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Beschreibung.
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Feststellen der jeweiligen
Stellung des Arbeitskolbens eines drucknittelbetätigten Stellmotors.
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Aus der DE-PS 22 37 244 ist es bekannt, zum Feststellen der Endstellungen
des Arbeitskolbens.eines doppelt wirkenden, druckmittelbetätig-ten Stellmotors eine
Verbindung zwischen Druck- und Rücklaufseite vorzusehen, die in den Endstellungen
des Arbeitskolbens von diesem unterbrochen wird. Das Nichtvorhandensein eines Durchflusses
in der Versorgungsleitung bzw. in der Rücklaufleitung zeigt damit das Erreichen
der-Endstellung des Arbeitskolbens an, während ein vorhandener Durchfluß das Blockieren
des Arbeitskolbens in einer Zwischenstellung anzeigte Damit ist es zwar möglich,
die Endstellung von hydraulisch betätigten Armaturen auch über große Entfernungen
am Betätigungselement anzuzeigen, jedoch ist eine Druck- und Rücklaufleitung erforderlich,
selbst wenn der Arbeitskolben des Stellmotors von einer Druckfeder beaufschlagt
und somit nur eine Druckmittelleitung für seine Betätigung erforderlich wäre.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs
angegebenen Art so auszubilden, daß sie im Aufbau einfacher ist und zugleich vielseitiger
eingesetzt werden kann.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch die Merkmale im Kennzeichen
des Anspruchs 1 gelöst. Die Änderung der Strömungsgeschwindigkeit, die durch das
vom Stellmotor gesteuerte Ventil im Bereich der Armatur hervorgerufen wird, tritt
ebenso
über die gesamte Versorgungsleitung auf, so daß auch am Betätigungselement die Änderung
der Strömungsgeschwindigkeit durch entsprechende Meßeinrichtungen festgestellt werden
kann.
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Gegenüber der bekannten Vorrichtung, bei der das Vorhandensein eines
Durchflusses für die Anzeige verwendet wird, ist bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung,
bei der die Strömungsgeschwindigkeit für die Anzeige verwendet wird, nur noch eine
einzige Leitung erforderlich, nämlich die ohnehin vorhandene Versorgungsleitung
der Armatur, so daß bei federbeaufschlagten Armaturen keine zusätzliche Leitung
verlegt werden muß. Außerdem ist die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht nur zum
Feststellen der Endstellungen des Arbeitskolbens eines Stellmotors geeignet, indem
jeweils in den Endstellungen eine meßbare Geschwindigkeitsänderung eintritt, sondern
auch zum Feststellen von Zwischenstellungen des Arbeitskolbens, indem die Strömungsgeschwindigkeit
alternierend geändert wird und die durch eine Änderung der Strömungsgeschwindigkeit
erhaltenen Signale gezählt werden, wobei die Anzahl der Signale als Bezugsgrdße
für eine bestimmte Stellung dient. Hierbei ist es zweckmäßig, am Stellmotor eine
Steuerkurve anzubringen, mittels der das in der Versorgungsleitung angeordnete Ventil
alternierend in wenigstens zwei unterschiedliche Drosselstellungen schaltbar ist.
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Um die durch die. Geschwindigkeitsänderung erzeugten Signale leicht
registrieren und in eine Anzeige umsetzen zu können, weist die Einrichtung zum Messen
der Strömungsgeschwindigkeit Durchflußschalter auf, welche eine Änderung der Strömungsgeschwindigkeit
in elektrische Signale umsetzen.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die Steuerkurve wenigstens
in den Endstellungen des Stellmotors mit Steuernocken
für eine
dritte Drosselstellung des Ventils versehen, die kurz vor Erreichen der Endstellung
geschaltet wird, um diese sicher anzuzeigen. Diese dritte Drosselstellung kann auch
für die Anzeige besonderer Z:ischenstellungen vorgesehen werden.
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Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgehd
anhand der Zeichnung näher erläutert. Die Fig. 1 bis 7 zeigen in schematischer Darstellung
eine erfindungsgemäße Vorrichtung in drei verschiedenen Betriebsstellungen des vom
Stellmotor gesteuerten Ventils.
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In den Figuren ist mit 1 ein Stellmotor bezeichnet, dessen Arbeitskolben
2 einseitig von einer Druckfeder 3 beaufschlagt ist. Zum Verschieben des Arbeitskolbens
2 entgegen der Kraft der Druckfeder 3 wird über eine Versorgungsleitung 4 Druckmittel
in den Stellmotor eingeleitet. An der Kolbenstange des Arbeitskolbens 2 ist eine
Steuerkurve 5 angebracht, welche ein in der Versorgungsleitung 4 angeordnetes Ventil
6 steuert.
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Bei denEdargestellten Ausführungsbeispiel ist die Steuerkurve 5 mit
zwei unterschiedlichen Steuernocken 5a und 5b versehen, zwischen denen jeweils eine
Vertiefung 5c angeordnet ist. Diesen drei möglichen Stellungen des an der Steuerkurve
5 anliegenden Steuerelementes 7 des Ventils 6 entsprechen drei Drosselstellungen
6a, 6b und 6c, von denen die Stellung 6a eine starke Drosselung des Strömungsqueschnitts
der Versorgungsleitung 4 ergibt, die Stellung 6b eine mittlere Drosselung und die
Stellung 6c eine schwache Drosselung.
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Die einer starken Drosselung entsprechenden Steuernocken 5a sind an
den gegenüberliegenden Enden der Steuerkurve 5 angeordnet, welche den beiden Endstellungen
des Arbeitskolbens 2 entsprechen. Es. ist auch möglich, einen derartigen Steuernocken
5a
zum Hervorheben einer Zwischenstellung anstelle eines der Steuernocken Sb vorzusehen.
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Zum Betätigen des Stellmotors 1 ist ein Umschaltventil 8 vorgesehen,
das beispielsweise auf Tankschiffen in einer Entfernung von 100 m und mehr vom Stellmotor
1 an einem Steuerpult angebracht sein kann. Im Bereich des Umschaltventils 8 sind
Durchflußschalter 9' und 9" in Bypaß-Leitungen 10' und 110" angeordnet, welche eine
in der Versorgungsl.eitung 4 angeordnete te einstellbare Drosselstelle 11 umgehen.
Diese Durchflußscha: ter 9' und 9" wandeln eine bestimmte Strömungsgeschwindigkeit
in ein elektrisches Signal um, das für die Anzeige der Stellung des Arbeitskolbens
2 verwendet wird.
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Im einzelnen arbeitet die Vorrichtung wie folgt. Der Stellmotor 1
steuert über seine Stellstrecke mittels der Steuerkurve 5 das Ventil 6, das die
Strömungsgeschwindigkeit in ode: aus dem Arbeitsraum des Stellmotors beeinflußt,
wobei bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die drei Ventilstellungen drei verschiedene
Geschwindigkeiten des Druckmediums in oder aus dem Arbeitsraum erzeugen. Diese verschiedenen
Geschwindigkeiten treten wegen der Kontinuität auch an dem weit von dem Stellmotor
entfernt liegenden Umschaltventil 8. bzw. an den Durchflußschaltern auf, an denen
die verschiedenen Geschwindigeitssignale in elektrische Signale umgewandelt werden
und anhand der elektrischen Signale die Stellung des Arbeitskolbens 2 im Stellmotor
1 angezeigt wird. In Fig. 1 befindet sich das Steuerelement 7 des Ventils 6 in einer
Vertiefung 5c der Steuerkurve 5, so daß das Ventil 6 in die-schNtach gedrosselte
Stellung 6c geschaltet ist. Hierdurch tritt in der Versorgungsleitung 4 eine relativ
hohe Strömungsgeschwindigkeit auf, welche das Schließen der beiden Durchflußschalter
9' und 9" bewirkt. Das Schließen der beiden Schalter ergibt damit ein bestimmtes
elektrisches Signal. Bei der weiteren Stellbewegung des Arbeitskolbens 2 wird das
Steuerelement 7
des Ventils durch einen Steuernocken 5b beaufschlagt
(Fig.2), wodurch das Ventil 6 in die mittlere Drosselstellung 6b geschaltet wird.
Aufgrund der geringeren Strömungsgeschwindigkeit in dieser mittleren Drosselstellung
öffnet der Durchfluß schalter 9', während der Durchflußschalter 9" aufgrund seiner
Auslegung noch geschlossen bleibt. Hierdurch erhält man ein gegenüber der Stellung
nach Fig. 1 unterschiedliches elektrisches Signal. Zwischen den Endstellungen des
Arbeitskolbens werden diese beiden elektrischen Signale entsprechend der den Drosselstellungen
6c und 6b entsprechenden unterschiedlichen Geschwindigkeiten alternierend geschaltet,
wobei die Anzahl der so erhaltenen Impulse als Bezugsgröße für die Stellung des
Arbeitskolbens 2 dient.
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Die in Fig. 3 wiedergegebene starke Drosselstellung 6a des Ventils
6 wird. kurz vor Erreichen der Endstellung des Arbeitskolbens 2 durch die an den
Enden der Steuerkurve angebrachten Steuernocken 5a geschaltet. Bei der dadurch verringerten
Strömungsgeschwindigkeit in der Versorgungsleitung 4 werden beide Durchflußschalter
9 und 9" ausgeschaltet, wodurch ein drittes elektrisches Signal erhalten wird. An
sich könnte auch durch die Anzahl der aus den Stellungen in Fig. 1 und 2 erhaltenen
elektrischen Signale die Endstellung des Arbeitskolbens bestimmt werden, jedoch
wird durch die dritte Dros.selstel3.ung 6a die Anzeige der Endstellung hervorgehoben,
um diese sicher an: zeigen. Entsprechend kann auch ím.Bereich besonderer hervorzuhe-.bender
Zwischenstellungen die dritte Drosselstellung 6a geschaltet werden, üm diese sicher
anzuzeigen.
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Die Drosselstelle 11 kann beispielsweise so eingestellt werden, daß
sie größer oder gleich der Drosselstellung 6b des Ventils 6 ist, so daß bei der
entsprechenden Strömungsgeschwindigkeit die Durchflußschalter 9' und 9" nicht beaufschlagt
werden. Im Verhältnis zur Drosselstellung 6b ist die Drosselstelle 11 kleiner ausgelegt,
sodaß durch die dadurch
hervorgerufene Durchströmung des Bypasses
10" der Durchflußschalter 9" schließt (Fig. 2). In entsprechender Weise bewirkt
das Verhältnis der Drosselstelle 11 zu der größeren Drosselstelle 6c eine Durchströmung
und Beaufschlagung beider Durchflußschalter 9' und 9" (Fig. 1).
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Das Umschaltventil 8 verbindet in den Stellungen nach Fig. 2 und 3
den Arbeitsraum des Stellmotors bzw. die Versorgungsleitung 4 mit einer Pumpen2,
welche Druckmedium in den Arbeitsraum des Stellmotors fördert, während in der Stellung
nach Fig. 1 die Versorgungsleitung 4 mittels des Umschaltventils 8'an ein druckloses
Reservoir 13 angeschlossen ist, so daß die Druckfeder 7 das Druckmedium aus dem
Arbeitsraum des Stellmotors in das Reservoir 13 drückt.-Bei 14 ist eine Einrichtung
zur Anzeige der Schaltstellung des Umschaltventilc 8 angedeutet. Die Mittelstellung
dieser Anzeigeeinrichtung 14 entspricht dem Abschalten des Umschaltventils 8 in
die im Mittelfeld schematisch wiedergegebene Schaltstellung.
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Mittels der beschriebenen Vorrichtung können Informationen über die
Stellung des Arbeitskolbens 2 eines einseitig von einer Feder beaufschlagten Stellmotors
über große Entfernunger mittels der Durclußgeschwindigkeii in oder aus dem Arbeitsraum
des Stellmotors weitergeleitet und zur Stellungsanzeige verwendet werden, ohne daß
es einer zusätzlichen elektrischen oder hydraulischen Leitung zwischen Stellmotor
1 und Betätigungselement 8-bedarf. Die beschriebene Vorrichtung kann auch bei Stellmotoren
Anwendung finden, deren Arbeitskolben beidseitig mit Druckmittel beaufschlagt wird.
In diesem Falle kann: das Ventil 6 in die Druck- oder in die Rücklaufleitung eingesetzt
sein.
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Für die Stellungsanzeige selbst können verschiedene optische oder
akustische Geräte Anwendung finden, welche die'elektrischen Signale der Druckschalter
9' und 9" in eine digitale
oder analoge.Anzeige umsetzen Es ist
auch möglich, eine der Steuerkurve 5 in etwa entsprechende Anzeige vorzusehen, anhand
der auch Zwischenstellungen leicht ablesbar sind.
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