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Die Erfindung betrifft eine Druckluftaufbereitungseinrichtung,
mit mindestens einer Filter-Regler-Kombination, die einen Druckluftfilter
und einen bezüglich
diesem in Reihe geschalteten, mit einer sekundärseitigen Druckrückführung ausgestatteten Druckregler
enthält.
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Druckluftaufbereitungseinrichtungen
werden auf dem Sektor der Pneumatik eingesetzt, um die in Druckluftnetzen
strömende
Druckluft entsprechend den herrschenden Vorgaben zu behandeln. Vielfach
werden Druckluftaufbereitungseinrichtungen auch als Wartungsgeräte bezeichnet.
Eine sehr häufig
verwendete Bauart verfügt über eine
Filter-Regler-Kombination, in der ein Druckregler und ein Druckluftfilter
zu einer Baueinheit 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 Regelungsfunktion
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.
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In der
DE 38 12 806 C2 ist eine Anordnung für pneumatische
Anlagen mit wenigstens einem Filter und wenigstens einem damit verbundenen
Druckregler sowie einem Ventil beschrieben, die jeweils in einer
Gehäuseausnehmung
eines Gehäuseblocks sitzen.
Es ist ein Gehäusekanal
vorgesehen, der zwischen der Ober- und Unterseite des Gehäuseblocks verläuft und
die Gehäuseausnehmungen
miteinander verbindet. Die Gehäuseausnehmungen
verlaufen in paralleler Anordnung zueinander rechtwinkelig zum Gehäusekanal
und münden
an einer einzigen Seite des Gehäuseblocks.
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Wird Druckluft in Verbindung mit
Reinraumanwendungen eingesetzt, sind an den Reinheitsgrad besonders
hohe Anforderungen gestellt. So gibt es auf dem Sektor der Chip-Herstellung
Fälle,
bei denen im Reinraum vorhandene Transportgeräte luftgelagert sind, um Abrieb
zu vermeiden, der die Raumluft verunreinigt. Hier muss folglich
auch ein hoher Reinheitsgrad der den Luftlagerungen zugeführten und
in den Reinraum ausströmenden
Druckluft gewährleistet
werden.
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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.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
Maßnahmen
zu treffen, die beim Einsatz einer eine Filter-Regler-Kombination enthaltenden Druckluftaufbereitungseinrichtung
die Einhaltung eines hohen Luftreinheitsgrades gestatten.
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Diese Aufgabe wird durch eine Druckluftaufbereitungseinrichtung
gelöst,
die alle Merkmale des Patentanspruches 1 aufweist.
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Die erfindungsgemäße Druckluftaufbereitungseinrichtung
zeichnet sich dadurch aus, dass der Druckluftfilter dem Druckregler
in Strömungsrichtung der
Druckluft nachgeschaltet ist und dass die Abnahmestelle für die Druckrückführung zum
Druckregler stromab des Druckluftfilters liegt.
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Da nun der Luftfilter stromab des
Druckreglers angeordnet ist, kann er die vom Druckregler erzeugten
Verunreinigungen auffangen und zurückhalten. Es ist mithin ein
hoher Luftreinheitsgrad 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 Kataloges).
Dort muss jedoch mit sehr großen
Feinfiltern gearbeitet werden, um den Druckabfall möglichst
gering zu halten, damit die Regelungsgenauigkeit des Druckreglers
nicht beeinträchtigt
wird. Erfindungsgemäß wird diese
Problematik nun dadurch umgangen, dass die für die Regelungsfunktion des
Druckreglers erforderliche Druckrückführung nicht unmittelbar am
sekundärseitigen Ausgang
des Druckreglers, sondern an einer dem nachgeordneten Druckluftfilter
nachgeschalteten Abnahmestelle erfolgt. 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.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der
Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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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 positionierbaren Ventilglied ausgestattet,
insbesondere mit einer ein elektrisch ansteuerbares Proportionalventil
enthaltenden Reglereinheit, kann die Druckrückführung auch durch Rückführung eines
elektrischen Drucksignals stattfinden, insbesondere un ter Verwendung eines
elektronischen oder elektrischen Drucksensors.
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Es ist zweckmäßig, den Druckregler und den Druckluftfilter
als Module auszubilden, die zu einer Baugruppe zusammengefasst sind.
Jedenfalls hat die Realisierung der Filter-Regler-Kombination als Baueinheit auch
den Vorteil, dass die Druckrückführung unmittelbar
integriert werden kann.
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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.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand
der beiliegenden Zeichnung näher
erläutert.
Deren einzige Figur zeigt in schematischer Darstellung zwei zu einer
Baugruppe zusammengefasste Filter-Regler-Kombinationen, von denen
eine nur strichpunktiert angedeutet ist, und die jeweils über eine
Filter-Regler-Baueinheit
verfügen.
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Die in der Zeichnung illustrierte
Druckluftaufbereitungseinrichtung 1 enthält ein strichpunktiert
angedeutetes Einrichtungsgehäuse 2,
in dem zwei Filter-Regler-Kombinationen 3, 4 untergebracht
sind. Letztere sind einander funktionell parallelgeschaltet und
vorzugsweise unabhängig
voneinander austauschbar.
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Die beiden Filter-Regler-Kombinationen 3, 4 sind
beim Ausführungsbeispiel
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 dargestellte andere Filter-Regler-Kombination 4.
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Die Filter-Regler-Kombination 3 enthält einen
Druckregler 5 und einen mit diesem bezogen, auf die Strömungsrichtung
der hindurchströmenden Druckluft,
in Reihe geschalteten Druckluftfilter 6. Die beiden Komponenten
sind in Gestalt von Modulen ausgebildet, die an einer Schnittstelle 7 fest
und fluiddicht lösbar
miteinander verbunden sind, so dass sie eine modular aufgebaute
Baugruppe bilden. Der Aufbau kann insgesamt auch so getroffen werden, dass
der Druckregler 5 und/oder der Druckluftfilter 6 unabhängig von
der anderen Komponente austauschbar sind, wobei vor allem eine Austauschbarkeit
des Druckluftfilters 6 oder von Komponenten desselben vorteilhaft
ist, um einen verschmutzten Filter rasch austauschen zu können.
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Es wäre auch möglich, den Druckregler 5 und
den Druckluftfilter 6 der Filter-Regler-Kombination 3 zu
einer fest zusammengehörigen
Baueinheit zusammenzufassen.
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Der Druckregler 5 beinhaltet
eine Reglereinheit 8, die abgesehen von der noch zu erwähnenden sekundärseitigen
Druckrückführung einen
konventionellen Aufbau haben kann. Die Reglereinheit 8 ist
in der Lage, auf der Basis eines eingangsseitig eingespeisten Primärdruckes
P1 sekundärseitig einen gewünschten
Betriebsdruck PB möglichst konstant bereitzustellen.
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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.
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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 Filterkartusche aufweisenden
Filtereinheit 16 des Druckluftfilters 6 liegt.
Stromab der Filtereinheit 16 liegt der Filter-Auslass 15,
der gleichzeitig den Druckluft-Auslass der Filter-Regler-Kombination 3 bildet,
an dem der Betriebsdruck PB herrscht.
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In der Regel erfährt die Druckluft beim Hindurchströmen durch
die Filtereinheit 16 einen Druckabfall, so dass der Betriebsdruck
PB am Filter-Auslass niedriger ist als der
Sekundärdruck
P2 am Regler-Auslass 13.
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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 PB 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 Druckluftfilters 6, also an einer dem Druckluftfilter 6 in
Strömungsrichtung
nachgeschalteten Stelle.
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Durch die Druckrückführung 18 wird folglich der
Reglereinheit 8 tatsächlich
der Betriebsdruck PB als Ist-Druckwert zurückgeführt. Es
ist auf diese Weise möglich,
ungeachtet des eventuellen Druckabfalles beim Durchströmen der
Filtereinheit 16, durch den Druckregler 5 unmittelbar
den gewünschten
Betriebsdruck PB einzuregeln. Bei konventionellen Druckreglern
wird durch die sekundärseitige
Druckrückführung der
am Regler-Auslass 13 herrschende Sekundärdruck P2 als Ist-Druckwert zurückgeführt, was nur dann eine genaue
Betriebsdruck-Regelung zulassen würde, wenn man die Filtereinheit 16 mit
einem ausreichend großen
Strömungsquerschnitt
versieht, um den Druckabfall minimal zu halten. Dadurch wären jedoch
sehr große
Abmessungen nötig.
Im Gegensatz dazu lässt
die erfindungsgemäße Druckluftaufbereitungseinrichtung
kompakte Abmessungen des Druckluftfilters 6 zu.
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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 verlaufenden Druckluftkanal. Dieser ist
zweckmäßigerweise
in die baugruppenartig oder als Baueinheit ausgebildete Filter-Regler-Kombination 3 integriert,
so dass auf externe Druckluftleitungen verzichtet werden kann.
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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.
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Bei einer alternativen Bauform verfügt die Reglereinheit über ein
durch elektrische Signale verstellbares Ventilglied und ist insbesondere
als elektrisch angesteuertes Proportionalventil ausgebildet. Hier
kann dann die Druckrückführung 18 so
ausgebildet sein, dass sie die Rückführung eines
elektrischen Drucksignals ermöglicht.
Der an der Abnahmestelle 17 herrschende Betriebsdruck PB kann dann beispielsweise mittels eines
elektrischen oder elektronischen Drucksensors erfasst werden, wobei
das pneumatische Drucksignal in ein elektrisches Drucksignal umgewandelt
wird, das dann, zweckmäßigerweise
unter Zwischenschaltung einer elektronischen Auswerteeinheit, der
Reglereinheit 8 aufgeschaltet wird.
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Konventionelle Druckregler 5 sind
in der Regel mit einer integrierten sekundärseitigen Druckrückführung ausgestattet,
die aus einem integrierten Rückführkanal
besteht. Ein solcher Druckregler 5 kann für den Einsatz
im Rahmen der erfindungsgemäßen Druckluftaufbereitungseinrichtung
umgerüstet
werden, indem man die interne Druckrückführung verschließt.
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Das Ausführungsbeispiel zeigt eine Druckluftaufbereitungseinrichtung 1,
in der, wie schon erwähnt,
mehrere Filter-Regler-Kombinationen 3, 4 zu einer
Baugruppe zusammengefasst sind, welche zweckmäßigerweise auch getrennt voneinander
ausgewech selt werden können.
Abweichend hiervon kann die Druckluftaufbereitungseinrichtung 1 aber auch
lediglich eine einzige Filter-Regler-Kombination enthalten.