längs der drehbaren Spindel (244) angeordnet sind, wobei die Spindel (244) und die Magnete (252) von magnetisch betätigbaren Schaltern (224) durch eine feste Wand (24o) des Schaltergehäuses (214,216) getrennt sind, so daß die Microschalter (224) magnetisch durch diese Wand (24o) hindurch durch die Stabmagneten betätigbar sind.

1o. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,daß die Stabmagneten (252) einstellbar an der drehbaren Spindel (244) befestigt sind, derart, daß die Umfangs-

809828/0934 . " ⁴ "

stellung der Stabmagneten um die Drehachse der Spindel verändert werden kann.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetisch betätigten Schalter (224) einen schwenkbar gelagerten Schaltarm (232) aufweisen, der über eine Feder (236) federbeaufschlagt ist und ein Stabmagnet (238) an dem Schaltarm (232) angeordnet ist, wobei dieser Stabmagnet (238) ein Magnetfeld schafft, das derart ausgerichtet ist, daß der Stabmagnet (238) zurückgestoßen wird, wenn er in Nähe des Stabmagneten (252) gelangt, um damit eine Änderung des magnetisch betätigten Schalters herbeizuführen.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Magnete (84, 86) durch eine Wand (8o) getrennt sind, die Ausnehmungen aufweist und die Magneten (84,86) Kugeln (82,94) besitzen, die als Kugellager dienen und in den Ausnehmungen der Wand und in entsprechenden Ausnehmungen der Magneten angeordnet sind.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch eine flexible Dichtplatte (95) , die dem Magneten (86) anliegt und diesen in Richtung der Wandung (8o) elastisch beaufschlagt.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekenn-

80982 8/0934 " ⁵ "

zeichnet durch eine Vielzahl von Microschaltern innerhalb des Schaltraumes und eine Vielzahl von Schaltbetätigungsvorrichtungen längs der drehbaren Spindel (74,244), die je mit einem Schalter zusammenwirken.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel (74,244) im wesentlichen senkrecht mit ihrer Achse gegenüber der Ebene der Wand (8o) ausgerichtet ist und Kugellagermittel aufweist, die eine geneigte Stellung der Drehachse gegenüber der Wand ermöglichen.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäusewand (8ο¹) mit einer Ausnehmung versehen ist, in die ein Lagerelement als Einsatz (134) einsetzbar ist, der mit entsprechenden Lagerelementen ( 12o, 142) der Spindel (74 ·) und der Drehachse (14') in Kontakt bringbar ist.

809828/0934