DE102011101074A1

DE102011101074A1 - Kugelhahn für eine fluidführende Vorrichtung eines Nutzfahrzeugs

Info

Publication number: DE102011101074A1
Application number: DE102011101074A
Authority: DE
Inventors: Norbert Müller
Original assignee: ALTEK ALLG LANDTECH; Altek Gesellschaft fur Allg Landtechnik Mbh
Current assignee: ALTEK ALLG LANDTECH; Altek Gesellschaft fur Allg Landtechnik Mbh
Priority date: 2011-05-06
Filing date: 2011-05-06
Publication date: 2012-11-08
Anticipated expiration: 2031-05-07
Also published as: DE102011101074B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kugelhahn (86) für eine fluidführende Vorrichtung eines Nutzfahrzeugs. Der Kugelhahn (86) weist mindestens zwei Anschlussvorrichtungen (88, 90, 92) auf. Weiter weist der Kugelhahn (86) ein Steuerglied (114) auf, das drehbar gelagert ist und verschiedene Schaltstellungen einnehmen kann. In den verschiedenen Schaltstellungen sind die Anschlussvorrichtungen (88, 90, 92) jeweils zumindest teilweise gesperrt oder zumindest teilweise geöffnet. Weiter besitzt der Kugelhahn (86) einen elektrischen Aktuator, der mit dem Steuerglied (114) zusammenwirkt. Zudem ist eine Steuer- und Auswerteeinheit für den Kugelhahn (86) vorgesehen, der dazu ausgebildet ist, das Steuerglied (114) in einem Stellmodus mittels des Aktuators von einer ersten Schaltstellung in eine vorgegebene zweite Schaltstellung zu bewegen. Es ist vorgesehen, dass die Steuer- und Auswerteeinheit weiter dazu ausgebildet ist, das Steuerglied (114) in einem Flimmermodus zu bewegen. Dies erfolgt dann, wenn eine Bewegungsfähigkeit des Steuerglieds (114) eingeschränkt ist. In dem Flimmermodus wird eine Drehrichtung (158) des Steuerglieds (114) mehrfach gewechselt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kugelhahn für eine fluidführende Vorrichtung eines Nutzfahrzeugs, mit mindestens zwei Anschlussvorrichtungen, mit einem Steuerglied, das drehbar gelagert ist und verschiedene Schaltstellungen einnehmen kann, in denen die Anschlussvorrichtungen jeweils zumindest teilweise gesperrt oder zumindest teilweise geöffnet sind, mit einem elektrischen Aktuator, der mit dem Steuerglied zusammenwirkt, und mit einer Steuer- und Auswerteeinheit, die dazu ausgebildet ist, das Steuerglied in einem Stellmodus mittels des Aktuators von einer ersten Schaltstellung in eine vorgegebene zweite Schaltstellung zu bewegen.
Ein derartiger Kugelhahn ist aus der DE 101 28 385 A1 bekannt.
Bei Nutzfahrzeugen, wie beispielsweise in der Landwirtschaft, spielt die Zuverlässigkeit einzelner Gerätekomponenten eine große Rolle. Sämtliche Gerätekomponenten werden in einem Betrieb, wie beispielsweise auf einem Feld, starken mechanischen Schwingungen sowie Verschmutzung ausgesetzt. Die Gerätekomponenten müssen gegenüber solchen mechanischen Schwingungen sowie gegenüber Verschmutzung robust sein, um eine lange Lebensdauer gewährleisten zu können. Dieses ist insbesondere deshalb notwendig, da Reparaturen am Einsatzort des Nutzfahrzeugs meist gar nicht oder nur schwer durchführbar sind. Somit muss in schwerwiegenden Fehlerfällen häufig der Betrieb zu Reparaturzwecken ganz eingestellt werden.
Ein Beispiel für derartige Nutzfahrzeuge sind Spritzmaschinen. Diese weisen eine fluidführende Vorrichtung auf, die eine Vielzahl von Spritzdüsen besitzt, um Felder mit einem Spritzmittel bespritzen zu können. Bei dem Spritzmittel kann es sich beispielsweise um Pestizide oder Düngemittel handeln. Typischerweise sind die Spritzdüsen an einem Ausleger der Spritzmaschine angeordnet. Dieser Ausleger hat eine sehr große Breite, so dass eine möglichst große Fläche in kurzer Zeit bespritzt werden kann. Daraus folgt, dass eine hohe Anzahl von Spritzdüsen gleichzeitig benötigt wird, die entlang des Auslegers gleichmäßig angeordnet sind. Zudem ergibt sich, dass die fluidführende Vorrichtung eine Vielzahl an Leitungen, Ventilen und Hähnen aufweisen muss, um die Spritzdüsen gezielt einsetzten zu können. Die Spritzmaschine weist sowohl den Ausleger als auch eine Landmaschine, beispielsweise einen Traktor, auf. Der Ausleger ist dann entweder direkt an der Landmaschine befestigt oder er befindet sich an einem Anhänger, der von der Landmaschine gezogen wird.
Ein weiteres Beispiel für ein Nutzfahrzeug mit einer fluidführenden Vorrichtung sind Enteisungsfahrzeuge für einen Flughafenbetrieb. Diese Enteisungsfahrzeuge müssen eine große Menge an fluidem Enteisungsmittel transportieren und über die fluidführende Vorrichtung abgeben können. Ihr Einsatz erfolgt typischerweise bei widrigen, winterlichen Wetterverhältnissen, so dass auch hier eine hohe Robustheit einzelner Gerätekomponenten notwendig ist, um einen sicheren Betrieb des Nutzfahrzeugs gewährleisten zu können.
Kugelhähne, die innerhalb einer solchen fluidführenden Vorrichtung eingesetzt werden, haben häufig das Problem, dass sie durch Verschmutzungen in ihrer Bewegungsfähigkeit eingeschränkt werden, also nur schwergängig zu bewegen sind oder blockieren. Die Verschmutzungen können dabei von außen kommen. Meist jedoch resultiert die eingeschränkte Bewegungsfähigkeit daraus, dass die Fluide Partikel führen. Diese Partikel können beispielsweise Sand oder auskristallisierte Chemikalien sein. Die Partikel setzen sich im Laufe der Zeit in Lagerungsbereichen des Steuerglieds ab, so dass dieses schwergängig wird.
Die eingangs genannte DE 101 28 385 A1 beschreibt einen Mehrwegehahn, dessen Steuerglied mittels einer Antriebseinrichtung verstellbar ist. Die Problematik der eingeschränkten Bewegungsfähigkeit des Steuerglieds wird davon nicht berührt.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, einen Kugelhahn bereitzustellen, der einen sicheren und robusten Einsatz ermöglicht.
Diese Aufgabe wird gemäß einem Aspekt der Erfindung durch einen Kugelhahn der eingangs genannten Art gelöst, wobei die Steuer- und Auswerteeinheit weiter dazu ausgebildet ist, das Steuerglied in einem Flimmermodus zu bewegen, wenn eine Bewegungsfähigkeit des Steuerglieds eingeschränkt ist, wobei während des Flimmermodus eine Drehrichtung des Steuerglieds mehrfach wechselt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Betreiben eines Kugelhahns für eine fluidführende Vorrichtung eines Nutzfahrzeug, mit mindestens zwei Anschlussvorrichtungen, mit einem Steuerglied, das drehbar gelagert ist und das verschiedene Schaltstellungen einnehmen kann, in denen die Anschlussvorrichtungen jeweils zumindest teilweise gesperrt oder zumindest teilweise geöffnet werden, und mit einem elektrischen Aktuator, der mit dem Steuerglied zusammenwirkt gelöst, mit den Schritten: Vorgeben einer zweiten Schaltstellung, und Bewegen des Steuerglieds in einem Stellmodus mittels des Aktuators von einer ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung, mit den zusätzlichen Schritten: Bewegen des Steuerglieds in einem Flimmermodus, wenn eine Bewegungsfähigkeit des Steuerglieds eingeschränkt ist, wobei während des Flimmermodus eine Drehrichtung des Steuerglieds mehrfach gewechselt wird.
Die Erfindung basiert damit auf der Idee, dass das Steuerglied des Kugelhahns dann in seiner Bewegungsfähigkeit verbessert wird, wenn es in der Bewegungsfähigkeit eingeschränkt ist. Dies erfolgt durch den Flimmermodus, wobei die Drehrichtung des Steuerglieds mehrfach gewechselt wird. Daraus folgt eine Hin- und Herbewegung des Steuerglieds, die beispielsweise Verschmutzungen und Partikel löst, welche die Bewegungsfähigkeit einschränken, und damit die Bewegungsfähigkeit des Steuerglieds wiederherstellt. In anderen Worten, das Steuerglied wird freigerüttelt.
Ein Vorteil hierbei ist, dass aufwendige manuelle Eingriffe vermieden werden und der Kugelhahn während des Betriebs bewegungsfähig gehalten wird. Hieraus folgt, dass die Robustheit des Kugelhahns im Betrieb erhöht wird.
Ein Auslösen des Flimmermodus kann beispielsweise manuell erfolgen, wenn ein Benutzer erkennt, dass der Kugelhahn nicht erwartungsgemäß reagiert.
Der Kugelhahn kann in verschiedenen Bereichen der fluidführenden Vorrichtung eingesetzt werden. Dies kann beispielsweise in einem Hochdruckbereich nach einer Fluidpumpe, in einem Niederdruckbereich oder in einem Bereich eines Versorgungstanks geschehen.
Die Anschlussvorrichtungen des Kugelhahns sind vorzugsweise als Anschlussstutzen ausgebildet. Diese ermöglichen auf einfache Weise, dass Schläuche und Rohre mit dem Kugelhahn fluidtechnisch verbunden werden können. In bevorzugten Ausführungsformen weist der Kugelhahn drei oder vier Anschlussvorrichtungen auf, wobei auch mehr Anschlussvorrichtungen denkbar sind.
Das Steuerglied ist typischerweise zumindest teilweise kugelförmig ausgebildet und besitzt eine teilweise kugelförmige Oberfläche. In bevorzugten Ausführungsformen weist das Steuerglied einen im Wesentlichen kugelförmigen Körper auf, der Aussparungen und/oder Durchbrüche besitzt, die eine Fluidverbindung zwischen mindestens zwei der Anschlussvorrichtungen herstellen können.
Die Anschlussvorrichtungen münden innerhalb des Kugelhahns. In bevorzugten Ausgestaltungen ist innerhalb des Kugelhahns ein Raum ausgebildet, in dem das Steuerglied angeordnet ist. Der Raum weist eine Innenoberfläche auf, wobei die Anschlussvorrichtungen Durchbrüche in der Innenoberfläche bilden. An Rändern dieser Durchbrüche sind vorzugsweise Dichtelemente angeordnet, die einen Austritt von Fluid verhindern und die Durchbrüche zu dem Steuerglied hin abdichten. Im Falle der eingeschränkten Bewegungsfähigkeit sind typischerweise unerwünschte Partikel zwischen das Steuerglied und die Dichtelemente gelangt, die Reibung erzeugen. Auch besteht die Möglichkeit, dass die Partikel zwischen das Steuerglied und die Innenoberfläche des Raums gelangt sind, sodass sie dort die Reibung erzeugen.
Durch die wechselnden Drehrichtungen im Flimmermodus können diese Partikel gelöst werden. Zudem können sie zu einer der Anschlussvorrichtungen transportiert und dort abgeführt werden. Hierdurch wird die Bewegungsfähigkeit des Steuerglieds dauerhaft verbessert und somit gesichert.
Die Drehgeschwindigkeit, mit der das Steuerglied bewegt wird, ist in bevorzugten Ausgestaltungen die gleiche Drehgeschwindigkeit, mit der das Steuerglied von der ersten in die zweite Steuerstellung bewegt wird.
In den verschiedenen Schaltstellungen des Steuerglieds werden jeweils unterschiedliche Anschlussvorrichtungen zur Führung von Fluid miteinander verbunden oder sie werden gesperrt. Dies kann durch ein vollständiges Öffnen der Anschlussvorrichtung erfolgen oder auch durch ein teilweises Öffnen. Bei dem teilweisen Öffnen wird gleichzeitig eine Durchflussmenge gesteuert.
Die erste Schaltstellung und die zweite Schaltstellung sind Schaltstellungen, welche nicht örtlich, sondern gemäß einer Vorgabe aufeinanderfolgen. Die erste Schaltstellung beschreibt dabei diejenige Schaltstellung, welche aktuell vorliegt, wenn der Stellmodus begonnen wird. Die zweite Schaltstellung ist diejenige Schaltstellung, in die das Steuerglied bewegt werden soll. Diese muss nicht eine direkt nachfolgende Schaltstellung sein.
Als Aktuator sind vorzugsweise Elektromotoren vorgesehen. Diese können beispielsweise mit einer Gleichspannung aus einem Bordnetz des Nutzfahrzeugs von typischerweise 12 Volt oder 24 Volt betrieben werden. In bevorzugten Ausführungsformen ist der elektrische Aktuator über ein Getriebe mit dem Steuerglied verbunden.
Als Steuer- und Auswerteeinheit lässt sich sowohl ein Mikrocontroller als auch ein Bordcomputer des Nutzfahrzeugs einsetzen. Vorteil des Mikrocontrollers ist es, dass dieser auf wirtschaftliche Weise individuell für jeden Kugelhahn eingesetzt werden kann und damit eine individuelle Steuerung vereinfacht wird. Im Falle des Bordcomputers ist es vorzugsweise vorgesehen, dass dieser über eine Signalleitung, wie beispielsweise einem BUS, mit dem elektrischen Aktuator verbunden ist. Hierdurch können sämtliche Kugelhähne, die im Bereich des Nutzfahrzeugs verwendet werden, zentral von dem Benutzer oder dem Bordcomputer angesteuert werden.
Der Stellmodus bezeichnet den Modus des Kugelhahns, in dem dieser von der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung bewegt werden soll. Neben dem Stellmodus sind der Flimmermodus sowie ein Bereitschaftsmodus vorgesehen. In dem Bereitschaftsmodus wird keine Bewegung des Steuerglieds vorgenommen, sondern auf einen Befehl zum Übergang in den Stellmodus oder den Flimmermodus gewartet.
Somit ist die Aufgabe vollständig gelöst.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuer- und Auswerteeinheit dazu ausgebildet, die Drehrichtung während des Flimmermodus in periodischen Zeitabständen zu wechseln.
In dieser Ausgestaltung wird die Drehrichtung des Steuerglieds periodisch gewechselt, so dass sich eine periodische Hin- und Herbewegung des Steuerglieds ergibt. Dabei handelt es sich um eine Sollvorgabe, die durch die eingeschränkte Bewegungsfähigkeit beeinflusst sein kann. Vorteil hierbei ist es, das die periodische Bewegung sehr einfach zu steuern und zu regeln ist. Hierdurch vereinfacht sich eine technische Umsetzung, wobei gleichzeitig die Robustheit der Steuerung verbessert wird.
Bei gleichartigen Drehgeschwindigkeiten in alle Drehrichtungen ergibt sich zudem der Vorteil, dass sich eine aktuelle Stellung des Steuerglieds nur innerhalb eines bestimmten Drehwegbereichs verändert, der begrenzt ist. Somit werden unvorhergesehene Steuerstellungen und damit ein unerwünschtes Öffnen oder Schließen des Kugelhahns vermieden.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die Steuer- und Auswerteeinheit dazu ausgebildet, das Steuerglied während des Flimmermodus mit einer Sollgeschwindigkeit zu bewegen, die höher ist als eine Sollgeschwindigkeit des Steuerglieds während des Stellmodus.
In dieser Ausgestaltung wird das Freirütteln mit der höheren Sollgeschwindigkeit durchgeführt. Dies hat den Vorteil, dass dem Aktuator mehr Leistung zugeführt wird, so dass sich dieser besser aus der eingeschränkten Bewegungsfähigkeit freirütteln kann.
Die Sollgeschwindigkeit ist hier gegenüber der tatsächlichen Ist-Geschwindigkeit des Steuerglieds zu unterscheiden, da die Ist-Geschwindigkeit auch von der eingeschränkten Bewegungsfähigkeit abhängig ist.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die Steuer- und Auswerteeinheit dazu ausgebildet, das Steuerglied während des Flimmermodus mit Solldrehwegen zu bewegen, die geringer sind als ein Gesamtdrehweg des Steuerglieds von der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung.
In dieser Ausgestaltung ist der Betrag des Solldrehwegs des Steuerglieds kleiner als der Betrag des Gesamtdrehwegs. Der Solldrehweg beschreibt den Drehweg, welcher zwischen einem ersten und einem zweiten Wechsel der Drehrichtung von dem Steuerglied vollzogen werden soll. Der Gesamtdrehweg ist der Drehweg, welcher das Steuerglied vollziehen muss, um von der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung zu gelangen.
Hierdurch wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass das Steuerglied während des Flimmermodus zwischen der ersten und der zweiten Schaltstellung verbleibt. Vorzugsweise sind zudem die erste und die zweite Schaltstellung aufeinanderfolgende Schaltstellungen. Das bedeutet, dass zwischen diesen beiden Schaltstellungen keine dritte Schaltstellung eingenommen werden muss.
In den Fällen, in denen zwischen der ersten und der zweiten Schaltstellung eine dritte Schaltstellung eingenommen werden muss, ist der Solldrehweg vorzugsweise geringer ist als der Drehweg von der ersten zu der dritten Schaltstellung. Dies gilt in entsprechender Weise, wenn weitere Schaltstellungen zwischen der ersten und der zweiten Schaltstellung eingenommen werden müssen. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass das Steuerglied nicht in unerwünschten Schaltstellungen während des Flimmermodus gelangt.
Der Solldrehweg ist hier gegenüber dem tatsächlichen Ist-Drehweg des Steuerglieds zu unterscheiden, da der Ist-Drehweg auch von der eingeschränkten Bewegungsfähigkeit abhängig ist.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuer- und Auswerteeinheit dazu ausgebildet, in dem Stellmodus die Bewegungsfähigkeit des Steuerglieds zu überwachen.
In dieser Ausgestaltung überwacht die Steuer- und Auswerteeinheit die Bewegungen des Steuerglieds und bestimmt dessen Bewegungsfähigkeit. Wird die eingeschränkte Bewegungsfähigkeit ermittelt, kann die Steuer- und Auswerteeinheit direkt den Flimmermodus auslösen. Vorteil hierbei ist, dass der Kugelhahn automatisch freigerüttelt werden kann, so dass ein Eingriff des Benutzers nicht mehr notwendig ist. Insgesamt wird so eine Betriebsfähigkeit des Kugelhahns dauerhaft sichergestellt und Standzeiten für Reparaturarbeiten werden weiter vermieden.
In einer weiteren Ausgestaltung weist der Kugelhahn mindestens einen Lagesensor auf, der mit dem Steuerglied zusammenwirkt und ein Positionssignal in Abhängigkeit einer Drehposition des Steuerglieds erzeugen kann, wobei die Bewegungsfähigkeit anhand des Positionssignals überwacht wird.
In dieser Ausgestaltung überwacht die Steuer- und Auswerteeinheit in dem Stellmodus das Steuerglied mittels des Lagesensors. Der Lagesensor kann dabei ein diskreter oder kontinuierlicher Lagesensor sein. Vorteilhaft hierbei ist, dass die Bewegungsfähigkeit des Steuerglieds direkt anhand von Positionsveränderungen des Steuerglieds ermittelt wird. Zudem lässt sich feststellen, ob das Steuerglied in einer Schaltstellung steht, welche zwischen der ersten und der zweiten Schaltstellung angeordnet ist. Ist dies der Fall, kann vorgesehen sein, dass das Steuerglied zunächst aus dieser Schaltstellung heraus bewegt wird, bevor der Flimmermodus eingeleitet wird. Vorteil hierbei ist es, dass Lagesensoren einfach einzusetzen und auszuwerten sind, so dass die Bewegungsfähigkeit des Steuerglieds insgesamt sehr wirtschaftlich überwacht werden kann. Zudem ergibt sich der Vorteil, dass unerwünschte Schaltstellungen vermieden werden können, so dass ein sicherer Betrieb des Kugelhahns ermöglicht wird. Ferner besteht die Möglichkeit, einem Benutzer dann ein Warnsignal auszugeben, wenn die unerwünschte Schaltstellung vorliegt, so dass dieser auf gesicherte Weise geeignete Gegenmaßnahmen einleiten kann, sofern das Freirütteln nicht erfolgreich sein sollte.
Weiter kann in Abhängigkeit von Veränderungen des Positionssignals eine Ist-Drehgeschwindigkeit des Steuerglieds ermittelt werden. Die Ermittlung der Ist-Drehposition und/oder der Ist-Drehgeschwindigkeit ermöglicht eine sehr exakte Regelung der Ist-Geschwindigkeit und der Ist-Drehwege. Somit kann auch die Drehbewegung des Steuerglieds im Flimmermodus geregelt und analysiert werden.
In einer weiteren Ausgestaltung ist der Lagesensor ein Schalter, der in der zweiten Schaltstellung betätigt wird und das Positionssignal erzeugt, zudem ist die Steuer- und Auswerteeinheit dazu ausgebildet, die eingeschränkte Bewegungsfähigkeit dann zu detektieren, wenn das Positionssignal nicht während einer vordefinierten Zeitdauer im Stellmodus erfasst wird.
In dieser Ausgestaltung ist der Lagesensor ein Schalter. Dieser ist vorzugsweise als Endlagenschalter ausgebildet, so dass er dann betätigt wird, wenn das Steuerglied in der gewünschten Endlage, also der gewünschten zweiten Schaltstellung, angeordnet ist. Der Schalter kann dabei als Öffner oder auch als Schließer ausgebildet sein. Die Betätigung des Schalters erzeugt das Positionssignal, welches der Steuer- und Auswerteeinheit zugeführt wird. Die Steuer- und Auswerteeinheit kann daraufhin erkennen, wann sich das Steuerglied innerhalb der gewünschten zweiten Schaltstellung befindet.
In bevorzugten Ausgestaltungen ist eine Vielzahl an Schaltern vorgesehen, welche vorzugsweise jeweils einer bestimmten Schaltstellung zugeordnet sind. Der Steuer- und Auswerteeinheit wird somit ermöglicht, zu bestimmen, ob sich das Steuerglied in einer der Schaltstellungen oder außerhalb der Schaltstellungen befindet.
Ausgehend von der ersten Schaltstellung kann die eingeschränkte Bewegungsfähigkeit dadurch detektiert werden, dass eine Zeitspanne bestimmt wird, die das Steuerglied nach Auslösen des Stellmodus braucht, bis es in die zweite Schaltstellung gedreht ist. Übersteigt die Zeitspanne die vordefinierte Zeitdauer, so dreht sich das Steuerglied zu langsam. Erfolgt kein Positionssignal, dann ist das Steuerglied blockiert. Somit ist die eingeschränkte Bewegungsfähigkeit für die Steuer- und Auswerteeinheit erkennbar. Der Flimmermodus kann so beispielsweise direkt mit Ablauf der Zeitdauer initiiert werden, wenn kein Positionssignal erfasst wird.
Die vordefinierte Zeitdauer kann dabei eine feste Zeitdauer sein, welche im Vorfeld bestimmt wurde. Sie ist vorzugsweise als Wert in einem Speicher hinterlegt, welcher mit der Steuer- und Auswerteeinheit zusammenwirkt. Die vordefinierte Zeitdauer kann auch eine dynamische Zeitdauer sein, welche in Abhängigkeit von Parametern durch die Steuer- und Auswerteeinheit für den Stellmodus bestimmt wird. Parameter können hierbei beispielsweise der konkrete Drehweg von der jeweils ersten zu der jeweils zweiten Schaltstellung, die angelegte Sollgeschwindigkeit sowie eine Stromaufnahme des Aktuators sein.
Vorteil hierbei ist es zudem, dass die Verwendung von Schaltern sehr einfach und kostengünstig ist. Es sind bereits Kugelhähne bekannt, welche Endlagenschalter für einzelne Schaltstellungen aufweisen, so dass die Erfindung sehr einfach in bekannten Kugelhähnen eingesetzt und in diese nachgerüstet werden kann. Zudem sind Schalter sehr robust, so dass insgesamt die Robustheit des Kugelhahns verbessert wird.
In einer weiteren Ausgestaltung weist der Kugelhahn einen Strommesssensor auf, der mit dem Aktuator zusammenwirkt und eine elektrische Stromaufnahme des Aktuators erfasst, wobei die Steuer- und Auswerteeinheit dazu ausgebildet ist, die Stromaufnahme zu überwachen und wobei die eingeschränkte Bewegungsfähigkeit dann detektiert wird, wenn die Stromaufnahme einen Schwellwert übersteigt.
In dieser Ausgestaltung wird die Bewegungsfähigkeit anhand einer elektrischen Stromaufnahme des elektrischen Aktuators überwacht. Dies erfolgt mittels des Strommesssensors. Die erfasste Stromaufnahme kann von der Steuer- und Auswerteeinheit mit dem Schwellwert verglichen werden. Übersteigt die Stromaufnahme den Schwellwert, dann liegt eine untypisch hohe Stromaufnahme vor, welche auf eine Schwergängigkeit und damit auf die eingeschränkte Bewegungsfähigkeit hindeutet.
Der Schwellwert ist vorzugsweise ein vordefinierter Schwellwert. Dieser kann beispielsweise im Vorfeld durch Versuche bestimmt und in einem Speicher hinterlegt werden, welcher mit der Steuer- und Auswerteeinheit zusammenwirkt. Alternativ ist es denkbar, dass der Schwellwert dynamisch durch die Steuer- und Auswerteeinheit in Abhängigkeit von Parametern angepasst wird, wobei beispielsweise eine Solldrehzahl des Aktuators als Parameter berücksichtigt werden kann.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die Steuer- und Auswerteeinheit dazu ausgebildet, nach dem Flimmermodus die Bewegungsfähigkeit des Steuerglieds zu ermitteln.
In dieser Ausgestaltung wird der Flimmermodus, also die Hin- und Herbewegung, zunächst abgeschlossen. Im Anschluss an den Flimmermodus ermittelt die Steuer- und Auswerteeinheit die Bewegungsfähigkeit des Steuerglieds. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass eine bestimmte Zeitdauer abgewartet wird, in der die gewünschte Schaltstellung eingenommen werden muss. Alternativ oder zusätzlich kann hierbei auch eine Drehgeschwindigkeit des Steuerglieds und/oder einer Stromaufnahme des Aktuators berücksichtigt werden.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung wird die nach dem Flimmermodus ermittelte Bewegungsfähigkeit mit einer vor dem Flimmermodus ermittelten Bewegungsfähigkeit verglichen, so dass hieraus Rückschlüsse über eine Verbesserung der Bewegungsfähigkeit gezogen werden können. Auf Basis dieser Rückschlüsse ist es weiter denkbar, einen erneuten Flimmermodus bei Bedarf vorzunehmen, um die Bewegungsfähigkeit weiter zu verbessern. Diese Rückschlüsse können eine Verbesserung der Bewegungsfähigkeit, ein Gleichbleiben der Bewegungsfähigkeit oder eine Verschlechterung der Bewegungsfähigkeit sein.
Vorteil hierbei ist es, dass die Verbesserung der Bewegungsfähigkeit überprüft wird, so dass gezielt eine Verbesserung der Bewegungsfähigkeit herbeigeführt werden kann und häufige Einschränkungen der Bewegungsfähigkeit identifiziert werden können.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuer- und Auswerteeinheit dazu ausgebildet, nach dem Flimmermodus das Steuerglieds zunächst in die erste Schaltstellung und dann in die zweite Schaltstellung zu bewegen.
In dieser Ausgestaltung wird das Steuerglied nach dem Flimmermodus zunächst in die erste Schaltstellung zurückgedreht. Anschließend wird im Stellmodus von der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung gewechselt. Diese Vorgehensweise kann nach jedem Flimmermodus vorgenommen werden oder dann, wenn nach dem Flimmermodus weiterhin die eingeschränkte Bewegungsfähigkeit ermittelt worden ist.
Vorteil dieser Rückstellung ist es, dass durch den zusätzlichen Drehweg weitere Partikel gelöst werden. Zudem ergibt sich daraus die Möglichkeit, dass die gelösten Partikel in einen Bereich der Anschlussvorrichtungen transportiert werden, wo diese abgeführt werden können. Weiter ist es vorteilhaft, dass die Drehbewegung in beide Richtungen überwacht werden kann, so dass die Bewegungsfähigkeit des Steuerglieds unabhängig von der Drehrichtung überwacht werden kann. Insgesamt ergibt sich daraus eine besonders effektive Möglichkeit, die eingeschränkte Bewegungsfähigkeit des Steuerglieds zu beseitigen.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die Steuer- und Auswerteeinheit weiter dazu ausgebildet, ein Fehlersignal auszugeben, wenn die eingeschränkte Bewegungsfähigkeit vorliegt.
In dieser Ausgestaltung erfolgt eine Ausgabe der Steuer- und Auswerteeinheit, wenn die eingeschränkte Bewegungsfähigkeit detektiert wird. Das Fehlersignal kann beispielsweise von der Steuer- und Auswerteeinheit oder dem Bordcomputer weiterverarbeitet werden.
In bevorzugten Ausgestaltungen wird anhand des Fehlersignals eine Information an einen Benutzer weitergegeben, welcher über die Situation informiert wird. Dieser weiß dann, dass der entsprechende Kugelhahn unter Umständen eine längere Zeitdauer benötigt, bis es in der gewünschte Schaltstellung ankommt. Anhand dieser Information kann der Benutzer dann die Verwendung des Kugelhahns entsprechend anpassen.
Zudem ergibt sich die vorteilhafte Möglichkeit, eine Häufigkeit des Fehlersignals für den entsprechenden Kugelhahn zu überwachen. Erzeugt ein einzelner Kugelhahn häufig das entsprechende Fehlersignal, so ist von einer dauerhaften Verschmutzungsproblematik oder einem anderweitigen Defekt auszugehen. Anhand dieser Information lassen sich konkrete Gegenmaßnahmen bestimmen, wie beispielsweise eine Wartungsmaßnahme oder ein Austausch des Kugelhahns.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die Steuer- und Auswerteeinheit in dem Kugelhahn integriert.
In dieser Ausgestaltung ist die Steuer- und Auswerteeinheit im Bereich des Steuerglieds angeordnet. Besonders bevorzugt ist es, wenn die Steuer- und Auswerteeinheit innerhalb des Gehäuses des Kugelhahns angeordnet ist. Hieraus ergibt sich der Vorteil, dass die Steuer- und Auswerteeinheit kurze Leitungslängen zu dem Aktuator und zu möglichen Lagesensoren besitzt.
Zudem kann die Steuer- und Auswerteeinheit mit einem Signalanschluss versehen werden, welcher beispielsweise mit dem Bordcomputer des Nutzfahrzeugs verbunden wird. Dies kann beispielsweise durch einen CAN-BUS geschehen. Hieraus ergeben sich in vorteilhafter Weise ein modularer Aufbau und eine einfache Installation des erfindungsgemäßen Kugelhahns in bestehende Nutzfahrzeuge.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Rückansicht einer schematischen Darstellung eines Nutzfahrzeugs,
2 eine schematische Darstellung einer fluidführenden Vorrichtung mit Kugelhähnen,
3 einen Kugelhahn in einer isometrischen Darstellung,
4 den Kugelhahn aus 3 in einer Draufsicht,
5 den Kugelhahn aus 3 in einer seitlichen Schnittansicht,
6 die Schnittdarstellung aus 5 in einer isometrischen Darstellung,
7 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Kugelhahns, wobei ein Steuerglied in einer ersten Drehposition angeordnet ist,
8 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Kugelhahns, wobei das Steuerglied in einer zweiten Drehposition angeordnet ist,
9 die schematische Darstellung aus 8 des erfindungsgemäßen Kugelhahns, wobei das Steuerglied in einer dritten Drehposition angeordnet ist,
10 die schematische Darstellung aus 8 des erfindungsgemäßen Kugelhahns, wobei das Steuerglied in einer vierten Drehposition angeordnet ist,
11 die schematische Darstellung aus 8 des erfindungsgemäßen Kugelhahns in einem Flimmermodus, und
12 ein Flussdiagramm für ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.
1 zeigt ein Nutzfahrzeug, in Form einer landwirtschaftlichen Spritzmaschine, die in ihrer Gesamtheit mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet ist. Sie besteht aus einer Landmaschine 12 in Form eines Traktors, an dem ein Ausleger 14 befestigt ist. Der Ausleger 14 weist fünf Sektionen 16 auf. Diese können zueinander verschwenkt werden, um den Ausleger 14 für einen Transport einzuklappen. An dem Ausleger 14 ist ein Tank 18 angeordnet, der eine Spritzflüssigkeit 20 enthält. Entlang des gesamten Auslegers 14 sind Spritzdüsen 22 verteilt. Die Spritzdüsen 22 sind über Schlauchleitungen mit dem Tank 18 verbunden, so dass die Spritzflüssigkeit 20 zu den Spritzdüsen 22 gefördert werden kann. Die Schlauchleitungen sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Die Spritzdüsen 22 dienen dazu, die Spritzflüssigkeit 20 als Spritzstrahl 24 auf den Boden 26 abzugeben.
2 zeigt eine fluidführende Vorrichtung, die in ihrer Gesamtheit mit der Bezugsziffer 28 bezeichnet ist. Es handelt sich dabei exemplarisch um eine fluidführende Vorrichtung, wie sie typischerweise bei Nutzfahrzeugen im Agrarbereich eingesetzt werden.
Ausgehend vom Tank 18 verläuft eine Schlauchleitung 30 zu einem Kugelhahn 32a. Der Kugelhahn 32a ist ein Dreiwegekugelhahn. Ausgehend von dem Kugelhahn 32a verläuft eine weitere Schlauchleitung 34 zu einem Filter 36, welcher Partikel aus der Spritzflüssigkeit 20 filtern soll. Mit dem Filter 36 ist eine weitere Schlauchleitung 38 verbunden, die zu einem weiteren Kugelhahn 32b führt. Dieser Kugelhahn 32b ist über eine Schlauchleitung 40 mit einer Saugpumpe 42 verbunden. Die Saugpumpe 42 saugt Spritzflüssigkeit 20 aus dem Tank 18 an und gibt diese über eine Druckleitung 44 an ein Druckregelventil 46 ab.
Innerhalb des Druckregelventils 46 wird eine Verzweigung der Spritzflüssigkeit 20 vorgenommen, wobei überschüssige Spritzflüssigkeit 20 über eine Rückführleitung 48 und über den Kugelhahn 32a in die Schlauchleitung 34 zurückgeführt wird.
Zudem geht von dem Druckregelventil 46 eine Schlauchleitung 50 ab, die wiederum in einem Kugelhahn 32c mündet. Dieser verzweigt ebenfalls die Spritzflüssigkeit 20. Über eine Schlauchleitung 52 wird die Spritzflüssigkeit 20 zu einer Dosierarmatur 54 geführt. In der Dosierarmatur 54 erfolgt eine erneute Verzweigung. Über eine Schlauchleitung 56 wird Spritzflüssigkeit 20 an einen Kugelhahn 58 weitergeleitet, der als Vierwegekugelhahn ausgebildet ist.
Ausgehend von dem Kugelhahn 58 verläuft eine Schlauchleitung 60 zu einer der Sektionen 16 des Auslegers 14. Diese Schlauchleitung versorgt die Spritzdüsen 22 dieser Sektion 16 mit Spritzflüssigkeit 20. Zudem verläuft an dem Kugelhahn 58 eine Schlauchleitung 62 zu einem weiteren Kugelhahn 32d. Ausgehend von dem Kugelhahn 32d geht eine Schlauchleitung 64 zu einer weiteren Sektion 16 des Auslegers 14, um die dortigen Spritzdüsen 22 zu versorgen. Von dem Kugelhahn 32d verläuft eine weitere Schlauchleitung 66 zu einer anderen Sektion 16 des Auslegers 14, um die dortigen Spritzdüsen 22 mit Spritzflüssigkeit 20 zu versorgen.
Die verbleibenden Sektionen 16 des Auslegers 14 werden in entsprechender Weise über Schlauchleitungen 68, 70 und 72 sowie einen weiteren Kugelhahn 32e mit Spritzflüssigkeit 20 versorgt.
Ausgehend von dem Kugelhahn 32c zwischen dem Druckregelventil 46 und der Dosierarmatur 54 verläuft eine Schlauchleitung 74 zu einem Frischwassertank 76, der mit Frischwasser 78 gefüllt ist. Aufgrund des herbeigeführten Drucks aus der Schlauchleitung 74 wird das Frischwasser 78 über eine Schlauchleitung 80 zu dem Kugelhahn 32b zwischen dem Filter 36 und der Pumpe 42 gedrückt. Hierdurch kann beispielsweise eine Reinigung der Saugpumpe 42 sowie der Dosierarmatur 46 mit Frischwasser 78 erfolgen.
Ausgehend von der Dosierarmatur 54 verläuft eine Rührleitung 82 in den Tank 18. Am Ende der Rührleitung 82 ist ein Rührstück 84 angeordnet, welches in die Spritzflüssigkeit 20 des Tanks 18 eingetaucht ist. Das Rührstück 84 weist Öffnungen auf, durch die die Spritzflüssigkeit 20 aus der Rührleitung 82 austreten kann. Zudem ist das Rührstück 84 drehbar mit der Rührleitung 82 verbunden, so dass sich insgesamt eine Rührfunktion durch die austretende Spritzflüssigkeit 20 einstellt.
Der Teil der Vorrichtung 28, der fluidtechnisch vor der Saugpumpe 42 angeordnet ist, ist ein Niederdruckbereich. Der Teil der Vorrichtung 28 der nach der Saugpumpe 42 angeordnet ist, ist ein Hochdruckbereich. Die Kugelhähne 32 und 58 können sowohl im Niederdruckbereich als auch in dem Hochdruckbereich eingesetzt werden.
Der Vollständigkeit halber wird darauf hingewiesen, dass es sich bei der dargestellten Vorrichtung 28 um einen exemplarischen Aufbau handelt. Die Kugelhähne 32 und 58 können beispielsweise an den dargestellten Orten eingesetzt werden. Üblicherweise werden jedoch nur wenige Kugelhähne 32, 58 innerhalb einer derartigen Vorrichtung 28 eingesetzt.
3 zeigt einen erfindungsgemäßen Kugelhahn 86 in einer isometrischen Darstellung. Der Kugelhahn 86 weist vier Anschlussstutzen 88, 90, 92 und 94 auf. Der Anschlussstutzen 92 ist aufgrund der Darstellungsweise verdeckt. Die Anschlussstutzen 88, 90, 92 und 94 selbst sind hier mehrteilig ausgeführt. Sie dienen dazu, den Kugelhahn 86 mit Schlauchleitungen zu verbinden.
Der Kugelhahn 86 weist weiter ein Gehäuse 96 mit einem Motorgehäuse 98 auf, in dem ein hier nicht dargestellter Elektromotor als Aktuator angeordnet ist. Das Motorgehäuse 98 ist mit einem Getriebegehäuse 100 verbunden. Das Getriebegehäuse 100 trägt zudem einen Deckel 102, der mit dem Getriebegehäuse 100 verschraubt ist. Durch das Getriebegehäuse 100 verläuft eine Stromleitung 104 und eine Steuerleitung 106. Die Stromleitung 104 versorgt den Aktuator sowie eventuelle Elektronikkomponenten innerhalb des Kugelventils 86 mit elektrischem Strom, Die Steuerleitung 106 dient der Ansteuerung des Aktuators. Sie kann beispielsweise mit einem BUS-System des Nutzfahrzeugs 10 verbunden werden.
4 zeigt den Kugelhahn 86 in einer Draufsicht, wobei der Deckel 102 entfernt wurde. Im Inneren des Getriebegehäuses 100 ist eine Steuer- und Auswerteeinheit 108 angeordnet. Die Steuer- und Auswerteeinheit 108 kann über die Steuerleitung 106 angesteuert werden, beispielsweise von einem Bordcomputer des Nutzfahrzeug 10.
Zudem sind innerhalb des Getriebegehäuses 100 vier Schalter 110 angeordnet. Diese sind gleichverteilt und radial zu einem Betätiger 112 angeordnet. Der Betätiger 112 ist wiederum mit einem hier nicht dargestellten Steuerglied des Kugelhahns 86 wirkverbunden, so dass sich dieser in Abhängigkeit des Steuerglieds dreht. Entsprechend der Drehposition des Betätigers 112 wird keiner oder einer der Schalter 110 betätigt. Die einzelnen Schalter 110 sind jeweils einer bestimmten Schaltstellung des Steuerglieds zugeordnet. Die Steuer- und Auswerteeinheit 108 erfasst die Signale der Schalter 110, so dass diese als Positionssignale für das Steuerglied verwendet werden können.
5 zeigt den Kugelhahn 86 in einer Schnittdarstellung. 6 zeigt einen Ausschnitt der Schnittdarstellung aus 5 in einer isometrischen Ansicht. Der innere Aufbau des Kugelhahns 86 wird im Folgenden anhand beider 5 und 6 beschrieben.
Der Kugelhahn 86 weist ein Steuerglied 114 auf. Das Steuerglied 114 ist im Wesentlichen kugelförmig ausgebildet. Es weist einen teilweise kugelförmige Oberfläche 116 und eine Durchbruch 118 auf. Der Durchbruch 118 ist hier als winkelförmige Bohrung ausgeführt. Zudem weist das Steuerglied 114 Abflachungen in einem oberen und einem unteren Bereich auf. Das Steuerglied 114 ist um eine Drehachse 120 drehbar gelagert. Um diese ist ein Bewegen des Steuerglieds 114 in Richtung der Pfeile 122 und 124 möglich. Durch diese Lagerung kann der Anschlussstutzen 94 wahlweise mit einem der Anschlussstutzen 88, 90 oder 92 fluidtechnisch verbunden werden.
Alternativ besteht die Möglichkeit, dass die Anschlussstutzen 88, 90 und 92 gesperrt werden, so dass kein Durchfluss möglich ist. Hierzu ist an der dem Anschlussstutzen 88 gegenüberliegenden Seite des Kugelhahns 86 ein Abschlussstück 126 angeordnet. Zwischen dem Abschlussstück 126 und dem Steuerglied 114 ist eine Dichtung 128 angeordnet. Das Abschlussstück 126 stellt somit eine Schließposition des Kugelhahns 86 bereit. Zudem besteht die Möglichkeit, dieses Abschlussstück 126 durch einen weiteren Anschlussstutzen zu ersetzen.
Um einen ungehinderten Ausfluss von Fluid zu vermeiden, sind im Bereich der Anschlussstutzen 88, 90, 92 und 94 weitere Dichtungen 128 angeordnet. Diese verbinden das Steuerglied 114 in einer entsprechenden Schaltstellung fluiddicht mit dem jeweiligen Anschlussstutzen 88, 90 oder 92.
Eine eingeschränkte Bewegungsfähigkeit des Steuerglieds 114 kann insbesondere daher kommen, dass Partikel, die nicht im Filter 36 herausgefiltert worden sind oder erst im Anschluss an den Filter 36 durch Kristallisation gebildet worden sind, zwischen die Oberfläche 116 und die Dichtungen 128 gelangen. Hierdurch reiben die Dichtungen 128 an dem Steuerglied 114, wodurch das Steuerglied 114 schwergängig wird.
Das Steuerglied 114 ist über eine Welle 130 mit einer Antriebswelle 132 wirkverbunden. Die Welle 130 ist innerhalb des Gehäuses 96 mittels Kugellager 134 drehbar gelagert. Die Antriebswelle 132 ist drehfest mit der Welle 130 wirkverbunden. Zudem trägt die Antriebswelle 132 den Betätiger 112, so dass dieser mit dem Steuerglied 114 wirkverbunden ist.
Auf der Antriebswelle 132 sitzt ein Zahnrad 136. Dieses Zahnrad 136 steht mit einem weiteren Zahnrad 138 in Eingriff. Das Zahnrad 138 ist direkt mit dem Zahnrad 140 wirkverbunden, welches wiederum mit einem Antriebszahnrad 142 in Eingriff steht. Das Antriebszahnrad 142 wird von dem Aktuator angetrieben. Die Zahnräder 136, 138, 140 und 142 bilden somit ein Getriebe 144, welches innerhalb des Getriebegehäuses 100 angeordnet ist. Durch Betreiben des Aktuators kann somit das Steuerglied 114 um die Drehachse 120 in Richtung der Pfeile 122 und 124 bewegt werden.
7 zeigt den Kugelhahn 86 in einer schematischen Darstellung. Diese ist in einer geschnittenen Draufsicht, wobei die Anschlussstutzen 88, 90 und 92 sowie das Abschlussstück 126 sichtbar sind. Das Steuerglied 114 weist mit seinem Durchbruch 118 hier auf das Abschlussstück 126, wodurch eine Schaltstellung definiert wird. In dieser Schaltstellung sind die Anschlussstutzen 88, 90 und 92 geschlossen. Der Betätiger 112 schaltet hier einen der Schalter 110. Die Schalter 110 sind über Signalleitungen 146 mit der Steuer- und Auswerteeinheit 108 signaltechnisch verbunden. Die Steuer- und Auswerteeinheit 108 empfängt über die Signalleitung 146 dann ein Positionssignal, wenn einer der Schalter 110, wie dargestellt, betätigt wird.
Die Steuer- und Auswerteeinheit 108 ist zudem über eine Leitung 148 mit dem Elektromotor 150 verbunden, welcher das Steuerglied 114 betreibt. Die Steuer- und Auswerteeinheit 108 weist zudem einen Strommesssensor 152 auf. Dieser erfasst eine elektrische Stromaufnahme des Elektromotors 150. Die Steuer- und Auswerteeinheit 108 ist zudem an die Steuerleitung 106 angeschlossen, so dass Steuersignale von außen an die Steuer- und Auswerteeinheit 108 weitergegeben werden können. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist eine Stromversorgung über die Stromleitung 104 hier nicht dargestellt.
In den folgenden 8, 9, 10 und 11 wurde aus Gründen der Übersichtlichkeit auf die Darstellung der Steuer- und Auswerteeinheit 108, der Leitungen 106, 140 und 148 sowie des Elektromotors 150 verzichtet.
8 zeigt den Kugelhahn 86 aus 7, wobei das Steuerglied 114 um 90° im Uhrzeigersinn gedreht wurde. Hierdurch wird eine weitere Schaltstellung definiert, welche den Anschlussstutzen 94 mit dem Anschlussstutzen 92 verbindet. Ein Pfeil 154 verdeutlicht hierbei den zurückgelegten Drehweg. Ein weiterer Pfeil 156 zeigt hier die Möglichkeit einer Fluidströmung an. In dieser Schaltstellung ist der Betätiger 112 in seiner Position mit dem Steuerglied 114 mitgedreht worden, so dass dieser einen anderen Schalter 110 betätigt als dies in 7 der Fall ist. Die Steuer- und Auswerteeinheit 108 kann anhand dieses Schalters 110 feststellen, dass das Steuerglied 114 in einer bestimmten Schaltstellung positioniert ist.
Die 9 und 10 zeigen in entsprechender Weise weitere Schaltstellungen des Steuerglieds 114, welche durch eine jeweils weitergehende Rotation des Steuerglieds 114 um 90° im Uhrzeigersinn erfolgt.
11 zeigt das Steuerventil 86 in einem Flimmermodus. Das Steuerglied 114 ist dabei in keiner der Schaltstellungen angeordnet, wie dies aufgrund der Position des Betätigers 112 zu den Schaltern 110 deutlich wird. Hierbei sind die Anschlussstutzen 88, 90 und 92 gesperrt.
Die dargestellte Lage des Steuerglieds 114 ergibt sich daraus, dass das Steuerglied 114 aus der in 10 dargestellten Schaltstellung, hier die erste Schaltstellung, in die in 7 dargestellte Schaltstellung, hier die zweite Schaltstellung, bewegt werden sollte.
Ausgehend von der Schaltstellung in 10 betreibt die Steuer- und Auswerteeinheit 108 den Elektromotor 150 derart, dass er das Steuerglied 114 in Richtung der zweiten Schaltstellung bewegt. Während dieses Stellmodus überwacht die Steuer- und Auswerteeinheit 108 die elektrische Stromaufnahme des Elektromotors 150 mit dem Strommesssensor 152. Durch Vergleich dieser Stromaufnahme mit einem vordefinierten Schwellwert erkennt die Steuer- und Auswerteeinheit 108, dass das Steuerglied 114 nur schwergängig ist und somit nur eine eingeschränkte Bewegungsfähigkeit vorliegt.
Alternativ oder zusätzlich wird die Zeitdauer bestimmt, die das Steuerglied 114 von der ersten in die zweite Schaltstellung benötigt. Da der entsprechende Schalter 110 nicht innerhalb dieser Zeitdauer betätigt wird, erkennt die Steuer- und Auswerteeinheit 108, dass ein Fehler in Form der eingeschränkten Bewegungsfähigkeit vorliegt.
In beiden Fällen löst die Steuer- und Auswerteeinheit 108 den Flimmermodus aus. Dieser zeichnet sich dadurch aus, dass das Steuerglied 114 in der in 11 dargestellten Position periodisch hin- und herbewegt wird. Die Pfeile 158 verdeutlichen hierbei, dass ein mehrfacher Wechsel der Drehrichtung erfolgt. In diesem Fall erfolgt in zweifacher Wechsel.
Die Anzahl der Wechsel kann festgelegt sein. Sie kann auch dynamisch geändert beispielsweise über mehrere aufeinanderfolgende Flimmermodi gesteigert werden, wenn eine zu geringe Anzahl an Wechseln für ein Freirütteln nicht ausreichend ist. Zudem verdeutlichen die Pfeile 158 durch ihre Länge, dass der entsprechende Solldrehweg betragsmäßig geringer ist als der Solldrehweg, der durch den Pfeil 154 in den 8, 9 und 10 zwischen zwei Schaltstellungen bezeichnet ist.
Ist der Flimmermodus abgeschlossen, dann wird das Steuerglied 114 in die zweite Schaltstellung, hier gemäß der Stellung in 7, bewegt.
Kann die zweite Schaltstellung erneut nicht wie gewünscht erreicht werden, so ist zusätzlich vorgesehen, dass das Steuerglied 114 zunächst in die erste Schaltstellung, gemäß 10, zurückgefahren wird, um anschließend erneut in die zweite Schaltstellung gemäß 7 gefahren zu werden.
Der Vollständigkeit halber wird darauf hingewiesen, dass in dem dargestellten Kugelhahn 86 auch die Möglichkeit besteht, dass zwei Schaltstellungen nacheinander eingenommen werden sollen, die nicht direkt aufeinander folgen. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn die Schaltstellung aus 8 zunächst als erste Schaltstellung vorliegt und die Schaltstellung aus 10 als zweite Schaltstellung erreicht werden soll. Erfolgt dies im Uhrzeigersinn, wird die dritte Schaltstellung aus 9 durchfahren. In diesem Fall überwacht die Steuer- und Auswerteeinheit 108 die Drehposition des Steuerglieds 114, so dass das Freirütteln nicht in der dritten Schaltstellung erfolgt. Der Drehweg wird dann so dimensioniert, dass der Flimmermodus entweder zwischen der ersten und der dritten oder zwischen der dritten und der zweiten Schaltstellung erfolgt.
12 zeigt ein Flussdiagramm 160 für eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In einem ersten Schritt 162 wird der Steuer- und Auswerteeinheit 108 ein Steuersignal übermittelt, so dass dieses das Steuerglied 114 aus der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung bringen soll. Somit ist der Stellmodus eingeleitet.
In einem zweiten Schritt 164 wird der Kugelhahn 86 angesteuert, sodass der Elektromotor 150 das Steuerglied 114 bewegt.
In einem dritten Schritt 166 wird die Bewegungsfähigkeit des Steuerglieds 114 während des Bewegens überwacht. Die Überwachung der Bewegungsfähigkeit kann, wie bereits erwähnt, auf unterschiedliche Weise erfolgen. Bevorzugt sind die mit Bezug zu den 7 bis 11 beschriebenen Möglichkeiten.
In einem weiteren Schritt 168 wird das Ergebnis der Überwachung ausgewertet. Ist die Bewegungsfähigkeit ausreichend, so endet das Verfahren in dem Schritt 170, wobei zu beachten ist, dass die Überwachung so lange andauert, bis die zweite Schaltstellung erreicht ist.
Ist die Bewegungsfähigkeit in Schritt 168 nicht ausreichend, so wird zunächst der Stellmodus ausgesetzt und in den Flimmermodus 172 übergegangen. Im Anschluss an den Flimmermodus 172 wird wieder in den Stellmodus übergegangen, wobei die Überwachung erneut erfolgt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10128385 A1 [0002, 0007]

Claims

Kugelhahn (32, 58, 86) für eine fluidführende Vorrichtung (28) eines Nutzfahrzeugs (10), mit mindestens zwei Anschlussvorrichtungen (88, 90, 92, 94), mit einem Steuerglied (114), das drehbar gelagert ist und verschiedene Schaltstellungen einnehmen kann, in denen die Anschlussvorrichtungen (88, 90, 92, 94) jeweils zumindest teilweise gesperrt oder zumindest teilweise geöffnet sind, mit einem elektrischen Aktuator (150), der mit dem Steuerglied (114) zusammenwirkt, und mit einer Steuer- und Auswerteeinheit (108), die dazu ausgebildet ist, das Steuerglied (114) in einem Stellmodus mittels des Aktuators (150) von einer ersten Schaltstellung in eine vorgegebene zweite Schaltstellung zu bewegen, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Auswerteeinheit (108) weiter dazu ausgebildet ist, das Steuerglied (114) in einem Flimmermodus (172) zu bewegen, wenn eine Bewegungsfähigkeit des Steuerglieds (114) eingeschränkt ist, wobei während des Flimmermodus (172) eine Drehrichtung (158) des Steuerglieds (114) mehrfach wechselt.
Kugelhahn (32, 58, 86) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Auswerteeinheit (108) dazu ausgebildet ist, die Drehrichtung (158) während des Flimmermodus (172) in periodischen Zeitabständen zu wechseln.
Kugelhahn (32, 58, 86) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Auswerteeinheit (108) dazu ausgebildet ist, das Steuerglied (114) während des Flimmermodus (172) mit einer Sollgeschwindigkeit zu bewegen, die höher ist als eine Sollgeschwindigkeit des Steuerglieds (114) während des Stellmodus.
Kugelhahn (32, 58, 86) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Auswerteeinheit (108) dazu ausgebildet ist, das Steuerglied (114) während des Flimmermodus (172) mit Solldrehwegen zu bewegen, die geringer sind als ein Gesamtdrehweg des Steuerglieds (114) von der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung.
Kugelhahn (32, 58, 86) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Auswerteeinheit (108) dazu ausgebildet ist, in dem Stellmodus die Bewegungsfähigkeit des Steuergliedes (114) zu überwachen.
Kugelhahn (32, 58, 86) nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch mindestens einen Lagesensor (110), der mit dem Steuerglied (114) zusammenwirkt und ein Positionssignal in Abhängigkeit einer Drehposition des Steuerglieds (114) erzeugen kann, wobei die Bewegungsfähigkeit anhand des Positionssignals überwacht wird.
Kugelhahn (32, 58, 86) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagesensor (110) ein Schalter (110) ist, der in der zweiten Schaltstellung betätigt wird und das Positionssignal erzeugt, und die Steuer- und Auswerteeinheit (108) dazu ausgebildet ist, die eingeschränkte Bewegungsfähigkeit dann zu detektieren, wenn das Positionssignal nicht während einer vordefinierten Zeitdauer im Stellmodus erfasst wird.
Kugelhahn (32, 58, 86) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, gekennzeichnet, durch einen Strommesssensor (152), der mit dem Aktuator (150) zusammenwirkt und eine elektrische Stromaufnahme des Aktuators (150) erfasst, wobei die Steuer- und Auswerteeinheit (108) dazu ausgebildet ist, die Stromaufnahme zu überwachen, und wobei die eingeschränkte Bewegungsfähigkeit dann detektiert wird, wenn die Stromaufnahme einen Schwellwert übersteigt.
Kugelhahn (32, 58, 86) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Auswerteeinheit (108) dazu ausgebildet ist, nach dem Flimmermodus (172) die Bewegungsfähigkeit des Steuergliedes (114) zu ermitteln.
Kugelhahn (32, 58, 86) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Auswerteeinheit (108) dazu ausgebildet ist, nach dem Flimmermodus (172) das Steuerglied (114) zunächst in die erste Schaltstellung und dann in die zweite Schaltstellung zu bewegen.
Kugelhahn (32, 58, 86) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Auswerteeinheit (108) dazu ausgebildet ist, ein Fehlersignal auszugeben, wenn die eingeschränkte Bewegungsfähigkeit vorliegt.
Kugelhahn (32, 58, 86) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Auswerteeinheit (108) in dem Kugelhahn (32, 58, 86) integriert ist.
Verfahren zum Betreiben eines Kugelhahns (32, 58, 84) für eine fluidführende Vorrichtung (28) eines Nutzfahrzeugs (10), mit mindestens zwei Anschlussvorrichtungen (88, 90, 92, 94), mit einem Steuerglied (114), das drehbar gelagert ist und das verschiedene Schaltstellungen einnehmen kann, in denen die Anschlussvorrichtungen (88, 90, 92, 94) jeweils zumindest teilweise gesperrt oder zumindest teilweise geöffnet werden, und mit einem elektrischen Aktuator (150), der mit dem Steuerglied (114) zusammenwirkt, mit den Schritten: – Vorgeben einer zweiten Schaltstellung, und – Bewegen des Steuerglieds (114) in einem Stellmodus mittels des Aktuators (150) von einer ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung, gekennzeichnet durch die zusätzlichen Schritte: – Bewegen des Steuerglieds (114) in einem Flimmermodus (172), wenn eine Bewegungsfähigkeit des Steuerglieds (114) eingeschränkt ist, wobei während des Flimmermodus (172) eine Drehrichtung (158) des Steuerglieds mehrfach gewechselt wird.