DE102016222310A1 - Verfahren zum Betrieb eines pneumatischen Stellelementes und Stellelement - Google Patents

Abstract

Verfahren zum Betrieb eines pneumatischen Stellelementes mit einem Stellkörper sowie Stellelement dafür, wobei der Stellkörper abhängig von Druck, insbesondere Überdruck eines Druckmediums in seinem Innenraum längen- oder höhenveränderbar ist, wobei eine minimale Endstellung des Stellkörpers durch die Beaufschlagung seines Innenraumes mit Unterdruck angefahren wird, der aus einem Unterdruckspeicher entnommen wird, wobei der Unterdruck im Unterdruckspeicher durch eine als Ejektor ausgebildete Strahlpumpe erzeugt wird, deren Treibmedium aus dem Innenraum des Stellkörpers ausströmendes Druckmedium ist.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines pneumatischen Stellelementes mit einem Stellkörper, der abhängig von Druck, insbesondere Überdruck eines Druckmediums in seinem Innenraum längen- oder höhenveränderbar ist, wobei eine minimale Endstellung des Stellkörpers durch die Beaufschlagung seines Innenraumes mit Unterdruck angefahren wird, der aus einem Unterdruckspeicher entnommen wird. Ebenfalls betrifft die Erfindung ein für ein solches Verfahren besonders geeignetes Stellelement.
• Pneumatische Stellelemente sind üblicherweise als Pneumatikzylinder ausgebildet oder als druckbeaufschlagte elastische Balg-oder Federkörper, die sich bei Innendruck entsprechend verformen bzw. auslenken lassen.
• Stellelemente wie Luftfedern und Balgzylinder aus elastomeren Werkstoffen besitzen im drucklosen Zustand eine Länge bzw. eine Hubstellung, die in aller Regel nicht dem Blockmaß, d.h. nicht der auf ein Mindestmaß zusammengedrückten / zusammengeschobenen Stellung entspricht. Die Ursache liegt in der Eigensteifigkeit der Elastomer-Balgwand und der durch den Herstellprozess geprägten Kontur von Luftfeder oder Balgzylinder.
• Auch bei Pneumatikzylindern kann es vorkommen, dass in drucklosem Zustand nicht die Mindestlänge erreicht wird, dann nämlich, wenn etwa Reibungseffekte zwischen Zylinderwand und Kolben dies verhindern oder in Fällen, in denen der Pneumatikzylinder liegend angeordnet ist.
• Daher benötigen solche Stellelemente eine externe Kraft für den Rückhub auf minimale Länge bzw. auf den so genannten Null-Hub. Für die Fälle, in denen die Mindestlänge eines Stellelementes nicht durch die Gewichtskraft der angeschlossenen Bauteile erreicht wird, ist es bekannt, den Rückhub z.B. durch Unterdruck anzutreiben bzw. zu verstärken oder auch durch Federkraft.
• Ein Rückhub allein durch Gewichtskraft der angeschlossenen Bauteile setzt voraus, dass der Arbeitshub ein Anheben einer Last bedeutet und dass die zur Verfügung stehende Gewichtskraft so groß ist, dass z.B. die Eigensteifigkeit der Balgwand von Luftfeder oder Balgzylinder überwunden wird. In den Fällen in denen ein Balgzylinder horizontal eingebaut und betätigt wird, ist eine solche Arbeitsweise jedoch nicht oder nur mit erhöhtem Aufwand möglich.
• Wird die Kraft zum Rückhub durch eine Feder erzeugt, dann verringert sich die zur Verfügung stehende Hubkraft des Stellelementes um die Kraft der Feder, was aus Gründen des Wirkungsgrades ebenfalls nicht wünschenswert ist.
• Ein Rückhub durch Unterdruck setzt voraus, dass neben einem Druckluftnetz für Überdruck ein separates System zur Bereitstellung von Unterdruck vorhanden ist, welches den Aufwand vergrößert.
• Bereits ohne Hub hat ein Standard-Balgzylinder einen Innenraum, der als Schadraum/Totraum oder Totvolumen bezeichnet wird. Da es sich bei Druckluft um ein kompressibles Medium handelt, wird bei jeder Druckbeaufschlagung des Balginnenraumes darüber hinaus auch das Volumen des Schadraumes komprimiert. Dies bedeutet einen parasitären Druckluftverbrauch, da die Kompression des Schadraumvolumens nicht zur Hubfunktion des Stellelements beiträgt.
• Diese Problematik, die sich bei dem Rückhub von pneumatischen Stellelementen ergibt, zeigt sich im Stand der Technik in vielerlei Hinsicht und gab Anlaß für Lösungen in den unterschiedlichsten Anwendungen.
• Die CA 2 718 985 bzw. WO 2009/117617 offenbart hierzu eine Fahrwerksaufhängung für ein Fahrzeug, bei der eine mechanische Federung und eine Luftfederung zusammenwirken. Die Luftfederung ist hier durch pneumatische Stellelemente, also Luftfederbälge realisiert, die mechanische Federung durch eine Blattfedern. Die Luftfederung ist so ausgelegt dass sie bei einer niedrigen Belastung außer Funktion genommen werden kann, indem die pneumatischen Stellelemente durch Unterdruck in eine minimale Endstellung gefahren und vom mechanischen Federsystem getrennt werden können. Falls kein „überschüssiger“ Unterdruck im Fahrzeug zur Verfügung steht, beispielsweise im Ansaugbereich der Maschine, ist es hierzu erforderlich, dass eine separate Erzeugung des Unterdrucks im Fahrzeug erfolgt, was in energetischer Hinsicht nachteilig ist.
• Die GB 1 411 544 offenbart eine aufblasbare Dichtung, beispielsweise für druckdicht zu verschließende Türen, die durch Unterdruck wieder entlastbar ist. Hierzu ist ein beidseitig wirksamer Kolben in einem Zylinder vorgesehen, der zur einen Seite hin federbelastet ist. Wenn die Dichtung durch das Druckmedium aufgeblasen und also ihre maximale Dichtwirkung erreicht wird, erfolgt gleichzeitig die Verschiebung des federbelasteten Kolbens gegen den Federdruck. Wird die Dichtung wieder entlastet, entsteht durch die sich entspannende Feder eine Vergrößerung des zugehörigen Zylinderraumes und damit ein Unterdruck, der das Druckmedium auch aus der Dichtung wieder heraussaugt. Der Effekt ist eine leichte Öffnung von mit solchen Dichtungen versehenen Türen und das Vermeiden von Setzungen/Verformungen im Dichtungsmaterial. Die Verschiebung des federbelasteten Kolbens gegen den Federdruck erfordert nachteiligerweise einen höheren Druckluftverbrauch.
• Die DE 31 40 326 A1 offenbart ein pneumatisches Arbeitselement für eine Zentralverriegelungsanlage, bei dem ein Überdruck die Zentralverriegelung öffnet und ein Unterdruck Letztere in die Verriegelungsstellung bewegt. Das Arbeitselement weist eine Anordnung von Rückschlagventilen auf, die den Unterdruck so schaltet, dass eine pneumatische Endlagensicherung für die Verriegelungsendstellung gegeben ist und somit der pneumatische Arbeitszylinder nicht durch unerwünschte Eingriffe verschoben werden kann. Auch hierbei ist es nachteilig, dass eine Versorgung mit beiden Druckarten erfolgen muss, nämlich mit Unterdruck und mit Überdruck, beispielsweise durch eine Bi-Druckpumpe.
• Die DE 1 041812 A offenbart eine druckluftbetätigte Einrichtung zum Kippen von Fahrzeugpritschen bei der im Inneren eines pneumatischen Stellelementes ein Füllkörper angeordnet ist, der das im unbelasteten Zustand im Inneren des Balges verbleibende Totvolumen mindestens teilweise ausfüllt, so dass die zu pumpende Menge des kompressiblen Druckmediums reduziert wird. In einer vorteilhaften Weiterbildung kann der Füllkörper auch als Vorratsbehälter für Druckluft dienen. Eine aktive beeinflussbare Einstellung der Endlage findet hier jedoch nicht statt.
• Für die Erfindung bestand daher die Aufgabe, ein Verfahren zum Betrieb eines pneumatischen Stellelementes und ein einfach konstruiertes und leicht herzustellendes pneumatisches Stellelement bereitzustellen, welches in seiner Endstellung bzw. in seinem Rückhub möglichst gut an die gegebenen Stellfunktionen angepasst werden kann, welches ohne externe Kraft oder externes Arbeitsmedium einen Rückhub auf Blockhöhe oder Minimallänge erlaubt und welches den Verbrauch an Druckluft reduziert, ohne die Hubfunktion zu beeinträchtigen.
• Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs und des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs. Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind in den jeweiligen Unteransprüchen offenbart.
• Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Unterdruck im Unterdruckspeicher durch eine als Ejektor ausgebildete Strahlpumpe erzeugt, deren Treibmedium aus dem Innenraum des Stellkörpers ausströmendes Druckmedium ist. In einem solchen Verfahren wird grundsätzlich keine „zusätzliche“ Energie für den Rückhub benötigt, da die Nutzung der beim Hubvorgang gespeicherten Druckluft als Treibmedium für die Strahlpumpe eine im Großen und Ganzen autarke Arbeitsweise des Stellelementes ermöglicht. Es sind somit weder eine separate Anlage oder Energiezufuhr für die Erzeugung des Unterdrucks noch ein besonderes Leitungsnetz erforderlich. Es ist weder Federkraft vonnöten, die nachteiligerweise einen höheren Druckluftverbrauch erfordern würde, noch eine komplizierte Umleitung von Gewichtskräften aus den Bauteilen auf den Stellkörper.
• Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass der Unterdruck durch eine Entlüftung des üblicherweise mit Überdruck beaufschlagten Stellkörpers erzeugt wird, bei der mindestens Teilvolumina des unter Überdruck stehenden Druckmediums als Treibmedium durch den Ejektor in die Umgebungsatmosphäre strömen.
• Um Stellbewegungen auszuführen, muss in aller Regel ein wiederholtes Befüllen und eine Entlüften des Stellkörpers erfolgen, wobei die Befüllung unter Überdruck stattfindet und die Entlüftung darin besteht, das unter Druck stehende Medium aus dem Arbeits- oder Druckraum des Stellkörpers wieder in die Atmosphäre zu leiten. Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt nun die Entlüftung des Stellkörpers dadurch, dass das ausströmende Druckmedium als Treibmedium im Ejektor genutzt wird. Insofern wird die zur Stellbewegung in das System eingebrachte Energie/Druckenergie nicht einfach in die Atmosphäre entlassen, sondern noch einmal zur Erzeugung von Unterdruck genutzt.
• Dieser Unterdruck wird der später in vorteilhafter Weise zum Anfahren der Endstellung abrufbar, in dem nach vollständiger Entlüftung des Stellkörpers auf Atmosphärendruck der Innenraum mit dem Unterdruckspeicher verbunden und mit Unterdruck beaufschlagt wird.
• Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass bei einer nächsten Stellbewegung, d.h. bei Wiederbefüllung des durch Unterdruck in die minimale Endstellung bewegten Stellkörpers dessen Innenraum zunächst mit dem Atmosphärendruck und danach mit einer Druckquelle verbunden wird. Damit erreicht man, dass ausgehend von einem Unterdruck im Stellkörper der erste Teil einer Wiederbefüllung zunächst ohne Energiezufuhr und nur durch Druckausgleich mit der Atmosphäre erfolgt.
• Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich durch ein hierzu in erfinderischer Weise angepasstes pneumatisches Stellelement besonders gut realisieren, welches folgende Einrichtungen aufweist
• - einen abhängig von seinem Innendruck längen- bzw. höhenveränderbaren Stellkörper,
• - mindestens einen als Unterdruckspeicher ausgebildeten Hohlkörper,
• - eine Druckquelle zur Versorgung des Stellkörperinnenraumes mit Druckmedium,
• - eine Schaltungsanordnung mit mehreren schaltbaren Ventilen, die den Stellkörperinnenraum, den Innenraum des Hohlkörpers, die Druckquelle und die umgebende Atmosphäre schaltbar miteinander verbinden.
• Das Stellelement weist hierzu eine als Ejektor ausgebildete Strahlpumpe auf, deren Treibmedium das beim Ablassen von Überdruck aus dem Innenraum des Stellkörpers ausströmende Druckmedium ist. Der Ejektor ist dabei in die Schaltungsanordnung so eingebunden und schaltbar, dass durch das aus dem Stellkörper ausströmende Druckmedium im Innenraum des Hohlkörpers ein Unterdruck erzeugbar ist, wobei die Schaltungsanordnung eine Schaltfunktion aufweist, bei der, insbesondere nach mehr oder weniger vollständiger Entlüftung des Stellkörpers, durch ein oder mehrere schaltbare Ventile ein Unterdruck im Innenraum des Hohlkörpers mit dem Stellkörperinnenraum verbindbar ist. Durch ein solches Stellelement ergeben sich nicht nur die bereits oben beim Verfahren genannten Vorteile, die im Wesentlichen darin bestehen, dass grundsätzlich keine „zusätzliche“ Energie für den Rückhub benötigt wird, da die Nutzung der beim Hubvorgang gespeicherten Druckluft als Treibmedium für die Strahlpumpe eine im Großen und Ganzen autarke Arbeitsweise des Stellelementes ermöglicht, sondern es werden alle diese Funktionen auch in einem kompakten Bauteil realisiert.
• Eine vorteilhafte Weiterbildung des Stellelements besteht darin, dass der als Unterdruckspeicher ausgebildeten Hohlkörper innerhalb des Stellkörpers angeordnet und gegenüber dem Innenraum des Stellkörpers abgedichtet ist und einen Teil des Totvolumens des Stellkörpers ausfüllt. Damit reduziert sich das Schad- oder Totvolumen im Stellkörper und der Unterdruckspeicher muss nicht als zusätzliches Bauteil in dem üblicherweise nur geringen Bauraum vorgesehen werden.
• Eine weitere vorteilhafte Ausbildung des Stellelements, ebenfalls im Sinne einer möglichst kompakten Bauweise, besteht darin, dass mehrere Ventile oder Ventile und Ejektor zu einem Bauteil zusammengefasst sind.
• Eine weitere vorteilhafte Ausbildung des Stellelements besteht darin, dass eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Ventile und des Ejektors vorgesehen ist. Diese Steuereinrichtung kann eine elektronische Steuerung sein, kann innerhalb des Stellelements angeordnet sein oder außerhalb zum Beispiel in eine Fahrzeugsteuerung integriert sein, und kann auch mechanisch oder pneumatisch Ventile oder Schalteinrichtungen besitzen.
• Vorteilhafterweise und zur weiteren Präzision der Steuerung kann eine weitere vorteilhafte Ausbildung des Stellelements darin bestehen, dass Sensoren zur Erfassung des jeweiligen Betriebszustandes vorgesehen sind, deren Signale als Eingangsgrößen für die Steuerung verwertbar sind.
• Eine weitere vorteilhafte Ausbildung des Stellelements besteht darin, dass mindestens ein zweiter Hohlkörper vorgesehen ist, vorzugsweise in einer oberen oder unteren Anschluss- oder Deckelplatte des Stellkörpers. Dies ist sinnvoll wenn eine größere Menge an „Unterdruck“ nötig ist oder größere Volumina im Stellelement durch Unterdruck in die entlüftet und das Stellelement dadurch in die Endlage gefahren werden soll. Der vorzugsweise in einer oberen oder unteren Anschluss- oder Deckelplatte des Stellkörpers angeordnete zweite Hohlkörper ist dann so mit entsprechenden Zuleitungen und Schaltventilen versehen und in die Schaltungsanordnung eingebunden, dass durch das aus dem Stellkörper und durch den Ejektor strömende Druckmedium auch im Innenraum des zweiten Hohlkörpers ein Unterdruck erzeugbar ist.
• Eine weitere vorteilhafte Ausbildung des Stellelements besteht darin, dass die Schaltungsanordnung mit Ventilen und/oder die Steuerung innerhalb des Hohlkörpers oder des Stellkörpers angeordnet sind. Hierdurch ergibt sich eine besonders kompakte Bauweise des Stellelementes.
• Eine weitere vorteilhafte Ausbildung des Stellelements besteht darin, dass der Ejektor einen Bypass aufweist. Durch eine solche Einrichtung kann gegebenenfalls das Entlüften des Stellelementes beschleunigt werden, wenn bereits genügend Unterdruck erzeugt ist oder wenn eine größere Geschwindigkeit über Stellwege erreicht werden soll.
• Eine besonders vorteilhafte Ausbildung des Stellelements besteht darin, dass der Stellkörper als einen Balgzylinder oder Luftfederkörper aus elastomerem Material ausgebildet ist, vorzugsweise in Form eines Mehrfaltenbalgs aus elastomerem Material. Hierdurch ergibt sich eine sehr einfache Bauweise des Stellelementes und eine sehr unkomplizierte Realisierung der übrigen zugehörigen Bauteile der erfindungsgemäßen Einrichtung.
• Anhand eines Ausführungsbeispieles soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen
• 1 ein erfindungsgemäßes pneumatischen Stellelement
• 2 die erfindungsgemäße Funktionsweise des pneumatischen Stellelements
• 3 die bekannte prinzipielle Wirkungsweise einer als Ejektor ausgebildeten Strahlpumpe
• Die 1 zeigt ein erfindungsgemäßes pneumatischen Stellelement 1, dessen Stellkörper als Mehrfaltenbalgs aus elastomerem Material ausgebildet ist, nämlich als Zweifaltenbalg 2 aus elastomerem / elastischen Material, der abhängig von seinem Innendruck längen- bzw. höhenveränderbar und der beidseitig an den axialen Enden luftdicht verschlossen ist mit einer starren Platte 3 und 4.
• Der Zweifaltenbalg ist in der Stellung eines Teilhubes dargestellt, wie es sich zum Beispiel ohne externe Rückstellkräfte im drucklosen Zustand einstellen würde. An der Platte 4 ist auf der Innenseite ein als Unterdruckspeicher 6 ausgebildeten Hohlkörper 5 gasdicht angebracht. Der als Unterdruckspeicher ausgebildeten Hohlkörper ist somit innerhalb des Stellkörpers angeordnet und gegenüber dem Innenraum des Stellkörpers abgedichtet.
• Der Hohlkörper ist derart gestaltet, dass er einen Teil des Totvolumens des Stellkörpers ausfüllt, d.h. in diesem Fall den Schadraum des Zweifaltenbalges 2 größtmöglich ausfüllt. Der durch die Platte 4 und den Hohlkörper 5 gebildete Unterdruckspeicher 6 ist über einen Anschluss 7 mit einem Pneumatikschaltkreis 10 verbunden, nämlich einer Schaltungsanordnung mit mehreren schaltbaren Ventilen, die den Stellkörperinnenraum, den Innenraum des Hohlkörpers, eine Druckquelle und die umgebende Atmosphäre schaltbar miteinander verbinden. Der Innenraum 8 des Zweifaltenbalges 1 ist über den Anschluss 9 mit dem Pneumatikschaltkreis 10 verbunden. Der Pneumatikschaltkreis 10 besteht hier aus den drei Ventilen 11, 12 und 13, sowie dem Ejektor 14, dem Rückschlagventil 15, dem Druckluftanschluss 16 und dem Auslass 17 in die umgebende Atmosphäre.
• 2 zeigt anhand der Druckverläufe über der Zeit die erfindungsgemäße Funktionsweise des pneumatischen Stellelements:
• Bei Inbetriebnahme des Balgzylinders herrscht im Unterdruckspeicher 6 und im Innenraum 8 des Zweifaltenbalges Umgebungsdruck p_Atm. Anschluss 1.1 ist zunächst geschlossen. Bei Start des Hubvorgangs (Zeitpunkt t₀ ) ist der Ventilanschluss 1.3 geschlossen.
• Durch Öffnen der Ventilanschlüsse 1.1 und 1.2 strömt Druckluft in den Innenraum 8 welches einen Anstieg des Drucks auf p_B und damit einen Hubvorgang bewirkt. Dieser Vorgang ist bei t₁ abgeschlossen.
• Für den Rückhub, der bei t2 beginnt, sind die Anschlüsse 1.1, 2.3 und 3.1 geschlossen, während 1.2, 1.3, 2.1, 2.2, 3.2 und 3.3 geöffnet sind.
• Die Druckluft strömt aus dem Innenraum 8 durch den Ejektor 14 über den Auslass 17 in die Atmosphäre. Die ausströmende Druckluft erzeugt im Ejektor 14 einen Unterdruck in der Anschlussleitung 4.1. Das Rückschlagventil 15 öffnet, so dass sich der Unterdruck auch im Unterdruckspeicher 6 aufbaut. Zum Zeitpunkt t3 ist der Druck im Innenraum 8 so weit reduziert, dass der Ejektor 14 den Unterdruck nicht weiter erhöhen kann. Es stellt sich der maximale Unterdruck p_u2 ein. Das Rückschlagventil 15 schließt und sperrt den Unterdruckspeicher 6 ab.
• Zum Zeitpunkt t4 ist der Innenraum 8 auf p_Atm entlüftet. Durch Umschalten der Ventile werden die Anschlüsse 2.2 und 3.3 geschlossen und es wird über die Anschlüsse 1.2, 1.3, 2.1, 2.3, 3.1 und 3.2 eine Verbindung zwischen dem Unterdruckspeicher 6 und dem Innenraum 8 hergestellt. Es findet ein Druckausgleich statt, bis zum Zeitpunkt t₅ in beiden Volumen der Unterdruck p_u1 herrscht.
• Der Unterdruck p_u1 erzeugt eine Rückstellkraft am Zweifaltenbalg, durch die dieser auf die minimale Höhe zurückfährt. Somit wird eine minimale Endstellung des Stellkörpers durch die Beaufschlagung seines Innenraumes mit Unterdruck angefahren, der aus dem Unterdruckspeicher 6 entnommen wird.
• Damit ist der erste Betätigungszyklus abgeschlossen, der im Diagramm der 2 mit dem Zeitraum T₀ gekennzeichnet ist. Alle weiteren Betriebszyklen erfolgen gemäß 2 so, wie dort im Zeitraum T_N dargestellt ist. Die Funktion ist analog zum Zeitraum T₀, nur mit dem Unterschied, dass beim Hubbeginn zum Zeitpunkt t₆ der Unterdruck p_u1 herrscht.
• Die in 1 separat dargestellten Ventile V₁ , V₂ und V₃ stellen lediglich Ventilfunktionen dar. Diese Ventilfunktionen können vorzugsweise in einem oder mehreren Ventilbauteilen zusammengefast werden. Ebenso ist es denkbar, auch den Ejektor 14 und das Rückschlagventil 15 in einem Bauteil zusammenzufassen, ggf. auch mit einem oder mehreren weiteren Ventilfunktionen.
• Das Pneumatiksystem kann als separate Baugruppe ausgeführt sein, oder direkt im Inneren des Balges angeordnet werden. Der Pneumatikschaltkreis kann ein zusätzliches Ventil V₄ enthalten, das zum Zeitpunkt t3 einen Bypass zum Ejektor öffnet, um das Entlüften des Innenraumes 8 zu beschleunigen.
• Der Pneumatikschaltkreis kann eine Ventilfunktion V₅ enthalten, durch die zum Zeitpunkt t₆ zunächst der Innenraum 8 mit der Umgebung verbunden wird, so dass sich dort der Druck p_Atm einstellt und erst dann die Druckbeaufschlagung über V₁ stattfindet. Hierdurch kann der Druckverbrauch weiter reduziert werden.
• Das pneumatische Stellelement kann natürlich auch so ausgebildet sein, dass sein Stellkörper ein Pneumatikzylinder in Kolben-Zylinder-Anordnung ist, bei dem der Kolben bzw. die damit verbundene Kolbendstange abhängig von seinem Innendruck längen- bzw. höhenveränderbar ist. Der als Unterdruckspeicher ausgebildeten Hohlkörper kann dabei im Zylinderraum angeordnet sein, entweder als Ringraum auf der Kolbenstangenseite des Kolbens oder auf der gegenüberliegenden Seite.
• 3 zeigt die bekannte prinzipielle Wirkungsweise einer als Ejektor ausgebildete Strahlpumpe 14. Das Treibmedium ist hier aus dem Innenraum des Stellkörpers ausströmendes Druckmedium, während der Anschluss für das Saugmedium über die oben beschriebenen Ventilfunktionen und -schaltungen mit dem Unterdruckspeicher 6 verbunden ist. Der Austritt führt in die umgebende Atmosphäre.
• Bezugszeichenliste
• (Teil der Beschreibung)

1

Stellelement

2

Stellkörper / Zweifaltenbalg aus elastomerem Material

3

Platte

4

Platte

5

Hohlkörper

6

Unterdruckspeicher / Innenraum des Hohlkörpers

7

Anschluss Unterdruckspeicher

8

Innenraum des Stellkörpers / Zweifaltenbalges

9

Anschluss Innenraum Stellkörper / Zweifaltenbalg

10

Pneumatikschaltkreis

11

Ventil

12

Ventil

13

Ventil

14

Ejektor (Strahlpumpe)

15

Rückschlagventil

V₁, V₂, V₃

Ventilfunktionen

1.1 - 1.3

Ventilanschluss, Ventilanschlussleitung

2.1 - 2.3

Ventilanschluss, Ventilanschlussleitung

3.1 - 3.3

Ventilanschluss, Ventilanschlussleitung

4.1

Ventilanschluss, Ventilanschlussleitung

• 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
• CA 2718985 [0011]
• WO 2009/117617 [0011]
• GB 1411544 [0012]
• DE 3140326 A1 [0013]
• DE 1041812 A [0014]

Claims (13)

1. Verfahren zum Betrieb eines pneumatischen Stellelementes (1) mit einem Stellkörper (2), der abhängig von Druck, insbesondere Überdruck eines Druckmediums in seinem Innenraum längen- oder höhenveränderbar ist, wobei eine minimale Endstellung des Stellkörpers durch die Beaufschlagung seines Innenraumes (8) mit Unterdruck angefahren wird, der aus einem Unterdruckspeicher (6) entnommen wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterdruck im Unterdruckspeicher (6) durch eine als Ejektor (14) ausgebildete Strahlpumpe erzeugt wird, deren Treibmedium aus dem Innenraum (8) des Stellkörpers (2) ausströmendes Druckmedium ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Unterdruck durch eine Entlüftung des mit Überdruck beaufschlagten Stellkörpers (2) erzeugt wird, bei der mindestens Teilvolumina des Druckmediums als Treibmedium durch den Ejektor (14) in die Umgebungsatmosphäre strömen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem nach Entlüftung des Stellkörpers (2) auf Atmosphärendruck der Innenraum mit dem Unterdruckspeicher verbunden und mit Unterdruck beaufschlagt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem zur Wiederbefüllung des durch Unterdruck in die minimale Endstellung bewegten Stellkörpers (2) dessen Innenraum zunächst mit dem Atmosphärendruck und danach mit einer Druckquelle verbunden wird.
5. Pneumatisches Stellelement (1), vorzugsweise zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 4, welches folgende Einrichtungen aufweist - einen abhängig von seinem Innendruck längen- bzw. höhenveränderbaren Stellkörper (2), - mindestens einen als Unterdruckspeicher (6) ausgebildeten Hohlkörper (5), - eine Druckquelle zur Versorgung des Stellkörperinnenraumes mit Druckmedium, - eine Schaltungsanordnung (10) mit mehreren schaltbaren Ventilen, die den Stellkörperinnenraum, den Innenraum des Hohlkörpers, die Druckquelle und die umgebende Atmosphäre schaltbar miteinander verbinden, dadurch gekennzeichnet, dass - das Stellelement (1) eine als Ejektor (14) ausgebildete Strahlpumpe aufweist, deren Treibmedium das beim Ablassen von Überdruck aus dem Innenraum (8) des Stellkörpers (2) ausströmende Druckmedium ist, - wobei der Ejektor (14) in die Schaltungsanordnung so eingebunden und schaltbar ist, dass durch das aus dem Stellkörper (2) ausströmende Druckmedium im Innenraum (6) des Hohlkörpers (5) ein Unterdruck erzeugbar ist, - und die Schaltungsanordnung (10) eine Schaltfunktion aufweist, bei der durch ein oder mehrere schaltbare Ventile ein Unterdruck im Innenraum (6) des Hohlkörpers (5) mit dem Stellkörperinnenraum (8) verbindbar ist.
6. Pneumatisches Stellelement nach Anspruch 5, bei dem der als Unterdruckspeicher (6) ausgebildete Hohlkörper (5) innerhalb des Stellkörpers (2) angeordnet und gegenüber dem Innenraum des Stellkörpers abgedichtet ist und einen Teil des Totvolumens des Stellkörpers ausfüllt.
7. Pneumatisches Stellelement nach Anspruch 5 oder 6, bei dem mehrere Ventile oder Ventile und Ejektor zu einem Bauteil zusammengefasst sind.
8. Pneumatisches Stellelement nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei dem eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Ventile und des Ejektors vorgesehen ist.
9. Pneumatisches Stellelement nach Anspruch 8, bei dem Sensoren zur Erfassung des jeweiligen Betriebszustandes vorgesehen sind, deren Signale als Eingangsgrößen für die Steuerung verwertbar sind.
10. Pneumatisches Stellelement nach einem der Ansprüche 5 bis 9, bei dem mindestens ein zweiter Hohlkörper vorgesehen ist, vorzugsweise in einer oberen oder unteren Anschluss- oder Deckelplatte des Stellkörpers,
11. Pneumatisches Stellelement nach einem der Ansprüche 5 bis 10, bei dem die Schaltungsanordnung mit Ventilen und/oder die Steuerung innerhalb des Hohlkörpers oder des Stellkörpers angeordnet sind.
12. Pneumatisches Stellelement nach einem der Ansprüche 5 bis 11, bei dem der Ejektor (14) einen Bypass aufweist.
13. Pneumatisches Stellelement nach einem der Ansprüche 5 bis 12 mit einem Stellkörper, der als Balgzylinder oder Luftfederkörper aus elastomerem Material ausgebildet ist, vorzugsweise in Form eines Mehrfaltenbalgs (2) aus elastomerem Material.

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