CN104421485B - 用于电磁阀的电磁执行器、具有至少一个电磁阀的阀组以及模块布置 - Google Patents

Abstract

一种用于电磁阀的电磁执行器，电磁执行器具有电磁线圈和第一电接头，其适用于接收确定电磁执行器的开关位置的控制信号。电磁执行器还具有第二电接头，其被直接设置在电磁执行器上，且相对于第一电接头分开。电磁线圈和第一电接头借助于在第二电接头上断开的电连接而耦接。此外提出具有至少一个电磁阀的阀组，以及模块布置。

Description

用于电磁阀的电磁执行器、具有至少一个电磁阀的阀组以及 模块布置

技术领域

本发明涉及一种用于电磁阀的电磁执行器。此外，本发明涉及一种阀组，包括具有至少一个电磁线圈的至少一个电磁阀。此外，本发明涉及一种模块布置，包括多个沿着行方向相邻布置的模块。

背景技术

电磁执行器应用于过程和制造自动化的多个领域中的电磁阀。通常，多个电磁阀在阀组(Ventilinsel)或在阀体(Ventilblock)中组合，例如用于电气过程控制。典型地，阀组中的阀通过场总线或通过单个连接控制。若在阀组控制中，例如在场总线上出现故障，则在总线控制阀组的情况下，在技术上很难或甚至不可能安全地断开单个阀或将其置于可靠的运行状态。然而，这是所期望的，以便可在故障情况下在过程链内可靠地执行激活的保护措施。

在EP 2 026 156 B1中公开了一种模块布置，由电磁阀、传感器模块、中间模块等构成，其此外包括安全模块。该安全模块中断该布置的直接连接在安全模块上的模块的部分的供电，因此该布置在故障情况下可断开。然而，没有设计断开单个模块。此外，安全模块也通过模块布置的总线被控制。若在总线中出现故障，则可能无法可靠地断开。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种改进的电磁执行器，改进的阀组，以及改进的模块布置，其至少部分地克服了现有技术中的问题。

根据本发明的第一方面，给出用于电磁阀的电磁执行器。该电磁执行器包括电磁线圈和第一电接头，其设置用于接收确定电磁执行器的开关位置的控制信号。此外，该电磁执行器包括直接设置在该电磁执行器上的、相对于第一电接头分开的第二电接头。电磁线圈和第一电接头通过在第二电接头上断开的电连接耦接。特别地，这两个分开的电接头可以是空间和结构分开的连接插头。

换而言之，电磁线圈的供电线路在第二电接头上被引导出电磁执行器的壳体，且在该接头上被中断。因此实现下述可能，即，通过下述方式独立于在第一电接头上接收的控制信号将该电磁执行器置于可靠运行状态，即，中断电磁线圈的供电。对于该目的，外部开关特别与第二电接头连接。在正常运行中，该开关闭合，使得例如可通过场总线接口或通过单个接口实现对电磁执行器的控制。相应的控制信号在第一电接头上被接收。在故障情况下或在安全链激活时，可在耦接在第二电接头上的安全电路的帮助下中断对电磁线圈的供电。通过外部开关与电标准连接的串联，在故障情况下确保电磁执行器被置于可靠的运行状态。上述情况有利地不依赖于在正常运行中使用的过程控制。

根据本发明的各方面的电磁执行器特别适合用于改进或升级现有设备或系统所希望的安全技术和安全需求。对于该目的，可简单地以根据本发明的一实施例的电磁执行器替换传统的电磁执行器。对设备的其他改造是不必要的。通过额外的电接头可无问题地为单个电磁阀提供安全断开，而不需要其他措施。例如，可有利地舍弃额外待安装的夹紧点或线缆头。这明显简化了对现有系统的改造和升级，且相对于传统的解决方案导致明显更低的安装成本。

根据一实施方式，电磁执行器此外包括壳体，电磁线圈被布置在壳体的内腔中。特别是第一和第二插头的第一和第二电接头直接被布置在该壳体的外侧上。特别地，第一和第二电接头被布置在电磁执行器的不同位置上，特别在电磁执行器的壳体的不同位置上。即，在第一和第二电接头之间设置一定的距离。

电磁执行器的另一实施方式包括外部开关，其被布置在电磁执行器的壳体外。该外部开关与第二电接头耦接，使得其与电磁线圈和第一电接头形成串联。此外，该外部开关设置用于取决于其开关位置地闭合或断开第一电接头与电磁线圈之间的电连接。优选地，外部开关是无势能的(potentialfrei)。

该外部开关可被设置使得其通过所施加的电压而保持在闭合状态下。若不再施加该电压或低于预定的边界值，则开关断开。同样可以使用在施加电压的情况下被置于闭合状态的开关。

上述实施方式允许，借助于将相应的中断信号施加到外部开关上的外部安全电路，有目的地断开特别在阀组内的或在阀体内的单个电磁阀，或将其置于可靠的运行状态。对于该目的，外部开关设置成，从安全目的的控制逻辑接收相应的中断信号。

特别地，可以使用第一和第二插头，其形成第一和第二电接头，其中，所使用的插头结构不同。而第一电接头可特别是总线插头，其设置用于接收场总线信号或用于单个控制的信号，第二电接头或插头可特别是圆形插头。例如可使用M8或M12类型的圆形插头。

特别地，电磁执行器适用于阀组、阀体内的或控制头中的导向阀或控制阀。因此，故障情况下激活的安全措施可以可靠地在过程链内实现。根据另一实施方式，电磁执行器此外包括内控制部，特别包括功率控制部。该内控制部在输入侧与第一电接头耦接。该内控制部接收控制信号，且在输出侧将功率信号提供给电磁线圈。在第二电接头上中断的电连接是内控制部的输出端与电磁线圈之间的电连接段的一部分。通过在上述电路的功率部分中实现设置在第二电接头的中断，当内控制部示出故障时，例如由内部总线上的故障引导的，则也可以进行可靠的断开。电磁执行器的该结构改善了故障情况下的断开的可靠性。

根据本发明的另一方面，提供阀组，其包括具有至少一个电磁线圈的至少一个电磁阀。阀组包括第一电接头，其设置用于接收确定至少一个电磁阀的开关位置的控制信号。阀组此外包括直接布置在电磁阀上的、相对于第一电接头分开的第二电接头。至少一个阀的电磁线圈与第一电接头通过电连接耦接，其在第二电接头上中断。特别地，电磁阀是阀组内的导向阀或控制阀。

根据一实施方式，阀组由单个的相互耦接的流体模块构建。所述模块的每个具有壳体，其被称为单个壳体。模块的单个壳体共同形成阀组的壳体。特别是第一和第二插头的第一和第二电接头直接布置在该共同壳体的外侧上。第一和第二电接头可布置在该共同壳体的不同位置或地点上。即，在两个接头之间设置一定的距离。

根据另一实施方式，阀组此外包括外部开关。该外部开关被耦接，使得其与电磁线圈和第一电接头形成串联电路。此外，该外部开关被设置成取决于其开关位置地闭合或断开阀组上的第一电接头与所述至少一个电磁阀的电磁线圈之间的电连接。外部开关可以是无势能的。此外，该外部开关设置成，使得其可通过施加的电压保持在闭合状态下。只要该电压消失，该开关断开。然而同样也可以使用在施加电压时被置于闭合状态的开关。此外，该外部开关可以是外部安全电路的一部分，其额外包括安全目的的控制逻辑。该控制逻辑设置成对应于输出到开关上的中断信号断开或闭合开关的开关状态。

根据另一实施方式，阀组可由单个相互耦接的流体模块构成。单个模块可电和/或流体地相互耦接或连接。可特别是插头的第二电接头可直接被布置在电磁阀的壳体的外侧上，其应配备有相应的安全功能。第一和第二电接头是分开的，这表示其被布置在阀组的不同位置上。特别地，第一电接头可布置在阀组的头部模块的单个壳体上，且第二电接头直接布置在电磁阀的单个壳体上，其具有安全断开的可能性。

根据另一实施方式，第一电接头可被设置成，接收场总线信号或针对至少一个电磁阀的用于单独控制的信号。第二电接头在其结构上不同于第一电接头，特别可以是圆形插头。例如类型M8或M12是合适的。

在第一和第二电接头之间设置一定的距离，对于第一和第二电插头也是同样的。第一和第二插头是自封闭的，且在结构上相互分开。所述接头在该意义上是分开的。

根据本发明的另一实施方式，阀组包括头部模块。在其上可布置第一电接头。在第一电接头上接收的控制信号在阀组的单个模块之间的内部总线上进行通信。第二电接头未布置在头部模块上，而是直接布置在至少一个电磁阀的壳体上。

针对于已经相关于电磁执行器而描述的扩展的其他优点和可能性以相同或类似的方式适用于阀组，且在此不再重复。

根据本发明的另一方面，提供一种模块布置。该模块布置可以是阀组或阀体。模块布置包括多个沿着行方向相邻布置的、且相互电和流体连接的模块。所述模块的至少一个是电磁阀。该电磁阀可设置有根据本发明各方面的电磁执行器，且通过其而被驱动。

模块布置具有相关于电磁执行器和针对阀组而描述的相同或类似优点。此外，模块布置可对应于与电磁执行器和阀组相关地描述的各方面而扩展。

附图描述

在下文结合附图对优选实施方式的描述中给出本发明的其他方面和特征。附图中：

图1示出根据本发明的一实施例的电磁执行器的简化示意原理图；

图2示出根据本发明的另一实施例的电磁阀的简化侧视图；以及

图3示出根据本发明的一实施例的阀组的简化原理图。

具体实施方式

图1示出根据本发明一实施例的电磁执行器2的简化示意原理图。该电磁执行器2包括用于驱动芯6的电磁线圈4，其与未示出的阀布置耦接，从而激活该阀布置。在电磁执行器2的壳体8的外侧上有第一电接头10，且相距一定距离有第二电接头12。第一和第二电接头10、12是分开的，即，其位于不同的位置，优选在壳体8的外侧上。特别地，第一和第二电接头10、12是分开的插头。例如，第一电接头10可以是适用于场总线控制或单个接口的多销总线插头。特别地，第二电接头12可以是圆形插头，例如是类型M8或M12的。

在第一电接头12上耦接外部电源14。该电源被控制，使得通过第一电接头10接收确定电磁执行器2的开关位置的控制信号。特别地，电磁线圈4的外部电源14提供控制电流，其确定与芯6耦接的阀的开关状态。第一电接头10与电磁线圈4之间的第一电连接线路16在第二电接头12上中断。换而言之，该第一电连接线路16的第一部分18从第一电接头10的第一接触部20引导至第二电接头12的第一接触部22。第一电接头10的第二接触部24通过第二电连接线路26直接与电磁线圈4耦接。第一电连接线路16的第二部分19将第二电接头12的第二接触部28与电磁线圈4连接。即，对电磁线圈4的供电在第二电接头12的两个接触部22、28之间被中断。外部开关30与第二电接头12耦接。更确切的说，该外部开关30在一侧上与第二电接头12的第一接触部22且在其相对的第二侧上与第二接触部28耦接。

特别地，前述电耦接可以是直接的电连接或连接线路。

外部开关30的开关位置通过中断信号32被控制，其由安全目的的控制逻辑34输出到外部开关。外部开关30与控制逻辑34共同形成外部安全电路。开关30以及安全目的的控制逻辑34位于电磁执行器2的壳体8之外，且在该意义下是分开的或外部的。

特别地，外部开关30是无势能的。此外，该外部开关被设置，使得其由所施加的电压保持在闭合状态。只要该电压消失，该开关30断开。同样可以的是，开关30被设计成使得其在施加电压时被置于闭合状态。因此，由安全目的的控制逻辑34输出的中断信号32在第一情况下在于切断电压。在第二情况下，在开关30上施加相应的电压作为中断信号32，使得开关断开。

在图1中所示的电磁执行器2用于执行安全指南，特别是在过程和制造自动化领域中的电气控制。因此电磁执行器2特别用于阀组、阀体或控制头上的导向阀或控制阀。

有利地，在故障情况下，安全目的的控制逻辑34通过下述方式实施保护措施，即，其输出中断信号32。这导致开关30断开，使得至电磁线圈4的电流输入中断。因此，可在电磁执行器2的帮助下，分开地且可靠地断开特别在阀组内或在阀体内的单个电磁阀。在正常运行中，例如通过场总线接口或单个接口实现对于电磁执行器2的控制，其信号在第一电接头10上被接收。若在总线控制上出现故障，则由于分开的第二电接头12可在分开的安全目的的控制逻辑34的帮助下将电磁执行器2置于可靠的状态。完全独立于总线控制实现断开。

图2示出根据本发明的另一实施例的电磁阀40的简化侧视图。电磁阀40设置有根据所述实施例中的一个的电磁执行器2。

电磁阀40具有流体供给通道42，其优选在行方向上延伸，使得多个如所示的电磁阀40的单个模块可在该行方向上相邻布置，且通过流体供给通道42供给。额外地，相应的模块布置可包括供给和传感器模块、中间模块等。此外，电磁阀40设置有流体接头44，在其上例如可连接用于过程控制的压力线路(Druckleitung)。电磁执行器2包括第一电接头10，其根据图2所示的实施例是总线接头。此外，电磁执行器2包括分开的第二接头12。在其上可如图1中所示地连接特别包括外部开关30的外部安全电路。

图3以示意图示出根据本发明的一实施例的阀组50。阀组50包括多个模块，例如控制模块52、传感器模块53、根据本发明的一实施例的电磁阀40以及传统的电磁阀56。模块52、54、40和56的所示数量和设置仅是示例性的。当然，阀组50可扩展其他模块，例如额外的电磁阀、传感器模块、输送模块、中间模块等。

在控制模块52上存在第一电接头10，其同样例如是总线接头。该接头通过外部总线线路58与控制装置60耦接。由控制装置60在第一接头10上接收的控制信号在单个模块52、54、40和56之间的内部总线62上被传导。此外，控制模块52包括电供给接头64，其给内部电供电线路66供电。供给接头64与外部电源14耦接。通过第一和第二内部电供电线路70、68，给阀组50的单个模块52、54、40和56提供必要的驱动电压。

单个模块40的电磁执行器(未分开示出)设置有内控制部55，其在输入侧既与内部总线线路62又与内部电供电线路66耦接。这例如在图3中针对电磁阀40示出。在内部总线线路62上接收控制信号，使得可在输出侧在内控制部55上将功率控制信号输出给电磁线圈4。在第二电接头12上，内控制部55的输出端与电磁线圈4之间的电连接段中断。

换而言之，第二电接头12的第一触部22通过第一部分18与第一内部电供电线路70耦接。第二电接头12的第二接触部28通过第二部分19与电磁线圈4耦接。第二连接线路26将第二内部供电线路68与电磁线圈4直接耦接。所述耦接可以是直接的电连接。所述连接例如可通过导轨或线缆实现。

特别地，电磁阀40可以是具有相关于安全性的功能的阀。因此，流体接头44例如可提供压力线路，其满足过程和自动化系统中相关于安全性的功能。与此相反地，电磁阀56例如是不带有相关于安全性的功能的传统阀。这表示，在其流体接头44上实现没有或较少相关于安全性的控制。由于该原因，电磁阀56不设置有第二接头12，且仅通过内部总线线路62被控制。

为了可将相关于安全性的电磁阀40也在内部总线线路62上出现干扰时置于可靠的运行状态，第二电接头12与外部开关30连接，该外部开关是外部安全电路的一部分。该外部开关在第一侧与第二电接头12的第一接触部22连接，且利用其相对的第二侧与第二电接头12的第二接触部28连接。外部开关30的开关状态通过由安全目的的控制逻辑34接收的中断信号32确定。.

对于图3中所示的阀组50，可在外部的安全目的的控制逻辑34的帮助下，通过中断对电磁线圈4的供电，独立于内部总线线路62上的通信，特别在干扰情况下，电磁阀40可被分开地断开或被置于可靠的运行状态。在本文中有利的是，电磁阀40具有分开的且直接在电磁阀40上的第二电接头12，其独立于在正常运行时通过第一接头10完成的控制。

Claims (19)

1.一种用于电磁阀的电磁执行器，包括电磁线圈和第一电接头，其设置用于接收确定电磁执行器的开关位置的控制信号，其特征在于，直接设置在电磁执行器上的、相对于第一电接头分开的第二电接头，其中，电磁线圈和第一电接头通过在第二电接头上断开的电连接耦接，其中，电磁执行器还包括外部开关，所述外部开关被布置在电磁执行器的壳体外且与第二电接头耦接，使得所述第二电接头与电磁线圈和第一电接头形成串联电路，其中，该外部开关设置成，根据其开关位置并且独立于控制信号地闭合或断开第一电接头与电磁线圈之间的电连接，所述控制信号确定通过第一电接头接收的电磁执行器的开关位置。

2.根据权利要求1所述的电磁执行器，此外包括壳体，电磁线圈被布置在其内腔中，其中，第一和第二电接头是第一和第二插头，直接布置在壳体的外侧上。

3.根据权利要求1或2所述的电磁执行器，其中，第一和第二电接头是第一和第二插头，且布置在电磁执行器上的不同位置上，使得在第一和第二电接头之间存在距离。

4.根据权利要求1所述的电磁执行器，其中，外部开关是外部安全电路的一部分，该安全电路此外包括安全目的的控制逻辑，其通过中断信号控制外部开关的开关状态。

5.根据权利要求1或4所述的电磁执行器，其中，外部开关是无势能的。

6.根据权利要求1或2所述的电磁执行器，其中，第一电接头根据其结构设置成，接收场总线的控制信号或用于单个控制的控制信号，且第二电接头具有与第一插头的第一结构不同的第二结构。

7.根据权利要求1或2所述的电磁执行器，此外包括内控制部，其在输入侧与第一电接头耦接且接收控制信号，且该内控制部在输出侧将功率控制信号输出至电磁线圈，其中，在第二电接头上中断的电连接是内控制部的输出端与电磁线圈之间的电连接段的一部分。

8.根据权利要求3所述的电磁执行器，其中，第一和第二电接头被布置在电磁执行器的壳体的不同位置上，使得在第一和第二电接头之间存在距离。

9.根据权利要求6所述的电磁执行器，其中，第一电接头根据其结构设置成接收用于控制电磁线圈的控制信号。

10.一种阀组，包括具有至少一个电磁线圈的至少一个电磁阀以及第一电接头，所述电接头设置用于接收确定至少一个电磁阀的开关位置的控制信号，其特征在于，直接布置在该至少一个电磁阀上的至少一个、相对于第一电接头分开的第二电接头，其中，至少一个阀的电磁线圈和第一电接头通过在第二电接头上断开的电连接耦接，其中，所述阀组还包括外部开关，所述外部开关被布置在阀组的由阀组的模块的单个壳体形成的共同壳体外，且与第二电接头耦接，使得所述第二电接头与电磁线圈和第一电接头形成串联电路，其中，外部开关设置成根据其开关位置且独立于控制信号地闭合或断开第一电接头与至少一个电磁阀的电磁线圈之间的电连接，所述控制信号确定通过第一电接头接收的电磁执行器的开关位置。

11.根据权利要求10所述的阀组，其中，至少一个电磁阀是阀组的导向阀或控制阀。

12.根据权利要求10或11所述的阀组，其由单个相互耦接的流体模块构成，其单个壳体形成阀组的共同壳体，其中，第一和第二电接头是第一和第二插头，直接被布置在共同壳体的外侧上。

13.根据权利要求12所述的阀组，其中，第一和第二电接头被布置在共同壳体的不同位置上，使得在第一和第二电接头之间存在距离。

14.根据权利要求13所述的阀组，其中，第一电接头被布置在头部模块的单个壳体上，且第二电接头直接被布置在电磁阀的单个壳体上。

15.根据权利要求10或11所述的阀组，其中，外部开关是外部安全电路的一部分，该安全电路此外包括安全目的的控制逻辑，该控制逻辑通过中断信号控制外部开关的开关状态。

16.根据权利要求15所述的阀组，其中，外部开关是无势能的。

17.根据权利要求10或11所述的阀组，其中，第一电接头根据其结构设置成，接收场总线的控制信号或用于单个控制的的控制信号，且第二电接头具有与第一插头的第一结构不同的第二结构。

18.根据权利要求17所述的阀组，其中，第一电接头根据其结构设置成至少用于至少一个电磁阀的控制信号。

19.一种模块布置，包括多个沿着行方向相邻布置的、且相互电和流体连接的模块，其包括至少一个电磁阀作为模块中之一，其中，该电磁阀通过根据权利要求1至9中任一项所述的电磁执行器所驱动。