DE2123145A1 - Elektrischer, aus Solenoidventilen bestehender Umschalter für pneumatische Signale - Google Patents

Description

3)iftl.-Un₉. De. ÖLeiard OCa*«UtU 2123145

PATENTANWALT

' 9. Mai 1971

Anw.-Ak.tei 75.354

PATENTANMELDUNG

Anmelder; V^zkurnny ustav automatizaönich prostfedku, Praha

Titel: Elektrischer, aus Solenoidventilen bestehender Umschalter für pneumatische Signale

Die Erfindung betrifft einen elektrischen, aus Solenoidventilen bestehenden Umschalter für pneumatische Signale. Es ist bekannt, daß gegenwärtig mehrere Typen von Umschaltern pneumatischer Signale verwendet werden» Einer davon ist ein mehrstelliger Umschalter, der aus- Solenoidventilen in Kreisanordnung besteht, wobei jedes Solenoidventil einen Kapazitätsraum für den Stoßausgleich beim Einschalten und einen für das raschere Füllen der Meßkammer benötigt. Von jedem Ventil führt ein Überströmkanal zu einem pneumatischen Verstärker, in dem der Druck über einen gewellten Balg und eine Stromwaage in ein elektrisches Signal umgewandelt wird. Dieser Umschalter-

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typ arbeitet äußerst langsam (3 Sukunden per Stelle).

Der zweite Umschaltertyp ist ein mechanischer Umschalter mit Schrittantrieb und einem zyklischen Umschalten der pneumatischen Signale. Die Eingänge sind auf einem kreisförmigen Block radial oder axial angebracht und münden auf einem kreisförmigen Brett, Dieses gegenüber befindet sich eine Kohlenscheibe mit einem Überströmkanal, der in einen einzigen Ausgang mündet· In jeder Lage des Umschalters ist mit dem Ausgang ein Eingang verbunden; die übrigen sind jedoch durch die angedrückte Kohlenscheibe verschlossen· Der Nachteil dieser Scheibe besteht in der komplizierten Erzeugungstechnologie, der kurzen Lebensdauer und der geringen Zuverlässigkeit. Auch dieser Umschaltertyp ermöglicht keine rasche Auswahl der Eintrittssignale, trotzdem ihre Geschwindigkeit beträchtlich größer ist als bei dem vorhergehenden Typ·

Ein weiterer Umschaltertyp für pneumatische Signale ist ein, in Baukastenbauweise angeordneter Umschalter, bei dem die Solenoidventile in einem Kreis auf einem achteckigen Brett angeordnet sind. Die Sitze dieser Solenoidventile sind in einen achteckigen Block versenkt, und die Verbindungskanäle jedes Ventilsitzes sind radial zur Blockmitte geführt, wo sie in einen axialen Kanal münden. Die einzelnen Achteckanordnungen können nach Bedarf aufeinander gestellt und gegenseitig abgedichtet werden, wobei sie durch axiale Kanäle an einen einzigen Ausgang angeschlossen sind. Der Fassungsraum im Umschalter ist

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sehr gering (ca. 1,5 cnr), und das Füllen erfolgt deshalb sehr rasch, so daß der Umschalter 10 Stellen per Sekunde bewerten kann. Ein Nachteil besteht in der schlechten Zugänglichkeit der Ventile, die bei der Installation in ein Gehäuse oder in einen Kasten nach rückwärts gerichtet sind und bei einer eventuellen Störung an einem Ventil oder seinem Austausch muß der ganze Umschalter demontiert werden. Falls während des Betriebes die Verbindung der einzelnen Teile undicht wird, muß nicht nur der ganze Umschalter demontiert sondern auch zerlegt wer- ' den. Bezüglich der Instandhaltung ist dieses ein Nachteil, der rasche Instandhaltungseingriffe unmöglich macht.

Auch die bisher benützten Solenoidventile sind verhältnismäßig robust ausgeführt und eignen sich, infolge ihrer Abmessungen und des großen Verbrauches, nicht für einen größeren Zusammenbau. Es ist zwar bereits ein Solenoidventil mit kleinen Abmessungen bekannt; dieses ist jedoch wegen seiner Bauweise nur einseitig verwendbar. Es bildet keine Funktionsgruppe; denn es ist offen und hat keinen Ventilsitz.

Der Erfindung liegt die Ausgabe zugrunde, die erwähnten Nachteile der bekannten Umschaltertypen und Solenoidventile durch einen elektrischen, aus Solenoidventilen bestehenden Umschalter für pneumatische Signale in pneumatischen leitungen großenteils zu beseitigen.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, · daß vorstehend genannter Umschaltertyp mit einem Anschluß stück versehen ist, das mit einem Rohr aus magnetischem Material verbunden ist. Auf dieses Rohr ist ein magnetisch leitender Mantel aufgeschoben, in dem eine Spule mit einer Erregerwicklung gelagert ist_fferner bestehen sie aus einem Spulenkörper aus unmagnetischem Material, der die Führung des verschiebbaren Ankers bildet und aus einer Druckfeder, die mit einem Ende gegen eine Absetzung des Ankers und mit dem zweiten Ende gegen den Spulenkörper abgestützt wird. Die Spule hat eine flache Aus- w führung wie die Solenoidventile. Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß die Solenoidventile in mehreren Reihen an der Vorderseite einer Tragplatte angeordnet sind und ihre Eingänge am Ventilsitz enden. Die Ausgänge der Ventilsitze münden in ein System von Sammel- und Verbindungskanälen an der· Rückseite der Tragplatte, daß einen einzigen Ausgang in eine Dehnungsmeßbrücke hat«, Zwischen die Tragplatte und die Spannungsplatte kann eine Dichtung gelegt werden. Die Basis dieses Umschaltersystems ist die Tragplatte, an die auf einer Seite in Reihen die Solenoidventile angeschraubt sind und auf deren anderer Seite sich ein Netz von Kanälen befindet, in die von jedem Ventilsitz ein senkrechter, möglichst kurzer Kanal münäe£. Dieses Netz von Kanälen ist gegenseitig verbunden und mündet in einem einzigen Ausgangskanal, durch den das gemessene Medium in die Dehnungsmeßbrücke geleitet wird. Hier wird das pneumatische Signal in ein elektrisches um-

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•gewandelte Ein vollkommenes Abdichten des Netzes der Verbindungskanäle erfolgt mittels einer Gummiplatte, -die zwischen der Tragplatte und der Spannplatte eingeschlossen ist.

Die Sohaltgeschwindigkeit der Solenoidventile "beträgt ca. 100 Stellen/Sek. In Anbetracht der Fülldauer des Fassungsraumes des Umschalters und des eigentlichen, pneumoelektrischen Wandlers ist der Umschalter fähig, mit einer Umschaltgeschwindigkeit von ca. 50 Stellen/Sek. zu arbeiten, was der heutigen Spitzen-Meßtechnik entspricht»

Das Solenoidventil kann einen Anker haben, der mit seinem unteren Ende, eine Einlage, vorzugsweise aus Gummi, berührt die am Ventilsitz eines Verschlußpfropfens angebracht istc Er schließt das Solenoidventil unten ab und hat innen eine Druckfeder. Den Oberteil des Solenoidventils beendet eine Verschlußmutter, in der das Anschlußstück der pneumatischen Leitung gelagert ist. Dieses Anschlußstück ist mit einem Ende im Spulenkörper, gegenüber dem Anker, untergebracht. Zwischen das untere Ende des Anschlußstückes und den Anker ist in den Luftspalt ein Ring aus unmagnetischem Material gelegt. Zwischen das Anschlußstück des Solenoidventils und den Spulenkörper kann ein Dichtungsring und zwischen den Spulenkörper und den Verschlußpfropfen eine Dichtung gelegt werden.

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Das Solenoidventil für die pneumatische Leitung besteht deshalb aus einem Anschlußstück für die pneumatische Leitung, das in die Spule des Solenoidventils geschoben ist und gemeinsam mit der Mutter und dem Mantel den ersten Teil des magnetischen Kreises bildet. Der bewegliche Anker bildet den zweiten Teil des magnetischen Kreises. Der Anker wird durch die Druckfeder über die Grummieinlage an den Ventilsitz gedrückt. Da die Solenoidventile leicht ausgewechselt werden können, hat der erfindungsmäßige elektrische Umschalter pneumatischer Signale verschiedene Vorteile bezüglich Instandhaltung und Bedienung. Wie bei den üblichen Relaisumschaltern ist die Betätigung des elektrischen Umschalters pneumatischer Signale sehr einfach. Die Auswahl der einzelnen Adressen kann beliebig, dem gewünschten Programm entsprechend, erfolgen und jeder beliebige Eingang des elektrischen Umschalters der pneumatischen Signale kann mit dem Ausgang in beliebiger Reihenfolge verbunden werden. Der Umschalter kann in unterschiedlicher Lage arbeiten, solange die Ventile horizontal orientiert sind.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Solenoidventils besteht darin, daß es die geringen Abmessungen mit der Fähigkeit vereint, so zu arbeiten, wie die bekannten Ventile, die aber beträchtlich größer sind. Eine konstruktive Eigenheit dieses Solenoidventils besteht darin, daß der aus unmagnetischem Material bestehende Spulenkörper gleichzeitig als Gleitführung für den beweglichen Anker

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dient. Durch die konstruktive Anordnung bildet dieses Ventil eine Funktionsgruppe, einen Monoblock.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 einen Aufriß,

Figur 2 eine Seitenriß des Umschalten,

Figur 3 stellt die Anordnung der Sammel- und Verbindungskanäle und die Klemmleiste dar,

Figur 4 veranschaulicht ein Beispiel eines Solenoidventils für einen elektrischen Umschalter pneumatischer Signale.

Die Bauweise des Umschalters pneumatischer Signale, wie sie in den Figuren veranschaulicht ist, gestattet nach Bedarf den Einbau von 1 bis 10 Reihen von Solenoidventilen in den Kolonnen A bis H· Es handelt sich um eine genaue Analogie des Umschaltertyps in Baukastenbauweise jedoch mit dem Unterschied, daß anstelle der Komplettierung der Bauteile für jede Reihenanzahl die gleiche Tragplatte verbleibt, wobei sich nur eine ihrer Abmessungen ändert. Die Begrenzung der gesamten Stellenzahl 100 für einen Zusammenbau ist nur durch die maximal gewünschte

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Umschaltgeschwindigkeit gegeben. Falls die geforderte Geschwindigkeit herabgesetzt wird, kann die Stellenzahl in einem Zusammenbau entsprechend vergrößert werden.

In Figur 1 sind Reihen der Solenoidventile 1, 2, 3, 4, bis 10 (oder auch mehr), knapp nebeneinander auf der Tragplatte 17 angeordnet, dargestellt. Hinter der letzten Reihe ist ein pneumatischer Wandler mit einer Dehnungsmeßbrücke 15 eingebaut, Hierfür kann auch ein Manometer verwendet werden, falls es der Bedienungskontrolle genügt einmal, nach einem längeren Zeitintervall, den Maß-

" druck der einzelnen Adressen oder der besonders gewählten Adressen festzustellen. Hinter der Dehungsmeßbrücke 15 befindet sich die Klemmleiste 16, an die sämtliche Ausgänge der Solenoidventilspulen angeschlossen sind; Figur 3 zeigt eine Rückansicht der Tragplatte 17, durch die das Kanalnetz sichtbar wird. Es besteht aus stärkeren Sammelkanälen 18 und schwächeren Verbindungskanälen 19, in welche senkrechte Kanäle der einzelnen Ventile mit einem gemeinsamen Ausgang unter die Dehnungsmeßbrücke 15 münden. Durch die Anordnung der Kanäle sind die gleichen Arbeitsbedingungen für ein in der Zusammenstellung beliebig angeordnetes Ventil gegeben und außerdem wird ein minimaler ffesamtfassungsraum der Kanäle und auch des Umschalters selbst erreicht. Die ganze Umschalteranordnung bildet ein abgedichtetes,geschlossenes System, ohne daß ein Verbrauch des gemessenen Mediums auftritt.

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Figur 2 zeigt eine Ansicht des gesamten Zusammenbaues des Umschalters, wobei die eingebauten Solenoidventile mit ihren Eingängen 12, 13, 14 usw. des gemessenen Mediums sichtbar sind. ^Jedes der Solenoidventile hat ein eigenes Eingangssignal, das durch die Mitte des Solenoidventils bis an den Ventilsitz geleitet wird, auf den der bewegliche Anker 27 aufsitzt und dem Signal den Weg in den Kanalraum versperrt. Nur bei einem einzigen Solenoidventil, das ein elektrisches Signal erhält, wird das Ventil geöffnet und das gemessene Signal gelangt in den Kanalraum und nach dem Anfüllen kann ein direktes Messen z.B_e mittels eines Manometers erfolen, oder eine Umwandlung des pneumatischen Signals in ein elektrisches stattfinden«, Die Dichtung 20 zwischen der vorderen Tragplatte und der rückwärtigen Spannplatte 11 gewährleistet eine vollkommene Abdichtung des Systems der Sammelkanäle 18 und der Verbindungskanäle 19.

In Figur 4 ist ein Solenoidventil dargestellt, das für diesen elektrischen Umschalter geeignet ist. Der Eingangsteil des Solenoidventils besteht aus dem Anschlußstück 21, das an die pneumatische Leitung angeschlossen wird. Den Luftspeicher des Ventils bildet die zentrale Bohrung im Anschlußstücke 21, im beweglichen Anker 27 und der Raum des Ventilsitzes 32, Der Luftspeicher wird durch die Dichtung 34 unter dem Spulenkörper 24 und über diesem durch den Dichtungsring 23 verschlossen. Am unteren Ende des Solenoidventils befindet sich der Verschlußpfropfen 31, in dessen Mitte der Ventilsitz 32 aus-

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gebildet ist. Auf dem Ventilsitz 32 ruht die andrückende Grummieinlage 33, gegen die der Anker 27 mittels der Feder 35 gedrückt wird, die mit dem zweiten Ende gegen den Spulenkörper 24 abgestützt ist. Das ganze Ventil ist im Mantel 29 untergebracht, der am oberen Ende durch die Verschlußmutter 22 abgeschlossen ist. Das Anschlußstück 21 hat am inneren Ende einen Bing 25 aufgeschoben, der aus Messing angefertigt ist. Dieser Bing 25 kann auch zwischen das Anschlußstück 21 und den Anker 27 frei " eingelegt sein. Am unteren Ende des Mantels 29 ist eine Überwurfmutter 30 angebracht.

Die Solenoidventile 1 bis 10 der pneumatischen Leitung arbeiten folgendermaßen:

Den Eingangsteil der Solenoidventile 1 bis 10 bilden die Anschlußstücke 21 an welche die pneumatische Leitung angeschlossen wird. Die Luft geht durch die zentrale Bohrung des Anschlußstückes 21, durch die Bohrung 28 des verschiebbaren Ankers 27 und durch die Badialbohrung am unteren Ende des Ankers 27 in den Baum des Ventilsitzes. Dieser Raum ist durch die Dichtung 34 gegen den Spulenkörper 24 des Solenoidventils sorgfältig abgeschlossen. Über dem Spulenkörper 24 erfolgt die Abdichtung durch den Dichtungsring 23. Das Solenoidventil ist am unteren Ende durch den Verschlußpfropfen 31 abgeschlossen, in dessen Mitte sich der Ventilsitz 32 befindet. Auf diesem liegt der Anker 27 mit der Gummi-

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einlage 33 auf und dichtet so den Ventilraum ab, d. h. den Eingang des pneumatischen Signals vom Ausgang, der sich hinter dem Ventilsitz 32 befindet. Der Anker 27 wird gegen den Ventilsitz 32 durch die Druckfeder 35 angedrückt, die sich an ihrem oberen Ende gegen den Spulenkörper 24 abstützt. Der Mantel 29 der Solenoiäventile 1 bis 10 hat am oberen Ende des inneren Ducehmessers ein Gewinde für die Verschlußmutter 22, die ein Außengewinde hat. Mit dieser wird das ganze Ventilsystem verschraubt und gleichzeitig auch der optimale Luftspalt zwischen dem Anschlußstück 21 und dem Anker 2? eingestellt· Um ein magnetisches Anhaften im Luftspalt zu verhindern, ist am Ende des Anschlußstückes 21 ein Ring 25 aus Messing angebracht, der auf das Anschlußstück 21 aufgeschoben oder frei zwischen den Anker 27 und das Anschlußstück 21 gelegt ist und so ihre direkte Berührung verhindert. Am unteren Ende des Mantels 29 ist eine Absetzung mit einem Außengewinde für die Überwurfmutter 30. Si* dient zur Befestigung der Solenoidventile 1 bis 10.,

Die Betätigung der Solenoidventile 1 bis 10 erfolgt durch Spannungsanschluß an die Ausführungen % der Wicklung der Spule 26. Bei Spannungsanschluß wird der Anker 27 angehoben und öffnet den Durchgang durch den Ventilsitz '32, d. i. in den Ausgang zur Betätigung, Regelung oder Messung. Nach Beseitigung der Spannung kehrt der Anker durch die Wirkung der Druckfeder 35 in die ursprüngliche

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Lage zurück. Die Abdichtung der Solenoidventile 1 bis 10 ist bei Überdruck in beiden Richtungen gewährleistet. Über das Anschlußstück 21 ist eine Kappe 37 geschoben die den Mantel 29 teilweise bedeckt und zum Abschluß der Solenoidventile 1 bis 10 und als Halter der Ausführungen % dient.

Der elektrische, aus Solenoidventilen bestehende Umschalter pneumatischer Signale kann erfindungsgemäß beispielsweise bei Rechenmaschinen, Meßzentralen u. ä. angewandt werden« Das Solenoidventil für pneumatische Leitungen kann, infolge seiner geringen Abmessungen, nicht nur für den angeführten Umschalter Verwendung finden, sondern vornehmlich für Zwecke der Messung, Regelung und Betätigung,

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Claims (4)

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   PATENTANSPRÜCHE :

   1o^Elektrischer. aus Solenoidventilen bestehender Umschalter für pneumatische Signale in pneumatischen Leitungen, "bestehend aus einem Anschluß stück, das mit einem Rohr aus magnetischem Material verbunden und über das ein magnetisch leitender Mantel geschoben ist, in dem sich die Spule einer Erregerwicklung befindet. Ferner aus dem Spulenkörper aus unmagnetischem Material, der die Führung eines verschiebbaren Ankers bildet, einer Druckfeder, die sich mit einem Ende gegen einen Vorsprung des Ankers und mit dem anderen Ende gegen den Spulenkörper abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß die Solenoidventile in mindestens einer Reihe an der Vorderseite einer Tragplatte (17) angeordnet sind und in einer Ebene liegen, die Eingänge (12, 13, 14) dieser Solenoidventile zu Ventilsitzen (32) führen, deren Ausgänge in einem System von Sammeljianälen (18) und Verbindungskanälen (19) an der Rückseite der Tragplatte (17) enden und einen einzigen'gemeinsamen Ausgang in eine Dehnungsmeßbrücke (15) haben.
2. 2. Elektrischer aus Solenoidventilen bestehender Umschalter für pneumatische Signale nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen die Tragplatte (17) und die Spannplatte (11) eine Dichtung (20) gelegt ist.

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3. 3. Elektrischer, aus Solenoidventilen Destehender Umschalter für pneumatische Signale nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet ,daß die Solenoidventile (1 bis 10) ihre Anker (27) so angeordnet haben, daß diese an dem unteren Ende mit der Gummieinlage (33) in Berührung stehen, die auf dem Ventilsitz (32) des Verschlußpfropfens (3D aufliegt, in dem eine Druckfeder (35) angebracht ist und der von unten das Solenoidventil verschließt, während der obere Teil durch die Verschlußmutter (22) ge-

   * schlossen ist, in der das Anschlußstück (21) der pneumatischen Leitung ruht, -wobei das Anschlußstück (21) mit einem Ende im Spulenkörper (24) gegenüber dem Anler (27) angebracht ist und daß zwischen das untere Ende des Anschlusstüikes (21) und den Anker (27) in den luftspalt ein Ring (25) aus unmagnetischem Material gelegt ist·
4. 4. Elektrischer, aus Solenoidventilen bestehender Umschalter für pneumatische Signale nach den Ansprüchen 1 bis 3f dadurch gekennzeichnet , daß zwischen das Ansehlußstück (21) der Solenoidventile (1 bis 10) und den Spulenkörper (24) ein Dichtungsring (23) und zwischen den Spulenkörper (24) und den Verschlußpfropfen (3D eine Dichtung (34) gelegt ist.

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