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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventileinheit und eine Ventilanordnung aufweisend wenigstens eine solche Ventileinheit und eine Anschlussplatte.
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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einer Ventilanordnung, mit einer Anschlussplatte, die mindestens eine Anschlussplatten-Bestückungsfläche aufweist, die mehrere in einer Reihe nebeneinander angeordnete, zur Bestückung mit jeweils einer elektrisch oder fluidisch (z. B. pneumatisch) betätigbaren Ventileinheit (z. B. einem Mehrwegeventil) vorgesehene Bestückungsplätze definiert, wobei in der Anschlussplatte mindestens ein mit einer Druckquelle verbindbarer Anschlussplatten-Speisekanal und mindestens ein mit der Atmosphäre verbindbarer Anschlussplatten-Entlüftungskanal verlaufen, die jeweils zu jedem der Bestückungsplätze ausmünden, und wobei von jedem Bestückungsplatz mindestens ein die Anschlussplatte durchsetzender und mit einem Verbraucher verbindbarer individueller Anschlussplatten-Arbeitskanal ausgeht, dessen Fluidbeaufschlagung durch die am zugeordneten Bestückungsplatz montierte Ventileinheit steuerbar ist. Eine solche Ventilanordnung ist beispielsweise aus der
WO 2007/140851 A1 bekannt.
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Das Einsatzgebiet derartiger Ventilanordnungen erstreckt sich vornehmlich auf solche pneumatische Anlagen, bei denen mehrere Druckmittelaggregate, wie z. B. Druckmittelzylinder oder -drehantriebe, über Ventile anzusteuern sind. Hierbei hat sich eine örtliche Zusammenfassung der erforderlichen Ventile zu einer kompakten Baueinheit in Form einer Ventilanordnung (”Ventil-Anschlussplatten-System”) bewährt.
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Es ist wünschenswert, bei solchen Ventilanordnungen eine möglichst hohe Gleichteileverwendung zu erreichen.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß werden eine Ventileinheit sowie eine Ventilanordnung aufweisend wenigstens eine solche Ventileinheit und eine Anschlussplatte mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine, insbesondere elektrisch oder fluidisch (z. B. pneumatisch), betätigbare Ventileinheit zur Bestückung einer Anschlussplatte. Die Ventileinheit umfasst Komponenten zur Steuerung des Ventils (”Pilotsystem”; z. B. fluidische Kanäle oder elektrische Schaltungen) und Komponenten zur Erfüllung der Ventilfunktion (z. B. Ventilschieber usw.).
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Ventilanordnung aufweisend wenigstens eine erfindungsgemäße Ventileinheit sowie eine Anschlussplatte, die wenigstens zwei in einer Reihe nebeneinander angeordnete, zur Bestückung mit jeweils einer Ventileinheit (z. B. ein Mehrwegeventil) vorgesehene Bestückungsplätze definiert.
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Vorteile der Erfindung
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Eine typische Ventileinheit umfasst Komponenten zur Steuerung des Ventils (”Pilotsystem”) und Komponenten zur Erfüllung der Ventilfunktion (z. B. Ventilschieber usw.). Die Ventileinheit insgesamt wird meist elektrisch betätigt, wobei die Betätigung der Ventilfunktion jedoch meist pneumatisch erfolgt. Bspw. steuert das elektrisch betätigte Pilotsystem einen Luftstrom zur Bewegung des Ventilschiebers. In einer Ventileinheit sind daher zahlreiche elektrische und pneumatische Komponenten enthalten. Im Rahmen der Erfindung werden die Komponenten zur Steuerung des Ventils und die Komponenten zur Erfüllung der Ventilfunktion jeweils strukturell in einem Modul zusammengefasst, welches hier als Pilotmodul bzw. Ventilmodul bezeichnet wird. Besonders vorteilhaft wird hierbei eine strukturelle Trennung von Pilotmodul und Ventilmodul vorgenommen, so dass eine lösbare Verbindung vorliegt. Damit kann eine Art von Pilotmodul mit jeweils unterschiedlichen Ventilmodulen zu Ventileinheiten-Varianten zusammengefasst werden. Dadurch kann die Bauteilvielfalt reduziert werden.
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Zweckmäßigerweise können Ventilmodule gleicher äußerer Form und Größe, die sich jedoch in mindestens einer Kenngröße unterscheiden, mit ein und demselben Pilotmodul kombiniert werden, um eine Vielzahl von Ventileinheiten-Varianten bereitzustellen. Dies reduziert die Bauteile-Vielfalt und damit den Herstellungs-, Lager- und Logistikaufwand.
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Bei einer Kenngröße kann es sich bspw. um die Nenndurchflussrate handeln. Unterschiedliche Nenndurchflussraten für Ventilmodule gleicher äußerer Form und Größe können bspw. durch unterschiedliche Schieberhublängen und/oder Schieberdurchmesser erzielt werden. Ohne Veränderungen an Pilotmodul und Anschlussplatte sind unter Zugrundelegung der vorhandenen Bauraum- und Bestückungsflächen-Abmessungen Anpassungen an den Leistungsdaten des Ventilmoduls möglich. Dabei kann es sich um Durchfluss-Anpassungen, Durchflussbeschränkungen (z. B. durch Schieberhub- und/oder Schieberdurchmesserbeschränkung) und/oder eine Realisierung eines gesteuerten Schieberöffnungsverhalten (Durchfluss wird gesteuert durch getaktete Ansteuerung der Schieber-Betätigungskolbens mittels Pilotluft-Modulation. Dabei arbeitet die Schieberkolbenkraft gegen eine Feder) handeln. Zur Durchfluss-Variation kann auch zwischen überschneidungsfreien und nicht-überschneidungsfreien Ventilmodulen gewechselt werden.
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Vorzugsweise werden bei Ventilmodulen derselben äußeren Form und Größe Variationen in der Nenndurchflussrate durch Variation nur einer oder nur zweier Kenngrößen erzielt. Bei diesen Kenngrößen handelt es sich einerseits um den Schieberhub und andererseits um den Schieberdurchmesser. Dabei bleiben Baubreite und Bauhöhe des Ventilmoduls konstant. Dies führt vorteilhaft dazu, dass eine Qualifizierung, z. B. eine Dauerlauferprobung, nur an der Ventilausführung mit dem längsten Schieberhub bzw. dem größten Schieberdurchmesser notwendig ist. Bedingt durch diesen Worst-Case Ansatz sind alle Ventilmodul-Varianten mit kleineren Schieberhüben unkritischer bzgl. verschleißbedingten Ausfalls. Dies führt dazu, dass neue Ventilmodul-Serien schneller vermarktet werden können.
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Ventilmodule können sich auch durch das verwendete Material als Kenngröße unterscheiden, beispielsweise Kunststoffe, Metalle, Keramiken, ggf. auch natürliche Materialien und Materialien für besondere Anforderungen an Beständigkeit, Sauberkeit, physiologische Unbedenklichkeit, etc.
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Ventilmodule können sich auch durch das eingesetzte Dichtprinzip als Kenngröße unterscheiden, beispielsweise dynamisches Schieberdichtsystem mit außen- bzw. innen-dichtenden Schiebern, Flachschieber-Dichtsystem, Membran-Dichtsystem, Sitz-Dichtsystem, Dichtungslos-Dichtsystem (eingepasster Schieber in Ventilgehäuse).
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Lösbare Ventilmodule können auch im Feld besonders einfach getauscht werden, bspw. bei Defekten, Verschmutzung oder Abnutzung ohne dass dazu auch das Pilotmodul ersetzt werden müsste. Die ermöglicht eine Ressourcen schonende Reparatur. Eine Wiederaufbereitung von benutzten Ventileinheiten ist durch einfachen Austausche bzw. Reparatur des Ventilmoduls als Verschleißteil möglich.
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Vorzugsweise weist ein Pilotmodul eine Aussparung zur Aufnahme eines Ventilmoduls auf. Weiter vorzugsweise ist die Aussparung so geformt, dass ein Ventilmodul so in die Aussparung eingeführt wird, dass sich eine Dichtfläche einer zwischen Pilotmodul und Ventilmodul vorzusehenden Dichtung im Wesentlichen senkrecht zur Einführrichtung erstreckt. Auf diese Weise wird eine dynamische Belastung der Dichtung vermieden. Die Haltbarkeit der Dichtung und die innere Dichtheit der Ventileinheit selbst werden verbessert.
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Die Erfindung erhöht die Gleichteileverwendung, vereinfacht die Einzelteileverwaltung und reduziert somit die Kosten. Im Rahmen der Erfindung kann unter Verwendung im Prinzip gleicher Anschlussplatten und Pilotmodule durch Einsatz unterschiedlicher Ventilmodule eine Vielzahl von marktrelevanten Ventilklassen und Ventilausführungen bereitgestellt werden. Für die Ventilmodule können dieselben Konstruktionsprinzipien angewandt werden, was Entwicklungs- und erprobungszeiträume verkürzt.
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Erstrebenswert ist weiterhin eine platzsparende Anordnung der jeweiligen Komponenten in der Ventileinheit. Im Stand der Technik weisen Ventileinheiten eine Quaderform auf. Vorzugsweise wird von dieser Standardform abgerückt und stattdessen eine Form vorgeschlagen, bei der eine Ventileinheiten-Bestückungsfläche, welche üblicherweise die Ventileinheiten-Unterseite definiert, und eine Ventileinheiten-Oberseite einen Winkel größer 0° und kleiner 90° einschließen, mit anderen Worten also schräg zueinander verlaufen. Dies hat zur Folge, dass Bauraum eingespart und Montageaufwand reduziert werden kann.
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Mit dieser Maßnahme werden eine kleinere Ventileinheitenhöhe an einem Ende der Ventileinheiten-Bestückungsfläche und eine größere Ventileinheitenhöhe an einem anderen Ende der Ventileinheiten-Bestückungsfläche geschaffen und die Ventileinheit weist im Schnitt längs der Ventileinheiten-Bestückungsfläche eine Art Keilform auf. Die Komponenten in der Ventileinheit können dann entsprechend ihrem Platzbedarf angeordnet werden, d. h. insbesondere die Pneumatikkomponenten im Bereich der kleineren Ventileinheitenhöhe und die Elektrik im Bereich der größeren Ventileinheitenhöhe. Die Erfindung schafft so eine besonders platzsparende Ventileinheit, welche eine verbesserte Höhenausnutzung zeigt. Auf der Ventileinheiten-Oberseite kann besonders einfach eine Handhilfsbetätigung zur Betätigung des Ventils ohne elektrische Versorgung realisiert werden. Diese ist somit vom Anwender leicht zu erreichen und zu betätigen.
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Die keilförmige Ausgestaltung der Ventileinheit bewirkt eine kompakte Bauform und erleichtert zusätzlich die Montage der Ventileinheit an einer Anschlussplatte. Der zur Verfügung stehende Bauraum kann optimal ausgenutzt werden, Luft-Totvolumia können minimiert werden, die internen Luftwege können möglichst kurz gehalten werden. Dies führt zu einer Verbesserung der Strömungseigenschaften.
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Durch die Schrägstellung der Ventileinheiten-Bestückungsfläche kann überdies die Breitenausnutzung der Ventileinheit verbessert werden, da die Länge der Ventileinheiten-Oberseite entlang der Bestückungsfläche nur mehr mindestens der Projektion der Ventileinheiten-Bestückungsfläche entsprechen muss und nicht mehr der gesamten Ventileinheiten-Bestückungsfläche.
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Vorzugsweise schließt die Ventileinheiten-Bestückungsfläche mit der gegenüberliegenden Ventileinheiten-Oberseite einen Winkel größer 0° und kleiner 45°, vorzugsweise größer 10° und kleiner 30°, mehr vorzugsweise größer 15° und kleiner 25°, insbesondere von ca. 20° ein. Es hat sich gezeigt, dass hier eine besonders große Platzersparnis erreicht werden kann.
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Vorzugsweise weist eine Ventileinheit im Bereich der kleineren Ventileinheitenhöhe und im Bereich der größeren Ventileinheitenhöhe je ein Ventileinheiten-Befestigungsmittel zur Befestigung der Ventileinheit an der Anschlussplatte auf. Die Platzierung der Ventileinheiten-Befestigungsmittel an den genannten Punkten ermöglicht einen sicheren Halt bei gleichmäßigem Druck.
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Eine Ventileinheit ist besonders einfach an einer Anschlussplatte zu montieren, wenn eines der Ventileinheiten-Befestigungsmittel ein Element eines Hakenverbinders ist. Dies reduziert den zur Montage/Demontage notwendigen Aufwand beträchtlich, da eine Hakenverbindung besonders einfach herzustellen ist. Zur sicheren Fixierung der Ventileinheit an einer Anschlussplatte kann ein anderes Ventileinheiten-Befestigungsmittel als Schraube ausgebildet sein.
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Ist das Ventileinheiten-Befestigungsmittel im Bereich der größeren Ventileinheitenhöhe das Element eines Hakenverbinders, erleichtert das die Montage der Ventileinheit an einem Bestückungsplatz zusätzlich. Die Montage bzw. das Zusammenfügen wird geführt, indem das Element des Hakenverbinders der Ventileinheit an einer schrägen Anschlussplatten-Bestückungsfläche entlang und in ein Anschlussplatten-Befestigungsmittel gleiten kann. Eine Montage wird ohne Sicht möglich, was insbesondere im Feld besondere Vorteile entfaltet, da hier die Ventilanordnungen typischerweise in unübersichtlichen Schaltschränken mit vielen Zu- und Ableitungen angeordnet sind. Ist das Ventileinheiten-Befestigungsmittel in das zugehörige Anschlussplatten-Befestigungsmittel eingehakt, kann durch einfaches Schwenken das andere Ventileinheiten-Befestigungsmittel in Wirkverbindung mit dem zugehörigen Anschlussplatten-Befestigungsmittel gebracht werden. Handelt es sich bei dem anderen Ventileinheiten-Befestigungsmittel um eine Schraube, kann durch Festziehen oder Lösen dieser Schraube die Ventileinheit an der Anschlussplatte sicher befestigt bzw. von dieser gelöst werden.
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In einer Anschlussplatte verlaufen bspw. mehrere Fluidkanäle (Speise-, Entlüftungs- und Arbeitskanäle) sowie elektrische Verbindungen zur Kontaktierung der Ventileinheit, z. B. zur Schaltung, elektrischen Leistungsversorgung und/oder Datenkommunikation. Im Stand der Technik weisen Anschlussplatten eine Quaderform auf, deren Breite mindestens der Ausdehnung einer Ventileinheit und deren Höhe mindestens der Höhe der höchsten) Komponenten) der Anschlussplatte entsprechen. Vorzugsweise wird von dieser Standardform abgerückt und stattdessen eine Form vorgeschlagen, bei der eine Anschlussplatten-Bestückungsfläche, welche üblicherweise die Oberseite der Anschlussplatte definiert, und eine Anschlussplatten-Unterseite einen Winkel größer 0° und kleiner 90° einschließen, mit anderen Worten also schräg zueinander verlaufen. Diese Ausgestaltung hat zur Folge, dass Bauraum eingespart und Montageaufwand reduziert werden kann.
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Vorteilhafterweise werden eine kleinere Anschlussplattenhöhe an einem Ende der Anschlussplatten-Bestückungsfläche und eine größere Anschlussplattenhöhe an einem anderen Ende der Anschlussplatten-Bestückungsfläche geschaffen und die Anschlussplatte weist im Schnitt längs eines Bestückungsplatzes eine Art Keilform auf. Die Komponenten in der Anschlussplatte können dann entsprechend ihrem Platzbedarf angeordnet werden, d. h. insbesondere die Fluidkanäle im Bereich der größeren Anschlussplattenhöhe und die Elektrik im Bereich der kleineren Anschlussplattenhöhe. Die Erfindung schafft so eine besonders platzsparende Anschlussplatte, welche eine verbesserte Höhenausnutzung zeigt.
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Die keilförmige Ausgestaltung der Anschlussplatte bewirkt eine kompakte Bauform und erleichtert zusätzlich die Montage einer Ventileinheit an der Anschlussplatte. Der zur Verfügung stehende Bauraum kann optimal ausgenutzt werden, Luft-Totvolumia können minimiert werden, die internen Luftwege können möglichst kurz gehalten werden. Dies führt zu einer Verbesserung der Strömungseigenschaften.
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Durch die Schrägstellung der Anschlussplatte-Bestückungsfläche kann überdies die Breitenausnutzung der Anschlussplatte verbessert werden, da die Länge der Anschlussplatten-Unterseite entlang eines Bestückungsplatzes nur mehr mindestens der Projektion der Ventileinheit entsprechen muss und nicht mehr der gesamten Ventileinheit.
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Vorzugsweise schließt die Anschlussplatten-Bestückungsfläche mit der gegenüberliegenden Anschlussplatten-Unterseite einen Winkel größer 0° und kleiner 45°, vorzugsweise größer 10° und kleiner 30°, mehr vorzugsweise größer 15° und kleiner 25°, insbesondere von ca. 20° ein. Es hat sich gezeigt, dass hier eine besonders große Platzersparnis erreicht werden kann.
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Vorteilhafterweise mündet der mindestens eine Anschlussplatten-Arbeitskanal im Bereich der größeren Anschlussplattenhöhe aus der Anschlussplatte zum Verbraucher aus, weiter vorzugsweise an einer Seitenfläche der Anschlussplatte. Es hat sich gezeigt, dass insbesondere Fluid-Steckanschlüsse einen wesentlichen Anteil der benötigten Höhe der Anschlussplatte ausmachen. Werden diese an einer Seitenfläche der Anschlussplatte im Bereich des zugehörigen Bestückungsplatzes platziert, erlaubt dies eine besonders platzsparende Ausführungsform der Anschlussplatte.
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Vorzugsweise weist eine Anschlussplatte im Bereich der kleineren Anschlussplattenhöhe und im Bereich der größeren Anschlussplattenhöhe je ein Anschlussplatten-Befestigungsmittel zur Befestigung einer Ventileinheit an der Anschlussplatte auf. Die Platzierung der Anschlussplatten-Befestigungsmittel an den genannten Punkten ermöglicht einen sicheren Halt bei gleichmäßigem Druck.
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Eine Ventileinheit ist besonders einfach an einer Anschlussplatte zu montieren, wenn eines der Anschlussplatten-Befestigungsmittel ein Element eines Hakenverbinders ist. Dies reduziert den zur Montage/Demontage notwendigen Aufwand beträchtlich, da eine Hakenverbindung besonders einfach herzustellen ist. Zur sicheren Fixierung kann ein anderes Anschlussplatten-Befestigungsmittel als Gewindebohrung oder Mutter zur Aufnahme einer Schraube ausgebildet sein.
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Ist das Anschlussplatten-Befestigungsmittel im Bereich der kleineren Anschlussplattenhöhe das Element eines Hakenverbinders, erleichtert das die Montage einer Ventileinheit an einem bestückungsplatz zusätzlich. Die Montage bzw. das Zusammenfügen wird geführt, indem die Ventileinheit an der schrägen Anschlussplatten-Bestückungsfläche entlang und in das Element des Hakenverbinders gleiten kann. Eine Montage wird ohne Sicht möglich, was insbesondere im Feld besondere Vorteile entfaltet, da hier die Ventilanordnungen typischerweise in unübersichtlichen Schaltschränken mit vielen Zu- und Ableitungen angeordnet sind. Ist ein zugehöriges Ventileinheiten-Befestigungsmittel in das Anschlussplatten- Befestigungsmittel eingehakt, kann durch einfaches Schwenken das andere Anschlussplatten-Befestigungsmittel in Wirkverbindung mit einem zugehörigen Ventileinheiten-Befestigungsmittel gebracht werden. Handelt es sich bei dem anderen Anschlussplatten-Befestigungsmittel um eine Mutter oder Gewindebohrung, kann durch Festziehen oder Lösen einer zugehörigen Schraube eine Ventileinheit an der Anschlussplatte sicher befestigt bzw. von dieser gelöst werden.
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Diese bevorzugte Ausführungsform führt zu einer besonders platzsparenden Anordnung der jeweiligen Bestandteile in der Anschlussplatte und in der Ventileinheit und dadurch der gesamten Ventilanordnung.
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Das vorgeschlagene Konzept ist für alle Fluide (Gase, wie z. B. Druckluft, und Flüssigkeiten, wie z. B. Hydrauliköle) geeignet. Die modulare Bauweise führt zu einer reduzierten Anzahl von Einzelkomponenten und Unterbaugruppen, um marktübliche Ventilausführungen darzustellen. Durch die Skalierbarkeit des Konstruktionsprinzips werden die Entwicklungs- und Erprobungs-Kosten und Zeiträume signifikant reduziert. Des Weiteren können die mit den modularen Funktions-Baugruppen aufgebauten Ventilanordnungen einfach lokalen oder regionalen Bedingungen und Anforderungen (z. B. Normen oder Markt-Standards) angepasst werden. Lösungen für Sonderanwendungen sind einfach herzustellen, da durch die definierten Schnittstellen jede Funktions-Baugruppe austauschbar ist und so gegen eine für die notwendige Applikation geeignete Konstruktion ersetzt werden kann. Sonderlösungen sind somit kosten- und zeitoptimiert darstellbar.
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Die beschriebene keilförmige Ausgestaltung der Anschlussplatte sowie der Ventileinheit führt zu einer Reduzierung des benötigten Bauraums bei Erhöhung der Leistungsdichte. Eine Leistungsdichte kann bspw. durch das Verhältnis von Nenndurchflussrate und Bauvolumen definiert sein. Eine solche Leistungsdichte hat die Einheit Nl/(min × cm3) [Nl = Normliter]. Das Bauvolumen kann durch das Produkt aus Längsschnittsfläche einer Ventilanordnung entlang eines bestückten Bestückungsplatzes mal Ventileinheitsdicke definiert sein. Die Längsschnittsfläche wiederum ist vorzugsweise im Wesentlichen rechteckig, wobei sich die Anschlussplatte und die Ventileinheit zu einer Rechteckform ergänzen. Die Bauform ist dadurch insgesamt sehr kompakt.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend 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.
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Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
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Figurenbeschreibung
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1 zeigt in einer schematischen Seitenansicht eine Ventileinheit 100 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, wobei Pilotmodul und Ventilmodul voneinander getrennt sind.
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2 zeigt eine Ventilanordnung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, wobei eine Ventileinheit in einer schematischen Seitenansicht und eine Anschlussplatte in einer Längsschnittansicht entlang eines Bestückungsplatzes dargestellt sind.
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3A und 3B zeigen verschiedene Stadien der Montage einer Ventileinheit an einer Anschlussplatte bei einer Ventilanordnung gemäß 2.
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Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
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Die 1 und 2 werden nachfolgend zusammenhängend und übergreifend beschrieben, wobei gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. In 1 ist eine Ventileinheit 100 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in einer schematischen Seitenansicht dargestellt. In 2 ist eine Ventilanordnung 300 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dargestellt, wobei die Ventileinheit 100 in einer schematischen Seitenansicht und eine Anschlussplatte 200 in einer Längsschnittsansicht dargestellt sind. Die Längsschnittsansicht der Anschlussplatte 200 in 2 verläuft entlang eines Bestückungsplatzes 221a einer Anschlussplatte-Bestückungsfläche 221.
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Die Anschlussplatten-Bestückungsfläche 221 weist mehrere Bestückungsplätze 221a auf, wobei an jedem Bestückungsplatz 221a eine Ventileinheit 100 montierbar ist. Auf diese Weise wird gemäß dem sogenannten Anschlussplattenprinzip eine Anschlussplatte 200 mit mehreren Ventileinheiten 100 kombiniert, um eine Ventilanordnung 300 zu bilden.
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Die Ventileinheit 100 ist hier elektrisch betätigbar und besteht aus einem Pilotmodul 110 sowie einem Ventilmodul 120, die vorzugsweise strukturell voneinander getrennt sind. Das Pilotmodul 110 enthält diejenigen Komponenten, die zur Steuerung bzw. Betätigung der Ventileinheit benötigt werden, wohingegen die Komponenten zur Erfüllung der Ventilfunktionalität strukturell in dem Ventilmodul 120 zusammengefasst sind.
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In dem Ventilmodul 120 ist insbesondere eine Schieberbohrung vorgesehen, in der ein Ventilschieber hin und her bewegbar angeordnet ist. In der dargestellten Ausführungsform weist das Ventilmodul 120 eine Ventileinheiten-Bestückungsfläche 121 auf, die bei der Montage der Ventileinheit 100 an einem der Bestückungsplätze 221a der Anschlussplatte 200 mit der Anschlussplatten-Bestückungsfläche 221 in Anordnung gebracht wird und wechselwirkt. In der Ventileinheiten-Bestückungsfläche 121 sind insbesondere Öffnungen vorgesehen, die mit der Schieberbohrung verbunden sind und die durch unterschiedliche Stellungen des Schiebers auf unterschiedliche Weise miteinander in Fluidverbindung stehen. Dies ist im Stand der Technik für Mehrwegeventile hinlänglich bekannt.
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Das Ventilmodul 120 weist weiterhin an seiner Ventilmodul-Oberseite 122 Steueröffnungen für den Ventilschieber auf, durch die insbesondere eine Betätigung des Ventilschiebers zur Erreichung unterschiedlicher Schaltstellungen erzielbar ist.
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Das Pilotmodul 110 weist eine Aussparung 111 zur Aufnahme des Ventilmoduls 120 auf. Eine Begrenzung der Aussparung bildet eine Pilotmodul-Unterseite 112, welche mit der Ventilmodul-Oberseite 122 in Wechselwirkung tritt. Auch an der Pilotmodul-Unterseite 112 sind Öffnungen vorgesehen, durch welche die Fluidbeaufschlagung des Ventilschiebers zur Bereitstellung der Ventilfunktionalität erfolgen kann. Zu diesem Zweck ist das Pilotmodul 110 insbesondere auch mit einem Anschlussplatten-Speisekanal verbindbar.
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Wie dargestellt, erfolgt das Einsetzen des Ventilmoduls 120 in das Pilotmodul 110 im Wesentlichen senkrecht zur abzudichtenden Fläche zwischen 112 und 122, so dass dort ein statisches Dichtungselement vorgesehen werden kann, welches durch das Zusammensetzen nicht auf Zug oder Scherung belastet wird. Das Ventilmodul 120 kann in das Pilotmodul 110 eingesetzt und daraus wieder zerstörungsfrei entnommen werden.
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In der Anschlussplatte verlaufen ein mit einer Druckquelle (beispielsweise einem Druckluftkompressor) verbindbarer Anschlussplatten-Speisekanal 202 sowie zwei mit der Atmosphäre verbindbare Anschlussplatten-Entlüftungskanäle 203, die jeweils zu jedem der Bestückungsplätze 221a ausmünden. In der gezeigten Ausführungsform sind weiterhin zwei Anschlussplatten-Arbeitskanäle 204 vorgesehen, die von dem Bestückungsplatz 221a ausgehen und mit Fluidanschlüssen 204a, welche mit einem Verbraucher verbindbar sind, verbunden werden. Die Fluidbeaufschlagung der Anschlussplatten-Arbeitskanäle 204 wird durch die am zugeordneten Bestückungsplatz 221a montierte Ventileinheit 100 gesteuert.
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Der Ventileinheiten-Bestückungsfläche 121 liegt eine Ventileinheiten-Oberseite 101 gegenüber, wenn das Ventilmodul 120 in das Pilotmodul 110 eingesetzt, also die Ventileinheit gebildet ist. Wie ersichtlich, verlaufen Ventileinheiten-Bestückungsfläche 121 und Ventileinheiten-Oberseite 101 nicht parallel, sondern schließen einen Winkel ein, der im gezeigten Beispiel ca. 20° beträgt. Dies führt im Wesentlichen zu einer Keilform der Ventileinheit 100 im Längsschnitt entlang der Ventileinheiten-Bestückungsfläche 121. Auf diese Weise werden zwischen der Ventileinheiten-Bestückungsfläche 121 und der Ventileinheiten-Oberseite 101 eine kleinere Ventileinheitenhöhe 105 und eine größere Ventileinheitenhöhe 106 definiert.
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Der Anschlussplatten-Bestückungsfläche 221 liegt eine Anschlussplatten-Unterseite 201 gegenüber. Wie ersichtlich, verlaufen Anschlussplatten-Bestückungsfläche 221 und Anschlussplatten-Unterseite 201 nicht parallel, sondern schließen einen Winkel von ca. 20° ein. Dies führt im Wesentlichen zu einer Keilform der Anschlussplatte 200 im Längsschnitt entlang eines Bestückungsplatzes 221a. Auf diese Weise werden zwischen der Anschlussplatten-Bestückungsfläche 221 und der gegenüberliegenden Anschlussplatten-Unterseite 201 eine kleinere Anschlussplattenhöhe 206 sowie eine größere Anschlussplattenhöhe 205 definiert.
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Im montierten Zustand definiert die kleinere Anschlussplattenhöhe 206 zusammen mit der größeren Ventileinheitenhöhe 106 eine Höhe der Ventilanordnung 300. Dasselbe gilt mutatis mutandis für die größere Anschlussplattenhöhe 205 und die kleinere Ventileinheitenhöhe 105. Wie in 2 erkennbar, weist die Ventilanordnung im montierten Zustand eine im Wesentlichen rechteckige Längsschnittsfläche entlang eines Bestückungsplatzes auf.
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An der Ventileinheit 100, hier am Pilotmodul 110, sind im Bereich der größeren Ventileinheitenhöhe 106 ein Ventileinheiten-Befestigungsmittel 113 und im Bereich der kleineren Ventileinheitenhöhe 105 ein Ventileinheiten-Befestigungsmittel 114 vorgesehen. Die Ventileinheiten-Befestigungsmittel 113, 114 dienen zur sicheren Montage der Ventileinheit 100 an der Anschlussplatte 200.
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An der Anschlussplatte 200 sind im Bereich der kleineren Anschlussplattenhöhe 206 ein Anschlussplatten-Befestigungsmittel 213 und im Bereich der größeren Anschlussplattenhöhe 205 ein Anschlussplatten-Befestigungsmittel 214 vorgesehen, welches jeweils mit dem zugehörigen Ventileinheiten-Befestigungsmittel in Wechselwirkung tritt, um die Ventileinheit 100 im montierten Zustand sicher zu fixieren.
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Der Montagevorgang selbst wird weiter unten unter Bezugnahme auf die 3A und 3B erläutert.
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In der dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist das Ventileinheiten-Befestigungsmittel 113 im Bereich der größeren Ventileinheitenhöhe 106 als Element einer Hakenverbindung 113, 213 ausgebildet, hier als Haken 113, der in das zugehörige Anschlussplatten-Befestigungsmittel 213 eingreifen kann. Das im Bereich der kleineren Ventileinheitenhöhe 105 vorgesehene Ventileinheiten-Befestigungsmittel 114 ist hier als Schraube ausgebildet, welche in das zugehörige Anschlussplatten-Befestigungsmittel 214 eingreifen kann.
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Das im Bereich der kleineren Anschlussplattenhöhe 206 vorgesehene Anschlussplatten-Befestigungsmittel 213 ist als Element einer Hakenverbindung, hier als Haken 213, ausgebildet, der mit dem zugehörigen Haken 113 der Ventileinheit 100 verhakt werden kann. Das im Bereich der größeren Anschlussplattenhöhe 205 vorgesehene Anschlussplatten-Befestigungsmittel 214 ist als Gewindebohrung ausgebildet, in die die Schraube 114 der Ventileinheit 100 eingeschraubt werden kann. Das im Bereich der größeren Anschlussplattenhöhe 205 vorgesehene Anschlussplatten-Befestigungsmittel sowie das zugehörige im Bereich der kleineren Ventileinheitenhöhe 105 vorgesehene Ventileinheiten-Befestigungsmittel können zusammen auch einen Bajonettverschluss bilden, wobei das Ventileinheiten-Befestigungsmittel vorzugsweise als Bolzen bspw. mit abstehenden Zapfen ausgebildet ist, der in eine Öffnung mit entsprechenden Nuten eingreift.
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In der Anschlussplatte 200 ist weiterhin im Bereich der kleineren Anschlussplattenhöhe 206 eine Aussparung 207 zur Aufnahme elektrischer Verbindungsmittel 208 vorgesehen. Die Verbindungsmittel 208 sind hier als Platine ausgebildet, auf der Zuleitungen für jedes Pilotmodul einer montierten Ventileinheit vorgesehen sind. Die Zuleitungen auf der Platine verbinden auf diese Weise die Pilotmodule mit einer Steuerschaltung (nicht gezeigt), welche die Ansteuerung der montierten Ventileinheiten wahrnimmt.
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Es ist in der Längsschnittsansicht erkennbar, dass ein wesentlicher Höhenbedarf der Anschlussplatte an einem Bestückungsplatz 221a durch die Anschlüsse 204a der Arbeitskanäle hervorgerufen wird. Andererseits erfordert die elektrische Verbindung relativ wenig Platz, so dass im Rahmen der Erfindung eine vorteilhafte Raumausnutzung dadurch erreicht wird, dass die das Fluid betreffenden Komponenten im Wesentlichen im Bereich der größeren Anschlussplattenhöhe 205 und die die Elektrik betreffenden Komponenten eher im Bereich der kleineren Anschlussplattenhöhe 206 angeordnet sind. Entsprechendes gilt für die Ventileinheit 100, in der die Steuerkomponenten des Pilotenmoduls den wesentlichen Höhenbedarf definieren, wohingegen das Fluid betreffend relativ kleine Kanäle ausreichen, was insgesamt ebenfalls eine Anordnung in einer Keilform zulässt.
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In den 3A und 3B wird das Montieren einer Ventileinheit 100 an einem Bestückungsplatz 221a einer Anschlussplatte 200 gezeigt. Zum Montieren wird der Haken 113 der Ventileinheit 100 mit dem Haken 213 der Anschlussplatte 200 in Wechselwirkung gebracht, wobei gleichzeitig und automatisch die elektrischen Verbindungsmittel 107 an den dafür in der Anschlussplatte vorgesehenen Platz rutschen und die elektrischen Verbindungsmittel 208 kontaktieren.
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Nachdem die Hakenverbindung zumindest teilweise hergestellt ist, erfolgt ein Verschwenken der Ventileinheit 100, wie es in 3B dargestellt ist. Auf diese Weise werden die jeweiligen Befestigungsmittel 113, 213 und 114, 214 in Wechselwirkung gebracht und die Ventilanordnung 300 gebildet. Nach dem Verschwenken muss nur noch die Schraube 114 in die Gewindebohrung 214 eingeschraubt werden, um eine feste und sichere Verbindung zwischen der Ventileinheit 100 und der Anschlussplatte 200 herzustellen.
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Der Einhak- und Schwenkvorgang kann im Wesentlichen intuitiv und ohne Sicht erfolgen, was die Verbindung wesentlich erleichtert. Insbesondere im Feld, wo entsprechende Ventilanordnungen oft in engen und übersichtlichen Schaltschränken angeordnet sind, kann auf die beschriebene Weise ein einfacher und sicherer Einbau, Ausbau, Wechsel, Austausch usw. von Ventileinheiten an Anschlussplatten erfolgen.
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Durch die dargestellte strukturelle Trennung von Pilotenmodul einerseits und Ventilmodul andererseits können defekte Elemente leicht und kostengünstig gewechselt werden. Im Wesentlichen unterliegt nur das Ventilmodul Verschleiß, wohingegen das Pilotenmodul im Wesentlichen eine relativ lange Lebensdauer hat. Dies führt zu einer signifikanten Kostenersparnis.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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