SE501291C2 - Anordning för positionering av kolvcylinderaggregat - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 501 291 2 flöde. Sättet att inställa magneternas axiella läge är omständligt, arbetskrävande och osäkert.

Det är ett ändamål med föreliggande uppfinning att anvisa en lösning på de problem som är förknippade med de hittills kända anordningarna, en lösning som i mycket hög grad medger använd- ning av billiga standardkomponenter och likväl tillförsäkrar en säker avkänning av kolvläget med hjälp av avkännare som kan utgöras av kommersiellt tillgängliga enkla, beröringsfria och störningsokänsliga givare. Det är vidare ett ändamål med föreliggande uppfinning att åstadkomma detta vid en anordning vid vilken säker tätning mellan den för indikering avsedda kolvstången och cylindergaveln enkelt kan erhållas.

Dessa ändamål uppnås genom en anordning med de i patentkravets 1 kännetecknande del angivna särdrag. Härigenom uppnås att kommersiellt tillgängliga standardmagneter kan användas direkt utan vidare bearbetning. Genom det speciella arrangerandet av magneterna uppnås ett tydligt avkännbart magnetiskt flöde vilket medger användning av billiga störningsokänsliga givare av standardtyp. Denna fördel accentueras genom utnyttjande av distansbrickor, vilken medger enkel anpassning av arrangemang- et till vitt skilda önskemål.

En mycket fördelaktig vidareutveckling av uppfinningen uppnås genom särdragen i patentkravet 2, varvid möjliggöres använd- ning av anordningen i mycket besvärlig omgivning såsom t.ex. vid aluminiumsmältverk eller sodakokningspannor där kolvcylin- deraggregatet utsätts för mycket hög värme och/eller hög fuktighet. Genom denna lösning där anordningen anbringas på den arbetskolvstången motstående sidan uppnås även enkel justerbarhet och möjlighet till underhållsarbete och utbyte.

Denna applikation är även speciellt tillämplig då kolvyclin- deraggregatet skall förses med genomgående kolvstång, i syn- nerhet för kompensering av på arbetskolvstången anbragta massor såsom verktyg och för anpassning av arbetskolvareorna. 10 15 20 25 30 35 3 501 291 Genom särdragen i patentkravet 3 uppnås att magneterna kan anbringas på en central stång vilket i hög grad underlättar montering av magneterna till en enhet, vilken kan anbringas i höljet. Då den magneterna innehållande kolvstången även utgör arbetskolvstång kan nämnda centrala stång vara kraftöverfö- rande.

Särskilt fördelaktiga vidareutvecklingar av uppfinningen åstadkommes genom särdragen i patentkraven 4 och 5. Genom att distansbrickorna uppvisar en diameter som är anpassad till höljets innerdiameter och som är större än magneternas dia- meter uppnås dels vid magnetiserbara brickor ett jämnare förlopp hos det magnetiska flödet och därigenom bättre avkänningsförhållanden för givaren, dels att endast distans- brickorna behöver anpassas till det aktuella höljet medan magneternas diametrar kan avvika, vilket möjliggör användning av magneter av standardstorlek vid vitt skilda kolvstångs- dimensioner. Genom att brickornas tjocklek kan anpassas för optimering av magnetfältet vid magnetiserbara brickor och/eller för injustering av magneternas axiella lägen, uppnås även stor frihet att använda magneter av standardstorlek under samtidig mycket enkel anpassning av hela magnetpaketet till den aktuella applikationen.

Genom särdragen i patentkraven 6 till 8 uppnås mycket ända- målsenliga inställningsmöjligheter för anpassning av vändlägen och liknande till aktuella applikationer.

Genom modifikationen enligt krav 9 uppnås att uppfinningen även får tillämpning vid kolcylinderaggregat av konventionellt slag. T.ex. kan den utnyttjas vid kolvstångslösa cylindrar.

Ytterligare ändamål och fördelar med föreliggande uppfinning framgår av den följande detaljbeskrivningen.

Uppfinningen ska nu närmare beskrivas mot bakgrund av ett utföringsexempel och med ledning av bifogade ritningar, på 10 15 20 25 30 35 501 291 4 vilka: Fig 1 visar delvis i ett centralt axiellt snitt en del av en positioneringsanordning i enlighet med föreliggande upp- finning, Fig 2 visar ett schematiskt kopplingsschema för anordningen enligt fig 1, och Fig 3 schematiskt visar magneterna med antydda flödeslinjer samt där, under i diagramform, signalen från givaren till styrutrustningen.

Fig 1 visar således ett kolvcylinderaggregat 1 i ett centralt axíellt snitt. I cylindern, som omfattar en cylindergavel 2 och ett cylinderrör 3, är en, ej visad, arbetskolv axiellt rörligt anordnad. En kolvstång 5 utgår från kolven och passe- rar cylindergaveln 2 via sedvanliga tätningar. Kolvstången 5 omfattar ett hölje 6 av ett omagnetiskt material såsom rost- fritt austenitiskt stål, en aluminiumlegering, en armerad plast eller annat lämpligt material. Inuti höljet 6 är platt- formiga magneter 8 inrymda, vilka är anordnade med sina magne- tiska axlar i huvudsak koaxiella med kolvstångens 5 axel.

Varannan magnet 8 är vänd på så sätt att två närliggande magneters poler av samma slag står emot varandra. Den axiella polföljden mellan två intilliggande magneter blir således syd- nord-nord-syd eller nord-syd-syd-nord. Magneterna 8, som är av standardtyp, har en ytterdiameter som är något mindre än höl- jets innerdiameter. Mellan intilliggande magneter 8 är en dis- tansbricka 9 av magnetiserbart material placerad. Distans- brickorna 9 är anpassade till höljets innerdiameter på så sätt att en lämplig passning erhålles mellan brickorna och höljet.

Genom att brickorna uppvisar något större diameter än magne- terna uppnås att mer distinkta utgångslägen för det magnetiska flödet erhålles och därmed bättre avkänningsförhållanden.

Distansbrickornas 9 tjocklek kan även väljas så att det magne- tiska flödet optimeras, vilket enkelt låter sig utprovas av en 10 15 20 25 30 35 5 501 291 fackman inom området. I kombination med, eller som alternativ till detta kan distansbrickornas 9 tjocklek anpassas för erhållande av önskade avkänningslägen för en intill kolv- stången 5 anbragt givare 10, vilken via en ledning 11 kommuni- cerar med en central styrenhet. Optimering av magnetflödet kan vara mycket väsentligt t.ex. där givaren av något skäl inte kan anbringas intill kolvstången, eller då man önskar använda ett tjockt hölje. För att underlätta montering av magnet/ brickpaketet är en central stång 7 belägen inuti kolvstången 5. I det fall kolvstången 5 utgör arbetskolvstång kan höljet 6 och/eller den centrala stången 7 utgöra kraftöverförande element. I det i fig 1 visade exemplet utgör emellertid kolv- stången 5 endast en positioneringskolvstång som motstår den egentliga arbetskolvstången. Kolvstången 5 kan också tjäna till anpassning av kolvens arbetsyta inuti cylindern.

Genom utnyttjande av en arbetskolvstången motstående posi- tioneringskolvstång 5 uppnås hög grad av säkerhet vid använd- ning av aggregatet i med avseende på värme, smuts och fukt besvärliga omgivningar. Service, utbyte och inställning låter sig även enkelt göras vid denna applikation.

Fig 2 visar schematiskt ett kopplingsschema för den i fig 1 visade positioneringsanordningen med den intill kolvstången 5 belägna givaren 10. Som styrenhet används här en programmerbar logisk dator (PLC) 13 som via ledningen 11 erhåller impulser från givaren 10. Eventuellt kan som alternativ till en dylik dator även en relativt enkel räknare användas. Styrenheten 13 vidarebefordrar efter erhållande av ett bestämt antal pulser från givaren 10 signaler till ventilen 14, som inställer denna för axiell rörelse till höger eller vänster i figuren eller för cylinderstopp. Med 15 är betecknad en tryckmediekälla.

I fig 3 är överst schematiskt fyra intill varandra liggande magneter i ett magnetpaket visade med poler angivna samt flödeslinjer 16a och 16b och flödesriktningar medelst pilarna 17a och 17b antydda. Linjerna 18 och 19 visar givarens (här 10 15 20 25 30 35 501 291 6 sökandens egen magnetkolvsavkännare 322-20, -21) tillslags- respektive frånslags-nivå. Skillnaden i nivåhöjd förklaras av viss givarhysteres.

Fig 3 visar underst givarens utsignal i volt som funktion av rörelseväg då givaren förs parallellt med stången. Givarut- signalen är således en fyrkantvåg.

Den i beskrivningen angivna utföringsformen av uppfinningen är endast att betrakta som ett exempel och uppfinningen begränsas endast av vad som anges i de efterföljande patentkraven.

Således kan givaren, såsom tidigare antytts, vara av valfritt slag förutsatt att tidigare angivna krav på bland annat stör- ningsokänslighet uppfylles. Den angivna magnetkolvsavkännaren som är av magnetoresistiv typ kan givetvis ersättas av andra givare av detta slag. Även givare av Hall-elementtyp kan komma ifråga liksom till exempel tungelementgivare. En givare av sistnämnt slag klarar förlopp åtminstone upp till 50 Hz medan de andra nämnda givarna klarar än snabbare omslagsförlopp.

Den beskrivna positioneringsanordningen är i sin enklaste form avsedd för vad som skulle kunna definieras som grovpositione- ring varvid positioneringsläget vanligen tillåts variera inom 1 1 mm. Noggrannare positionering kan erhållas om flera givare anbringas axiellt förskjutna intill kolvstången (jämför indi- kering vid t.ex. skjutmått). Ett typiskt avstånd mellan mag- netpolerna är 4-15 mm, men även andra avstånd kan komma ifrå- ga. De kortaste avstånden är nu fullt realistiska mot bakgrund av numera på marknaden tillgängliga stabila permanentmagneter.

Uppfinningen erbjuder också goda möjligheter till att på olika sätt justera indikeringslägena i axiell led. Detta kan åstad- kommas genom att givaren är axiellt förskjutbart anbragt intill kolvstången på en gejd, på skruvtappar, eller på annat sätt. Magnetpaketet kan även vara förskjutbart inuti höljet medelst distansförskruvning, axiellt expanderande brickor eller på annat lämpligt sätt. Vid stora kolvrörelser kan 10 15 7 501 291 kolvstången inrymma grupper av magneter utmed endast vissa avsnitt av kolvstångens axiella utsträckning, och mellan magnetgrupperna, vilka definierar till exempel vändningslägen eller stopplägen, kan stång- eller rörformiga distansorgan vara anbragta (12 i fig 1).

Det är även möjligt att utnyttja distansbrickor 9 av ej magne- tiserbart material såsom plast, rostfritt austenitiskt stål, en aluminiumlegering eller något annat lämpligt material. Vad som ovan sagts beträffande dimensioneringen av brickorna äger även tillämpning vid ej magnetiserbara brickor (med undantag för optimering av magnetfältet).

Slutligen är det möjligt att utnyttja uppfinningen även vid en med kolven eller kolvstången 5 parallellkopplad indikerings- stång av i och för sig känt slag. Härvid inrymmer indikerings- stången magneter 8, distansbrickor 9 och ev. stång 7 och distansorgan i motsvarighet till vad som beskrivits ovan i samband med kolvstången 5.

Claims (9)

10 15 20 25 30 35 501 291 8 P A T E N T K R A V

1. Anordning för positionering av ett kolvcylinderaggregat (1) med en med kolven förbunden kolvstång (5), innefattande på bestämda axiella lägen på kolvstången (5) anordnade magnet- kroppar (8), samt en magnetkropparnas magnetfält avkännande givare (10) anordnad intill kolvstången, varvid magnetkroppar- na utgöres av plattformiga permanentmagneter (8) med i huvud- sak cirkulärcylindrisk mantelyta, och kolvstången (5) uppvisar ett i huvudsak slätt, rörformigt yttre hölje (6) av ett omagnetiskt material, vilket omsluter magneterna (8) men medger passage av magnetiskt flöde, k ä n n e t e c k - n a d av att varje magnet (8) är anordnad med den magne- tiska axeln i huvudsak koaxiell med kolvstångens (5) axel och med de magnetiska polerna anordnade i motsatt riktning i förhållande till intilliggande magneter (8), och att magneter- na (8) är åtskilda av mellanliggande cirkulära distansbrickor (9) av magnetiserbart eller ej magnetiserbart material.

2. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att den magneterna (8) innehållande kolvstången (5) är en arbets- kolvstången motstående positioneringskolvstång (5).

3. Anordning enligt krav l eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att magneterna (8) uppvisar ett centrumhål för upptagning av en centralt i kolvstången anordnad stång (7).

4. Anordning enligt något av kraven l - 3, k ä n n e t e c k- n a d av att distansbrickorna (9) uppvisar en diameter som är anpassad till höljets (6) innerdiameter och som är större än magneternas (8) diameter.

5. Anordning enligt något av kraven 1 - 4, k ä n n e t e c k- n a d av att brickornas (9) tjocklek är anpassad för optime- ring av magnetfältet och/eller för injustering av magneternas (8) axiella lägen. 10 15 9 501 291

6. Anordning enligt något av kraven 1 - 5, k ä n n e t e c k- n a d av att magneterna (8) ingår i en i axiell led i för- hållande till höljet (6) förskjutbart justerbar enhet.

7. Anordning enligt något av kraven 1 - 6, k ä n n e t e c k- n a d av att givaren är axiellt förskjutbar för justering av avkänningsläget.

8. Anordning enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a d stången (5) uppvisar distansorgan (12) för utfyllnad av kolv- av att den magneter (8) innehållande kolv- stången mellan eller bredvid grupper av med distansbrickor (9) åtskilt anordnade magneter (8).

9. Modifikation av en anordning i enlighet med något av kraven 1 och 3 - 8, varvid en separat, med kolven eller kolvstången (5) parallellkopplad indikeringsstång uppvisar i dessa krav angivna kännetecken för kolvstången (5).