传感器单元以及带有传感器单元的工作缸单元的制作方法

文档序号:15945109发布日期:2018-11-14 03:59阅读:193来源:国知局

本发明涉及一种用于确定物体的位置的传感器单元,该物体处于带有恶劣环境状况(如高压和/或侵蚀性介质)的环境中。

典型的应用情况是探测活塞或活塞杆在工作缸单元的缸体中的位置。

背景技术

本发明的课题在于,尽可能不将传感器安置在带有恶劣条件的空间(以下通称为过压腔,恶劣条件并非局限于压力的物理大小)中,从而防止传感器受损。

另一方面,对于传感器单元的安置来说,需要在工作缸单元处设有尽可能少或者不设置任何附加的设备特征,以免提高工作缸单元的成本。

另一方面,将传感器单元的部件布置在工作缸单元的缸体的外侧上是不利的,因为这些部件在这类工作缸单元通常使用的恶劣环境中易于受损(例如就易从外部接触到的施工机械而言)。

迄今为止,通常使用以下的解决方案:

a)红外线超声波传感器:

以非接触的方式扫描和探测活塞的端面与在缸体内部中布置在端部处的红外线超声波传感器距离。

这种传感器是相对敏感的,但是昂贵的,并且测量精度受到限制。

b)牵拉元件传感器

在此,在缸体内部中的超压腔中设置有常见的测量绳传感器或测量带传感器,在其中卷起在卷绕滚筒上且借助扁平螺旋弹簧在卷起方向上预紧的绳或带以自由端部固定在活塞处。

探测绳滚筒的回转一圈的次数和角度位置,并且从其中获知绳的拉出长度并因此获知活塞在缸体中的位置。

探测绳滚筒的回转圈数和角度位置的传感器同样可位于超压腔中,但这容易导致传感器元件的损坏。

但是,卷绕滚筒的旋转和旋转位置也可借助于固定在其上的磁铁无接触地通过缸体壁部中的相应构造的区域传递到布置其外侧上的、对磁场敏感的传感器上。

但是为此通常由厚钢材制成的缸体必须配备窗口(该窗口只带有更小的材料厚度,该窗口由其它如磁场可穿透的材料制成),这强烈增加了缸体的制造成本,并且还显著地降低缸体的抗压强度。

c)磁致伸缩式结构类型的棒式传感器单元:

由头部以及从该头部轴向突出的传感器棒组成的传感器单元安装在缸体中的轴向端部处,并且在外周缘处相对于缸体的内圆周密封,因此传感器棒在缸体的另一端部的方向上突出,大部分情况下在缸体的中心突出。

活塞杆是钻孔的,因此传感器棒可沉入活塞杆中的纵向孔中。

活塞杆在面向传感器头的端部处承载着大部分情况下呈环状的发射器磁体,该发射器磁体由于其瞬时的沿传感器棒的轴向位置利用其磁场影响在传感器棒中的波导中行进的电信号,并且影响在波导中回流至传感器头的密度波。由此可借助于在传感器头中布置的传感器元件和大部分情况下后置的评估单元来探测发射器磁体和由此活塞杆相对于传感器棒和由此缸体的相对位置。

在此,传感器头大部分情况下贴靠在缸体底部附近的凸肩处。自传感器头的通常借助缆线执行的数据传输经由在背离活塞的正常压力侧上自传感器头的缆线输出部和在缸体中(大部分情况下在缸体的底部中)的穿孔实现。

缺点是以高的耗费对活塞杆钻孔。



技术实现要素:

a)技术目的

因而本发明的目的是,提供一种解决方案,在其中传感器单元尤其传感器损坏的危险是小的且尤其为了安装传感器单元,在工作缸单元处的准备耗费降低。

b)该目的的解决方案

本发明用以达成上述目的的解决方案为权利要求1和14的特征。有利的实施方式从从属权利要求中得出。

根据本发明的传感器单元首先包括已知的牵拉元件位移传感器,在其中牵拉元件大部分情况下绳或带例如金属带的端部固定在卷绕滚筒(该卷绕滚筒借助于弹簧例如扁平螺旋弹簧在卷起方向上预紧)的周缘上,且在起始状态中基本上卷起在卷绕滚筒的周缘上,其中牵拉元件的自由端部固定在物体处,该物体相对于传感器单元的位置应被探测。

借助于合适的传感器以待监视的物体的起始位置即例如终端位置之一开始测量卷绕滚筒的完整和部分的回转一圈且由此由评估单元换算牵拉元件的拉出长度。

根据本发明,传感器优选未与卷绕滚筒尤其其轴机械联结,而是通过以下方式无接触地联结,即尤其发射器磁体与卷绕滚筒有效联结从而发射器磁体反映了卷绕滚筒的转动且在最简单的情况下固定在卷绕滚筒的轴的端面上。以与发射器磁体无接触相对而置的方式,更确切地说以由至少关于牵拉元件位移传感器所处的恶劣的环境状况密封的、优选压力密封的、更佳地还耐压的,壁分离的方式,磁场感应式传感器处于发射器磁体的有效区域中,其中压力密封的壁具有这样的特性,即发射器磁体的磁场和尤其磁场的变化可由磁场感应式传感器检测和测量。

不言而喻的是,尤其压力密封的壁不必是例如壳体的完整的壁,而是还仅可为这样的壁的单件的区段或还可为单独的板,该板密封地遮盖在这样的壁中的贯通孔。

优选壁由不可磁化的材料例如塑料或铝制成,或由虽然可磁化的但是可通过发射器磁体的磁场磁饱和的且通过以下方式在某种程度上可以说可由磁场穿透的材料制成,即该材料那么优选执行其磁场变化,从而该材料似乎本身作为次级发射器磁体起作用。

因此在根据本发明的传感器单元中传感器和如有可能用于传感器的信号的电子评估单元布置在尤其压力密封的壁的一侧上,卷绕滚筒、扁平螺旋弹簧和卷起在卷绕滚筒上的牵拉元件与此相反布置在壁的另一侧上。

在这一点上应解释的是,“压力密封”应表示,壁能够防止在壁的两侧上的不同的压力相同。

“耐压”应理解为,所述壁此外在两侧上不同的压力情形下也不如例如膜片那样由于压差而变形,而是维持基本上边的形状。

传感器单元现在在压力密封的壁的至少一侧上包括壳体即用于传感器和如有可能评估电路的传感器壳体和/或用于安置卷绕滚筒、卷起的牵拉元件和预紧卷绕滚筒的弹簧(该弹簧优选安置在卷绕滚筒的内部中)尤其扁平螺旋弹簧以及发射器磁体的机械装置壳体。

壁是所述传感器壳体或者所述机械装置壳体的壁部的组成部分且优选壁是两个壳体之一的单件的组成部分,仅很少情况是单独的构件。

所述传感器壳体和所述机械装置壳体都不必是完全闭合的,而是通常就有至少一个敞开的侧边,所提及的构件可经由该敞开的侧边引入到分别的壳体的内部中。恰好所述传感器壳体还可仅仅由板组成,例如尤其压力密封的壁还可位于在该板中,其中所述传感器可固定在该板尤其所述压力密封的壁处或附近。

在这样的传感器单元中重要的是所述传感器单元以这样的方式相对于周围构件尤其工作缸单元的缸体被密封,即使得所述传感器腔和由此处于其中的传感器未由所述缸体的工作压力加载,即所述传感器腔优选仅仅处于正常压力或如此小的压力下,即该压力不可引起对所述传感器和位于所述传感器腔中的其它部件的损伤。

优选为此在所述传感器单元壳体的外侧尤其外周缘面上存在环绕的、压力密封的第一密封件。

当仅仅存在所述传感器壳体时,所述密封件处于所述传感器壳体处,当仅仅存在所述机械装置壳体时,所述第一密封件处于所述机械装置壳体处。

当存在两个壳体时,在两个之一处。

或者两个壳体通过其可例如相对彼此固定且共同操作共同形成共同壳体所谓的单元壳体,且那么所述第一密封件可处于所述共同壳体的侧尤其外周缘面上且在此还伸延超过两个壳体之间的接触面尤其密封的尤其压力密封的壁的平面。

但是还必须附加地密封在机械装置壳体和传感器壳体之间的接合部。

由于这样的传感器单元优选设置成用于使用在工作缸单元中,故而这样的共同壳体优选具有圆形的横截面轮廓和尤其柱形的形状。

如果这样的传感器单元插入且定位在工作缸单元的缸体的内部中,则所述第一密封件密封地贴靠在所述缸体的内周缘处且将所述缸体的内腔划分为两个压力腔,其中传感器和如有可能所属的评估单元布置在其中的空间,尤其传感器壳体的内部与优选由环境压力加载的一个压力腔所谓的低压腔处于连接中。

与此相反传感器的机械部件(即卷绕滚筒、卷起的带或绳、所述发射器磁体和所述弹簧尤其扁平螺旋弹簧)由另一压力腔的压力加载,且如果存在机械装置壳体,则所述机械装置壳体与该另一压力腔处于连接中,该另一压力腔在所述工作缸单元之内通常利用所述工作缸单元的工作压力加载。

伸延通过所述环绕的第一密封件的所述密封平面可相对于所述尤其压力密封的壁的壁平面不同地放置:

所述密封平面可平行于所述壁平面,其中那么只要存在两者,所述传感器壳体轴向联接到所述机械装置壳体处。

所述密封平面还可相对于所述壁平面成角度,例如成直角,其中那么在轴向方向上观察传感器壳体和机械装置壳体并排布置。

在此还应考虑的是,通常卷绕滚筒的转动轴线横向于轴向方向伸延,该轴向方向是所述活塞在所述缸体中的运动方向和/或垂直于所述传感器单元的大部分情况下圆形的周缘轮廓的方向,但是在两个方向平行的情况中需要所述牵拉元件在此带自卷绕滚筒的拉出方向附加地转向到轴向方向上。

在此还应解释的是,在该情况中传感器壳体和/或机械装置壳体还可表示,传感器壳体和/或机械装置壳体可分别由简单的平坦的或三维弯曲的或弯折的板形成,一方面待布置在所述机械装置腔中的且另一方面待布置在所述传感器腔中的部件在侧边上安置在板上。

这样的板可例如为或包含压力密封的壁,只要该板延续直到所述第一密封件且由此与所述第一密封件一起形成压力密封的屏障,在该屏障的一侧上布置所提及的机械部件且在另一侧上布置所述传感器和如有可能所述评估电路。

但是单是出于机械保护的原因分别的壳体即传感器壳体和/或机械装置壳体不是只包括似乎作为底板的这样的板,而是此外至少包括侧壁和如有可能还包括尽可能闭合的背壁。

为了传送由传感器获得的信号,这可通过以下方式无线地发生,即所述传感器包括用于信号的发送器,该信号尤其还可穿透周围的构件,如例如工作缸单元的缸体的壁部。

但是通常自传感器引离电导线即缆线,该电导线优选通过缆线出口从所述传感器壳体引出,该缆线出口尤其处于所述传感器壳体的端面中。

所述缆线优选在插接部件中终止,该插接部件可例如固定在周围的缸体的通路中。

在具有缸体以及可在缸体中密封地移位的活塞和/或活塞杆的工作缸单元方面,本发明用以达成上述目的的解决方案为,如上文描述的传感器单元布置在所述缸体中,优选布置在所述缸体的端部区域中,从而所述传感器单元由此除了如有可能引出的缆线之外完全处于所述缸体之内。

由于所述第一密封件密封地贴靠在所述缸体的内表面处,故而所述缸体的内腔由此划分为两个压力密封地相互分离的缸体腔,其中的第一缸体腔即高压腔加载所述工作缸单元的工作压力,与之相反第二缸体腔可具有另外的压力水平,且尤其与所述缸体之外的周围环境处于连接中,即仅仅处于周围环境压力下,且称之为低压腔。

在此所述传感器单元的传感器腔是所述低压腔的组成部分或与所述低压腔连接,而机械部件(卷绕滚筒,牵拉元件,弹簧,发射器磁体)处于所述高压腔中且加载工作压力,尤其通过机械部件安置在机械装置壳体的机械装置腔中,该机械装置腔与所述高压腔处于连接中。

在此在实际中存在问题:在发射器元件尤其所述发射器磁体和所述传感器之间的所述压力密封的壁必须承受直至1000bar的非常大的压力,从而所述壁的面积必须保持尽可能小,以为了尽管小的壁厚但是可承受高压。

如果由所述传感器产生的信号经由缆线向外引导,则在一端处与所述传感器或其评估单元连接的缆线要么在插接部件中终止,该插接部件布置在缸体壁部或缸体底部的相应的通路中,要么所述缆线穿过布置在该处的缆线通路。

传感器单元或/或工作缸单元的这样的构造具有大的优点:在相应地确定尤其所述传感器单元的直径的大小时所述传感器单元可引入到迄今为止构造成用于容纳磁致伸缩式棒式传感器单元的头部的任何缸体中,从而不需要另外设计的缸体。

与之相反在制造所属的活塞杆时可放弃对所述活塞杆钻孔,这显著地降低了所述活塞杆的制造成本。

尽管如此但是所述传感器和所述评估单元既未有损伤风险地处于所述缸体的外侧上也未在所述缸体的内部中处于加载有工作压力的所述高压腔中。

附图说明

根据本发明的实施方式在下文示例性地详细描述。其中:

图1a以穿过工作缸单元的纵截面显示了安装在工作缸单元中的传感器单元的第一结构类型,

图1b,c显示了穿过这样的工作缸单元的横截面,该工作缸单元带有布置在其中的传感器单元,

图1d以类似于图1a的示图显示了传感器单元的第二结构类型,

图1e显示了带有传感器壳体的结合实际的设计方案的根据图1a的第一结构类型的改型方案,

图2以类似于图1a的示图显示了传感器单元的第三结构类型,

图3以类似于图1a的示图显示了传感器单元的第四结构类型,

图4以类似于图1a的示图显示了传感器单元的第五结构类型,

图5显示了现有技术的解决方案的示图,该解决方案可通过根据图1a–4的根据本发明的结构类型替代。

具体实施方式

在所有示图中传感器单元1示出在工作缸单元50的内部中,以为了在轴向方向51'上探测活塞52a在缸体51中的位置。

可密封地沿着缸体51的壁部的内表面51a移动的活塞52a与缸体51和尤其其缸体底部51'一起包围了缸体腔54,该缸体腔通常加载有压力介质且称为压力腔54。

在活塞52a的另一侧上的另一缸体腔55(倘若存在这样的缸体腔且在工作缸单元50仅可在一侧被加载的情况下)与周围环境压力处于连接中且因此称为低压腔55。

在此示出带有活塞52a的工作缸单元50,该活塞处于活塞杆52的自由端部处,该活塞杆具有比活塞52a小的横截面,并且其中仅活塞52a利用其大部分情况下存在的周缘上的活塞环53密封地贴靠在缸体51的内表面51a处。

但是替代地工作缸单元也可按照柱塞原理工作,在该柱塞原理中仅仅存在活塞杆52且不存在带有相对更大的直径的活塞52a,并且其中那么活塞杆52在与缸体51的示出的端部相对而置的端部处沿着在缸体出口的内周缘面中的活塞杆密封件密封地滑动。

压力腔54那么延伸直到活塞杆密封件,其中工作缸单元的这样的结构类型原则上仅仅可在单侧加载压力介质。

此外应解释的是,在图纸中定位在压力腔54中且支撑在缸体底部51a处即支撑于在该处存在的凸肩56处的传感器单元1原则上也可能布置在相对而置的低压腔55中,只要在该处除了活塞杆52之外存在为此的足够的空间,但是这通常未给出。

为了澄清对于工作缸单元50的制造商而言重要的优点是什么,应首先按照图5描述现有技术中的迄今为止常常使用的非常可靠的解决方案:

在此使用棒式传感器单元30,该棒式传感器单元在外部造型方面具有在横截面中通常柱状的传感器头31,该传感器头准确配合装配到缸体51中且从其一个端侧大部分情况下在中央突出有传感器棒32,该传感器棒相比于传感器头31细很多且在轴向方向还长很多,但是大部分情况下同样具有柱形的横截面。

在作用原理方面在此大部分情况下这涉及磁致伸缩式波导传感器,对于该磁致伸缩式波导传感器而言在与传感器头31一样构造成中空的传感器棒32中延伸有未示出的波导线材,自传感器头可将电脉冲输入到波导线材中,该电脉冲在这样的部位处(即在传感器棒之外紧密相邻的发射器磁体处于该部位处)被影响且在该部位处产生磁致弹性的密度波。该密度波沿着波导传播且因此还行进返回到传感器头31且可在该处在其行进时间方面被探测,由此可确定起触发作用的发射器磁体4(该发射器磁体在轴向方向51'上固定地与活塞或活塞杆连接)与传感器头的距离。

工作缸单元50的缸体51为此一方面由制造商延长,以为了将传感器头31的附加的长度安置在其中,且如有可能在缸体底部51a附近装备有相应的凸肩56作为用于缸体头31的止挡部,该缸体头在插入到缸体51中的情况下借助于围绕传感器头31的外周缘面环绕的密封件8相对于缸体的内表面51a的密封。

由此,在背离传感器棒32的端侧上从传感器头31伸出的缆线可通过缆线出口17或插接部件18穿过缸体底部51'引出,因为在密封件8和缸体底部51'之间的区域不再由工作腔54即压力腔的工作压力加载。

在该解决方案中传感器棒32伸入到活塞孔33中且由此伸入到活塞中。活塞孔33从活塞52a的自由端面引入且相应于传感器棒32的长度延续到活塞杆52中,从而活塞52a在其在缸体底部51a的方向上完全向前移动的位置中以及在其在轴向方向51'上完全缩回的位置中还总是与传感器棒32在轴向方向上重叠。大部分情况下构造为环形磁体的发射器磁体4大部分情况下在活塞52a的前自由端部处围绕活塞孔33布置。

该解决方案广泛流行,因为整个棒式传感器单元30以良好保护的方式布置在缸体51的内部中且在大部分情况下恶劣的周围环境条件中(当例如工作缸单元50可自由接近地布置在建筑机械如例如轮式装载机处时)不可损坏。

大的缺点在于,活塞杆52必须在轴向方向上开有非常长的相对细的孔,这应高耗费地制造且由于长的细的钻孔器也因为高的工具磨损而是费用较大的。

根据本发明的解决方案的目标在于,通过以下方式避免缺点,即工作缸单元50可在在缸体的长度和在底部侧的端部区域中的造型方面不改变缸体51的情况下使用,然而在此使用活塞杆52不必钻孔。

这通过以下方式实现,即根据图1a,d,e以及2-4的活塞52a和/或活塞杆52在缸体51中的位置不是如在根据图5的已知的解决方案中那样以非接触的方式测量,而是以接触的方式通过以下方式测量,即本身已知的牵拉元件传感器的牵拉元件2在此带2的自由端部固定在活塞52a处,例如固定在活塞52a的自由端面处。

在此如原理上已知的那样,转动在卷绕滚筒3的回转了一圈的次数和不到一圈的回转方面借助于传感器6探测且借助于相应的电子评估器件(该电子评估器件常常为传感器6的组成部分)换算成牵拉元件2的拉出长度。

根据本发明的特点在当前情况中在于,传感器6机械方面与卷绕滚筒3分离,且仅仅无接触地与卷绕滚筒有效连接,从而可行的是,在卷绕滚筒3和传感器6之间在其之间布置密封的、尤其压力密封的、且还更佳地耐压的且因此不通过压力变形的壁7。

在此但是传感器6同样布置缸体51的内部中,且压力密封的壁7不必是缸体51的壁部或底部的组成部分,而是传感器单元1的组成部分,从而缸体51就此而言不需要特别的配备且传感器6还不必有损伤风险地布置在缸体51的外侧上。

传感器6与卷绕滚筒3及其转动的无接触的有效连接在当前情况中以磁的方式实施:

为了该目的传感器6是磁场敏感性传感器,例如霍尔传感器6,其中可动的、优选在平行于压力密封的壁7的主平面的平面中转动的发射器磁体4以关于压力密封的壁7相对而置的方式与传感器6相对而置,该发射器磁体与卷绕滚筒3机械联结,从而发射器磁体4的转动反映了卷绕滚筒3的转动,其中发射器磁体4不一定必须与卷绕滚筒3同步地一起转动,如按照图1d阐述的那样。

卷绕滚筒3如通常已知的那样在牵拉元件2在此带2的卷起方向上借助于在此布置在卷绕滚筒3的内部中的扁平螺旋弹簧5预紧。卷绕滚筒3以其在端侧分别突出的支承销分别支承在支承座19a,b中。

在图1a以及3至4中,发射器磁体4紧密相邻于压力密封的壁7且与传感器6相对而置地直接布置在支承销3a,b之一的自由端部上。

通过压力密封的但是对于由传感器6所需的信号可穿透的壁7进行划分为

-传感器腔15,传感器6处于该传感器腔中,和

-机械装置腔14,发射器磁体4、卷绕滚筒3、扁平螺旋弹簧5和牵拉元件2处于该机械装置腔中。

所示出的传感器单元1的结构类型例如通过以下方面而区分开

-传感器单元1的壳体造型,

-压力密封的壁7与各壳体部件的关联,和

-牵拉元件2从卷绕滚筒3拉出的拉出方向10相对于轴向方向51'即活塞杆52和由此活塞52a在缸体51中的运动方向的走向。

在根据图1a的第一结构类型中,传感器单元1的壳体即所谓的单元壳体9包括至少一个传感器壳体9.15,传感器腔15处于该传感器壳体9.15的内部中。

压力密封的壁7在这种情况下是传感器壳体9.15的组成部分、优选单件式组成部分,且例如相对于传感器壳体9.15的剩余部分形成带有较小壁厚的区段。但是这还可能涉及单独的构件,其压力密封地插入到传感器壳体9.15的开口中或压力密封地遮盖这样的开口,如在图2中示出的那样。

传感器6优选直接固定在压力密封的壁7或传感器壳体9.15的周围的区域处。

传感器壳体9.15通过以下方式构造成壶形,即传感器壳体根据图1a在一侧上即在朝向缸体底部51a指向的一侧上是完全敞开的。

传感器壳体9.15的自由环绕的、面向缸体底部51a的端侧9.15b支撑在活塞底部51'的凸肩56上,例如在安装根据图5的传统的解决方案时传感器头31支撑在该凸肩处,且该凸肩因此大部分情况下已经标准化地存在于活塞底部51'中。

在图1a的侧视图中观察传感器壳体9.15具有基底区域,该基底区域的外周缘面具有近似缸体51的壁部的内周缘面51b的直径的形状,从而在其之间仅仅环绕的密封件8找到空间。

从传感器壳体9.15的该基底部分起在横截面的一部分在活塞52a的方向上延伸有传感器壳体9.15的轴向突起部,传感器6布置在该突起部中且壁7也布置在壳体突起部的壁部的在轴向方向上51'伸延的区段中或处,该壁部不是传感器壳体9.15的与缸体51的壁部相邻的壁部。

传感器单元的机械部件即尤其卷绕滚筒3、扁平螺旋弹簧5、发射器磁体4,支承座19和牵拉元件尤其带2,以在相对于轴向方向51'的横向方向上相邻于传感器壳体9.15的壳体突起部的方式布置在缸体51的内腔的横截面的未由轴向壳体突起部填充的部分中。

所提及的构件可直接装配在传感器壳体9.15的外侧上,例如装配在在轴向壳体突起部旁的横向于轴向方向51'伸延的壳体区段上。

但是这些机械构件也可布置且装配在单独的机械装置壳体9.14中,该机械装置壳体优选固定在传感器壳体9.15处且那么自然必须具有在活塞52a方向上指向的出口开口以用于穿引牵拉元件尤其带2的拉出的部分,该牵拉元件的自由的端部经由例如固定孔眼2a固定在活塞52a处。

不依赖于此(因为用于带2的出口开口未实施成压力密封的)所提及的机械部件2,3,4,5因此全部位于工作缸单元50的压力腔54中,该压力腔为高压腔。附加的机械装置壳体9.14由此主要用于保护机械部件的机械保护,但是特别是在操作且安装到工作缸单元50时在机械装置壳体9.14之内存在与在压力腔54中相同的压力。

图1b显示了穿过根据图1a的工作缸单元50的横截面,由此可看出,缸体51在内部以及外部具有圆形的横截面,且同样在该情况中具有由传感器壳体9.15和机械装置壳体9.14组成的单元壳体9,和相应地还有布置在单元壳体9或还仅仅传感器壳体9.15及其底部区域和缸体51的壁部之间的环绕的密封件8,例如o形环密封件。

图1c显示了穿过缸体51的另一不常见的即矩形的结构类型的横截面(其中单元壳体9和位于其之间的密封件8的带有相应的造型),以为了显示,本发明不限于不仅缸体51而且传感器单元1及尤其其单元壳体9的圆柱形的横截面。

图1d的第二结构类型与图1a的第一结构类型的区别在于,在例如根据图1b的横截面示图中观察传感器壳体9.15的轴向突出部未伸展直到单元壳体9的外边缘且未局部地形成单元壳体的外周缘壁,而是在单元壳体9的纵向中间的方向上偏移,从而机械装置壳体9.14的外壁围绕突出部布置,该外壁那么以其外周缘伸展直至接近缸体51的内周缘面51a的内周缘。

那么存在借助于环绕的密封件8相对于缸体51要么密封传感器壳体9.15要么密封机械装置壳体9.14的选择可能性,其中在后者的情况中传感器壳体9.15相对于机械装置壳体9.14的附加的密封是必要,如下文按照图2描述的那样。

图1d此外具有特点(该特点也可使用在其它结构类型的任一个中):发射器磁体4不是直接抗扭地与卷绕滚筒3的轴3a即尤其其支承销3a,b抗扭地连接,而是针对一个在其之间布置有传动机构13:

在该情况中传动机构13如此设计,即使得该传动机构包含两个相互啮合的齿轮13a,b,其中一个抗扭地与卷绕滚筒3的支承销之一3b连接,且另一个由此啮合的齿轮13b在面向压力密封的壁7的端面处在中心承载发射器磁体4。

发射器磁体4因此抗扭地与第二齿轮13b连接,该第二齿轮具有与第一齿轮13a不同的有效直径和/或齿数,由此尤其传感器单元1的测量精度即分辨率可通过选择传动机构13的传动比而确定。

传动机构13如此布置在压力密封的壁7附近,即使得布置在另一侧上的传感器6还位于发射器磁体4的磁场中。

但是图1d此外显示了特点:第一齿轮13a的端侧上还布置有另一发射器磁体4布置且与该另一发射器磁体相对而置地在壁7的另一侧上布置且关联有另一传感器6。

由于两个齿轮13a,b在其有效直径方面仅仅稍微不同且优选齿数仅仅差别一个齿,故而可通过比较两个传感器6的信号一方面非常高分辨率地测量且另一方面测量卷绕滚筒的回转了一圈的在一定程度上无限制的次数。

根据图2的第三结构类型与图1a的第一结构类型的区别在于,存在机械装置壳体9.14,即使该机械装置壳体仅仅基本上由横向于轴向方向的底板组成,但是在一个部位处基于外周缘,该外周缘相应于缸体51的内周缘面51b的形状且仅仅稍微小些,从而在这种情况下通过布置在其之间的环绕的密封件8相对于缸体51密封机械装置壳体9.14的外周缘面。

机械装置单元安置在其中,该机械装置单元类似于图1a构建,继而带卷绕滚筒的优选垂直于轴向方向51即活塞52的运动方向的转动轴线3'。

机械装置壳体9.14在这种情况下具有通路,壶形的传感器壳体9.15可推入尤其可轴向推入到该通路中,该传感器壳体的壁部至少局部地构造为压力密封的壁7,该壁在传感器壳体9.15的推入状态中与布置在机械装置腔14中的发射器磁体4相对而置,且关于壁7相对地传感器6在传感器腔15中布置在壁7的内侧上。

压力密封的壁7在此构造为密封地放上到传感器壳体15的开口上的单独的构件。

由此传感器腔15压力密封地与机械装置腔14且由此与工作缸单元50的压力腔54分离,故而传感器壳体9.15必须相对于机械装置壳体9.14密封,这在该情况下通过以下方式实,即使得壶形的传感器壳体9.15在敞开的侧边处具有向外伸出的边缘,该边缘相对于机械装置壳体9.14的底侧即在该情况下底板借助于置入到其之间的环绕的第二密封件8'密封。

图3显示了第四结构类型,在其中机械装置壳体9.14又借助于环绕的密封件8相对于缸体51密封,该机械装置壳体还可仅仅为在相对于轴向方向51'的横向方向上伸延的板。

在左半图中这又是在传感器壳体9.15的外周缘面和缸体51的内周缘面51b之间的环绕的密封件8,而在右半图中密封件8相对于缸体底部51a密封传感器壳体9.15的横板的底侧。

在左半图中此外示出,传感器壳体9.15还可为两件式的以组合的方式产生中空的箱体的传感器壳体9.15,该传感器壳体那么需要用于缆线16的缆线出口17,该缆线出口的尖锐的棱边如常见的那样通过由橡胶或类似材料制成的套管21保护。

传感器6在该情况中布置在传感器壳体9.15的横板的底侧处布置,其中传感器的主平面即探测平面同样在横向方向上优选垂直于轴向方向51'伸延。

因为在优选放上在传感器壳体9.15上的机械装置壳体9.14中如此布置由发射器磁体4、卷绕滚筒3等组成的机械装置单元,即使得卷绕滚筒3的转动轴线3'平行于轴向方向51'布置,故而这特别引起整个传感器单元1在轴向方向上51'的非常小的延伸量。

由于带2自卷绕滚筒3起的拉出方向10现在同样横向于轴向方向51'即活塞52a的移动方向,故而在带的拉出部分中需要转向到轴向方向51'中,因此带2围绕转向辊20转向,该转向辊的转动轴线不仅相对于轴向方向51即活塞52a的运动方向而且相对于在带2的自由端部处的固定孔眼2a处于45°的角度中,即相对于带2自卷绕滚筒3起的拉出方向10处于45°的角度中。

根据图4的第五结构类型与至此所有示出的结构类型的区别在于,不仅存在机械装置壳体9.14而且存在传感器壳体9.15,但是这两个壳体完全并排布置,即在任何的轴向位置处两个壳体9.14,9.15中的任一个没有在缸体51的除了环绕的密封件8之外的整个内部自由横截面上延伸。

因此环绕的密封件8在其周缘的一部分上如沿着图1b的线ib–ib剖切所显示的那样沿着传感器壳体9.15的外周缘面上且在更大的一部上沿着机械装置壳体9.14的外周缘面在近似垂直于轴向方向51'的平面中延伸。

这要求,附加地在两个壳体9.14和9.15之间的接触面借助于另一密封件8'相对彼此密封,该另一密封件必须在相对于轴向方向51'的横向方向上在缸体51的内部的整个宽度上延伸,优选必须在环绕的密封件8的密封平面中延伸直到密封件8。

此外在此机械装置壳体9.14的壁部和传感器壳体9.15的壁部彼此贴靠且由此两者共同在位于在机械装置腔14中的发射器磁体4和传感器腔15中的传感器6之间。

由于在其之间需要用于磁场可穿透的窗口7,故而要么两个彼此贴靠的壁部对于磁场而言可充分穿过–如有可能包括位于其之间的面型的密封件8'在内-要么在该部位处两个壳体壁之一具有足够大的开口,该开口尤其至少与传感器6一样大–在此在机械装置壳体9.14的壁部中-且在另一壁部中在此通过减小传感器壳体9.15的壁的壁厚提供可穿透性。

除此之外在此在机械装置腔14中也布置有卷绕滚筒3、扁平螺旋弹簧4、带2的卷起部分和支承座19a,b,而传感器6布置在传感器腔15中且引导离开传感器6的缆线16在缸体底部51a的插接部件18中终止。

如已经在图1a中表明的那样,由传感器6(其如有可能已经包含评估单元)输出的信号可要么经由缆线16首先从传感器壳体9.15引出且接着借助于缆线通路或插接部件18穿过缸体51的壁部或底部51a引出,要么通过传感器6与发送器12连接无线地引出,该发送器如传感器6那样布置在传感器腔15中,即优选布置在壶形的传感器壳体9.15的内部中。

图1e显示了传感器单元1的第一结构类型的相对于图1a的原理示图更切合实际的示图,带有与此相比的多个区别:

一方面在该情况下在发射器磁体4和卷绕滚筒3之间中置有传动机构13,即类似于在图1d的结构类型中所描述的那样,但是这次包括三个齿轮:

在此三个齿轮中的中间齿轮抗扭地与卷绕滚筒3的轴3b连接。

另外两个齿轮13a,b与中央的中间齿轮的外齿部啮合,这另外两个齿轮具有彼此不同的大部分情况下仅差了一个齿的齿数且分别在其端侧上布置有发射器磁体4。

如在图1d中那样,在此两个发射器磁体4中的每个分别在压力密封的壁7的另一侧上关联有传感器6,带有按照图1d所描述的优点。

在实际中应考虑,压力密封的壁7(该壁为了至少一个发射器磁体4的磁场的穿越只允许具有非常小的壁厚)必须承受在缸体51的内部中的非常大的压力,因此必要的是,薄的压力密封的壁7沿着其主平面的面积保持尽可能小,且在其旁边传感器壳体9.15的壁厚可选择尽可能大。

因此在根据图1e的结构类型中通过传动机构13的中央齿轮在两个发射器磁体4和由此传感器6之间产生间距,该间距尤其开辟这样的可能性,即压力密封的壁仅分别具有比传感器6勉强大的面积,且在两个薄的壁7之间传感器壳体9.15的壁厚可如需要的那样选择大且坚固。

尤其桥接部从传感器壳体9.15的薄的壁7所处的这一侧延伸直到传感器壳体9.15的相对而置的外侧。

为了可将传感器6装配在薄的壁7的内侧处,传感器壳体9.15朝向相对而置的外侧相应敞开,且开口可在传感器6的装配结束之后通过可密封地插入的封闭塞22密封地(例如通过环绕的o形密封件相对于周围的传感器壳体9.15密封)封闭。

在提及的桥接部中存在贯通孔,以为了可穿引来自传感器6之一的必要的电导线17。

因此在该结构类型中传感器腔15相对于图1a的示图强烈减小且在插入封闭塞22之后基本仅仅还由为了安置传感器6和引导远离传感器的电导线17所需的空间组成,以为了可尽可能大地确定传感器壳体9.15的壁厚的尺寸。

附图标号列表

1传感器单元

2牵拉元件,带

2a固定孔眼

3卷绕滚筒

3'转动轴线

3a,b支承销,轴

4发射器磁体

5弹簧,扁平螺旋弹簧

6传感器,霍尔传感器

7壁

8密封件

8'密封件

9单元壳体

9a外表面

9a1外周缘面

9b自由环绕的外表面

9.14机械装置壳体

9.15传感器壳体

9.15a外表面

9.15a1外周缘面

9.15b端侧

10拉出方向

11运动方向

12发送器

13传动机构

14机械装置腔

15传感器腔

16缆线

17缆线出口

18插接部件

19a,b支承座,支承部件

20转向辊

21套管

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30棒式传感器单元

31传感器头

32传感器棒

33活塞孔

34

35

36

37

38

39

40

41

42

43

44

45

46

47

48

49

50工作缸单元

51缸体

51a缸体底部

51b内周缘面

51'轴向方向

52活塞杆

52a活塞

53活塞环

54缸体腔

55缸体腔

56凸肩

57活塞孔

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