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Die
Erfindung betrifft ein doppelt dichtendes Ventil mit den im Oberbegriff
des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.
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Aus
der Firmenschrift „VARIVENT-Ventil" der GEA Tuchenhagen,
610d-00, Seiten 4 und 5 ist ein doppelt dichtendes Ventil
mit einem Gehäuse
bekannt, in welchem eine erste Kammer und eine zweite Kammer ausgebildet
sind, welche jeweils eine oder zwei Anschlussöffnungen für den Anschluss einer Rohrleitung
aufweisen,
mit einem Durchgang, welcher die erste Kammer mit der
zweiten Kammer verbindet, mit zwei Schließkörpern, durch welche der Durchgang
verschließbar
ist, wozu an einem Ende des Durchgangs und/oder im Durchgang wenigstens
ein Ventilsitz ausgebildet ist, mit einer hohlen ersten Stange,
welche am ersten Schließkörper befestigt
ist, und mit einer zweiten Stange, welche am zweiten Schließkörper befestigt ist
und sich durch die hohle erste Stange hindurch erstreckt,
mit
einer Antriebseinheit, welche am Gehäuse des Ventils angebracht
ist, in welches die zweite Stange hineinführt und dort durch einen federbelasteten, pneumatisch
betätigbaren
Kolben zum öffnen
des Ventils verschiebbar ist. Auf der Antriebseinheit sitzt eine
Steuereinheit, durch welche die zweite Stange hindurchfährt. Daran,
wie weit das Ende der Stange über
die Steuereinheit hinausragt, kann man sehen, in welcher Stellung
sich das Ventil befindet. Darüber hinaus
gibt es in der Steuereinheit zwei Positionsschalter, die auf eine
an der zweiten Stange angebrachte Markierung ansprechen und die
geschlossene Stellung sowie die offene Stellung des Ventils melden.
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Zwischen
dem ersten und zweiten Schließkörper ist
ein Leckageraum gebildet, der beim öffnen des Ventils geschlossen
wird, indem der zweite Schließkörper den
ersten Schließkörper, der
gegen den zweiten Schließkörper federbelastet
ist, mitnimmt.
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Zum
Stand der Technik zählen
auch doppelt dichtende Ventile, bei denen beide Schließkörper unabhängig voneinander
betätigbar
sind, wozu die an den beiden Schließkörpern angebrachten Stangen beide
in die Antriebseinheit geführt
sind, wo sie getrennt pneumatisch betätigbar sind.
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Auf
die in der Firmenschrift der GEA Tuchenhagen beschriebene Weise
lässt sich
nicht die Stellung beider Stangen überwachen. Bekannt ist eine Überwachung
der Stellung der Schließkörper durch Sensoren,
die im Bereich einer Laterne angeordnet sind, welche zwischen dem
Gehäuse
des Ventils und dem Gehäuse
der Antriebseinheit vorgesehen ist und durch welche die beiden Stangen
hindurchgeführt sind.
Die im Bereich der Laterne angeordneten Sensoren sind durch elektrische
Leitungen, welche an der Antriebseinheit außen vorbeiführen, mit der auf der Antriebseinheit
angeordneten Steuereinheit verbunden. Das ist nachteilig, weil die
außen
liegenden Kabel einen besonderen Verkabelungsaufwand erfordern und
bei Arbeiten an den Ventilen und insbesondere bei deren Reinigung
hinderlich sind.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen,
wie die Überwachung
eines doppelt dichtenden Ventils der eingangs genannten Art günstiger
und weniger behindernd erfolgen kann.
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Diese
Aufgabe wird durch ein doppelt dichtendes Ventil mit den im Anspruch
1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Erfindungsgemäß wird ein
Ventil der eingangs genannten Art dadurch weitergebildet, dass in der
Steuereinheit mehrere Positionssensoren angeordnet sind, welche
auf die Position eines ersten Sensorobjektes bzw. eines zweiten
Sensorobjektes ansprechen, welche sich in der Steuereinheit befinden
und von denen das erste Sensorobjekt mit der ersten, hohlen Stange
mitgenommen wird, wohingegen das zweite Sensorobjekt von der zweiten
Stange mitgenommen wird.
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Unter
einem Sensorobjekt wird hier ein Objekt verstanden, auf welches
die gewählten
Positionssensoren selektiv ansprechen. Bei Verwendung von Reflektionslichtschranken
handelt es sich um Objekte mit hinreichend reflektierender Oberfläche, bei
kapazitiven Näherungssensoren
handelt es sich z. B. um metallische Objekte und bei induktiven
Näherungssensoren
kann es sich um Magnete handeln. Besonders bevorzugt sind für Zwecke
der Erfindung Hall-Sensoren, welche auf Dauermagnete als Sensorobjekte
ansprechen.
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Das
doppelt dichtende Ventil kann als Doppelsitzventil ausgebildet sein,
das ist ein Ventil, in welchem jeder der beiden Schließkörper seinen
eigenen, vorzugsweise konisch ausgebildeten Sitz am Durchgang oder
im Durchgang zwischen den beiden Kammern des Ventilgehäuses findet.
Das Ventil kann aber auch mit nur einem einzigen, zylindrischen
Sitz ausgebildet sein, welcher beiden Schließgliedern als Sitz dient; in
diesem Fall spricht man von einem Doppeldichtventil. Für beide
Ausführungsformen
ist die Erfindung geeignet.
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Die
Erfindung hat wesentliche Vorteile:
- • Alle für die Überwachung
der Ventilstellung vorgesehenen Positionssensoren sind in der Steuereinheit
des Ventils vorgesehen. Dadurch entfällt jeglicher Verkabelungsaufwand
zwischen einer Laterne und einer Steuereinheit.
- • Soweit
eine Laterne nur für Überwachungszwecke
eingesetzt werden würde,
kann sie vollständig eingespart
werden.
- • Durch
das Vermeiden einer außen
liegenden Verkabelung sind die Ventile wesentlich leichter zu reinigen,
z. B. auch mit Dampfstrahlern oder Druckwasserreinigungsgeräten.
- • Weder
bei Reinigungsarbeiten noch bei Wartungsarbeiten, z. B. beim Austausch
von Ventildichtungen, können
die eingesparten elektrischen Leitungen für die Positionsüberwachung
beschädigt
werden.
- • Im
Gehäuse
der Steuereinheit sind die Sensoren geschützt untergebracht. Das verspricht
eine lange Lebensdauer.
- • Die
beiden Stangen, über
welche die beiden Schließkörper des
Ventils betätigt
werden, müssen
nicht bis in die Steuereinheit geführt werden. Es genügt, dass
die beiden Sensorobjekte, welche von den Stangen mitgenommen werden,
auf irgendeine Weise mechanisch mit den beiden Stangen verbunden
sind.
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Vorzugsweise
endet die erste, hohle Stange in der Antriebseinheit und ist dort
mit einem ersten Mitnehmer gekoppelt. Der erste Mitnehmer hat ein erstes
Ende, welches mit der ersten Stange gekoppelt ist und vorzugsweise
in einem axial verlaufenden Schlitz der zweiten Stange liegt. Unter
einem „axial verlaufenden
Schlitz" wird hier
ein Schlitz verstanden, welcher sich in Längsrichtung der Stangen erstreckt.
Der erste Mitnehmer erstreckt sich von der Antriebseinheit durch
einen Durchgang bis in eine an die Antriebseinheit anschließende Steuereinheit,
in welcher ein zweites Ende des ersten Mitnehmers liegt. Dieses
zweite Ende des ersten Mitnehmers ist mit dem ersten Sensorobjekt
gekoppelt, und zwar so, dass das erste Sensorobjekt in allen Betriebszuständen des
Ventils seinen Abstand vom zweiten Ende des ersten Mitnehmers gleichbleibend
beibehält.
Das kann dadurch sichergestellt sein, dass das erste Sensorobjekt
am zweiten Ende des ersten Mitnehmers fest angebracht ist oder dauerhaft
gegen das zweite Ende des ersten Mitnehmers gedrückt wird.
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Diese
Ausführungsform
der Erfindung hat den Vorteil, dass der erste Mitnehmer, welcher
mit der ersten, hohlen Stange gekoppelt ist, durch die geschlitzte
zweite Stange hindurch auf direktem Wege, vorzugsweise koaxial zu
den beiden Stangen, in die Steuereinheit gelangen kann. Ein weiterer
Vorteil liegt darin, dass infolge der Schlitzung der zweiten Stange
der erste Mitnehmer an zwei einander diagonal gegenüberliegenden
Stellen mit der ersten, hohlen Stange verbunden werden kann, wodurch
sich eine stabi le, Kippmomente vermeidende Verbindung zwischen der
ersten Stange und dem ersten Mitnehmer ergibt.
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Damit
die erste, hohle Stange den ersten Mitnehmer zwangsläufig mitnimmt,
ist es bevorzugt, dass das erste Ende des ersten Mitnehmers an einem
in der ersten hohlen Stange ausgebildeten ersten Anschlag, insbesondere
an einer Ringschulter liegt. Dieser erste Anschlag nimmt den ersten
Mitnehmer mit, wenn sich die Stange in Richtung zur Steuereinheit
bewegt. Bei einer Bewegung der ersten, hohlen Stange in die Gegenrichtung
wird die Lage des Mitnehmers an dem in der ersten Stange gebildeten
ersten Anschlag vorzugsweise durch eine Druckfeder, insbesondere
durch eine Wendelfeder gesichert, welche den ersten Mitnehmer gegen
den in der ersten Stange gebildeten ersten Anschlag drückt. Das
andere Ende der Druckfeder kann sich am Gehäuse der Antriebseinheit abstützen; vorzugsweise
stützt
es sich an einem zweiten Anschlag ab, welcher an der zweiten Stange
vorgesehen ist und vorzugsweise außerhalb der hohlen ersten Stange liegt.
Auf diese Weise kann der Federweg der Druckfeder auf eine kurze
Länge von
einigen Millimetern beschränkt
werden.
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Besonders
bevorzugt ist eine T-förmige
Ausbildung des ersten Mitnehmers, wobei der Querbalken des T ein
Stift ist und das erste Ende des Mitnehmers bildet, welches an dem
in der hohlen ersten Stange gebildeten ersten Anschlag liegt. Der
andere, axial ausgerichtete Schenkel des ersten Mitnehmers erstreckt
sich bis in die Steuereinheit und verläuft zunächst ein Stück weit in dem geschlitzten
Abschnitt der zweiten Stange, welcher sich vorzugsweise nicht bis
zu dem vom Schließkörper entfernten
Ende der zweiten Stange erstreckt. Als eine Fortsetzung des Schlitzes
ist in der zweiten Stange vielmehr vorzugsweise eine axiale Bohrung
vorgesehen, in welcher der axiale Schenkel des T-förmigen ersten
Mitnehmers besonders Platz sparend und besonders wirksam in der
gewünschten
axialen Richtung geführt
ist.
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Der
in der axialen Bohrung der zweiten Stange geführte erste Mitnehmer ist sehr
schlank. Vorzugsweise trifft er mit seinem aus der Bohrung austretenden
Ende auf das eine Ende eines Stößels, an dessen
anderen Ende das erste Sensorobjekt angeordnet ist. Dieser Stößel ist
vorzugsweise in einem zweiten Mitnehmer verschieblich angeordnet,
welcher zu diesem Zweck hohl ausgebildet sein kann. Der zweite Mitnehmer,
welcher vorzugsweise unmittelbar an der zweiten Stange angebracht
ist, erstreckt sich bis in die Steuereinheit hinein. In dem zweiten Mitnehmer
oder an dessen von der Antriebseinheit entfernten Ende befindet
sich vorzugsweise das zweite Sensorobjekt. Es ist vorteilhaft, wenn
die beiden Sensorobjekte beide in einem hohl ausgebildeten zweiten
Mitnehmer liegen, in welchem das zweite Sensorobjekt in oder an
dem zweiten Mitnehmer in gleich bleibender Lage angebracht ist,
wohingegen das erste Sensorobjekt relativ zu dem zweiten Sensorobjekt
verschieblich in dem zweiten Mitnehmer angeordnet ist. Auf diese
Weise können
die beiden Sensorobjekte unabhängig
voneinander verlagert werden, wobei das erste Sensorobjekt von der
hohlen ersten Stange über
den ersten Mitnehmer mitgenommen wird und das zweite Sensorobjekt
von der zweiten Stange über
den zweiten Mitnehmer mitgenommen wird. Diese Art des Zusammenwirkens
der beiden Stangen und ihrer Mitnehmer ist durch seinen koaxialen
Aufbau nicht nur sehr kompakt, sondern auch sehr zuverlässig.
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Vorzugsweise
ist der hohle zweite Mitnehmer ein hohler Fortsatz der zweiten Stange
oder eine an der zweiten Stange befestigte, sie verlängernde, hohle
dritte Stange.
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Zwischen
den beiden Sensorobjekten ist vorzugsweise eine Druckfeder angeordnet,
insbesondere eine Wendelfeder. Das hat den Vorteil, dass die beiden
Sensorobjekte nicht fest angebracht werden müssen, sondern lediglich ein
Widerlager benötigen, z.
B. den schon erwähnten
Stößel, auf
welchen der erste Mitnehmer einwirkt, und einen Stopfen, welcher den
hohlen zweiten Mitnehmer verschließt. Die zwischen den Sensorobjekten
wirksame Druckfeder erlaubt eine Annäherung der beiden Sensorobjekte
aneinander und erlaubt auch ihren einfachen Austausch, wenn der
nötig werden
sollte.
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Doppeldichtventile
und Doppelsitzventile haben zwischen ihren beiden Schließkörpern in
der Regel eine Kammer, in welcher Leckageflüssigkeit gesammelt werden kann,
die bei geschlossenem Ventil an einem der Schließglieder vorbei vorbei leckt.
Es ist bekannt, sie aus dem Leckagesammelraum zwischen den beiden
Schließgliedern
nach außen
abzuführen,
wozu das Ventil an dieser Stelle wenigstens einen Außlass hat.
Es ist auch bekannt, den Leckagesammelraum zu spülen, z. B. dadurch, dass einer der
beiden Schließkörper von
seinem Sitz gelüftet wird,
wohingegen der andere Schließkörper auf
seinem Sitz verbleibt. Durch das Lüften wird der Leckagesammelraum
mit einer der beiden Ventilkammern verbunden und kann beim Spülen der
Ventilkammer ebenfalls gespült
werden. Diesen Vorgang des Lüftens
bezeichnet man auch als „Tak ten". Beim Takten wird
der jeweilige Schließkörper meistens
nur um einige wenige Millimeter bewegt. Auch die Taktbewegung kann
durch Sensoren überwacht
werden, die in der Steuereinheit vorgesehen sind und auf die beiden Sensorobjekte
ansprechen.
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Die
verschiedenen möglichen
Ventilstellungen „Ventil
geschlossen", „Ventil
offen", „erster Schließkörper getaktet", „zweiter
Schließkörper getaktet" können auf
unterschiedliche Weise überwacht werden.
So ist es möglich,
jeder Ventilstellung einen eigenen Sensor zuzuordnen, der anspricht,
wenn die jeweilige Ventilstellung eingenommen worden ist. Da sich
bei der Betätigung
des Ventils die eine oder die andere Stange nur in axialer Richtung
bewegen, ist es vorteilhaft, die Sensoren in der Steuereinheit in
einer Reihe hintereinander anzuordnen.
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Vorzugsweise
verwendet die Erfindung Näherungssensoren,
insbesondere solche, die keine feste Schaltschwelle haben sondern
bei Annäherung eines
Sensorobjektes ein sich stetig änderndes
Ausgangssignal liefern. Eine solche Ausführungsform hat den Vorteil,
dass trotz fest angeordneter Näherungssensoren
unterschiedliche Stellungen gemeldet werden können. Bei jedem Ventil kann
man die individuell gewünschten
Hübe vorgeben
und durch ein Lernverfahren („teach
in") die Signale
fest angeordneter Sensoren ermitteln die zu einer gewählten Ventilstellung
und als Referenzwerte speichern. Werden beim späteren Betrieb des Ventils die
Signale der Sensoren mit den gespeicherten Signalen verglichen und
wird festgestellt, dass die gefundenen Signale mit den für eine bestimmte
Ventilstellung als Referenz gespeicherten Signalen übereinstimmen,
dann bedeutet das, dass die bestimmte Ventilstellung erreicht wurde.
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Die
Meldungen der Sensoren können
an eine Schaltwarte geliefert aber auch am Steuerkopf selbst angezeigt
werden, insbesondere durch Aufleuchten von entsprechend bezeichneten
Signallampen, z. B. von Leuchtdioden.
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Vorzugsweise
verwendet die Erfindung als Sensoren Hall-Sensoren, welche auf Magnete
als Sensorobjekte ansprechen, insbesondere auf ringförmige Magnete.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in den beigefügten
Zeichnungen dargestellt.
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1 zeigt
ein erfindungsgemäßes doppelt dichtendes
Ventil in einem Längsschnitt,
jedoch mit entfernter Steuereinheit und
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2 zeigt
die Kombination aus Antriebseinheit und Steuereinheit des Ventils
aus 1 im Längsschnitt.
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Das
Ventil hat ein Gehäuse 1 mit
einer ersten Kammer 2 und einer zweiten Kammer 3,
welche übereinander
angeordnet und durch einen Durchgang 4 miteinander verbunden
sind, welcher einen zylindrischen Ventilsitz 5 für zwei Schließkörper 6 und 7 bildet.
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Die
erste Kammer 3 hat z. B. wenigstens einen Anschlussstutzen 8.
Die zweite Kammer 3 hat z. B. zwei einander diagonal gegenüberliegende
Anschlussstutzen 9 und 10. An die Anschlussstutzen 9 und 10 können Rohrleitungen
angeschlossen werden.
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Nach
unten hin schließt
an das Gehäuse 1 ein
Stutzen 11 an, welcher mittels einer Klammer 12 an
einem Flansch 13 des Gehäuses 1 befestigt ist. Der
Stutzen 11 hat Verbindung mit der zweiten Kammer 3.
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Nach
oben hin schließt
an das Gehäuse 1 ein
zylindrisches Rohrstück 18 mit
zwei Flanschen 14 und 15 an, von denen der untere
Flansch 14 durch eine Klammer 16 mit einem Flansch 17 des
Gehäuse 1 fest
verbunden ist. Dadurch hat das Rohrstück 18 Verbindung mit
der ersten Kammer 2.
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Der
erste Schließkörper 6 ist
hohl und setzt sich über
einen hohlen taillierten Abschnitt 19 in einen zylindrischen
Abschnitt 20 fort, welcher verschieblich im Rohrstück 18 geführt ist.
Im Bereich des Flansches 17 ist die erste Kammer 2 durch
eine den zylindrischen Abschnitt 20 umgebende Dichtung 21 abgedichtet,
welche vor einer Lagerbuchse 22 angeordnet ist, welche
den zylindrischen Abschnitt 20 führt.
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An
den zweiten Schließkörper 7 schließt nach
unten hin ein zylindrisches Rohr 23 an, welches bis in
den Stutzen 11 ragt und gegenüber diesem durch eine Dichtung 24 abgedichtet
ist, welche vor einer Lagerbuchse 25 liegt, welche im Bereich
des Flansches 13 angeordnet ist.
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Für die Betätigung des
Ventils sind eine erste Stange 26 und eine zweite Stange 27 vorgesehen. Die
erste Stange 26 ist hohl und fest mit dem zylindrischen
Abschnitt 20 des ersten Schließkörpers 6 verbunden,
beispielsweise dadurch, dass die erste Stange 26 in den
Abschnitt 20 hineingeschraubt ist. Die zweite Stange 27 geht
vom zweiten Schließkörper 7 aus
und erstreckt sich koaxial durch die erste Stange 26 hindurch,
in welcher sie geführt
ist. Beide Stangen 26 und 27 führen abgedichtet in die Antriebseinheit 28 hinein,
welche ein zylindrisches Gehäuse 29 hat.
Die Antriebseinheit 28 ist an dem oberen Flansch 15 des
Rohrstücks 18 befestigt.
Im Gehäuse 29 ist
ein erster Kolben 30 gegen die Rückstellkraft einer ersten Wendelfeder 31 verschieblich gelagert.
Ein Dichtring 32 dichtet den ersten Kolben 30 gegenüber der
Umfangswand des Gehäuses 29 ab.
In einer zylindrischen Ausnehmung des ersten Kolbens 30 ist
ein zweiter Kolben 34 verschieblich angeordnet, welcher
durch einen Dichtring 35, welcher in einer am Umfang des
zweitens Kolbens 34 vorgesehenen Ringnut liegt und ihm
gegenüber
den ersten Kolben 30 abdichtet. Durch ein Drosselrückschlagventil 33 können der
erste Kolben 30 und der zweite Kolben 34 von oben
mit Druckluft beaufschlagt werden. Der zweite Kolben 34 ist
am oberen Ende der ersten Stange 26 befestigt. Der erste
Kolben 30 ist auf der ersten Stange 26 zwischen
dem zweiten Kolben 34 und einem auf der Außenseite
der ersten Stange 26 vorgesehenen Anschlag 36 verschiebbar.
Durch eine im ersten Kolben 30 vorgesehene, von unten nach
oben durchgehende Bohrung 73 kann der zweite Kolben 34 aus
der in 1 und 2 dargestellten Stellung gegenüber dem
ersten Kolben 30, welcher durch die Wendelfeder 31 an
eine Zwischenwand 41 gedrückt wird, angehoben werden,
indem durch einen Druckluftanschluss 74 der Antriebseinheit
die Kammer, welche die erste Wendelfeder 31 enthält, unter
Druck gesetzt wird.
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In
einer an das Gehäuse 29 angesetzten
gesonderten Kammer ist ein dritter Kolben 38 vorgesehen,
welcher an seinem Umfang mit einem Dichtring 39 versehen
und mit kurzem Hub verschiebbar ist. Der dritte Kolben 38 hat
einen Fortsatz 40 in Gestalt eines kurzen Rohrstückes, welcher
durch die Zwischenwand 41 hindurchgeführt ist, welche zwischen der
Kammer 37 und der die ersten beiden Kolben 30 und 34 enthaltene
Kammer der Antriebseinheit 28 vorgesehen ist.
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Im
oberen Abschnitt der ersten Stange 26 befindet sich eine
von ihrem oberen Ende ausgehende erweiterte axiale Bohrung 42,
welche an einer Ringschulter 43 endet, wel che einen Anschlag
für einen
ersten Mitnehmer 44 bildet, welcher aus einem axial verlaufenden
stiftförmigen
Schenkel 45 und einem Querstift 46 besteht, welche
zusammengenommen ein T-förmiges
Gebilde darstellen. Die Enden des Querstiftes 46 stecken
in einer Lochscheibe 47, welche an der Ringschulter 43 liegt.
Um den ersten Mitnehmer 44 in der ersten Stange 26 unterbringen zu
können,
ist die zweite Stange 27 in der Umgebung des Querstiftes 46 mit
einem Schlitz 48 versehen, welcher sich in Richtung der
Längsachse
der zweiten Stange 27 erstreckt und diametral durchgehend
ausgebildet ist. Der Schlitz 48 erstreckt sich nicht bis
zum oberen Ende der zweiten Stange 27, sondern setzt sich
in eine axiale Bohrung 49 fort, welche sich vom Schlitz 48 bis
zum oberen Ende der zweiten Stange 27 erstreckt. Auf das
obere Ende der zweiten Stange 27 ist eine hohle dritte
Stange 50 gesteckt und fest mit ihr verbunden. Zwischen
dem unteren Ende der dritten Stange 50 und einer auf der
Außenseite
der zweiten Stange 27 ausgebildeten Ringschulter ist eine
Scheibe 51 eingespannt, bis zu welcher sich der Fortsatz 40 des
dritten Kobens 38 erstreckt. Zwischen den Scheiben 51 und 46 ist
eine zweite Wendelfeder 71 eingespannt, welche als Druckfeder wirkt.
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In
der dritten Stange 50 ist zwischen einer innen liegenden
Ringschulter 52 und einem Stopfen 53, welcher
das obere Ende der dritten Stange 50 verschließt, von
unten nach oben aufeinander folgend ein Stößel 54, ein erster
ringförmiger
Dauermagnet 55, eine als Druckfeder ausgebildete dritte
Wendelfeder 56, ein zweiter ringförmiger Dauermagnet 57 und
ein Distanzstück 58 angeordnet.
Am unteren Ende des Stößels 54 stößt das obere
Ende des ersten Mitnehmers 44 an, welches aus dem oberen Ende
der zweiten Stange 27 herausragt. Die Anordnung aus der
hohlen dritten Stange 50, dem Stopfen 53 und dem
Distanzstück 58 bildet
einen zweiten Mitnehmer, welcher den zweiten Magnet 57 mitnimmt, wohingegen
der erste Mitnehmer 44 über
den Stößel 54 den
ersten Magnet 55 mitnimmt.
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Die
dritte Stange 50 verläuft überwiegend
in einer Steuereinheit 59, welche sich in einem Gehäuse 60 befindet,
welches auf dem Gehäuse 61 befestigt
ist, in welchem sich der dritte Kolben 38 befindet. In
der oberen Endwand des Gehäuses 61 ist
in einem Durchgang ein Gleitlager 62 für die dritte Stange 50 ausgebildet
und neben dem Gleitlager 62 ein O-Ring 63 zur
Abdichtung angeordnet. Der dritte Kolben kann von einem an der Steuereinheit 59 vorgesehenen
Druckluftanschluss (nicht dargestellt) durch eine in der oberen
Abschlusswand des Gehäuses 61 vorgesehene
Bohrung 75 beaufschlagt werden und wird durch die zweite
Wendelfeder 71 zurückgestellt.
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In
dem Gehäuse 60 der
Steuereinheit 59 erstreckt sich parallel zur dritten Stange 50 ein
Träger 64,
auf welchem sich Näherungssensoren 65 bis 70 befinden,
insbesondere Hall-Sensoren, welche auf die Lage der Magnete 55 und 57 ansprechen.
Die Näherungssensoren 65 bis 70 sind
wie auf einem Lineal in untereinander gleichen Abständen angeordnet.
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1 zeigt
das Ventil in seiner geschlossenen Stellung. In dieser Stellung
hat der erste Kolben 30 an der Zwischenwand 41 angeschlagen,
der zweite Kolben 34 hat am ersten Kolben 30 angeschlagen und
der dritte Kolben 38 hat an der oberen Abschlusswand des
Gehäuses 61 angeschlagen,
wie es in den 1 und 2 dargestellt
ist.
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Zum Öffnen des
Ventils werden beide Schließkörper 7 und 8 nach
unten aus ihrem Sitz 5 herausbewegt, und soweit verschoben,
bis sich die Mitte des taillierten Abschnittes 19 in der
Mitte des Durchganges 4 befindet. Dadurch werden die erste, hohle
Stange 26 und mit ihr der erste Schließkörper 6 nach unten
bewegt, welcher auf den zweiten Schließkörper 7 trifft und
einen zwischen den beiden Schließkörpern 6 und 7 bestehenden
Spalt 72 schließt.
Der erste Schließkörper 6 wird
von der ersten Stange 26 weiter nach unten bewegt und nimmt den
zweiten Schließkörper 7 mit.
Dabei werden beide Magnete 55 und 57 mitgenommen.
Das Schließen erfolgt
in umgekehrter Richtung.
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Soll
der erste Schließkörper 6 getaktet,
d. h., ein wenig aus seinem Sitz 5 nach oben herausbewegt
werden, dann wird der zweite Kolben 34 pneumatisch nach
oben bewegt, bis er an der Scheibe 51 anschlägt. Dabei
wird der erste Mitnehmer 44 mitgenommen und hebt den ersten
Magnet 55 an, wobei die zweite Wendelfeder 71 und
die dritte Wendelfeder 56 zusammengedrückt werden. Das Schließen des
ersten Schließkörpers 6 erfolgt
in umgekehrter Richtung durch Entlüften der Kammer, in welcher sich
die erste Wendelfeder 31 befindet.
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Soll
der zweite Schließkörper 7 getaktet,
d. h., ein Stück
weit nach unten aus seinem Sitz herausbewegt werden, dann wird die
zweite Stange 27 durch den dritten Kolben 38 nach
unten bewegt, bis dieser an der Zwischenwand 41 anschlägt. Dabei werden
die dritte Stange 50 und mit ihr der zweite Magnet 57 mitgenommen.
Auch bei diesem Taktvorgang werden die zweite Wendelfeder 71 und
die dritte Wendelfeder 56 zusammengedrückt.
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Die
Näherungssensoren 65 bis 70 haben
keine definierte Schaltschwelle, sondern erzeugen ein sich stetig
mit dem Abstand von den Magneten 55 und 57 veränderliches
Ausgangssignal. In einem Lernvorgang werden die Ausgangssignale
der z. B. sechs Näherungssensoren 65 bis 70 gelernt,
welche in vorgegebenen Ventilstellungen auftreten. Dazu wird jede
der vorgegebenen Ventilstellungen einmal eingestellt und danach
werden die Ausgangssignale, welche von den sechs Näherungssensoren 65 bis 70 geliefert
werden, gespeichert. Die sechs gespeicherten Signale bilden zusammengenommen
ein Signalmuster, welches für
die Ventilstellung charakteristisch und für die unterschiedlichen Ventilstellungen unterschiedlich
ist. Im späteren
Betrieb des Ventils werden die von den Sensoren 65 bis 70 gelieferten Signale
mit den gespeicherten Signalen verglichen und jedes Mal dann, wenn
ein von den Sensoren 65 bis 70 geliefertes Signalmuster
mit einem gespeicherten Signalmuster übereinstimmt, steht fest, dass die
zu dem Signalmuster gehörende
Ventilstellung eingenommen wurde.
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Ein
Vorteil dieser Vorgehensweise liegt darin, dass ohne Änderung
des mechanischen Aufbaus und ohne Verstellung der Lage der Näherungssensoren 65 bis 70 ein
und dieselbe Steuereinheit 59 für unterschiedliche Ventile
mit unterschiedlichen Ventilstellungen eingesetzt werden kann, was
eine erhebliche Verminderung des Aufwands, der Lagerhaltung und
der Logistik und eine flexible Anpassung der Steuereinheit 59 an
unterschiedliche oder geänderte Steuerungsaufgaben
ermöglicht.
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- 1
- Gehäuse
- 2
- erste
Kammer
- 3
- zweite
Kammer
- 4
- Durchgang
- 5
- Ventilsitz
- 6
- erster
Schließkörper
- 7
- zweiter
Schließkörper
- 8
- Anschlussstutzen
- 9
- Anschlussstutzen
- 10
- Anschlussstutzen
- 11
- Stutzen
- 12
- Klammer
- 13
- Flansch
an 1
- 14
- Flansch
an 13
- 15
- Flansch
an 13
- 16
- Klammer
- 17
- Flansch
an 1
- 18
- Rohrstück
- 19
- taillierter
Abschnitt
- 20
- zylindrischer
Abschnitt
- 21
- Dichtung
- 22
- Lagerbuchse
- 23
- Rohr
- 24
- Dichtung
- 25
- Lagerbuchse
- 26
- erste
Stange
- 27
- zweite
Stange
- 28
- Antriebseinheit
- 29
- Gehäuse von 1
- 30
- erster
Kolben
- 31
- erste
Wendelfeder
- 32
- Dichtring
- 33
- Drosselrückschlagventil
- 34
- zweiter
Kolben
- 35
- Dichtring
- 36
- erster
Anschlag, auf 26
- 37
- Kammer
- 38
- dritter
Kolben
- 39
- Dichtring
- 40
- Fortsatz
von 38
- 41
- Zwischenwand
- 42
- erweiterte
Bohrung in 26
- 43
- Ringschulter
in 26
- 44
- erster
Mitnehmer
- 45
- axialer
Schenkel
- 46
- Querstift
- 47
- Lochscheibe
- 48
- Schlitz
in 27
- 49
- Bohrung
in 27
- 50
- dritte
Stange
- 51
- Scheibe,
zweiter Anschlag
- 52
- Ringschulter
in 50
- 53
- Stopfen
- 54
- Stößel
- 55
- erster
Magnet
- 56
- dritte
Wendelfeder
- 57
- zweiter
Magnet
- 58
- Distanzstück
- 59
- Steuereinheit
- 60
- Gehäuse von 59
- 61
- Gehäuse für 38
- 62
- Gleitlager
- 63
- O-Ring
- 64
- Träger
- 65
- Näherungssensor
- 66
- Näherungssensor
- 67
- Näherungssensor
- 68
- Näherungssensor
- 69
- Näherungssensor
- 70
- Näherungssensor
- 71
- zweite
Wendelfeder
- 72
- Spalt
zwischen 6 und 7
- 73
- Bohrung
in 30
- 74
- Druckluftanschluss
- 75
- Bohrung
in 61