DE102014010940A1 - Pneumatisch betätigbare Stellzylinderanordnung mit Verblockung - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine pneumatisch betätigbare Stellzylinderanordnung mit einem Zylindergehäuse und einem entlang der Längsachse des Zylindergehäuses verstellbar angeordneten Stellzylinder (1A1), der durch Beaufschlagung eines Lufteinlasses (Y2) des Zylindergehäuses mit Druckluft in Längsrichtung ausfahrbar und durch Beaufschlagung eines weiteren Lufteinlasses (Y1) des Zylindergehäuses mit Druckluft in Längsrichtung einfahrbar ist, und mit einem Sensor zum Erfassen eines Betriebswerts der Stellzylinderanordnung, wobei der Betriebswert auf eine Fehlfunktion überwachbar ist und bei Feststellung einer Fehlfunktion die Lufteinlässe (Y1, Y2) zum pneumatischen Verblocken des Stellzylinders verschließbar sind.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft eine pneumatisch betätigbare Stellzylinderanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1
  • TECHNOLOGISCHER HINTERGRUND
  • Pneumatisch betätigbare Stellzylinder sind komplex und umfassen sowohl pneumatische als auch elektronische Komponenten sowie Regelkreise. Tritt eine Störung einer Komponente auf, beispielsweise eines Positionssensors, kann dies zu möglicherweise gefährlichen Folgefehlern der durch den Steilzylinder angesteuerten Maschinenkomponenten führen. Eine Abschaltung der Steuerung eines Stellzylinders bei Diagnose einer Störung vermag die Folgefehler nicht vollständig auszuschließen. So kann der Stellzylinder durch von außen über beispielsweise die angesteuerten Maschinenkomponenten auf den Stellzylinder einwirkende Kräfte unkontrolliert verstellt werden, was zu Folgeschäden führen kann
  • DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine pneumatisch betätigbare Stellzylinderanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, die betriebssicherer ist.
  • Diese Aufgabe wird entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Demnach wird eine pneumatisch betätigbare Stellzylinderanordnung mit einem Zylindergehäuse und einem entlang der Längsachse des Zylindergehäuses verstellbar angeordneten Stellzylinder, der durch Beaufschlagung eines Lufteinlasses des Zylindergehäuses mit Druckluft in Längsrichtung ausfahrbar und durch Beaufschlagung eines weiteren Lufteinlasses des Zylindergehäuses mit Druckluft in Längsrichtung einfahrbar ist, und mit einem Sensor zum Erfassen eines Betriebswerts der Stellzylinderanordnung, geschaffen, bei der der Betriebswert auf eine Fehlfunktion überwachbar ist und bei Feststellung einer Fehlfunktion die Lufteinlässe zum pneumatischen Verblocken des Steilzylinders verschließbar sind. Der Stellzylinder kann dann weder durch Krafteinwirkung von außen, noch durch falsche Stellsignale infolge fehlerhafter Zylindersteuerung/regelung oder fehlerhafter Messwerte der Betriebssensoren, aus seiner Position verfahren werden.
  • Zweckmäßig wird als Betriebswert der Stelldruck, eine Betriebsspannung, ein Betriebsstrom und/oder ein Positionssignal des Zylinders erfasst.
  • Zur pneumatischen Verstellbarkeit des Stellzylinders kann wenigstens einer der Lufteinlässe über ein Ventil gesteuert mit Druckluft beaufschlagbar sein.
  • Zweckmäßigerweise ist ein Verblockventil vorgesehen, welches pneumatisch mit beiden Ventilen zum Verschließen und Öffnen gekoppelt ist und zum pneumatischen Verblocken des Stellzylinders beide Ventile verschließt.
  • Weitere Merkmale und Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, den Figuren und den Ansprüchen.
  • KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
  • 1 ist ein Anschlussplan für eine pneumatisch betätigbare Stellzylinderanordnung.
  • 2 ist ein Pneumatikplan für die Stellzylinderanordnung der 1.
  • 3 entspricht 1 für eine weitere Ausführungsform.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
  • Die in 1 dargestellte Stellzylinderanordnung umfasst einen Stellzylinder, der mit einem Positionssensor (MTS) und einer Steuerung verbunden ist, die hier beispielhaft als „Steuerung kundenseitig” mit Stromversorgung, Limitsensoren, Istpositionssensoren und einem Stör-/Betriebszustandssensor sowie als gestrichelt dargestellter Steuerschrank dargestellt ist.
  • Die Betriebssensoren, hier beispielhaft umfassend einen Positionssensor, einen Sensor für Strom und/oder Spannung der Stromversorgung, einen Limitsensor für den vollständig eingefahrenen Zustand des Stellzylinders, einen Limitsensor für den vollständig ausgefahrenen Zustand des Stellzylinders und/oder einen Stör-/Betriebszustandssensor, bilden ein Regelungssystem für den Stellzylinder. Hierzu ist ein Regler K1 vorgesehen, der das Signal wenigstens eines Betriebssensors erfasst und den Stellzylinder entsprechend ansteuert.
  • So wird die aktuelle Stellung des Stellzylinders über einen beispielsweise magnetorestriktiven Positionssensor als Istwert erfasst. Soll- und Istwert werden verglichen und ggf. angezeigt, und die Istposition des Stellzylinders wird durch Druckbeaufschlagung verändert, bis die Sollposition erreicht ist. Hierzu sind in einem den Stellzylinder aufnehmenden Stellzylindergehäuse Lufteinlässe Y1, Y2 mit zugeordnetem Ventil 1V1, 1V2 vorgesehen, vgl. 2, über die das Stellzylindergehäuse beidseitig des Stellzylinderkopfs mit Druckluft beaufschlagbar ist. Ein Alarm-Modul, vgl. 1, gibt Funktionsstörungen als Meldung beispielsweise über einen Binärausgang aus.
  • Weitere Überwachungsfunktionen sind über die Betriebssensoren implementierbar und können jeweils einen Regelkreis bilden, z. B. betreffend einen Druckluftausfall (beispielsweise bei einem Eingangsdruck < 4 bar), einen Spannungsausfall, eine Störung am Stellungsregler K1, einen Fehlwert des Istpositionssignals (beispielsweise < 2 mA oder > 22 mA), einen Ausfall der Vorsicherung eines Verblockungsventils.
  • Wird anhand der über einen der Betriebssensoren gemessenen Werte eine Störung festgestellt, oder ein eingriffsbedürftiger Zustand, werden erfindungsgemäß beide Ventile 1V1, 1V2 geschlossen. Hierdurch wird der Stellzylinder pneumatisch verblockt. Der Stellzylinder behält seine aktuelle Position unabhängig von Signaländerungen am Regler bei.
  • Vorzugsweise erfolgt das Verschließen der Ventile 1V1, 1V2 durch ein Verblockungsventil 1K6, vgl. 1, oder K1.9, vgl. 2. Dieses ist mit beiden Ventilen 1V1, 1V2 verbunden. Nach Beheben der Störung kann die Verblockung durch das Verblockungsventil 1K6, K1.9 gelöst werden und der Stellzylinder kann wieder positioniert werden.
  • Alle Überwachungsfunktionen können als Einzelmeldung oder Sammelmeldung über potentialfreie Kontakte auf einer Klemmleiste geführt werden.
  • Zusätzlich können über das Alarmmodul des Stellungsreglers noch die Endlagenpositionen des Stellzylinders ausgegeben werden.
  • Bei der in 3 dargestellten Ausführungsform sind beispielhaft mehrere Messumformer K1.1, K1.2 vorgesehen sowie zusätzlich zum Stellungsregler K1 beispielhaft ein weiterer Stellungsregler K2. Grundsätzlich kann ein Regelkreis oder es können mehrere Regelkreise vorgesehen sein.
  • Der hier elektropneumatische Stellungsregler, beispielsweise Sipart PS2, K1.0, K2.0, –K1, –K2, bildet in Verbindung mit einem Stellzylinder ein Regelungssystem. Die aktuelle Stellung des Antriebs wird über einem z. B. magnetoristriktive Positionssensor erfasst und als Istwert zurückgemeldet. Soll- und Istwert können (in %) parallel auf der Digitalanzeige des Stellungsreglers Sipart PS2 angezeigt werden. Der Stellungsregler ist mit einem Alarmmodul ausgestattet. Das Alarmmodul gibt Funktionsstörungen als Meldung über einen Binärausgang aus. Der Steuerkasten ist mit zusätzlichen Überwachungsfunktionen ausgestattet. Es werden beispielhaft pro Regelkreis folgende Funktionen überwacht:
    • • Druckausfall (Eingangsdruck < 4 bar)
    • • Spannungsausfall
    • • Störung am Stellungsregler Sipart PS2
    • • Ausfall Sollwert 4 ... 20 mA
    • • Istpositionssignal Wegmesssystem < 2 mA > 22 mA
    • • Vorsicherung Verblockventil
  • Kommt es zu einer Störung im Regelkreis wird das Sicherheitsventil (K1.7 oder K2.7; ...) deaktiviert. Der entsprechende Stellzylinder wird pneumatisch verblockt. D. h. die Zuluftkanäle (Y1, Y2 siehe 2 des Zylinders werden mit 2/2 Wegeventilen verschlossen und der Zylinder behält seine aktuelle Position, unabhängig von Signaländerungen am Stellungsregler, bei. Nach Beheben der Störung kann der Zylinder wieder positioniert werden. Die Störung kann optional über ein externes Resetsignal (potenzialfrei) zurückgesetzt werden. Alle Überwachungsfunktionen können als Einzelmeldung oder Sammelmeldung über potentialfreie Kontakte auf eine Klemmleiste geführt werden. Zusätzlich können über das Alarmmodul des Stellungsreglers noch die Endlagenpositionen des Zylinders ausgegeben werden. Schließlich kann eine Schnittstelle zur Fernwartung vorgesehen sein. Ein Fehler kann damit an einem entfernten Ort erkannt werden, ggf. kann die Verblockung per Fernwartung wieder gelöst werden.

Claims (8)

  1. Pneumatisch betätigbare Stellzylinderanordnung mit einem Zylindergehäuse und einem entlang der Längsachse des Zylindergehäuses verstellbar angeordneten Stellzylinder (1A1), der durch Beaufschlagung eines Lufteinlasses (Y2) des Zylindergehäuses mit Druckluft in Längsrichtung ausfahrbar und durch Beaufschlagung eines weiteren Lufteinlasses (Y1) des Zylindergehäuses mit Druckluft in Längsrichtung einfahrbar ist, und mit einem Sensor zum Erfassen eines Betriebswerts der Stellzylinderanordnung, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebswert auf eine Fehlfunktion überwachbar ist und bei Feststellung einer Fehlfunktion die Lufteinlässe (Y1, Y2) zum pneumatischen Verblocken des Stellzylinders verschließbar sind.
  2. Stellzylinderanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebswert der Stelldruck, eine Betriebsspannung, ein Betriebsstrom und/oder ein Positionssignal des Zylinders umfasst.
  3. Stellzylinderanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Lufteinlässe (Y1, Y2) über ein Ventil gesteuert mit Druckluft beaufschlagbar ist.
  4. Stellzylinderanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verblockventil (K1.9) vorgesehen ist.
  5. Stellzylinderanordnung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verblockventil (K1.9) pneumatisch mit beiden Ventilen (Y1, Y2) zum Verschließen und öffnen gekoppelt ist.
  6. Stellzylinderanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verblockventil im Ruhezustand, d. h. bei Deaktivierung, pneumatisch beide Ventile (Y1, Y2) verblockt.
  7. Stellzylinderanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden Lufteinlass (Y1, Y2) jeweils eine Blockiervorrichtung (1V1, 1V2) vorgesehen ist.
  8. Stellzylinderanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine Schnittstelle zur Fernwartung.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP3236086A1 (de) * 2016-02-24 2017-10-25 MAC Valves, Inc. Proportionaler druckregler mit isolierungsventilanordnung

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3236086A1 (de) * 2016-02-24 2017-10-25 MAC Valves, Inc. Proportionaler druckregler mit isolierungsventilanordnung
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