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Fluidischer Näherungsfühler Die Erfindung bezieht sich auf einen fluidischen
Näherungsfühler, bestehend aus einer mit einem Fühlerelement in Verbindung stehenden
Tastdüse, wobei am Fühlerelement eine fluidische Versorgungsleitung und eine Meß-
bzw. Signalleitung angeschlossen ist.
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Die bekannten fluidischen Näherungsfühler, z.B. gemäß der deutschen
Offenlegungsschrift 1 807 133, bestehen aus einem FUhlerelement, welches in einer
Tastdtise ausmündet. Mittels einer Schlauchleitung wird dem Fühlerelement und somit
auch der Tastdüse ein Fluid zugeführt. ttber eine zweite Schlauchleitung ist das
Fühlerelement entweder unmittelbar mit einem analoge Signale liefernden Meß-, Schalt-
bzw. Anzeigegerät, z.3. einer Membrandruckdose, oder mittelbar mit einem, digitale
Signale liefernden Fluidelement verbunden. Die Verwendung von zwei Schlauchleitungen
im Bereich der Tastdüse ist jedoch dann störend, wenn der zur Verfügung stehende
Raum am Meßort eng bemessen ist. Die fluidischen Fühler arbeiten zumeist nach dem
sog. "Düse-Prallplatten-Prinzip", wobei die Strömungsänderung des Fluid bei Annäherung
eines ObJektes an die Tastdüsenmündung zur Auslösung eines fluidischen Signals bzw.
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einer Anzeige genutzt wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen auf engstem Raum einsetzbaren,
sehr empfindlichen fluidischen Näherungsfühler zu schaffen.
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Ausgehend von einem fluidischen Näherungsfühler, bestehend aus einer,
mit einem FUhlerelement in Verbindung stehenden Tastdüse, wobei am FLihlerelement
eine fluidische Tersorgungsleitung und eine Zeß- bzw. Signalleitung angeschlossen
ist, enthält erfindungsgemäß das Fühlerelement eine vom Fluid durchströmte Kammer,
in der die Signalleitung einmündet, wobei die Einmündungen der Versorgungsleitung
und der Signalleitung in der Art eines Injektors angeordnet sind, derart, daß bei
frei aus der Tastdüse austretendem Fluid ein Unterdruck und bei Annäherung eines
Objektes an die Tastdüse ein Fluidstau im Bereich der Einmündung des Signalkanals
entsteht.
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Durch diese erfinderische Ausbildung des Näherungsfühlers wird es
ermöglicht, die Tastdüse vom Fühlerelement zu trennen und über nur eine, z.B. vier
Meter lange Schlauchleitung mit dem FUhlerelement zu verbinden. Durch die Ausbildung
der Kammer und Anordnung der Einmündung des Signalkanals in die Kammer, besteht
die Möglichkeit, den Druckabfall in der Schlauchleitung und in der Tastdüse zu kompensieren,
derart, daß bei einem hinreichend großen Abstand des ObJektes von der Tastdüse im
Bereich der Signalkanaleinmündung in die Klammer und somit auch im Signalkanal ein
Unterdruck herrscht. Hat sich indessen das Ob-Senkt auf einen bestimmten Abstand
der Tastdüse genähert, so entsteht durch den Luftstau bzw. durch die nunmehr geminderte
Luftströmung in der Kammer ein Rückstau des Fluids in der Signalleitung. Ein mit
der Signalleitung in Verbindung stehendes fluidisches NOR-Element erhält ein Schaitsignal
und schaltet den bevorzugten Ausgang auf den anderen Ausgang um. Vorzugsweise liegt
die Versorgungsleitung des NOR-Elementes an der Versorgungsleitung des Fühlerelementes.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Kammer des FGhlerelementes
mit dem digitale Signale liefernden Fluidikelement zu einer Baueinheit vereinigt.
Der so gebildete Näherungsfühler ist außerordentlich klein und besitzt außerdem
eine
hohe Schaltempfindlichkeit, so daß er auch fur Meßorgane und
Greiforgane, wie solche in der Meß- und Kerntechnik zur Anwendung kommen, bevorzugt
anwendbar ist.
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Weitere Einelheiten der Erfindung sind aus den Zeichnungen ersichtlich,
in welchen die Wirkungsweise und der Aufbau des Näherungsfühlers schematisch dargestellt
sind.
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Pigur 1 zeigt die Wirkungsweise des fluidischen Näherungsfuhlers.
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Eine in einem etwas vergrößerten Maßstab dargestellte Tastdüse 1 steht
Uber eine Rohr- oder Schlauchleitung 2 - von z.B. drei Meter Lange - mit einem Fühlerelement
3 in Verbindung. Das Fühlerelement besitzt eine Kammer 4, in der bei 6 ein Versorgungskanal
6' und bei 11 ein Signalkanal 10 einmündet. Das in die Kammer einströmende Fluid
7 durchströmt die Schlauch- oder Rohrleitung 2 und tritt aus der Tastdüsenmündung
9 aus. Befindet sich ein Meßobjekt 8 in einer hinreichend großen Entfernung von
der Tastdüse 1, dann kann das Fluid aus der Tastdüsenmündung ungehindert ausströmen.
Der Signalkanal 10 ist derart angeordnet, daß beim Einströmen des Fluids 7 durch
den Versorgungskanal 6' und'bei ungehindertem Durchgang des Fluids durch die Schlauchleitung
zur Tastdtise ein Unterdruck im Bereich der Einmündung 11 des Signalkanals 10 entsteht.
Nähert sich die Tastdüsenmündung 1 dem Objekt 8, so wird der Fluidstrom durch die
entstehende Querschnittsverengung zwischen dem Objekt und der Tastdüsenmündung gemindert.
Dadurcn ändern sich in der Kammer 4 des Fühlerelementes die Strömungsverhältnisse,
so daß im Bereich der Signalkanaleinmündung 11 der Unterdruck in einen ueberdruck
umschlägt. Die Signalkanalleitung 10 steht mit dem Signaleingang 10' eines Fluidikelementes
12 in Verbindung. Das Fluidikelement ist hier als OR-NOR-Element ausgebildet. Der
Versorgungseingang 13 dieses Elementes steht mit der gemeinsamen Versorung 14 des
Fffhlerelementes in verbindung.
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Ist das Objekt 8 hinreichend weit von der Mundung der Tastdüse 9 entfernt,
so entweicht das Fluid aus dem bevorzugten
Ausgang 15 des Fluidikelementes.
Ändert sich die Fluidströmung im Signalkanal 10, nämlich bei einer vorgegebenen
Annäherung des Objektes an die Tastdüse, so schaltet das Fluidikelement um, wobei
nunmehr der Fluidstrom aus der Signalleitung 16 austritt.
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Wie weiter aus den Figuren 2 und 3 hervorgeht, ist das als Unterplatte
18 gebildete Fühlerelement 3 mit dem Fluidikelement 12 zu einer Baueinheit vererinigt,
wobei diese Baueinheit von einer Anschluß- oder Deckplatte 17 abgeschlossen ist.
In der Anschlußplatte befindet sich der Ausgang 2', an welchem die Schlauchleitung
2 zur Tastdüse 1 anschließbar ist. Koaxial zum Ausgang 2' ist im Fluidikelement
12 eine Durchgangsbohrung 21 eingebracht, welche in der Kammer 4 des Fühlerelementes
3 bei 3' einmündet. Die Versorgungsleitung 14 mündet in eine Bohrung 14', der das
Fühlerelement enthaltenden Unterplatte 18. Koaxial zur Bohrung 14' befindet sich
im Fluidelement 12 eine Versorgungsbohrung 13' entsprechend dem Versorgungseingang
13 des Fluidikelementes gemäß Figur 1. Das bei 14 eintretende Fluid strömt einerseits
durch die Kammer 4 im Fühlerelement 3 und verläßt die Kammer durch die Bohrung 21
und 2' und strömt durch die Schlauchleitung 2 zur Tastdüse 19 da' andererseits bei
13' 9n das Fluidelement eintretende Fluid verläßt dieses bei hinreichend großer
Entfernung des Objektes 8 von der Mündung der Tastdüse 9, durch den Ausgang 15'
und fließt sodann durch den bevorzugten Ausgang 15 in der Platte 18 ab. Entsteht
jedoch bei einer Annäherung des Objektes an die Tastdüse ein Stau in der Fluid leitung
2 und somit in der Kammer a so entfällt der Unterdruck bei 11, wobei nunmehr über
den Signalkanal 10 und der Verbindungsbohrung 101 am Signaleingang 10' im Fluidelement
12 ein Signal anliegt, so daß der Fluidstrom von bevorzugten Ausgang 15 auf den
Ausgang 16 umschaltet. Das Fluid verläßt das Element durch die Bohrung 161 und tritt
letztlich aus dem Signalausgang 162 in der Platte 18 der Baueinheit aus. Wie an
sich bei Fluidik-Elementen bekannt, befinden sich in der Deckplatte 17 Entlüftungsbohrungen
19 und 20 sowie eine Bohrung 21 - das sog.
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OR-NOR-Loch - für das als OR-NOR-Element ausgebildete Fluidikelement
12.
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4 Patentansprüche 3 Figuren