DE1566781C - Stellungsgeber zur elektrischen Fernanzeige des Betnebszustandes eines Ventils - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Stellungsgeber zur elektrischen Fernanzeige des Betriebszustandes eines Ventils.

Es gibt viele Fälle, in denen Ventile an unzugänglichen bzw. unsichtbaren Stellen angeordnet sind. So befinden sich die Ventile von Öl- und Gasbohranlagen häufig in Eruptionskreuzen auf dem Meeresboden. Diese Ventile können durch hydraulische Einrichtungen geöffnet oder geschlossen werden. Dabei ist es notwendig, positiv zu wissen, ob die Ventile für normale Arbeitszwecke geöffnet oder geschlossen sind bzw. ob irgendein anormaler Zustand vorliegt.

Für derartige Zwecke werden Stellungsgeber zur elektrischen Fernanzeige des Betriebszustandes der Ventile benötigt, die zuverlässig und möglichst wartungsfrei arbeiten und keinem Verschleiß unterliegen. Es sind Einrichtungen zur Fernanzeige von Informationen über den Betrieb beweglicher Teile mit Hilfe ortsfester Schalter bekannt, deren Kontakte unter dem Einfluß von Magnetfeldern sich mit den Teilen bewegender Dauermagnete zu einem Anzeigegerät führende Stromkreise schließen. So ist in der deutschen Auslegeschrift 1 004 081 eine Zähleinrichtung für die Messung der Umdrehungszahl von Wellen beschrieben, die nach diesem Prinzip arbeitet. Hierbei ist an der Welle ein Dauermagnet angeordnet, der bei Drehung der Welle einen ortsfesten Ordnung des Schalters und des zugehörigen Anzeige-Doppelmagnetschalter periodisch erregt. Die Anstromkreises ist so getroffen, daß die Erregung des Schalters nur ein Kriterium dafür bilden kann, wann die Welle eine volle (oder halbe) Umdrehung zurückgelegt hat, um die Anzahl derartiger Zustände zur Ermittlung der Drehzahl zählen zu können. Eine dieser bekannten Zähleinrichtung entsprechende Anordnung läßt sich jedoch für die Überwachung von Betriebszuständen bei Ventilen nicht verwenden. Ein Stellungsgeber für Ventile muß für unterschiedliche Stellungen der beweglichen Ventilspindel auch unterschiedliche Schaltkriterien liefern, was sich mit der beschriebenen bekannten Einrichtung nicht realisieren läßt.

"Diese unterschiedlichen Schaltkriterien lassen sich auch nicht mit einer aus der Patentschrift 37 821 des Amtes für Erfindungs- und Patentwesen in Ost-Berlin bekannten Anordnung, die zur Überwachung periodischer Bewegungen dient, realisieren. Bei dieser Anordnung ist als Magnetschalter ein einziger ortsfester Schutzrohrkontakt vorgesehen, der sich unter dem Einfluß eines an einem periodisch bewegten Maschinenteil befindlichen Magnets öffnet und schließt. Hiermit läßt sich jedoch keine Fernanzeige verschiedener Stellungen eines bewegten Gliedes erreichen und somit auch kein Stellungsgeber für ein Ventil schaffen.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, zur Stellungsanzeige einer Ventilspindel eine von der Ventilspindel berührungslos betätigbare Kontak'tgruppe zu schaffen, die eine möglichst kleine Baueinheit darstellt und bei verschiedenen Stellungen der Ventilspindel auf unterschiedliche Weise anspricht. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß zwei dicht beieinander und mit ihren Achsen unterschiedlich ausgerichtete, am Ventilgehäuse ortsfest angeordnete Schutzrohrkontakte je nach Stellung der beweglichen Ventilspindel vom Feld mindestens zweier mit der Ventilspindel bewegbarer Magnete erfaßt sind, wobei die Magnete so ausgerichtet sind, daß sich im Feld des ersten Magnets nur der eine und im dazu unterschiedlich verlaufenden Feld des zweiten Magnets nur der andere Kontakt schließt, und wobei die Kontakte zu einem Anzeigegerät führende Stromkreise schließen.

Diese Lösung bedient sich des Prinzips, verschieden zueinander angeordnete Schutzrohrkontakte als Diskriminatoren für unterschiedlich gerichtete Magnetfelder heranzuziehen und hierdurch die Mög-

lichkeit einer Aussage über verschiedene Stellungen ein und desselben beweglichen Gliedes zu schaffen. Die erfindungsgemäße Anordnung führt zu einem kompakten Aufbau des Stellungsgebers, und wegen der berührungslos betätigbaren Schutzrohrkontakte unterliegt der Stellungsgeber keinem nennenswerten Verschleiß, so daß er auch ohne Wartnung an schwer zugänglichen Stellen, wie z. B. am Meeresboden, zuverlässig arbeitet.

Die Erfindung ist mit ihren Vorteilen eine sprung- ίο hafte Bereicherung der Technik, da es bisher weder bei Ventilen noch bei Stellungsgebern allgemein vergleichbar einfache und zuverlässige Mittel zur Schaffung verschiedener Schaltkriterien gab und es bisher nur im Zusammenhang mit Modelleisenbahnen bekannt war, Schutzrohrkontakte in unterschiedlicher Ausrichtung vorzusehen, um verschiedene Modellbahnzüge, die jeweils mit einem in bestimmter Weise angeordneten Magnet versehen sind, auch verschiedene Kontakte betätigen zu lassen (vgl. Zeitschrift »Miniaturbahnen«, 1964, Heft 14, S. 653). Dieser Stand der Technik bei Spielzeugeisenbahnen konnte nicht zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe führen, weil er auf einem Gebiet liegt, an dem sich der Ventilfachmann im allgemeinen nicht orientiert, und weil zudem die bekannte Kontakteinrichtung zur Unterscheidung zweier Gegenstände und nicht, wie ein Ventilstellungsgeber, zur Unterscheidung zweier Stellungen ein und desselben Gliedes dient.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind die Schutzrohrkontakte nahe der Ventilspindel in einem Gehäuse angeordnet, welches lösbar in einer Fassung im Ventildeckel ruht, und sind die Magnete an der Ventilspindel in einem gegenseitigen Abstand angeordnet, der etwa dem Hub des Ventils entspricht.

Es stellt sich ferner als günstig heraus, wenn jeder der Schutzrohrkontaktschalter mit jeweils einer Diode' in Reihe geschaltet ist und diese beiden Reihenschaltungen zueinander parallel in einem das Anzeigegerät enthaltenden Wechselstromkreis liegen. In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann das Anzeigegerät zwei Anzeigeelemente enthalten, deren eines bei Betätigung des ersten Schalters und deren anderes bei Betätigung des zweiten Schalters anspricht. Dabei ist bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung das eine Anzeigeelement mit einer dritten Diode parallel zu dem anderen Anzeigeelement mit einer vierten Diode geschaltet, wobei diese Parallelschaltung mit der die Schalter enthaltenden Parallelschaltung über eine einzige Leitung verbunden ist. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind die Dioden des die Schalter enthaltenden Parallelkreises so polarisiert, daß die eine nur die positive und die andere nur die negative Halbwelle des Wechselstroms durchläßt.

Einzelheiten der Erfindung und ihrer Ausgestaltungen werden nachstehend an Hand von Zeichnungen erläutert.

Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Stellungsgeber im Längsschnitt;

Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht des in Fig. 1 gezeigten Stellungsgebers;

F i g. 3 zeigt eine Schnittansicht gemäß der Linie3-3 der Fig. 2;

F i g. 4 zeigt eine mögliche Schaltung für den erfindungsgemäßen Stellungsgeber.

In den Fig. 1 und 2 ist der ortsfeste Teil des erfindungsgemäßen Stellungsgebers insgesamt mit 90 bezeichnet. Diese Einheit 90 ist von außen in eine Bohrung eines Ventildeckels 2 eingesetzt und wird dort mittels einer durch den Deckel 2 gehenden Schulterschraube 92, die in einer Nut am unteren Umfang der Einheit 90 ruht, festgehalten. Dem inneren Ende der Einheit 90 liegt die Spindel 40 des Ventils gegenüber, die sich bezüglich des Ventildeckels 2 und der Einheit 90 in senkrechter Richtung bewegen kann.

Die Einheit 90 des Stellungsgebers umfaßt zylindrische Gehäuseteile 94 und 96, die teleskopartig ineinandergesteckt und durch Schrauben 98 zusammengehalten werden. Am vorderen, der Spindel 40 zugewandten Ende des inneren Gehäuseteils 94 befinden sich zwei magnetisch betätigbare Schalter S₁ und S₂, deren gegenseitige Anordnung aus F i g. 3 ersichtlich ist. Bei den Schaltern S₁ und S₂ handelt es sich um übliche im Handel erhältliche Schutzrohrkontakte. Derartige Schalter enthalten in einem Glasgehäuse zwei sich gegenseitig überlappende, normalerweise voneinander entfernte Blattfedern. Wenn ein Magnet in die Lage über einen solchen Schalter gebracht wird, so daß ein Magnetpol oberhalb der einen Kontaktfeder und der andere Magnetpol über der anderen Kontaktfeder liegt, dann bewirken die magnetischen Kräfte in der einen Kontaktfeder Nordpolarität und in der anderen Kontaktfeder Südpolarität. Die Kontaktfedern ziehen sich dann gegenseitig an, und der Schalter wird geschlossen.

Wie aus F i g. 3 ersichtlich, sind im vorliegenden Fall die Schalter dicht beieinander in gemeinsamer Ebene derart angeordnet, daß ihre Längsachsen senkrecht aufeinander stehen. Im beschriebenen Ausiührungsbeispiel liegt die Längsachse des Schalters S₁ in der Bewegungsrichtung der Ventilspindel und die Längsachse des Schalters S₂ quer zu dieser Bewegungsrichtung. Die Schalter S₁ und S₂ sind in Vertiefungen eines entsprechenden Plastikeinsatzes 75 eingepaßt, der in den Gehäuseteilen 94 und 96 angeordnet ist.

An der den Schaltern S₁, S₂ zugewandten Seite der Ventilspindel 40 sind in gegenseitigem Abstand zwei Magnete 71 und 73 angeordnet. Die Pole des Magnets 71 liegen in vertikaler Richtung untereinander, und die Pole des Magnets 73 liegen in horizontaler Richtung nebeneinander. Der Magnet 71 ist so auf der Ventilspindel 40 angeordnet, daß er bei geschlossenem Ventil neben dem vertikal ausgerichteten Schalter S₁ liegt und diesen durch seine vertikal verlaufenden Kraftlinien schließt. Der Magnet 73 hingegen ist auf der Ventilspindel 40 so angeordnet, daß er bei geöffnetem Ventil neben dem horizontal orientierten Schalter S 2 liegt und diesen dann durch sein horizontal verlaufendes Feld schließt.

Obwohl die beiden Schalter, wie es in F i g. 3 gezeigt ist, dicht beinander liegen, kann jeweils ein Magnet nur einen Schalter betätigen, weil die Schalter rechtwinklig zueinander angeordnet sind und die Pole der Magnete 71 und 73 auf entsprechenden rechtwinklig zueinander verlaufenden Linien liegen.

Eine 'Schaltungsanordnung, die beim Schließen eines der beiden Schalter S₁ und S₂ eine jeweils ■ unterschiedliche Anzeige liefern kann, ist in F i g. 4 dargestellt. Jedem Schalter ist eine Diode D₁ bzw. D₂ in Reihe geschaltet, und beide Reihenschaltungen sind zu einer Parallelschaltung verbunden, deren eine Endklemme an Erde angeschlossen ist, während die

andere Endklemme über eine Fernleitung 7 an einen weiteren Stromkreis in einer Kontrollstation angeschlossen ist. Dieser Stromkreis dient zur Anzeige der Schaltzustände des Ventils und enthält zwei Signallampen L₁ und L₂, die mit jeweils einer weiteren Diode D₃ und D₄ in Reihe geschaltet sind. Diese beiden Reihenschaltungen sind zu einem Parallelkreis verbunden, dessen eine Endklemme von der Fernleitung 7 beaufschlagt wird und dessen zweite Endklemme über eine Einzelleitung und eine Wechselstromquelle an Erde angeschlossen ist. Wie allgemein bekannt, lassen Dioden nur den positiven oder negativen Teil einer Wechselstromperiode durch. Wenn nun die

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sind, daß sie nur die positive Wechselstromhalbwelle durchlassen, und die Dioden D₂ und D₄ so gepolt sind, daß sie nur die negative Wechselstromhalbwelle durchlassen, dann leuchtet die Lampe L₁ auf, wenn der Schalter S₁ geschlossen ist, während die Lampe L₂ nur aufleuchtet, wenn der Schalter S₂ geschlossen ist.

Man benötigt also zur Fernanzeige zweier unterschiedlicher Schaltzustände auf diese Weise nur eine einzige Verbindungsleitung 7.

Bei der in den F i g. 1 bis 3 gezeigten Ausführungsform der Erfindung befinden sich die Dioden D₁ und D₂ ebenfalls in der Einheit 90 des Stellungsgebers, und zwar innerhalb entsprechender Ausnehmungen im Plastikeinsatz 75. Die beiden DiodenD_x und D₂ sind mit den beiden Schaltern S₁ und S₂ gemäß dem Schaltbild nach F i g. 4 verbunden, und die Schaltzustände der beiden Schalter werden über eine einzige aus der Einheit 90 herausgeführte Leitung 77 zur Kontrollstation übertragen.

Wie aus dem Vorstehenden ersichtlich, läßt sich mit der Erfindung eine entfernte Anzeige der geöffneten und geschlossenen Lage eines Ventils erreichen. Der erfindungsgemäße Stellungsgeber ist auf einfache Weise an einem Ventil anzubringen, er benötigt nur eine Übertragungsleitung und arbeitet praktisch verschleißfrei.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

P atentansprüclie:

1. Stellungsgeber zur elektrischen Fernanzeige des Betriebszustandes eines Ventils, dadurch gekennzeichnet, daß zwei dicht beieinander und mit ihren Achsen unterschiedlich ausgerichtete, am Ventilgehäuse (2) ortsfest angeordnete Schutzrohrkontakte (S₁, S₂) je nach Stellung der beweglichen Ventilspindel (40) vom Feld eines mindestens zweier mit der Ventilspindel bewegbarer Magnete (71, 73) erfaßt sind, wobei die Magnete so ausgerichtet sind, daß sich im Feld des ersten Magnets (71) nur der eine (S₁) und im dazu unterschiedlich verlaufenden Feld des zweiten Magnets (73) nur der andere Kontakt (S₂) schließt, und wobei die Kontakte zu einem Anzeigegerät führende Stromkreise schließen. .

2. Stellungsgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Schutzrohrkontakte (S₁, S₉) nahe der Ventilspindel (40) in einem Gehäuse (90) befinden, welches lösbar in einer Fassung (2) im Ventildeckel ruht, und daß die Magnete (71,73) an der Ventilspindel in einem gegenseitigen Abstand angeordnet sind, der etwa dem Hub des Ventils entspricht.

3. Stellungsgeber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schalter (S₁, S₂) mit jeweils einer Diode (D₁, D₂) in Reihe geschaltet ist und daß diese beiden Reihenschaltungen (S₁ mit D₁ und S₂ mit D₂) zueinander parallel

in einem das Anzeigegerät enthaltenden Wechselstromkreis liegen.

4. Stellungsgeber nach Anspruch 3, dadurch ₃"₅ gekennzeichnet, daß das Anzeigegerät zwei Anzeigeelemente (L₁, L₂) enthält, deren eines (L₁) bei Betätigung des ersten Schalters (S₁) und deren anderes (L₂) bei Betätigung des zweiten Schalters anspricht.

5. Stellungsgeber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Anzeigelement (L₁) mit einer dritten Diode (D₃) parallel zu dem anderen Anzeigeelement (L₂) mit einer vierten Diode (D₄) geschaltet ist und daß diese Parallelschaltung (L₁, L₀, D₃, D₄) mit der die Schalter enthaltenden Parallelschaltung (S,, S₂, D₁, D₂) über eine einzige Leitung verbunden ist.

6. Stellungsgeber nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dioden (D₁, D₂) des die Schalter (S₁, S₂) haltenden Parallelkreises so polarisiert sind, daß die eine nur die positive und die andere nur die negative Halbwelle des Wechselstroms durchläßt.

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