DE2251882A1 - Pneumatischer impulswechsler - Google Patents

Description

2.?. OM-, 1972

HOEiIBIGER VENTILWERKE AKOiIENGESELLSCHAPT, Wien

Pneumatischer Impulswechsler

Die Erfindung bezieht sich auf einen pneumatischen Impulswechaler mit einem Gehäuse, das einen Eingang und zwei Ausgänge aufweist, wobei die am Eingang zugeflihrten Impulse abwechselnd an die beiden Ausgänge weitergeleitet werden.

In der pneumatischen Steuerungstechnik tritt bekanntlich die Aufgaue auf, pneumatische Druckimpulse, die über dieselbe Leitung ankommen, abwechselnd an zwei verschiedene Stell- oder Steuerungsglieder weifcerzuleiten. Dadurch können über eine einzige Leitung durch ein einfaches Schaltventil, beispielsweise durch einen Druckknopf, zwei verschiedene Funktionen gesteuert werden, z.B. das Ein- und das Ausschalten eines Arbeitsgerätes. Von dieser Möglichkeit wird beispielsweise bei der Fernsteuerung von pneumatisch betätigten Türen von Bahnen und Autobussen und bei anderen Zylindersteuerungen, bei denen der Kolben aufeinanderfolgend in entgegongesetzten Richtungen bewegt werden soll, Gebrauch gemacht. Bioher wurden zur Lösung solcher Steuerungsaufgaben mehrere Steuerventile zu Schaltkreisen mit 4Qr gewünschten Funktion zusannengeschalfcet. Diese

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Schaltkreise sind jedoch verhältnismäßig aufwendig, erfordern mehrere unterschiedlich aufgebaute Geräte und Bind auch Btö-

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die beschriebene Steuerungsaufgabe mit Hilfe eines einzigen Gerätes zu löaen, das einfach aufgebaut ist und universell verwendet werden kann. Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß das Gehäuse eine Steuerkammer mit einen in dieser zwischen zwei Endlagen verstellbaren Steuerorgan aufweist, in die"der Eingang mündet und von der durch das Steuerorgan gesteuerte Verbindungswege zu den beiden Ausgängen führen, und daß im Gehäuse eine Zylinderbohrung mit einem Kolben vorgesehen ist, der mit dem Steuerorgan in der Steuerkammer kraftsohlUssig antriebeverbunden ist und dessen Zylinderräume mit den zu den Ausgängen führenden Verbindungswegen in Verbindung stehen, wobei die den Ausgängen zugefilhrten Impulse den Kolben beaufschlagen und von einer Endlage in die andere umsteuern. Die wechselweise Aufteilung der duroh den Eingang zugeführten Impulse auf die beiden Ausgänge erfolgt dabei durch das Steuerorgan, welches durch den Kolben von einer Endlage in die andere verschoben wird, sobald die Eingangsleitung nach Zuführung eines Impulses wieder entlüftet wird. Der Kolben wird in Abhängigkeit von den durch die Ausgänge abgeführten Impulsen umgesteuert, die den Kolben Jeweils in einer Richtung beaufschlagen und von einer Endlage in die andere verschieben. Beim erfindungsgemäßen Impulswechsler handelt es sich somit um ein aus einfachen Bauteilen bestehendes kompaktes Gerät, das ohne Zuhilfenahme weiterer S teuer- oder Schaltventil die gestellte Aufgabe einwandfrei erfüllt und sich außer durch einfachen Aufbau auoh durch große Betriebssicherheit auszeichnet.

Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Ausgestaltungen des Inpulswechslers möglich, wodurch sich weitere Vorteile ergeben. Vorzugswelse 1st die Steuerkammer als radiale Erweiterung der Zylinderbohrung ausgebildet und besteht das Steuerorgan aus einer Scheibe, die auf dem Kolben verschiebbar angeordnet ist. Die Scheibe kann dabei duroh in entgegengesetzten

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Richtungen auf sie wirkende Federn, die auf dem Kolben abgestützt sind, mit diesem kraftschlüssig antriebsverbunden sein. Es handelt sich somit um eine einfach herstellbare AusftthrungsforxB des erfindungsgemäßen Impulswechslers, bei dem die Verbindungswege von der Steuerkammer eu den Ausgängen durch die Zylinderbohrung hindurchführen.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann die Steuerkanner gegen die Zylinderbohrung abgeschlossen sein und mit der Zylinderbohrung über durch das Steuerorgan gesteuerte Kanäle in Verbindung stehen, die an den beiden Stirnseiten des Kolbens in die Zylinderbohrung münden. Bei dieser Bauart bestehen zweckmäßig der. Kolben und/oder das Steuerorgan wenigstens teilweise aus magnetischem und/oder magnetlsierbarem Material. Die kraftsohlüsslge Antriebsvex'bindung zwischen Kolben und Steuerorgan erfolgt dabei durch magnetische Kraftübertragung, welche aber auch bei gegen die Zylinderbohrung offener Steuerkammer angewendet werden kann, so daß sich Federn zur Kraftübertragung erübrigen.

Der Kolben kann als Doppelkolben mit zwei in der Zylinderbohrung gleitenden Endstücken und einer dazwischen angeordneten Verbindungestange ausgebildet sein, wobei die Ausgänge zu beiden Seiten der Steuerkaramer von der Zylinderbohrung wegführen. Auch diese Maßnahne zielt auf einen möglichst einfachen Aufbau des erfindungsgemäßen Impulswechslers ab. Zur Erweiterung der Funktion desselben können die Endstücke des Kolbens wenigstens in den Endlagen desselben gegen die Zylinderbohrung abgedichtet sein und Entlüftungsöffnungen steuern, die aus der Zylinderbohrung wegführen. Der erfindungsgesaäße Impulswechsler bewirkt dabei gleichzeitig mit der Umsteuerung des zugehörigen Impulses von einem Ausgang auf den anderen eine Entlüftung der nicht beaufschlagten Ausgangsleitung.

Der erfindungsgemäße Impulswechsler kann ferner noch dadurch ergänzt werden, daß an wenigstens einer Stirnseite des Kolbens ein auf diesen wirkender pneumatischer, elektrischer oder magnetischer Stelltrieb, z.B. ein Stellkolben oder ein Elektromagnet, vorgesehen ist, durch dessen Betätigung der

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Kolben in eine bestimmte Endlage verstellbar iet. Mit Hilfe dieses Stelltriebes kann der Kolben jederzeit durch einen Löechinpuls in eine bevorzugte Ausgangnlage gebracht werden, so daß der erste ankommende Impuls jeweils an einen bestimmten Ausgang weitergeleitet wird. Dadurch wird aus dem erfindungsgemäßen Impulswechsler eine vollwertige Binärzählstufe mit Löechsignaleingang, die als Zählwerk im Dualsystem verwendbar ist, wobei erforderlichenfalls mehrere Impulswechsler hintereinandergeschaltet werden können.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungebeispiolen au entnehmen, die in der Zeichnung dargestellt aind. In dieser seifen:

Die Fig. 1 und 2 eine vereinfachte Ausführungsform des erfindungagenäßen Iapulewechelers in zwei verschiedenen Stellungen, jeweils in axialen Mittelschnitt, und

die Fig. 3 und 4 zwei weitere AusfUhrungsformen Ib axialen Uittelschnitt.

Die dargestellten Impulswechsler bestehen aus einem Gehäuse 1, das einen Eingang 2 fUr die zugeftihrten Impulse und zwei Ausgänge 3 und 4 für die wegführenden Impulse aufweist. Im Gehäuse sind eine Steuerkammer 5 mit einem Steuerorgan 6 und eine Zylinderbohrung 7 mit einem Kolben 8 vorgesehen. Der Eingang 2 mündet in die Steuerkaamer 5 und die Ausgänge 3 und 4 fUhren von der Zylinderbohrung 7 weg. Ferner sind Entlüftungs-Iranäle 9 und 10 von der ttylinderbohrung 7 nach außen geführt.

Im Ausftihrungs bei spiel nach den Fig. 1 und 2 iet die Steuerkammer 5 als radiale Erweiterung der Zylinderbohrung 7 ausgebildet und benteilt das Steuerorgan 6 aus einer Soheibe aus weichem Werkstoff wie Dichtmaterial, z.B. aue Hartgummi oder Kunotstoff. Der Kolben β ist als Doppelkolben ausgebildet, i'Ohni seine beiden Endstücke 11 und 12, die durch O-Äinge gegen die Zylinderbohrung 7 abgedichtet sind, durch eine Verbindungs- »lange 13 mi tninanclf r verbunden sind. Das scheibenförmige steuerorgan 6 sitzt aui der Kolbenstange 13 relativ zu dieuer verschiebbar und stellt iil/er ewei Federn 14 und 15» die konaentriBoh auf der Kolboiintiinge 13 angeordnet Bind und iioh an den

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End3tUcken 11 und 12 abstützen, mit dem Kolben 8 in kraftschlüssiger Verbindung.

Die in Pig. 1 gezeigte Stellung der beweglichen Teile des Impulswechslers entspricht einer Ruhelage im drucklosen Zustand. Das Steuerorgan 6 und der Kolben O befinden sich dabei jeweils in ihrer linken Endlage, in welcher der Kolben 8 durch die Reibung der Dichtungsringe und daa Steuerorgan 6 durch die Kraft der dabei otwas gespannten Pöder 14 gehalten wird. Ein durch den Eingang 2 zugefUhrfcer Impuls blockiert dae Steuerorgan 6 in der jeweiligen Endlage und verschiebt den Kolben 8 in die in Fig. 2 gezeigte Endlage. Das Endstück 11 gibt dadurch den Ausgang 3 frul, ao daß sswiachen dem Eingang 2 über die Steuerkammer 5 und die Zylinderbohrung 7 ein Verbindungsweg zum Ausgang 3 geöffnet wird. Die linke Hälfte der Zylinderbohrung 7 und damit der Ausgang 4 bleiben aber gegen die Steuerkaanser 5 abgeschlossen, weil der zügeführte Impuls das Steuerorgan 6 dichtend an die linke .s/and der S teuerkamner 5 anpreßt. Der erste zugeführt« Steuerimpuls gelangt somit zum Auegang 3.

Sobald die Zuführung do« Impulsen aufhört und dio ilteuerkaamer 5 durch den .Eingang l^}. druckentlas bob wird,, wird das Steuerorgan 6 durch dia Fedßr15, die in der in Figo 2 gezeig ten Stellung gespannt int, v=>u -ler linken in die rechte Endlage verschoben, wob.si dio rechte Hälfte dar Zylinderbohrung abgedichtet wird. Der nächste Impulu, der durch den Eingang 2 zugeführt wird, beaufschlagt deshalb d.'ia linke Endstück 12 des Kolbens 8, verechiobt diesen in d'n; in Fig. 1 g'esseigte Endlage zurück und gibt den Verbindungsweg zwischen der Steuerkammer 5 und de» Ausgang 4 frei» Gleichzeitig wird der Ausgang 3 mit de» Entlüftungakanal 9 verbuxidon and entlüftet, wie in I¹If. 1 gezeigt ißt, Beim Aufhören der Impuls au führung gelangt daa Steuerorgan 6 durch die nunmehr gespannte Feder 14 winderum in die linke Endlü^g, ßo daü sich das OeL¹J.t in iiaieL tu toll.im> befindet, um den nächsten Impulfj wledsrusa an den Ausgang ί weitereuleiten. Die durch den Eingang 2 zuge£Ührfc«ri Impuls-i werden üoait wechselweise an ALe beidtm λχιαχ'Λιΐί,■■ < i md 4 weitergegeben.

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In AusfUhrungebeispiel nach Fig. 3 let die Steuermänner 5 gegen die Zylinderbohrung 7 abgeschlossen und besteht das ' euerorgan 6 aus einer Scheibe aus nagnetisierbaren Material, E.B. aus Weicheisen, wobei es an seinen abdichtenden Stirnseiten mit einem Sichtmaterial beschichtet sein kann. Die Endstücke 11 und 12 des Kolbens 8 sind entweder ganz aus magnetischen Material gefertigt, oder es ist ein Dauermagnet in die Endstücke 11 ,,12 eingesetzt. Das Gehäuse besteht aus nichtmagnetlsierbaren Werkstoff. Dadurch wird eine nagnetische Kraft-Übertragung zwischen dem Steuerorgan 6 und des Kolben 8 erzielt. Die Verbindungswege zwischen der Steuerkaaaaer 5 und den beiden Ausgängen 3 und 4 werden dabei durch Kanäle 16 und 17 hergestellt, die seitlich von der Steuerkammer 5 wegführen, durch das Steuerorgan 6 gesteuert sind und an den beiden Stirnseiten des Kolbens 8 in die Zylinderbohrung 7 «Unden.

Die in Fig. 3 gezeigte Stellung entspricht dem drucklosen Zustand. Wenn durch den Eingang 2 ein Druckimpuls zugeführt wird, gelangt dieser durch den Kanal 16 auf die rechte Stirnseite des Kolbens B und verschiebt diesen in die linke Bndlage. Gleichzeitig preßt der Druckinpuls das Steuerorgan 6 auf den Eingang des Kanals 17. Der sugefUhrte Inpule wird dadurch an den Ausgang 3 weitergegeben. Gleichzeitig wird der Ausgang 4 durch den EntiUfttmgskanal 10 entlüftet, da sich das Endstück 12 des Kolbens 8 in der linken Endlage befindet. Sobald die ImpulssufUhrung aufhört, wird das dann druckentlastete Steuerorgan 6 aufgrund der vom Endstück 11 des Kolbens 8 auf es ausgeübten magnetischen Kraft in seine rechte Endlage verschoben, wobei es den Kanal 16 abschließt und den Eingang zum Kanal 17 freigibt. Der nächste sugefUhrte Drucklapuls gelangt deshalb durch den Kanal 17 auf die linke Seite des Kolbens 8 und verschiebt diesen nach rechts, so daß der Verbindungsweg aus der Steuerkamner 5 zum Ausgang 4 freigegeben wird.

Das AusfUhrUiigfibeisplel nach Pi5. 4 stimmt weitgehend mit der Bauart nach den Flg. 1 und 2 Ubereln. Davon abweichend sind die Endstück· 11 und 12 des Kolbens 8 our in ihren Endlagen durch in das Gehäuse 1 eingesetzte 0-Hinge 18 und 19 abgedichtet

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und weisen rohrförmige Fortsätze 20 und 21 auf, die. sich an da· scheibenförmige Steuerorgan 6 dichtend anlegen. Dadurch erübrigt sich eine dichte Anordnung des Steuerorgans 6 auf der Kolbenstange 13. Die Funktionsweise des IispulswechelerB entspricht jener, die anhand der Fig. 1 und 2 beschrieben wurde« Zusätzlich ist dieses Aueführungebeispiel mit einer Null-Rückstellung versehen, die aus eineis an die Stirnseite des Gehäuses 1 angebauten Stelltrieb 22 gebildet ist. Dieser besteht aus einen gegen, eine Rückstellfeder 23 verschiebbaren Stelllcolben 24, der auf ein· Stirnseite des Kolbens 8 wirkt und des duroh einen Eingang 25 ein Löschiiepuls zugeführt wurden kann. Der Inpulswechsler kann «oalt duroh Zuführen eines Lösohinpulses jederseit in ein* bevorzugte Ausg&ngelag« gebracht werden: bein AusfUhrungsbeispiel nach Flg. 4 in die linke Ausgangslage $ in welcher der durch, den Eingang 2 zuerst zugeführte Druckimpuls jeweils an den Ausgang 3 weitergegeben wird. Der Impulswecheler nach Fig. 4 bildet ßoait eine vollwertige Binärzählstufe Kit Lösohsignaleingang. Erforderlichenfalls kann der Stelltrieb 22 auch an der liixken Stirnseite des Gehäuses 1 vorgesehen odtr ee können beide Stirnseiten alt einem Steiltrieb ausgestattet sein, so daß der Irapulswechsler zwangsweise in jede seiner beiden Endlagen gebracht werden kann.

In Hahnen der Erfindung sind weitere Ausgestaltungen und Abänderungen dar dargestellten Ausführungsbeiepiele auglich. Insbesondere kann auch bei einer mit der Zylinderbohrung 7 verbundenen Steuerkanner 5 gemäß den Fig. 1· und 2 eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Kolben 8 und dem Steuerorgan 6 durch magnetische Kraftübertragung hergestellt werden. Die Steuerkanner 5 kann exzentrisch zur Zylinderbohrung 7 in Gehäuse 1 vorgesehen und das Steuerorgan 6 kann statt verschiebbar auch verschwenkbar angeordnet sein, wobei eine kraftschlüssige Antriebeverbindung nit dem Kolben gleichfalls entweder duroh Federn oder durch magnetische Kraftübertragung . erfolgen kann.

Patentansprüche: BAD ORlGlMAL

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Claims (1)

1. Patentansprüche;

   Pneumatischer Inipulswechsler mit einem Gehäuse, das einen Eingang und zwei Ausgänge aufweist, wobei die am Eingang zugeführten Impulse abwechselnd an die beiden Ausgänge weitergeleitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß d»H Gehäuse (1) eine Steuerkammer (5) mit einem in dieser zwischen zwei Endlagen verstellbaren Steuerorgan (6) aufweist, in die der Eingang (2) mündet und von der durch das Steuerorgan (6) gesteuerte Verbindungswege zu den beiden Ausgängen (3,4) führen, und daß im Gehäuse (1) eine Zylinderbohrung (7) mit einem Kolben (8) vorgesehen ist, der mit dem Steuerorgan (6) in der Steuerkammer (5) kraft-Bchlüseig antriebsverbunden ist und dessen Zylinderräume mit den eu den Ausgängen (3,4) führenden Verbindungswegen in Verbindung stehen, wobei die den Ausgängen (3,4) zugeführt en Impulse den Kolben (8) beaufschlagen und von einer Endlage in die andere uneteuern.

   Impulewechsler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkammer (5) als radiale Erweiterung der Zylinderbohrung (7) ausgebildet ist und das Steuerorgan (6) aus einer Scheibe besteht, die auf dem Kolben (8) verschiebbar angeordnet 1st.

   Impulewechsler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerorgan (6) durch in entgegengesetzten Richtungen auf es wirkende Federn (14,15), die auf dem Kolben (8) abgestützt sind, mit diesem kraftachlüseig antriebeverbunden sind.

   Impulswechsler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkmemer (5) gegen die Zylinderbohrunp (7) abgeschlossen ist und mit der Zylinderbohrung über durch das Steuerorgan (6) gesteuerte Kanäle (16,17) in Verbindung steht, die an den beiden Stirnseiten dee Kolbens (8) in die Zylinderbohrung (7) münden.

   lmpulswecheler nach einem der Ansprüche 1,2 oder 4» dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (M) und/oder das i?teuer-

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   organ (6) wenigstens teiLweine aus magnetischem und/oder magnetisierbarem Material bestehen, wobei die kraftschlüssige Antriebsverbindung zwischen dem Kolben (8) und dem Steuerorgan (6) durch magnetische Kraftübertragung gebildet lot.

   Iiapulswochaler nach uiriom der Ansprüche 1 bis 5, dadurch .gekennzeichnet, daß dor Kolben (B) als Doppelkolben mit zwei in der Zylinderbohrung (7) gleitenden Endstücken (Π, Ii.') und einer dazwischen angeordneten Verbindungsstange-(Iji) ausgebildet ißt, wobei die Aiujgiuu.;tj ("3,4) üu beiden ikiiten der ßteuerkaimiier (ίϊ) von der Zylinderbohrung (7) wumführen.

   ImpuLawechsler nach Anspruch b, dadurch gekennzeichnet, daß die Endstücke (11,12) dm) KoLbens (B) wenigstens in den Kndiagen desselben gegen die Zylindarbohrung-(7) abgedichtet sind und Entlüftung^öffnungen (9,10) ateuern,- die aua der /jylinderbohrung (7) wegführen.

   Tiiipulswechaler nach einem der Anaprüche 1 bis 7, dadurch gekennaeichnüt, daß an wenigstens einer Stirnseite des Kolbens (ö) ein auf dieaen wirkender pneumatischer, elektrischer oder magnetischer Stelltrieb (22), z.B. ein tftell-Icolben (24) oder «in Elektromagnet, vorgesehen ist, durch d ti a ti en, Betätigung der Kolben (B) in eine bestiiimte Endlage verLiteilbar ist» ,

   Iuipulswöchüler nach eineo tier Ansprüche 1,3 odur 5 bis 8,

   «lohnet, daß daa SteueL'organ in der Steutit.·-

   vurijohwenkbar aiigeordneu

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   JO

   Le e rs e i t e