DE10117841A1 - Druckluftaufbereitungseinrichtung - Google Patents

Abstract

Es wird eine Druckluftaufbereitungseinrichtung vorgeschlagen, die mindestens eine Filter-Regler-Kombination (3, 4) enthält, welche einen Druckluftfilter (6) und einen bezüglich diesem in Reihe geschalteten, mit einer sekundärseitigen Druckrückführung ausgestatteten Druckregler (5) enthält. Der Druckluftfilter (6) ist dem Druckregler (5) in Strömungsrichtung der Druckluft nachgeschaltet, wobei die Abnahmestelle (17) für die Druckrückführung (18) zum Druckregler (5) stromab des Druckluftfilters (6) liegt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Druckluftaufbereitungseinrich­ tung, mit mindestens einer Filter-Regler-Kombination, die ei­ nen Druckluftfilter und einen bezüglich diesem in Reihe ge­ schalteten, mit einer sekundärseitigen Druckrückführung aus­ gestatteten Druckregler enthält.

Druckluftaufbereitungseinrichtungen werden auf dem Sektor der Pneumatik eingesetzt, um die in Druckluftnetzen strömende Druckluft entsprechend den herrschenden Vorgaben zu behan­ deln. Vielfach werden Druckluftaufbereitungseinrichtungen auch als Wartungsgeräte bezeichnet. Eine sehr häufig verwen­ dete Bauart verfügt über eine Filter-Regler-Kombination, in der ein Druckregler und ein Druckluftfilter zu einer Bauein­ heit zusammengefasst sind. Die Anordnung ist so getroffen, dass die ankommende Druckluft zunächst den Druckluftfilter und dann den Druckregler durchströmt. Der am Ausgang des Druckreglers, also sekundärseitig, herrschende Druck wird zur Reglereinheit des Druckreglers zurückgeführt, um die Rege­ lungsfunktion zu gewährleisten. Eine bekannte Filter-Regler- Kombination dieser Art geht aus dem Katalog "Der Pneumatic- Katalog 98", Ausgabe '98, 34. Auflage, der FESTO AG & Co, Seite 9.1/10-1, hervor.

Wird Druckluft in Verbindung mit Reinraumanwendungen einge­ setzt, sind an den Reinheitsgrad besonders hohe Anforderungen gestellt. So gibt es auf dem Sektor der Chip-Herstellung Fäl­ le, bei denen im Reinraum vorhandene Transportgeräte luftge­ lagert sind, um Abrieb zu vermeiden, der die Raumluft verun­ reinigt. Hier muss folglich auch ein hoher Reinheitsgrad der den Luftlagerungen zugeführten und in den Reinraum ausströ­ menden Druckluft gewährleistet werden.

Ein Problem bei der Einhaltung hoher Luftreinheitsgrade stellt dabei der Aufbau der Druckluftaufbereitungseinrichtung dar. Speziell in dem mit bewegten Komponenten ausgestatteten Druckregler tritt Abrieb auf, der die Druckluft verunreinigt.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Maßnah­ men zu treffen, die beim Einsatz einer eine Filter-Regler- Kombination enthaltenden Druckluftaufbereitungseinrichtung die Einhaltung eines hohen Luftreinheitsgrades gestatten.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, dass der Druckluft­ filter dem Druckregler in Strömungsrichtung der Druckluft nachgeschaltet ist und dass die Abnahmestelle für die Druck­ rückführung zum Druckregler stromab des Druckluftfilters liegt.

Da nun der Luftfilter stromab des Druckreglers angeordnet ist, kann er die vom Druckregler erzeugten Verunreinigungen auffangen und zurückhalten. Es ist mithin ein hoher Luftrein­ heitsgrad auch dann gewährleistet, wenn der Druckregler nicht speziell für Reinraumeinsätze ausgelegt ist. Nun ist es zwar als solches bereits bekannt, zum Erhalt feinstgefilterter Druckluft einem Druckregler einen Feinfilter nachzuschalten (so beschrieben Seite 9/1-3 des eingangs erwähnten Katalo­ ges). Dort muss jedoch mit sehr großen Feinfiltern gearbeitet werden, um den Druckabfall möglichst gering zu halten, damit die Regelungsgenauigkeit des Druckreglers nicht beeinträch­ tigt wird. Erfindungsgemäß wird diese Problematik nun dadurch umgangen, dass die für die Regelungsfunktion des Druckreglers erforderliche Druckrückführung nicht unmittelbar am sekundär­ seitigen Ausgang des Druckreglers, sondern an einer dem nach­ geordneten Druckluftfilter nachgeschalteten Abnahmestelle er­ folgt. Es ist dadurch eine exakte Druckregelung auch dann möglich, wenn im Druckluftfilter ein nicht unbeträchtlicher Druckabfall auftritt, was insgesamt die Möglichkeit schafft, einen hohen Reinheitsgrad bei kompakten Abmessungen und hoher Regelungsgenauigkeit zu garantieren.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Un­ teransprüchen hervor.

Ist der Druckregler mit einer konventionellen Reglereinheit ausgestattet, die ein membranbetätigtes Ventil enthält, kann die Druckrückführung in der unmittelbaren Rückführung des nach dem Druckluftfilter erfassten Drucksignals bestehen. Ist alternativ der Druckregler mit einem elektrisch positionier­ baren Ventilglied ausgestattet, insbesondere mit einer ein elektrisch ansteuerbares Proportionalventil enthaltenden Reg­ lereinheit, kann die Druckrückführung auch durch Rückführung eines elektrischen Drucksignals stattfinden, insbesondere unter Verwendung eines elektronischen oder elektrischen Druck­ sensors.

Es ist zweckmäßig, den Druckregler und den Druckluftfilter als Module auszubilden, die zu einer Baugruppe zusammenge­ fasst sind. Jedenfalls hat die Realisierung der Filter- Regler-Kombination als Baueinheit auch den Vorteil, dass die Druckrückführung unmittelbar integriert werden kann.

Die Druckluftaufbereitungseinrichtung kann bei Bedarf über mehrere Filter-Regler-Kombinationen verfügen, die zu einer Baugruppe zusammengefasst sein können. Hier kann auch eine getrennte Auswechselbarkeit sowohl der Filter-Regler- Kombinationen als Ganzes als auch einzelner Druckluftfilter- und Druckregler-Komponenten vorgesehen werden.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeich­ nung näher erläutert. Deren einzige Figur zeigt in schemati­ scher Darstellung zwei zu einer Baugruppe zusammengefasste Filter-Regler-Kombinationen, von denen eine nur strichpunk­ tiert angedeutet ist, und die jeweils über eine Filter- Regler-Baueinheit verfügen.

Die in der Zeichnung illustrierte Druckluftaufbereitungsein­ richtung 1 enthält ein strichpunktiert angedeutetes Einrich­ tungsgehäuse 2, in dem zwei Filter-Regler-Kombinationen 3, 4 untergebracht sind. Letztere sind einander funktionell paral­ lelgeschaltet und vorzugsweise unabhängig voneinander aus­ tauschbar.

Die beiden Filter-Regler-Kombinationen 3, 4 sind beim Ausfüh­ rungsbeispiel identisch ausgebildet, weshalb eine davon strichpunktiert lediglich angedeutet ist. Die nachfolgenden Ausführungen zur einen Filter-Regler-Kombination 3 gelten in entsprechender Weise auch für die im Detail nicht dargestell­ te andere Filter-Regler-Kombination 4.

Die Filter-Regler-Kombination 3 enthält einen Druckregler 5 und einen mit diesem bezogen, auf die Strömungsrichtung der hindurchströmenden Druckluft, in Reihe geschalteten Druck­ luftfilter 6. Die beiden Komponenten sind in Gestalt von Mo­ dulen ausgebildet, die an einer Schnittstelle 7 fest und flu­ iddicht lösbar miteinander verbunden sind, so dass sie eine modular aufgebaute Baugruppe bilden. Der Aufbau kann insge­ samt auch so getroffen werden, dass der Druckregler 5 und/oder der Druckluftfilter 6 unabhängig von der anderen Komponente austauschbar sind, wobei vor allem eine Austausch­ barkeit des Druckluftfilters 6 oder von Komponenten desselben vorteilhaft ist, um einen verschmutzten Filter rasch austau­ schen zu können.

Es wäre auch möglich, den Druckregler 5 und den Druckluftfil­ ter 6 der Filter-Regler-Kombination 3 zu einer fest zusammen­ gehörigen Baueinheit zusammenzufassen.

Der Druckregler 5 beinhaltet eine Reglereinheit 8, die abge­ sehen von der noch zu erwähnenden sekundärseitigen Druckrück­ führung einen konventionellen Aufbau haben kann. Die Regler­ einheit 8 ist in der Lage, auf der Basis eines eingangsseitig eingespeisten Primärdruckes P₁ sekundärseitig einen gewünsch­ ten Betriebsdruck P_B möglichst konstant bereitzustellen.

Der Druckregler 5 hat einen Regler-Einlass 12, über den die unter dem Primärdruck P₁ stehende Druckluft eingespeist wird. Er hat ferner einen Regler-Auslass 13, an dem die durch die Regeleinheit 8 hindurchgeströmte Druckluft austreten kann, welche dabei unter einem Sekundärdruck P₂ steht.

Dem Druckregler 5 in der Strömungsrichtung der Druckluft nachgeschaltet ist der Druckluftfilter 6. Dieser hat einen mit dem Regler-Auslass 13 kommunizierenden Filter-Einlass 14, welcher stromauf einer insbesondere eine auswechselbare Fil­ terkartusche aufweisenden Filtereinheit 16 des Druckluftfil­ ters 6 liegt. Stromab der Filtereinheit 16 liegt der Filter- Auslass 15, der gleichzeitig den Druckluft-Auslass der Fil­ ter-Regler-Kombination 3 bildet, an dem der Betriebsdruck P_B herrscht.

In der Regel erfährt die Druckluft beim Hindurchströmen durch die Filtereinheit 16 einen Druckabfall, so dass der Betriebs­ druck P_B am Filter-Auslass niedriger ist als der Sekundär­ druck P₂ am Regler-Auslass 13.

An den Filter-Auslass 15 schließt sich eine Fluidleitung an, die zu einem mit der Druckluft zu betreibenden Verbraucher führt. Damit der diesem Verbraucher zugeführte Betriebsdruck P_B durch den Druckregler 5 sehr exakt geregelt vorgebbar ist, befindet sich die Abnahmestelle 17 für die sekundärseitige Druckrückführung 18 des Druckreglers 5 nicht unmittelbar im Bereich des Regler-Auslasses 13, sondern stromab des Druck­ luftfilters 6, also an einer dem Druckluftfilter 6 in Strö­ mungsrichtung nachgeschalteten Stelle.

Durch die Druckrückführung 18 wird folglich der Reglereinheit 8 tatsächlich der Betriebsdruck P_B als Ist-Druckwert zurück­ geführt. Es ist auf diese Weise möglich, ungeachtet des even­ tuellen Druckabfalles beim Durchströmen der Filtereinheit 16, durch den Druckregler 5 unmittelbar den gewünschten Betriebs­ druck P_B einzuregeln. Bei konventionellen Druckreglern wird durch die sekundärseitige Druckrückführung der am Regler- Auslass 13 herrschende Sekundärdruck P₂ als Ist-Druckwert zu­ rückgeführt, was nur dann eine genaue Betriebsdruck-Regelung zulassen würde, wenn man die Filtereinheit 16 mit einem aus­ reichend großen Strömungsquerschnitt versieht, um den Druck­ abfall minimal zu halten. Dadurch wären jedoch sehr große Ab­ messungen nötig. Im Gegensatz dazu lässt die erfindungsgemäße Druckluftaufbereitungseinrichtung kompakte Abmessungen des Druckluftfilters 6 zu.

Beim Ausführungsbeispiel ist die Druckrückführung 18 zur Rückführung eines pneumatischen Drucksignals ausgebildet. Sie besteht im Wesentlichen aus einem zwischen der Abnahmestelle 17 und dem Rückführeingang 22 der Reglereinheit 8 verlaufen­ den Druckluftkanal. Dieser ist zweckmäßigerweise in die bau­ gruppenartig oder als Baueinheit ausgebildete Filter-Regler- Kombination 3 integriert, so dass auf externe Druckluftlei­ tungen verzichtet werden kann.

Die Reglereinheit kann beispielsweise ein membranbetätigtes Ventil enthalten, bei dem die Betätigungsmembran einerseits von einer zweckmäßigerweise einstellbaren Federeinrichtung 23 und dem Luftdruck und andererseits von dem rückgeführten Drucksignal beaufschlagt wird.

Bei einer alternativen Bauform verfügt die Reglereinheit über ein durch elektrische Signale verstellbares Ventilglied und ist insbesondere als elektrisch angesteuertes Proportional­ ventil ausgebildet. Hier kann dann die Druckrückführung 18 so ausgebildet sein, dass sie die Rückführung eines elektrischen Drucksignals ermöglicht. Der an der Abnahmestelle 17 herr­ schende Betriebsdruck P_B kann dann beispielsweise mittels ei­ nes elektrischen oder elektronischen Drucksensors erfasst werden, wobei das pneumatische Drucksignal in ein elektri­ sches Drucksignal umgewandelt wird, das dann, zweckmäßiger­ weise unter Zwischenschaltung einer elektronischen Auswerte­ einheit, der Reglereinheit 8 aufgeschaltet wird.

Konventionelle Druckregler 5 sind in der Regel mit einer in­ tegrierten sekundärseitigen Druckrückführung ausgestattet, die aus einem integrierten Rückführkanal besteht. Ein solcher Druckregler 5 kann für den Einsatz im Rahmen der erfindungs­ gemäßen Druckluftaufbereitungseinrichtung umgerüstet werden, indem man die interne Druckrückführung verschließt.

Das Ausführungsbeispiel zeigt eine Druckluftaufbereitungsein­ richtung 1, in der, wie schon erwähnt, mehrere Filter-Regler- Kombinationen 3, 4 zu einer Baugruppe zusammengefasst sind, welche zweckmäßigerweise auch getrennt voneinander ausgewechselt werden können. Abweichend hiervon kann die Druckluftauf­ bereitungseinrichtung 1 aber auch lediglich eine einzige Fil­ ter-Regler-Kombination enthalten.

Claims (9)

1. Druckluftaufbereitungseinrichtung, mit mindestens einer Filter-Regler-Kombination (3, 4), die einen Druckluftfilter (6) und einen bezüglich diesem in Reihe geschalteten, mit ei­ ner sekundärseitigen Druckrückführung ausgestatteten Druck­ regler (5) enthält, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck­ luftfilter (6) dem Druckregler (5) in Strömungsrichtung der Druckluft nachgeschaltet ist und dass die Abnahmestelle (17) für die Druckrückführung (18) zum Druckregler (5) stromab des Druckluftfilters (6) liegt.

2. Druckluftaufbereitungseinrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, dass die Druckrückführung (18) zur Rückführung eines pneumatischen Drucksignals ausgebildet ist.

3. Druckluftaufbereitungseinrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, dass die Druckrückführung (18) zur Rückführung eines elektrischen Drucksignals ausgebildet ist.

4. Druckluftaufbereitungseinrichtung nach einem der Ansprü­ che 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Reglereinheit (8) des Druckreglers (5) ein membranbetätigtes Ventil ent­ hält.

5. Druckluftaufbereitungseinrichtung nach einem der Ansprü­ che 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Reglereinheit (8) des Druckreglers (5) ein elektrisch angesteuertes Propor­ tionalventil enthält.

6. Druckluftaufbereitungseinrichtung nach einem der Ansprü­ che 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckregler (5) und der Druckluftfilter (6) als zu einer Baugruppe zusammen­ gefasste oder zusammenfassbare Module ausgebildet sind.

7. Druckluftaufbereitungseinrichtung nach einem der Ansprü­ che 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckregler (5) und der Druckluftfilter (6) eine Filter-Regler-Baueinheit bilden.

8. Druckluftaufbereitungseinrichtung nach einem der Ansprü­ che 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckrückfüh­ rung (18) in die Filter-Regler-Kombination integriert ist.

9. Druckluftaufbereitungseinrichtung nach einem der Ansprü­ che 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Filter- Regler-Kombinationen (3, 4), insbesondere getrennt auswech­ selbar, zu einer Baugruppe zusammengefasst sind.