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Gebiet der
Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Vorrichtung zum Anzeigen der Position eines beweglichen Elementes
im Inneren einer Baugruppe gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1. Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus
Dokument DE-A-27 38 296 bekannt.
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Problem
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Es ist üblich, ein Steuerventil zum
Steuern des Stroms von Material durch eine Rohrleitung einzusetzen.
Ein Typ Steuerventil weist einen Zylinder mit einem Einlass an einem
Kopfende und einem Auslass in einer Seitenwand auf. Ein Kolben,
der verschiebbar im Inneren des Zylinders angebracht ist, steuert
den Materialstrom durch den Zylinder. Die Position des Kolbens wird
von einer Feder und dem Materialstrom durch eine Steuerleitung gesteuert.
Wenn der Druck von Materialstrom auf ein Kopfende des Kolbens den
Druck von dem Materialstrom in der Steuerleitung und von der Feder
am hinteren Ende des Kolbens übersteigt,
bewegt sich der Kolben, so dass Material durch den Zylinder strömen kann.
In einer geschlossenen Position ist der Druck von der Feder und
von Materialstrom durch die Steuerieitung am hinteren Ende des Kolbens
größer als
der Druck vom Material am Kopfende des Kolbens. Dadurch wird der
Kopf des Kolbens an das Kopfende des Zylinders gedrückt, wodurch
verhindert wird, dass Material durch den Zylinder strömt.
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Ein Problem besteht darin, ein System
zu schaffen, das die Menge an Material anzeigt, die durch ein Zylinderventil
strömt.
Ein System, das eingesetzt wird, um die Menge des Materialstroms
anzuzeigen, ist eine Anzeigeeinrichtung. Eine Anzeigeeinrichtung
kann eine Spindel bzw. Welle sein, die ein Ende aufweist, das an
einem Kolben angebracht ist, sowie eine zweites Ende, das aus einem
Ventilgehäuse
vorsteht. Wenn sich der Kolben in dem Zylinder bewegt, ändert sich
die Länge
des Schaftes, die aus dem Ge häuse
vorsteht und zeigt die Position des Kolbens in dem Zylinder an,
die wiederum den Materialstrom durch den Zylinder anzeigt.
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Zwei Probleme bestehen bei einer
Anzeigeeinrichtung mit einem vorstehenden Schaft. Das eine Problem
ist Undichtigkeit. Da der Schaft der Anzeigeeinrichtung mit dem
Kolben im Inneren des Zylinders verbunden ist, ist es möglich, dass
Material aus dem Zylinder über
die Schaftöffnung
in dem Gehäuse
austritt. Selbst wenn ausreichende Maßnahmen ergriffen werden, um
die Öffnung
abzudichten, ist es möglich, dass
Material durch die Öffnung
austritt. Zur Undichtigkeit kommt es normalerweise, wenn eine Dichtung, wie
beispielsweise ein O-Ring, aufgrund von Verschleiß, Alter
oder Korrosion nachlässt.
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Ein zweites Problem besteht in unbefugtem Eingriff.
Da der Schaft direkt mit dem Kolben verbunden ist, ist es möglich, den
Schaft nach außen
zu ziehen und den Kolben in eine offene Position in dem Zylinder
zu bewegen, so dass Material durch den Zylinder strömen kann.
Bedienungspersonen können den
Schaft benutzen, um das Ventil zu öffnen und Material aus der
Rohrleitung zu stehlen. Es gibt in der Technik einen Bedarf nach
einer Anzeigeeinrichtung, die Undichtigkeit verhindert und gegenüber unbefugtem
Eingriff geschützt
ist.
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Lösung
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Die obenstehenden sowie weitere Probleme werden
gelöst,
und ein technischer Fortschritt wird erreicht, indem eine Vorrichtung
geschaffen wird, wie sie in Anspruch 1 definiert ist. Bevorzugte
Ausführungen
sind in den abhängigen
Ansprüchen
offenbart.
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Eine umschlossene Anzeigeeinrichtung
wird auf folgende Weise geschaffen. Ein Schaft wird verschiebbar
in einem Schaftgehäuse
angebracht. Ein erstes Ende des Schaftes wird von dem Gehäuse umschlossen,
und ein zweites Ende des Schaftes wird mit einem Kolben im Inneren
des Zylinders verbunden. Der Schaft gleitet im Inneren des Schaftgehäuses, wenn
der Kolben in dem Zylinder gleitet. Ein Scheibenmagnet ist am ersten
Ende des Schaftes befestigt. Ein Ringmagnet ist verschiebbar an
der Außenseite
des Schaftgehäuses
angebracht. Magnetische Anziehung bewirkt, dass der Ringmagnet an
der Außenseite
des Schaftgehäuses
gleitet, wenn der Schaft den Scheibenmagnet an der Innenseite des Schaftgehäuses entlangschiebt.
Die Position des Ringmagnetes an der Außenseite des Schaftgehäuses zeigt
die Position des Kolbens in dem Zylinder an. Der Ringmagnet wird
von einem transparenten Gehäuse
umschlossen, um Beschädigung
der Anzeigeeinrichtung zu vermeiden, wobei gleichzeitig ein Benutzer
die Anzeigeeinrichtung sehen kann. Das Schaftgehäuse ist an dem Steuerventil
mit einem Gewindeverbinder angebracht, der in einen passenden Steueranschluss
in dem Gehäuse
passt. Das zweite Ende des Schaftes weist eine Nut um den Umfang des
Schaftes herum auf. Zähne
von einem mit Zähnen
versehenen Haltering, der am Ende des Kolbens befestigt ist, passen
gleitend in die Nut des Schaftes, um den Schaft sicher an dem Kolben
anzubringen. Das zweite Ende des Schaftes ist konisch, um den Schaft
während
der Installation des Schaftes in den mit Zähnen versehenen Haltering zu
führen.
Dadurch kann der Schaft in den Steueranschluss eingeführt und
mit dem Kolben verbunden werden, ohne den Kolben aus dem Zylinder
zu entnehmen.
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Beschreibung
der Zeichnungen
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Die obenstehenden und weigere Merkmale der
vorliegenden Erfindung werden aus der Lektüre der untenstehenden ausführlichen
Beschreibung und den folgenden Zeichnungen ersichtlich:
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1 zeigt
ein normales Steuerventil, das eine umschlossene Anzeigeeinrichtung
der vorliegenden Erfindung enthält;
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2 zeigt
eine Schnittansicht des normalen Steuerventils ohne eine Anzeigeeinrichtung
zur Erläuterung
der Funktion des Steuerventils; und
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3 zeigt
eine auseinandergezogene Ansicht einer bevorzugten, beispielhaften
Ausführung eines
umschlossenen Anzeigesystems, das mit einem Kolben eines Steuerventils
verbunden ist.
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Ausführliche
Beschreibung
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1 offenbart
Steuerventil 100, das ein Gehäuse 110 aufweist.
Einlassflansch 101 und Auslassflansch 102 verbinden
Steuerventil 100 mit einer Rohrleitung (nicht dargesteltt).
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Material strömt in Steuerventil 100 über Einlass 103 und
tritt über
Auslass 104 aus Steuerventil 100 aus. Das Kolbenbaugruppengehäuse 105 bildet einen
zylindrischen Hohlraum zwischen Einlass 103 und Auslass 104.
Eine Kolbenbaugruppe (in 2 dargestellt)
ist im Inneren von Kolbenbaugruppengehäuse 105 enthalten
und reguliert den Strom von Material durch Steuerventil 100.
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Steuereinlass 108 ist eine Öffnung in
Gehäuse 110 nahe
an Einlass 103 zum Ableiten von Material in eine Steuerleitung
(in 2 dargestellt).
Steuereinlass 108 ist mit einem Stopfen 118 dargestellt, der
in Steuereinlass 108 geschraubt ist. Steueröffnung 109 ist
eine Öffnung
in Zylinderabdeckung 106 an einer Oberseite von Kolbenbaugruppengehäuse 105 zum
Leiten eines Stroms aus einer Steuerleitung (in 2 dargestellt) zu einem zweiten Ende
eines Kolbens. Anzeigeeinrichtung 105 ist in Steueröffnung 109 eingeschraubt.
Steuerauslass 107 ist eine Öffnung in Gehäuse 100 nahe
an Auslass 104 zum Zurückführen von
Material zu Steuerventil 100 von einer Steuerleitung. Stopfen 117 ist
in Steuerauslass 107 eingeschraubt dargestellt.
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2 ist
eine Schnittansicht von Steuerventil 100, das mit Steuerleitung 200 ohne
eine Anzeigeeinrichtung 150 verbunden ist. 2 offenbart die Funktion von Steuerventil 100.
Steuerleitung 200 weist ein erstes Ende 201 auf,
das mit Steuereinlass 108 zur Aufnahme von Material über den
Einlass von Steuerventil 100 verbunden ist. Das Material
strömt durch
Steuerleitung 200 zu einer Leitung, die mit Steueröffnung 109 verbunden
ist. Das Material strömt
dann durch Steueröffnung 109 in
einen Zylinder 220 von Kolbenbaugruppe 250. Ein
Steuer-Vorsteuerventil 202 befindet sich stromab von Steueröffnung 109 in
Steuerleitung 200. Steuer-Vorsteuerventil 202 ist
eine Hahnbaugruppe, die so eingestellt werden kann, dass sie den
Strom von Material durch Steuerleitung 200 reguliert. Ein
zweites Ende 205 von Steuerleitung 200 ist mit
Steuerauslass 107 verbunden, um Material aus Steuerleitung 200 zu
dem Material zurückzuführen, das über Auslass 104 ausströmt.
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Kolbenbaugruppe 250 umfasst
einen Zylinder 220 und Kolben 221. Kolben 221 ist
verschiebbar in Zylinder 220 angebracht. Zylinder 220 weist
ein Kopfende 231 mit einer Einlassöffnung 230 auf, die nahe
an dem Einlass 103 liegt, um einen Strom von Material über Einlass 103 aufzunehmen.
Auslassöffnung 232 befindet
sich in einer Seitenwand von Zylinder 220 und ermöglicht den
Strom von Material durch Zylinder 220 zu Auslass
104.
Kolben 221 gleitet im Inneren von Zylinder 220,
um den Strom von Material durch Zylinder 220 zu regulieren.
In einer geschlossenen Position wird Kolben 221 an Kopfende 231 gedrückt und
verhindert, dass Fluid in Zylinder 220 strömt. In einer
offenen Position gleitet Kolben 221 zu einem zweiten Ende 234 von
Zylinder 220, und der Strömungsweg zwischen Einlass 230 und
Auslass 232 ist frei. Kolben 221 kann auch eine
beliebige Position zwischen der offenen und der geschlossenen Position
einnehmen, um den Strömungsweg
teilweise zu versperren und den Strom von Material durch Zylinder 220 zu
regulieren.
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Feder 222 weist ein erstes
Ende, das fest an einer oberen Innenwand von Zylinder 220 angebracht
ist, sowie ein zweites Ende auf, das an einem zweiten Ende von Kolben 221 angebracht
ist. Feder 222 dient dazu, die Position von Kolben 221 im
Inneren von Zylinder 220 zu steuern. Die Position von Kolben 221 wird
auf der Basis eines Prinzips des ausgeglichenen Druck gesteuert.
Der Strom von Material über
Einlass 103 und Feder 222 üben gemeinsam einen Druck P1
auf die Kopfseite von Kolben 221 aus. Druck P2 wird durch
Feder 222 und den Materialstrom über Steueranschluss 109 aus
Steuerleitung 200 auf eine Rückseite von Kolben 221 ausgeübt.
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Wenn Vorsteuerventil 202 geschlossen
ist, kann Material nicht zu dem Steuerauslass 107 strömen. Dadurch
wird Druck P2 am zweiten Ende von Kolben 221 größer als
Druck P1 am Kopfende von Kolben 221. Damit wird Kolben 221 in
die geschlossene Position gespannt, wenn Vorsteuerventil 202 geschlossen
ist. Wenn Vorsteuerventil 202 offen ist, verringert der
Materialstrom zu Steuereinlass 107 den Druck P2 auf das
zweite Ende von Kolben 221. Die von P1 ausgeübte Kraft übersteigt
die von P2 ausgeübte
Kraft, und Kolben 221 wird in die offene Position geschoben.
Material kann dann durch Zylinder 220 strömen. Je
weiter Vorsteuerventil 202 geöffnet ist, um so mehr wird
P2 verringert, wodurch wiederum die Höhe von Kolben 221 in
Zylinder 220 gesteuert wird.
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3 zeigt
eine bevorzugte Ausführung
von Anzeigeeinrichtung 150, die mit Kolben 221 verbunden
ist. Sockel 300 bildet den Träger von Anzeigeeinrichtung 150.
Sockel 300 ist ein zylindrisches Teil aus Metall oder einer
anderen festen Substanz, die beständig gegen Korrosion durch
Kontakt mit dem Material ist, das durch Steuerventil 100 strömt. Eine Öffnung 305 ist
durch die Mitte von Sockel 300 von einem ersten Ende zu
einem zweiten Ende gebohrt. Schaftgehäuse 301 ist ein langer
schmaler Schaft, der Öffnung
305 an
einem ersten Ende von Plattform 300 umschließt. Steueröffnungsverbinder 302 ist
ein mit Gewinde versehener zylindrischer Ring, der Öffnung 305 an
der zweiten Seite von Sockel 300 umschließt. Steueröffnungsverbinder
wird in Steueröffnung 109 von
Kolbenbaugruppengehäuseabdeckung 106 eingeschraubt,
um Anzeigeeinrichtung 150 mit Gehäuse 110 zu verbinden.
Steuereinlass 304 ist eine Öffnung in der Seite von Plattform 300, die
eine Steuerleitung mit Anzeigeeinrichtung 150 verbindet,
um einen Materialstrom über
Anzeigeeinrichtung 150 zu Kolben 221 zu leiten.
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Schaft 310 ist gleitend
mit Öffnung 305 in Eingriff,
wobei sich ein erstes Ende in Schaftgehäuse 301 hinein erstreckt
und ein zweites aus Steueröffnungsverbinder 302 vorsteht.
Scheibenmagnete 311 sind an Spitze 312 von Schaft 310 befestigt.
Das zweite Ende von Schaft 310 weist eine konische Spitze 313 auf.
Die konische Spitze 313 dient dazu, Schaft 310 in
den mit Zähnen
versehenen Haltering 352 zu führen, um die Installation von
Anzeigeeinrichtung 150 ohne Entnahme von Kolben 221 aus
Zylinder 220 zu ermöglichen.
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Der mit Zähnen versehene Haltering 352 ist in
einer Einkerbung (nicht dargestellt) in einer Rückseite von Kolben 221 angeordnet
und wird von Scheibe 351 und Haltering 350 festgehalten.
Nut 314 um den Umfang von Schaft 310 herum passt
in den mit Zähnen
versehen Haltering 352, um Schaft 310 an Kolben 221 anzubringen.
Die Zähne
des mit Zähnen versehenen
Halterings 352 passen in Gleitsitz in Nut 314 und
halten Welle 310 fest an Kolben 221. Nachdem Schaft 310 mit
Kolben 221 verbunden ist, bewirkt Bewegung von Kolben 221 im
Inneren von Zylinder 220, dass sich das erste Ende von
Schaft 310 in der gleichen Richtung im Inneren von Schaftgehäuse 310 bewegt,
in der sich Kolben 221 bewegt.
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Die Position von Kolben 221 wird
mit Ringmagnet 320 angezeigt. Ringmagnet 320 ist
gleitend an der Außenwand
von Schaftgehäuse 301 angebracht.
Ringmagnet 320 wird magnetisch von Scheibenmagneten 311 im
Inneren von Schaftgehäuse 301 angezogen
und gleitet an der Außenwand
von Gehäuse 301,
wenn Schaft 310 die Scheibenmagneten 312 im Inneren
von Schaftgehäuse 301 bewegt. Die
Position von Ringmagnet 320 an Schaftgehäuse 301 zeigt
die Position von Kolben 220 im Inneren von Zylinder 220 an.
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Das durchsichtige Gehäuse 321 ist
ein zylindrischer Ring aus einem transparenten Material, das Ringmagnet 320 und
Schaftgehäuse 301 umschließt, um Beschädigung an
Anzeigeeinrichtung 150 zu verhindern. Kappe 322 befestigt
das durchsichtige Gehäuse 321 an
Anzeigeeinrichtung 150, indem sie die Ränder des durchsichtigen Gehäuses 321 aufnimmt und
an einem ersten Ende von Schaftgehäuse 301 befestigt
wird. Schraube 324 wird in eine Öffnung 323 in Kappe 322 und
eine Öffnung
(nicht dargestellt) an dem ersten Ende von Schaftgehäuse 310 eingeschraubt.
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Kolbenbaugruppenabdeckung 106 ist über Schrauben 324 und
Löcher 341, Öffnungen 346 von Dichtungsring 345 sowie
passende Öffnungen
(nicht dargestellt) in Kolbenbaugruppengehäuse 105 (in 1 dargestellt) fest an Kolbenbaugruppengehäuse 105 (in 1 dargestellt) angebracht.
Dichtungsring 345 ist zwischen Kolbenbaugruppenabdeckung 106 und
Kolbenbaugruppengehäuse 105 angeordnet,
um das Austreten zwischen dem Gehäuse und der Abdeckung zu verhindern.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass Kolbenbaugruppenabdeckung 106 nicht
entfernt werden muss, um Anzeigeeinrichtung 150 zu installieren.
Statt dessen wird Schaft 310 über das konische Ende 313 in den
mit Zähnen
versehenen Haltering 352 eingeführt, bis der mit Zähnen versehene
Haltering 352 in Nut 314 aufgenommen wird. Steueröffnungsverbinder 302 wird
dann auf Schaft 310 gepasst, wobei Schaft 310 gleitend
in Öffnung 305 aufgenommen wird
und sich in Schaftgehäuse 301 hinein
erstreckt. Steueröffnungsverbinder 302 wird
dann in Steueröffnung 109 eingeschraubt.
Steuerleitung 200 (in 2 dargestellt)
kann dann an Steuereinlass 304 angebracht werden, um die
Installation abzuschließen.