DD202201A5

DD202201A5 - Elektrisch-pneumatische ventilsteuerung

Info

Publication number: DD202201A5
Application number: DD82237964A
Authority: DD
Inventors: Wilhelm Huckebrink
Original assignee: Westfalia Separator Ag
Priority date: 1981-03-10
Filing date: 1982-03-08
Publication date: 1983-08-31
Also published as: DE3108976A1; IT1145249B; NL8200737A; DE3108976C2; SE450411B; NL185701C; CH655774A5; JPS58684A; ES510268A0; FR2501821A1; IT8168704A0; FR2501821B1; BR8200739A; JPS5847594B2; ES8308412A1; GB2095528A; GB2095528B; US4450864A; SE8200168L

Abstract

Die Ventilsteuerung dient zur Umsteuerung von Unterdruck auf Atmosphaerendruck zu einem Arbeitsgeraet und wird beispielsweise als Pulsator fuer das in Vakuum-Melkanlagen verwendete Melkzeug eingesetzt. Ziel und Aufgabe ist es, eine kleinere und billigere elektrisch-pneumatische Ventilsteuerung mit geringem Leistungsbedarf zu schaffen. Die Ventilsteuerung enthaelt ein Hauptventil, das als Ventilkegel (3) ausgebildet ist und fuer die Verbindung zwischen dem Arbeitsgeraet und der Unterdruckquelle bzw. der Atmosphaere dient. Ein Hilfsventil dient zur Steuerung des Hauptventils, das an einer Membran (2) befestigt ist. Das Hilfsventil ist als Steuerschieber (13) ausgebildet und weist eine Ausnehmung (12) auf, in die waehrend der Arbeits- und Ruhephase der Steuerung ein Verbindungskanal (11) muendet, der mit einer laufend unter Unterdruck stehenden Kammer (4) verbunden ist. In der Arbeitsphase stellt die Ausnehmung (12) eine Verbindung zwischen dem Verbindungskanal und einem mit der Membrankammer (9) verbundenen Kanal (10) her. Der Steuerschieber ist mittels eines doppelwirkenden Elektromagneten (15) steuerbar und der mit der Membrankammer verbundene Kanal steht in der Ruhephase mit der aeusseren Atmosphaere in Verbindung.

Description

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Elektrisch-pneumatische Ventilsteuerung Anw end ungage bj.^t

Die Erfindung beziehjb. sich auf eine elektrisch-pneumatische Ventilsteuerung, insbesondere für Pulsatoren in Melkanlagen, wobei die Ventilsteuerung ein mit einer Membran verbundenes erstes Ventil aufweist, das sich während des Betriebes bei Veränderung des Druckes auf der einen Seite der Membran von einem Endlagenzustand in den anderen verschiebt, und ein zusätzliches Hilfsventil angeordnet ist, das durch einen auf elektrische Impulse reagierenden Magneten betätigt wird und das Hilfsventil für die Veränderung des Druckes auf einer Seite der Membran so ausgebildet ist, daß die Membran aus einer ihrer Stellungen in die andere umgeschaltet wird.

Charakteristik dex_^kajm^n^eptoisohen Lösungen

Eine derartige Ventilsteuerung ist beispielsweise aus der DE-OS 2 245 069 bekannt geworden und für einen Pulsator vorgeschlagen, der in Vakuum-Melkanlagen Verwendung findete Dieser bekannte Pulsator ist dabei mit einem elektrischen Schaltkreis für die Erzeugung elektrischer Impulse mit einer Gleichstromquelle versehen, wobei die elektrischen Impulse in mechanische Impulse auf ein mit einem Elektromagneten verbundenes Ventil übertragen werden«, Der Pulsator enthält dabei Ventile, die im Ansprechen auf elektrische Impulse zwischen zwei Schaltzuständen derart beweglich sind, daß bei Ansohluß an eine ünterdruckquelle und an ein Melkzeug der Pulsator dafür sorgt, daß das Melkzeug alternierend in Verbindung mit der Unterdruckquelle oder der Atmosphäre gelangt. Als Einzelgerät kann eine derartige Steuerung für das sogenannte Gleichtaktmelkverfahren und in Kombination mit einer zweiten Steuerung für das sogenannte alternierende Melkverfahren verwendet werden»

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Bei der bekannten elektromagnetischen Ventilsteuerung muß während der Arbeitsphase stets elektrische Energie in den Elektromagneten eingespeist werden, da sonst das mit dem Elektromagneten verbundene Ventil enter Einwirkung von Unterdruck und Atmosphäre die Ventilöffnung sofort verschließen würde« Der Elektromagnet muß demnach in der Arbeitsphase das unter atmosphärischem Druck stehende Ventil in der Offenstellung halten, wozu je nach öffnungsquerschnitt des Ventiles ein hoher Leistungsbedarf notwendig ist.

Dadurch bedingt sind die meisten elektrisch/elektromagnetischen Antriebe teuer und größere Abmessungen der Steuerungen notwendig.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, die Herstellungskosten der gattungegemäßen elektrisch-pneumatischen Ventilsteuerung zu reduzieren.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannte Ventilsteuerung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß bei kleiner und billiger Ausführung der elektrische Leistungθbedarf der Ventilsteuerung gering ist*

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Hilfsventil als Steuerschieber ausgebildet ist und eine Ausnehmung aufweist, in die während der Arbeite- und Ruhephase der Steuerung ein Verbindungskanal mündet, der mit einer laufend unter unterdruck stehenden Kammer verbunden ist, in der Arbeitsphase

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die Ausnehmung im Steuerschieber eine Verbindung zwischen dem Verbindungskanal und einem mit der Membrankammer verbundenen Kanal herstellt₉ wobei der Steuerschieber mittels eines doppelwirkenden Elektromagneten steuerbar ist' und der mit der Membrankammer verbundene Kanal in der Ruhephase der Steuerung mit der äußeren Atmosphäre in Verbindung steht«

Durch die laufende Verbindung der Ausnehmung im Steuerschieber während der Arbeits- und Ruhephase mit einer Huterdruckwelle und dem auf dem' Steuerschieber liegenden äußeren Atmosphärendruck verbleibt der Steuerschieber in jeder Arbeitsphase in seiner durch den Elektromagneten gesteuerten Lage, wobei für die Umsteuerung des Steuerschiebers jeweils nur sehr kurze Stromstöße notwendig sind« Da zudem der Querschnitt des unter Unterdruck stehenden Verbindungskanals, der auf den Steuerschieber einwirkt> sehr klein ist, sind für die Umsteuerung des Schiebers jeweils nur geringe Kräfte und somit geringe elektrische Energie notwendige Daher ist es möglich, die Ventilsteuerung auch mit wiederaufladbaren Batterien zu steuern«

In weiterer Ausbildung der Erfindung ist es möglich, anstelle eines doppelwirkenden Elektromagneten zwei entgegengesetzt wirkende Einzelmagneten anzuordnen, die mit dem Steuerschieber verbunden sind_e

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben, wobei zwei Ventilsteuerungen spiegelsymmetrisch angeordnet sind, die ale Pulsatoren in Melkanlagen für das alternierende Melkverfahren verwendbar sind«

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Mit 1 ist in der Zeichnung das Gehäuse der Ventilsteuerung bezeichnet, in dem eine im Gehäuse fest eingespannte Membran 2 angeordnet und mit einem Ventilkolben 3 fest verbunden ist. Der Ventilkolben 3 dichtet in der unteren Ruhephase (rechte Seite der Zeichnung) eine laufend unter Unterdruck stehende Kammer 4 zur Kammer 5 ab, die mit einem Anschlußstutzen 6 verbunden ist, wobei der Anschlußstutzen 6 seinerseits mit einem Arbeitsgerät, z· B. ein nicht dargestelltes Melkzeug, in Verbindung steht. In der oberen Lage (linke Seite der Zeichnung) dichtet der Ventilkolben 3 die Kammer 5 zur Kammer 7 ab, wobei die Kammer 7 zur äußeren Atmosphäre über Öffnung 8 laufend in Verbindung steht. Oberhalb der Membran 2 ist eine Membrankammer 9 angeordnet, die über Kanal 10 mit der äußeren Atmosphäre oder über Verbindungskanal 11, der mit der Kammer 4 verbunden ist, unter unterdruck stehen kann. Die Verbindung zwischen Kanal 10 und 11 ist über eine Ausnehmung 12 in einem beweglich angeordneten Steuerschieber 13 herstellbar, wobei der Steuerschieber 13 an einem Anker 14 befestigt ist, der seinerseits durch einen doppelwirkenden Elektromagneten 15 steuerbar ist. Der Elektromagnet weist elektrische Leitungen 16, 17 auf, die mit einer nicht dargestellten elektronischen Steuerung verbunden sind, ;

Die Ventilsteuerung arbeitet folgendermaßen: In der Ruhephase liegt der Ventilkolben 3 auf der Dichtfläche der unter Unterdruck stehenden Kammer 4 auf, wobei die Kammer 4 mit einer nicht dargestellten Unterdruckquelle, z, B. einer Vakuumpumpe, laufend in Verbindung steht. Die Verbindung zwischen der Kammer 4 und 5 ist geschlossen, so daß die Kammern 5 und 7 durch die Verbindung mit der öffnung 8 unter atmosphärischem Druck stehen. Der Steuerschieber

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befindet sich in der auf der rechten Seite der Zeichnung angegebenen Lage, so daß der Kanal 10 und die Membrankammer 9 oberhalb der Membran 2 ebenfalls unter äußerem atmosphärischem Druck stehen» Die Ausnehmung 12 im Steuerschieber 13 steht mit dem unter Unterdruck stehenden Verbindungskanal 11 in Verbindung, so daß der unter äußerem Atmosphärendruck stehende Steuerschieber 13 den unter Unterdruck stehenden Verbindungskanal 11 zur Atmosphäre abdichtet·

Zum Zeitpunkt t wird über eine nicht dargestellte elektronische Steuerung ein sehr kursier elektrischer Impuls erzeugt und über die Leitungen 17 auf den Elektromagneten 15 geschaltet» Der mit dem Steuerschieber 13 verbundene Anker 14 wird in die Spule des Elektromagneten 15 gezogen, wobei der Steuerschieber 13 in die auf der' linken Seite der Zeichnung dargestellte Lage gebracht und eine Verbindung zwischen dem Verbindungskahal 10 und Kanal 11 über die Ausnehmung 12 im Steuerschieber hergestellt wird» Durch diese Verbindung wird die Membrankammer 9 oberhalb der Membran 2 evakuiert und der mit der Membran verbundene Ventilkolben 3 in eine obere sogenannte Arbeitsstellung gebracht, wobei der Ventilkolben die Kammer 5 zur Kammer 7 abdichtet. Hierdurch wird eine Verbindung zwischen der unter Vakuum stehenden Kammer 4 und der Kammer 5 hergestellt, zugleich wird aber auch eine Verbindung zwischen dem mit dem Anschlußstutzen 6 verbundenen Arbeitsgerät, z· B« einem Melkzeug, und der mit der Kammer 4 verbundenen Unterdruckquelle, z. B₀ einer Vakuumpumpe, erzielt. Ohne weitere elektrische Energiezufuhr zu dem Elektromagneten 15 verbleibt der Steuerschieber 13 und der Ventilkolben 3 beliebig lange in dieser Lage»

Zum Zeitpunkt t.. wird ein weiterer kurzer elektrischer Impuls durch die elektronische Steuerung erzeugt und auf den

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Elektromagneten 15 über Leitungen 16 geschaltet. Der Anker 14 wird aus dem Elektromagneten gedrückt, wobei der mit dem Anker verbundene Steuerschieber 13 wieder die auf der rechten Seite der Zeichnung angegebene Stellung einnimmt und in die Ausgangsstellung gebracht wird. Die Kanäle 10 uiid 11 werden voneinander getrennt, und durch den Kanal 10 strömt nun atmosphärische Luft in die Membrankammer 9 oberhalb der Membtan 2. Der Ventilkolben 3 bewegt sich wieder in die untere Stellung und sperrt die Verbindung zwischen den Kammern 4 und 5 und somit auch zwischen dem Arbeitsgerät und der Unterdruckquelle. Durch die öffnung 8 gelangt über Kammern 7 und 5 und Anschlußstutzen 6 atmosphärische Luft in das Arbeitsgerät. Auch jetzt können der Ventilkolben 3 und der Steuerschieber 13 ohne weitere elektrische Energiezufuhr zu dem Elektromagneten 15 beliebig lange in ihrer Stellung verbleiben.

Die Stromversorgung für die Magnetspulen und für die elektronische Steuerung kann aufgrund des geringen Leistungsverbrauchs sowohl über Netz- als auch Batteriebetrieb geschehen.

Die Ventilsteuerung kann als Einzelgerät oder auch in Parallelschaltung, wie in der Zeichnung dargestellt, eingesetzt werden. In Melkanlagen werden für das alternierende Melkverfahren als Pulsatoren jeweils zwei Ventilsteuerungen eingesetzt, wobei die Steuerungen wechselweise arbeiten. Während die in der Zeichnung auf der rechten Seite dargestellte Ventilsteuerung während einer bestimmten Zeiteinheit atmosphärische Luft über den Anschlußstutzen 6 dem Arbeitsgerät, d. h₀ dem Melkzeug, zuführt, wird von der auf der linken Seite der Zeichnung dargestellten Ventilsteuerung dem Melkzeug über

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einen bestimmten Zeitraum Unterdruck zugeleitet. Bei diesem Melkvorgang arbeiten die beiden Ventilsteuerungen im Wechseltakt, wobei die Zeiteinheiten für die Zufuhr von Unterdruck oder atmosphärischer Luft in einer elektronischen Steuerung einstellbar sind.

Anstelle eines einzelnen Doppelmagneten können zwei Einzelmagneten verwendet werden, die mit dem Steuerschieber verbunden sind. Die Ventilsteuerung kann natürlich auch für die verschiedensten Steuervorgänge eingesetzt werden, wo jeweils von Unterdruck auf atmosphärischem Druck oder umgekehrt geschaltet werden soll.

In den Rahmen des Erfindungsanspruches fallen ähnliche Konstruktionen, wobei z. B. der Schieber 13 so ausgebildet ist, daß bei entsprechender Anordnung der Kanaäle 11 und 10 der Steuerschieber durch einen Drehmagneten betätigt wird.

Claims

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Erfindungsanspruch

1β Elektrisch-pneumatische Ventilsteuerung, insbesondere für Pulsatoren in Melkanlagen, wobei die Ventilsteuerung ein mit einer Membran verbundenes erstes Ventil aufweist, das sich während des Betriebes bei Veränderung des Druckes auf der einen Seite der Membtan von einem Endlagenzustand in den anderen verschiebt, und ein zweites Hilfsventil angeordnet ist, das durch einen auf elektrische Impulse reagierenden Magneten betätigt wird und das Hilfsventil für die Veränderung des Druckes auf einer Seite der Membran so ausgebildet ist, daß die Membran aus einer ihrer Stellungen in die andere umgeschaltet wird, gekennzeichnet dadurch, daß das Hilfsventil als Steuerschieber (13) ausgebildet ist und eine Ausnehmung (12) aufweist, in die während der Arbeits- und Ruhephase der Steuerung ein Verbindungskanal (11) mündet, der mit einer laufend unter Unterdruck stehenden Kammer (4) verbunden ist, in der Arbeitsphase die Ausnehmung im Steuerschieber eine Verbindung zwischen dem Verbindungskanal und einem mit der Membrankammer (9) verbundenen Kanal (10) herstellt, wobei der Steuerschieber mittels eines doppelwirkenden Elektromagneten (15) steuerbar ist und der mit der Membrankammer verbundene Kanal in der Ruhephase der Steuerung mit der äußeren Atmosphäre in Verbindung steht.
2. Elektrisch-pneumatische Ventilsteuerung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß anstelle eines doppelwirkenden Elektromagneten (15) zwei entgegengesetzt wirkende Einzelmagneten angeordnet sind, die mit dem Steuerschieber (13) verbunden sind.

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