ES2687295T3 - Procedure to detect the position and / or movement of a piston in a cylinder, as well as cylinder arrangement - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para detectar la posición y/o el movimiento de un pistón (2) en un cilindro (1) que presenta un eje central longitudinal (L), estando presente en una primera cara (4) del pistón un líquido y en una segunda cara (8) del pistón un gas, en donde bajo un ángulo de incidencia distinto de 90º, en dirección al eje central longitudinal (L), un rayo (22) de una onda casi monocromática se dirige a la segunda cara (8) del pistón, se reflecta de ésta y se detecta el punto de la incidencia (P) del rayo (24) reflectado, caracterizado por que se detecta la presión del gas presente en la segunda cara (8) del pistón y/o por que se detecta la temperatura del gas presente en la segunda cara (8) del pistón y se tiene en cuenta la influencia de la presión de gas y/o de la temperatura en el punto de incidencia (P) del rayo (24) reflectado en la detección de la posición y/o el movimiento del pistón (2).Procedure for detecting the position and / or movement of a piston (2) in a cylinder (1) having a longitudinal central axis (L), a liquid being present on a first face (4) of the piston and on a second face (8) of the piston a gas, where under an angle of incidence other than 90º, in the direction of the longitudinal central axis (L), a ray (22) of an almost monochromatic wave is directed to the second face (8) of the piston , is reflected from it and the point of incidence (P) of the reflected ray (24) is detected, characterized in that the pressure of the gas present on the second face (8) of the piston is detected and / or that the temperature of the gas present on the second face (8) of the piston and the influence of the gas pressure and / or the temperature at the point of incidence (P) of the ray (24) reflected in the detection of the position and / or movement of the piston (2).
Description
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Procedimiento para detectar la posición y/o el movimiento de un pistón en un cilindro, así como disposición de cilindro.Procedure to detect the position and / or movement of a piston in a cylinder, as well as cylinder arrangement.
La invención se refiere a un procedimiento para detectar la posición y/o el movimiento de un pistón en un cilindro que presenta un eje central longitudinal, estando presente en una primera cara del pistón un líquido y en una segunda cara del pistón un gas.The invention relates to a method for detecting the position and / or movement of a piston in a cylinder having a longitudinal central axis, a liquid being present on a first face of the piston and a gas on a second face of the piston.
Además, la invención se refiere a una disposición de cilindro con un cilindro y con un pistón móvil en el mismo a lo largo de un eje central longitudinal del cilindro, que es adecuado para separar un líquido presente en una primera cara del pistón de un gas presente en una segunda cara del pistón.Furthermore, the invention relates to a cylinder arrangement with a cylinder and with a mobile piston therein along a longitudinal central axis of the cylinder, which is suitable for separating a liquid present on a first face of the piston of a gas present on a second piston face.
Un procedimiento de este tipo y una disposición de cilindro de este tipo encuentran uso, en particular, en relación con acumuladores de pistón. En el caso de estos, el líquido es un líquido hidráulico que es comprimido contra un gas (por ejemplo, nitrógeno) en este acumulador. El volumen del cilindro del lado del líquido comunica regularmente a través de una conexión hidráulica con un dispositivo hidráulico del que el fluido hidráulico, superando la presión de gas presente en la segunda cara del pistón, puede fluir al cilindro o bien, al aliviar la presión mediante desplazamiento del pistón desde el cilindro, puede fluir en el dispositivo hidráulico.Such a procedure and such a cylinder arrangement find use, in particular, in relation to piston accumulators. In the case of these, the liquid is a hydraulic liquid that is compressed against a gas (eg nitrogen) in this accumulator. The volume of the liquid side cylinder communicates regularly through a hydraulic connection with a hydraulic device from which the hydraulic fluid, exceeding the gas pressure present on the second face of the piston, can flow into the cylinder or, by relieving the pressure By displacement of the piston from the cylinder, it can flow into the hydraulic device.
En la cara orientada a la segunda cara del pistón, el cilindro comprende regularmente una conexión a través de la cual se puede aportar gas con la presión deseada al cilindro. Después de alcanzar la presión de gas deseada, la conexión puede estar configurada de manera desacoplable. Con el fin de aumentar el volumen del acumulador, puede mantenerse también un contacto constante con una fuente de presión de gas externa mayor, con lo cual también - en función de las relaciones en volumen entre el cilindro y la fuente de presión de gas - la presión del gas puede ser mantenida más o menos constante independientemente de la posición del pistón en el cilindro.On the face facing the second face of the piston, the cylinder regularly comprises a connection through which gas can be supplied with the desired pressure to the cylinder. After reaching the desired gas pressure, the connection can be configured in a detachable manner. In order to increase the volume of the accumulator, constant contact with a higher external gas pressure source can also be maintained, which also - depending on the volume relations between the cylinder and the gas pressure source - the Gas pressure can be maintained more or less constant regardless of the position of the piston in the cylinder.
Para la funcionalidad de un acumulador de pistón de este tipo, es importante en qué posición se encuentre el pistón en el cilindro. Así, por ejemplo, un mantenimiento de una presión hidráulica a determinar con ayuda del acumulador del pistón en el dispositivo hidráulico solamente es posible hasta que la primera cara del pistón no se encuentre a tope con una tapa que limita el volumen de líquido del cilindro. Por otra parte, la presión hidráulica en el dispositivo hidráulico puede limitarse también solamente con ayuda del acumulador de pistón, hasta que la segunda cara del pistón no tope en una tapa que limita el volumen del gas del cilindro. En este sentido, es ya deseable el conocimiento de la posición actual del pistón en cada caso para obtener la seguridad de funcionamiento de un dispositivo que comprende un acumulador de pistón.For the functionality of such a piston accumulator, it is important in what position the piston is in the cylinder. Thus, for example, maintenance of a hydraulic pressure to be determined with the help of the piston accumulator in the hydraulic device is only possible until the first face of the piston is fully abutted with a cap that limits the volume of liquid in the cylinder. On the other hand, the hydraulic pressure in the hydraulic device can also be limited only with the help of the piston accumulator, until the second face of the piston does not stop in a cover that limits the volume of the cylinder gas. In this sense, knowledge of the current position of the piston in each case is already desirable in order to obtain the operational safety of a device comprising a piston accumulator.
Además de ello, para detectar variaciones en el estado de funcionamiento de un dispositivo que comprende el acumulador de pistón, en particular el dispositivo hidráulico, puede ser necesario detectar variaciones de la posición del pistón. Éstas pueden apuntar, por ejemplo, a una caída de presión por una fuga o a un aumento de presión por picos de carga.In addition, to detect variations in the operating state of a device comprising the piston accumulator, in particular the hydraulic device, it may be necessary to detect variations in the position of the piston. These can point, for example, to a pressure drop due to a leak or an increase in pressure due to load peaks.
Para detectar la posición y/o el movimiento de un pistón de un acumulador de pistón se conocen, por ejemplo, de la razón social Hydac International GmbH, Sulzbach, Alemania, los siguientes sistemas:In order to detect the position and / or movement of a piston of a piston accumulator, for example, from the company name Hydac International GmbH, Sulzbach, Germany, the following systems are known:
- La posición del pistón se detecta con un sistema de medición de polipasto. Un extremo del cable está fijado a un rodillo que está pretensado con un muelle, el otro extremo del cable está fijado al fondo del pistón. El movimiento del pistón se detecta a través de un potenciómetro rotativo previsto en el rodillo.- The piston position is detected with a hoist measurement system. One end of the cable is fixed to a roller that is prestressed with a spring, the other end of the cable is fixed to the bottom of the piston. The movement of the piston is detected through a rotary potentiometer provided on the roller.
- Un extremo de un cable está fijado de nuevo al pistón. El otro extremo del cable extraído del cilindro porta un imán permanente conducido en un tubo que activa medios magnetosensibles incorporados en el tubo, en función de su posición y que, por consiguiente, permite reconocer el movimiento y la posición del pistón.- One end of a cable is fixed back to the piston. The other end of the cable extracted from the cylinder carries a permanent magnet driven in a tube that activates magnetosensitive means incorporated in the tube, depending on its position and, therefore, allows the movement and position of the piston to be recognized.
- Detección de la posición del pistón mediante ultrasonidos, estando previstas por fuera del cilindro una o varias unidades emisoras/receptoras de ultrasonidos. Cada una de estas unidades reconoce la transición entre el pistón y el aceite, de modo que se puede detectar un movimiento y/o una posición del pistón con una precisión que depende de la distancia de las unidades emisoras/receptoras de ultrasonidos.- Detection of the position of the piston by means of ultrasound, with one or more ultrasound emitting / receiving units being provided outside the cylinder. Each of these units recognizes the transition between the piston and the oil, so that a movement and / or a position of the piston can be detected with precision that depends on the distance of the emitting / receiving units of ultrasound.
- Determinación de la posición y/o del movimiento del pistón con ayuda de un vástago de pistón extraído del cilindro y con un transductor que actúa junto con el anterior.- Determination of the position and / or movement of the piston with the help of a piston rod extracted from the cylinder and with a transducer that acts together with the previous one.
- Sistema de medición del recorrido de los ultrasonidos, dispuesto en el lado del líquido, que detecta la distancia entre la tapa del lado del líquido del cilindro y el pistón.- Ultrasonic path measurement system, arranged on the liquid side, which detects the distance between the liquid side cap of the cylinder and the piston.
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Lo desventajoso en el caso de estos sistemas es que requieren una extracción de componentes del cilindro, con lo cual se necesitan complejas disposiciones de hermetización que son abrasivas. Con otros sistemas, la detección de la posición y/o del movimiento se puede alcanzar únicamente con una precisión limitada, o requieren la presencia de líquido hidráulico para el acoplamiento.The disadvantage in the case of these systems is that they require removal of components from the cylinder, which requires complex sealing arrangements that are abrasive. With other systems, the detection of the position and / or movement can be achieved only with limited accuracy, or require the presence of hydraulic fluid for coupling.
A partir del documento US 2002/083826 A1 se conoce un accionador hidráulico que presenta un cilindro con un pistón movido por medio de un líquido hidráulico. Para la determinación de la posición del pistón se dirige al pistón un rayo láser por medio de un conductor de luz en el cilindro, se reflecta en éste y por medio de un conductor de luz se aporta a una unidad de control, con la cual se mide la duración del recorrido de la luz.From US 2002/083826 A1 a hydraulic actuator is known which has a cylinder with a piston moved by means of a hydraulic liquid. For the determination of the position of the piston a laser beam is directed to the piston by means of a light conductor in the cylinder, it is reflected in it and by means of a light conductor it is supplied to a control unit, with which Measure the duration of the light path.
Por lo tanto, la invención se basa en la misión de crear un procedimiento mejorado para la detección de la posición y/o del movimiento de un pistón, en particular de un acumulador de pistón, así como una disposición de cilindro mejorada con un cilindro y con un pistón móvil en el mismo a lo largo de un eje central longitudinal del cilindro, en particular de un acumulador de pistón.Therefore, the invention is based on the mission of creating an improved method for detecting the position and / or movement of a piston, in particular of a piston accumulator, as well as an improved cylinder arrangement with a cylinder and with a mobile piston therein along a longitudinal central axis of the cylinder, in particular of a piston accumulator.
Este problema se resuelve mediante el procedimiento reproducido en la reivindicación 1 y mediante la disposición de cilindro reproducida en la reivindicación 3.This problem is solved by the method reproduced in claim 1 and by the cylinder arrangement reproduced in claim 3.
En el caso del procedimiento de acuerdo con la invención, bajo un ángulo que se desvía de 90°, un rayo de una onda casi monocromática se dirige a la segunda cara del pistón, se reflecta de ésta y se detecta el punto de la incidencia del rayo reflectado. En virtud del ángulo de incidencia, el cual puede diferir, por ejemplo, entre 0,5 y 10° de un ángulo recto, se detecta de manera fiable un movimiento del pistón mediante la modificación del punto de incidencia del rayo reflejado.In the case of the process according to the invention, at an angle that deviates from 90 °, a ray of an almost monochromatic wave is directed to the second face of the piston, is reflected from it and the point of the incidence of the reflected beam. By virtue of the angle of incidence, which can differ, for example, between 0.5 and 10 ° from a right angle, a movement of the piston is reliably detected by modifying the point of incidence of the reflected beam.
Una ventaja particular del procedimiento de acuerdo con la invención es que no se requiere una disposición de hermetización para hermetizar partes en movimiento tales como vástagos de pistón o cables. Asimismo, es ventajoso que el procedimiento pueda ser aplicado en la cara del gas del pistón. Así, existe la posibilidad de crear un sistema que trabaja de forma redundante, en que, sobre la cara del líquido, por ejemplo, uno de los sistemas mencionados al comienzo, pertenecientes al estado de la técnica, se emplea para la detección de la posición y/o del movimiento del pistón. En particular, aquí se menciona la aplicación del sistema de medición del recorrido de ultrasonidos.A particular advantage of the process according to the invention is that a sealing arrangement is not required to seal moving parts such as piston rods or cables. Likewise, it is advantageous that the process can be applied on the gas face of the piston. Thus, there is the possibility of creating a system that works redundantly, in which, on the face of the liquid, for example, one of the systems mentioned at the beginning, belonging to the state of the art, is used for position detection and / or piston movement. In particular, the application of the ultrasonic path measurement system is mentioned here.
El rayo utilizado de una onda casi monocromática puede ser un rayo láser.The beam used of an almost monochromatic wave can be a laser beam.
Si en funcionamiento existe la posibilidad de que se modifique la presión del gas presente en la segunda cara del pistón, lo cual es, por ejemplo, el caso cuando el volumen del cilindro no comunica con un volumen de gas relativamente grande para ello de una presión constante, entonces se detecta la presión del gas presente en la segunda cara del pistón. Ya que una modificación de la densidad ligada a una modificación de la presión del gas conduce a la modificación de las propiedades ópticas del gas, en particular a la modificación del índice de refracción óptico entre el gas y un vidrio protector que se encuentra eventualmente delante de un sensor para detectar el rayo reflejado, con lo cual se modificaría el punto de incidencia del rayo reflejado en el caso de una posición constante del pistón. Mediante la detección de la presión del gas presente en la segunda cara del pistón, este efecto puede ser tenido en cuenta en el caso de la detección de la posición y/o del movimiento del pistón.If in operation there is a possibility that the pressure of the gas present on the second face of the piston is modified, which is, for example, the case when the volume of the cylinder does not communicate with a relatively large volume of gas for it of a pressure constant, then the gas pressure present on the second face of the piston is detected. Since a modification of the density linked to a modification of the gas pressure leads to the modification of the optical properties of the gas, in particular to the modification of the index of optical refraction between the gas and a protective glass that is eventually in front of a sensor to detect the reflected ray, whereby the incident point of the reflected ray would be modified in the case of a constant piston position. By detecting the pressure of the gas present on the second face of the piston, this effect can be taken into account in the case of the detection of the position and / or movement of the piston.
También una modificación de la temperatura del gas presente en la segunda cara del pistón puede tener como consecuencia una modificación de las propiedades ópticas con los efectos descritos en relación con una variación de la presión. De manera correspondiente, alternativa o adicionalmente se detecta la temperatura del gas presente en la segunda cara del pistón y se tienen en cuenta los efectos con una rutina adecuada en el caso de la detección de la posición y/o del movimiento.Also a modification of the temperature of the gas present in the second face of the piston can result in a modification of the optical properties with the effects described in relation to a variation of the pressure. Correspondingly, alternatively or additionally, the temperature of the gas present on the second face of the piston is detected and the effects are taken into account with a suitable routine in the case of the detection of the position and / or movement.
La disposición de cilindro de acuerdo con la invención, que sirve preferiblemente para la configuración de un acumulador de pistón, comprende una fuente de radiación mediante la cual un rayo aplicado de una onda casi monocromática puede ser dirigido a la segunda cara del pistón bajo un ángulo que se desvía de 90°. Con el fin de que la reflexión del rayo tenga lugar con la menor dispersión posible en la segunda cara del pistón, en este dispositivo de reflexión está previsto, por ejemplo, un espejo. Si el espejo está orientado perpendicularmente al eje central longitudinal del cilindro, entonces la fuente de radiación está configurada preferiblemente de modo que el rayo emitido está orientado en un ángulo agudo con respecto a la dirección del eje central longitudinal, preferiblemente entre 0,5° y 10°. La disposición de cilindro comprende, además, un dispositivo de detección, mediante el cual se puede detectar el punto de incidencia del rayo reflectado.The cylinder arrangement according to the invention, which preferably serves for the configuration of a piston accumulator, comprises a radiation source by means of which an applied beam of an almost monochromatic wave can be directed to the second face of the piston at an angle which deviates from 90 °. In order that the reflection of the ray takes place with the least possible dispersion on the second face of the piston, in this reflection device, for example, a mirror is provided. If the mirror is oriented perpendicularly to the longitudinal central axis of the cylinder, then the radiation source is preferably configured so that the emitted beam is oriented at an acute angle with respect to the direction of the longitudinal central axis, preferably between 0.5 ° and 10th. The cylinder arrangement further comprises a detection device, by which the point of incidence of the reflected beam can be detected.
La fuente de radiación y el dispositivo de detección pueden estar previstos, en particular, en una tapa que limita el volumen del cilindro en la segunda cara del pistón.The radiation source and the detection device may be provided, in particular, in a cover that limits the volume of the cylinder on the second face of the piston.
La fuente de radiación es preferiblemente una fuente láser.The radiation source is preferably a laser source.
El dispositivo de detección comprende, preferiblemente, un sensor de presión, el cual - de manera particularmente preferida - está adaptado en relación con su sensibilidad a las propiedades de la onda monocromática, en particular la longitud de onda y la intensidad del rayo reflectado.The detection device preferably comprises a pressure sensor, which - particularly preferably - is adapted in relation to its sensitivity to the properties of the monochromatic wave, in particular the wavelength and intensity of the reflected beam.
5 Con el fin de poder tener en cuenta la influencia de una eventual variación de la presión de gas sobre la detección de la posición y/o del movimiento, está previsto un dispositivo de detección de la presión de gas.5 In order to be able to take into account the influence of a possible variation of the gas pressure on the position and / or movement detection, a gas pressure detection device is provided.
Con el fin de poder tener cuenta también correspondientes efectos de una eventual variación de la temperatura del gas presente en la segunda cara del pistón, alternativa o adicionalmente está previsto un dispositivo de detección de la temperatura.In order to be able to also take into account corresponding effects of a possible variation of the temperature of the gas present in the second face of the piston, alternatively or additionally a temperature sensing device is provided.
10 La disposición de cilindro de acuerdo con la invención comprende un dispositivo de evaluación para tener en cuenta la influencia de la presión y/o de la temperatura sobre el punto de incidencia del rayo reflectado en la detección de la posición y/o del movimiento del pistón, que comprende rutinas de corrección correspondientes. Estas rutinas de corrección pueden contener funciones de corrección que se determinan matemática y/o empíricamente y que tienen en cuenta la influencia de una variación de la presión y/o de la temperatura sobre el punto de incidencia del rayo 15 reflejado en el caso de una posición determinada del pistón.The cylinder arrangement according to the invention comprises an evaluation device to take into account the influence of pressure and / or temperature on the point of incidence of the reflected beam in the detection of the position and / or movement of the piston, which comprises corresponding correction routines. These correction routines may contain correction functions that are determined mathematically and / or empirically and that take into account the influence of a variation in pressure and / or temperature on the point of incidence of the beam 15 reflected in the case of a determined position of the piston.
En el caso de un perfeccionamiento particularmente preferido de la disposición de cilindro de acuerdo con la invención está previsto otro dispositivo para la detección de la posición y/o del movimiento del pistón que detecta, en particular de modo eléctrico, electromagnético, acústico y/o mecánico, la posición del pistón y/o el movimiento. En el caso de este segundo dispositivo se puede tratar de uno descrito al comienzo, perteneciente al estado de la técnica.In the case of a particularly preferred improvement of the cylinder arrangement according to the invention, another device is provided for the detection of the position and / or movement of the piston which detects, in particular electrically, electromagnetic, acoustic and / or mechanical, piston position and / or movement. In the case of this second device, it may be one described at the beginning, belonging to the prior art.
20 La invención se ha de explicar adicionalmente en lo que sigue con ayuda de los dibujos adjuntos que ilustran esquemáticamente un ejemplo de realización de la invención. Muestran:The invention has to be further explained in the following with the help of the accompanying drawings that schematically illustrate an embodiment of the invention. They show:
La Fig. 1Fig. 1
la Fig. 2, 25 la Fig. 3, la Fig. 4, la Fig. 5, la Fig. 6,Fig. 2, 25 Fig. 3, Fig. 4, Fig. 5, Fig. 6,
un esquema funcional de este ejemplo de realización en el caso de un cilindro cortado longitudinalmente;a functional scheme of this exemplary embodiment in the case of a longitudinally cut cylinder;
un corte longitudinal a través del cilindro con el pistón en una primera posición; una vista correspondiente a la Fig. 2 con el pistón en una segunda posición; el corte IV en la Fig. 2; el corte V en la Fig. 3, así comoa longitudinal cut through the cylinder with the piston in a first position; a view corresponding to Fig. 2 with the piston in a second position; section IV in Fig. 2; the cut V in Fig. 3, as well as
el corte VI en la Fig. 3 en un corte longitudinal en perspectiva.section VI in Fig. 3 in a longitudinal section in perspective.
El ejemplo de realización representado en el dibujo de una disposición de cilindro comprende un cilindro 1 con un eje 30 central longitudinal L. En el cilindro está previsto un pistón 2, el cual puede ser desplazado a lo largo del eje central longitudinal L. El pistón comprende en el dibujo medios de hermetización no representados de un tipo en sí conocido tales como, por ejemplo, anillos de pistón, con el fin de determinar un efecto de hermetización entre una periferia externa y la periferia interna del cilindro 1.The embodiment shown in the drawing of a cylinder arrangement comprises a cylinder 1 with a longitudinal central axis 30 L. A piston 2 is provided in the cylinder, which can be moved along the longitudinal central axis L. The piston it comprises in the drawing sealing means not shown of a type known per se such as, for example, piston rings, in order to determine a sealing effect between an outer periphery and the inner periphery of the cylinder 1.
En la cara representada a la derecha en el dibujo, el pistón presenta una cavidad 3, mientras que, por el contrario, la 35 cara del pistón representada a la izquierda en el dibujo está configurada de forma plana. La cara representada a la izquierda en el dibujo forma una primera cara 4 del pistón en la que se presenta, en funcionamiento de la disposición de cilindro como acumulador de pistón, un líquido, por ejemplo, un aceite o una mezcla de agua y glicol. El volumen de líquido 5 así formado del cilindro 1 está limitado hacia el exterior por una primera tapa 6. Esta última presenta un orificio de conexión 7 central para la conexión de un dispositivo hidráulico no representado en el dibujo.On the face shown on the right in the drawing, the piston has a cavity 3, while, on the contrary, the face of the piston shown on the left in the drawing is configured flat. The face shown on the left in the drawing forms a first face 4 of the piston in which, in operation of the cylinder arrangement as a piston accumulator, a liquid is presented, for example, an oil or a mixture of water and glycol. The volume of liquid 5 thus formed of the cylinder 1 is limited outwards by a first cover 6. The latter has a central connection hole 7 for the connection of a hydraulic device not shown in the drawing.
40 En funcionamiento, el volumen de líquido 5 está lleno regularmente por completo con líquido. Con el fin de mantener este líquido bajo presión y con el fin de poder compensar variaciones del volumen de líquido en el dispositivo hidráulico, entre la segunda cara 8 del pistón, enfrentada a la primera cara 4 del pistón, y una segunda tapa 9 y el cilindro 1 está limitado un volumen de gas 10. Éste, en funcionamiento de la disposición de cilindro de pistón, está lleno regularmente con nitrógeno puesto a presión, en la medida en que en el caso del líquido se trate de aceite, o 45 de aire, cuando en el caso del líquido se trata de una mezcla de agua y glicol.40 In operation, the volume of liquid 5 is regularly filled completely with liquid. In order to keep this liquid under pressure and in order to compensate for variations in the volume of liquid in the hydraulic device, between the second face 8 of the piston, facing the first face 4 of the piston, and a second cover 9 and the cylinder 1 is limited to a volume of gas 10. This, in operation of the piston cylinder arrangement, is regularly filled with nitrogen under pressure, to the extent that in the case of the liquid it is oil, or air , when in the case of the liquid it is a mixture of water and glycol.
55
1010
15fifteen
20twenty
2525
3030
3535
4040
45Four. Five
Con el fin de poder detectar una posición y/o un movimiento del pistón 2 en el cilindro 1, en la segunda tapa 9 está dispuesta una disposición 11 que comprende una fuente de radiación 12, mediante la cual un rayo de una onda casi monocromática puede ser dirigido a la segunda cara 8 del pistón, y un dispositivo de detección 13 mediante el cual se puede detectar el punto de incidencia del rayo reflejado. La dirección de detección puede abarcar un sensor de área.In order to be able to detect a position and / or a movement of the piston 2 in the cylinder 1, in the second cover 9 an arrangement 11 is provided comprising a radiation source 12, whereby a ray of an almost monochromatic wave can be directed to the second face 8 of the piston, and a detection device 13 by which the point of incidence of the reflected beam can be detected. The detection address may encompass an area sensor.
Además, en la segunda tapa 9 está previsto un dispositivo de detección de la presión de gas 14 y un dispositivo de detección de la temperatura 15 que detectan la presión y la temperatura del gas que se encuentra en el volumen de gas 10. La disposición 11 está unida eléctricamente con un dispositivo 16 para controlar la fuente de radiación 12 y para la lectura del dispositivo de detección 13. El dispositivo de detección de la presión de gas 14 está unido eléctricamente con un convertidor de señal 17, el dispositivo de detector de la temperatura 15 está unido con un convertidor de señal 18.In addition, a gas pressure sensing device 14 and a temperature sensing device 15 that detect the pressure and temperature of the gas in the volume of gas 10 are provided in the second cover 9. The arrangement 11 it is electrically connected with a device 16 to control the radiation source 12 and for reading the detection device 13. The gas pressure detection device 14 is electrically connected with a signal converter 17, the detector device of the Temperature 15 is connected to a signal converter 18.
El dispositivo 16 y los convertidores de señal 17 y 18 están unidos de nuevo eléctricamente con un dispositivo de tratamiento de señales 19 el cual, teniendo en cuenta las funciones de corrección de la presión y temperatura a partir de las señales obtenidas por el dispositivo 16, emite en una primera salida 20 la posición real del pistón 2 en el cilindro 1 y en una segunda salida 21 una señal que se genera a partir de una posición de reposo en el caso de una puesta en movimiento del pistón 2.The device 16 and the signal converters 17 and 18 are electrically connected again with a signal processing device 19 which, taking into account the functions of pressure and temperature correction from the signals obtained by the device 16, it emits at a first outlet 20 the actual position of the piston 2 in the cylinder 1 and at a second outlet 21 a signal that is generated from a rest position in the case of a start-up of the piston 2.
La estructura constructiva del ejemplo de realización representado y su modo de acción se han de explicar ahora adicionalmente haciendo referencia a las Figs. 2 a 6:The constructive structure of the embodiment shown and its mode of action must now be further explained with reference to Figs. 2 to 6:
como se puede reconocer en la Fig. 2, que muestra el pistón 2 en una posición desplazada desde el centro hacia la primera tapa 6, con ayuda de la fuente de radiación 12 se emite un rayo de una onda casi monocromática, aquí un rayo láser 22, a la segunda cara 8 del pistón. Tal como se puede reconocer en la Fig. 6, la segunda cara 8 del pistón está provista de un espejo 23 que está orientado al menos casi perpendicularmente al eje central longitudinal L. Dado que el rayo láser 22 incide bajo un ángulo oblicuamente a la dirección del eje central longitudinal L sobre el espejo 23, el rayo 24 reflectado se reflecta bajo un ángulo de reflexión correspondiente de signo inverso al dispositivo de detección 13.as can be seen in Fig. 2, which shows the piston 2 in a position displaced from the center towards the first cover 6, with the help of the radiation source 12 a beam of an almost monochromatic wave is emitted, here a laser beam 22, to the second face 8 of the piston. As can be seen in Fig. 6, the second face 8 of the piston is provided with a mirror 23 that is oriented at least almost perpendicularly to the longitudinal central axis L. Since the laser beam 22 strikes at an angle obliquely to the direction of the central longitudinal axis L on the mirror 23, the reflected beam 24 is reflected under a corresponding reflection angle of inverse sign to the detection device 13.
Como resulta evidente por la comparación de las Figs. 2 y 3, el punto de incidencia del rayo láser 22 se desplaza sobre el espejo 23 cuando el pistón 2 es desplazado en el cilindro a lo largo del eje longitudinal central L, a saber, en el ejemplo de realización representado en las Figs. 2 y 3, en el caso de un desplazamiento del pistón conforme al dibujo hacia la derecha y hacia arriba. Dado que el ángulo de incidencia se mantiene constante en relación con el eje longitudinal central L, el punto de incidencia P del rayo 24 reflectado se desplaza sobre el dispositivo de detección 13 hacia arriba, de modo que mediante la detección del punto de incidencia P se puede detectar tanto la posición del pistón 2 en el cilindro 1 como el comienzo de un movimiento.As is evident from the comparison of Figs. 2 and 3, the point of incidence of the laser beam 22 moves on the mirror 23 when the piston 2 is displaced in the cylinder along the central longitudinal axis L, namely, in the embodiment shown in Figs. 2 and 3, in the case of a piston displacement according to the drawing to the right and up. Since the angle of incidence remains constant in relation to the central longitudinal axis L, the incident point P of the reflected beam 24 is displaced on the detection device 13 upwards, so that by detecting the incident point P it can detect both the position of the piston 2 in the cylinder 1 and the beginning of a movement.
Tal como se muestra en la Fig. 6, el volumen de gas 10 está separado del dispositivo 11 por un vidrio empleado en un taladro escalonado 25. Entre el escalón del taladro y el vidrio está dispuesta una junta 27. Contra esta junta, el vidrio está presionado mediante un manguito roscado 28 que está girado en un taladro roscado 29.As shown in Fig. 6, the volume of gas 10 is separated from the device 11 by a glass used in a stepped bore 25. A gasket 27 is arranged between the step of the bore and the glass. Against this joint, the glass It is pressed by means of a threaded sleeve 28 which is rotated in a threaded bore 29.
Lista de símbolos de referencia:List of reference symbols:
1 cilindro1 cylinder
2 pistón2 piston
3 cavidad3 cavity
4 primera cara del pistón4 first piston face
4 volumen de líquido4 volume of liquid
6 primera tapa6 first cover
7 taladro de conexión7 connection hole
8 segunda cara del pistón8 second piston face
9 segunda tapa 109 second cover 10
10 volumen de gas10 volume of gas
11 disposición11 layout
12 fuente de radiación12 radiation source
- 13 dispositivo de detección 13 detection device
- 14 dispositivo de detección de la presión de gas 14 gas pressure detection device
- 15 dispositivo de detección de la temperatura 15 temperature sensing device
- 16 dispositivo 16 device
- 5 5
- 17 convertidor de señal 17 signal converter
- 18 convertidor de señal 18 signal converter
- 19 dispositivo de tratamiento de señales 19 signal processing device
- 20 primera salida 20 first outing
- 21 segunda salida 21 second exit
- 10 10
- 22 rayo láser 22 laser beam
- 23 espejo 23 mirror
- 24 rayo reflejado 24 reflected beam
- 25 taladro escalonado 25 step drill
- 26 vidrio 26 glass
- 15 fifteen
- 27 junta 27 board
- 28 manguito roscado 28 threaded sleeve
- 29 taladro roscado 29 threaded drill
- L eje central longitudinal L longitudinal central axis
- 20 twenty
- P punto de incidencia P point of incidence
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