DE102017214368A1

DE102017214368A1 - Ventilanordnung

Info

Publication number: DE102017214368A1
Application number: DE102017214368.1A
Authority: DE
Inventors: Ralf Starzmann
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 2017-08-17
Filing date: 2017-08-17
Publication date: 2019-02-21

Abstract

Es wird eine Ventilanordnung (1) vorgeschlagen, die mindestens ein Steuerventil (3) aufweist, dem ein Grundkörper (4) zugeordnet ist, der außen eine Anschlussfläche (12) aufweist, an der mindestens ein Fluidkanal (3) ausmündet, in dem mit einem Befestigungsabschnitt (22) ein Anschlussstück (15) befestigt ist, das zum Anschließen einer Fluidleitung (16) dient. Zur Erfassung des in dem Fluidkanal (13) herrschenden Fluiddruckes ist das Anschlussstück (15) als ein Druckabgriffs-Anschlussstück (15a) ausgebildet, das zur Bildung eines Druckabgriffskanals (42) beiträgt, wobei ein Druckerfassungsmodul (37) zwischen das Druckabgriffs-Anschlussstück (15a) und die Anschlussfläche (12) eingegliedert ist und über mindestens ein Druckerfassungsmittel (38) verfügt, das mit dem Druckabgriffskanal (42) verbunden ist, sodass es von dem in dem Fluidkanal (13) herrschenden Fluiddruck beaufschlagt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung, mit mindestens einem zur Steuerung der Strömung eines Fluides dienenden Steuerventil, dem ein Grundkörper zugeordnet ist, der außen eine Anschlussfläche aufweist, an der mindestens ein Fluidkanal der Ventilanordnung mit einem Kanalendabschnitt ausmündet, in dem ein zum Anschließen einer Fluidleitung ausgebildetes, von einem Anschlusskanal durchsetztes Anschlussstück mit einem Befestigungsabschnitt fixiert ist, und mit mindestens einem Druckerfassungsmodul zur Erfassung eines in der Ventilanordnung herrschenden Fluiddruckes.
Eine aus der DE 103 16 129 A1 bekannte Ventilanordnung dieser Art enthält einen Ventilträger mit einem plattenförmigen Grundkörper, der mit einer Mehrzahl von Steuerventilen bestückt ist. An einer Anschlussfläche des Grundkörpers münden mehrere den Grundkörper durchsetzende Fluidkanäle aus, die mit den Steuerventilen kommunizieren und in deren Kanalendabschnitte jeweils ein Anschlussstück eingesetzt ist, das zum Anschließen einer Fluidleitung nutzbar ist. Die anschließbaren Fluidleitungen dienen insbesondere zur Verbindung der Ventilanordnung mit einem oder mehreren Verbrauchern, die mittels der Steuerventile betätigbar sind. Die bekannte Ventilanordnung enthält auch ein neben den Steuerventilen am Grundkörper montiertes Diagnosemodul, mit dem sich der in einem Speisekanal des Grundkörpers herrschende Fluiddruck erfassen lässt. Da das Diagnosemodul den gleichen Platz beansprucht wie ein Steuerventil, sind die Druckerfassungsmaßnahmen in dem bekannten Fall mit einem nicht unerheblichen Platzbedarf verbunden.
Aus der DE 10 2014 004 205 A1 ist eine Druckanzeigevorrichtung bekannt, die außen an eine Fluidleitung angesetzt werden kann, um den im Innern der Fluidleitung herrschenden Fluiddruck zu erfassen. Beim Ansetzen der Druckanzeigevorrichtung an die Fluidleitung wird die Fluidleitung durchstochen, sodass sie anschließend ohne die Druckanzeigevorrichtung nicht mehr verwendbar ist.
Aus der EP 1 081 389 B1 ist eine Ventilanordnung bekannt, die über einen modularen Ventilträger verfügt, der sich aus einer Mehrzahl aneinander angesetzter Ventilträgermodule zusammensetzt, die jeweils mit einem Steuerventil bestückt sind. Mindestens ein Steuerventil kann durch eine rein elektrisch betreibbare Relaiseinheit ersetzt werden.
Die WO 2016/102689 A1 offenbart eine Druckerfassungseinrichtung, die mit piezoresistiven Druckerfassungsmitteln ausgestattet ist. Eine Druckbeaufschlagung der Druckerfassungsmittel führt zu einer Widerstandsänderung im piezoresistiven Material, wodurch Rückschlüsse auf die beaufschlagende Kraft und somit den anstehenden Druck gezogen werden können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen zu treffen, die eine einfache und kostengünstige Druckerfassung eines in einer Ventilanordnung herrschenden Fluiddruckes ermöglichen.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist in Verbindung mit den eingangs genannten Merkmalen vorgesehen, dass mindestens ein Anschlussstück als ein Druckabgriffs-Anschlussstück ausgebildet ist, das zur Bildung eines mit dem Anschlusskanal kommunizierenden Druckabgriffskanals beiträgt, wobei das Druckerfassungsmodul zwischen die Anschlussfläche des Grundkörpers und das Druckabgriffs-Anschlussstück eingegliedert ist und über mindestens ein Druckerfassungsmittel verfügt, das über den Druckabgriffskanal von dem in dem Fluidkanal herrschenden Fluiddruck beaufschlagbar ist.
Auf diese Weise kann sehr einfach der in einem Fluidkanal eines Grundkörpers der Ventilanordnung herrschende Fluiddruck erfasst werden. In einem zu einer Anschlussfläche ausmündenden Kanalendabschnitt des Fluidkanals ist ein Anschlussstück befestigt, an das sich eine zur Zufuhr oder Abfuhr eines fluidischen Druckmediums geeignete Fluidleitung anschließen lässt. Das Anschlussstück ist mit einem in den Kanalendabschnitt eingreifenden Befestigungsabschnitt an dem Grundkörper fixiert. Zwischen das Anschlussstück und die Anschlussfläche des Grundkörpers ist ein Druckerfassungsmodul eingegliedert, das über ein drucksensitives Druckerfassungsmittel verfügt. Dieses Druckerfassungsmittel ist durch den in dem Fluidkanal herrschenden Fluiddruck beaufschlagt, indem das Anschlussstück als ein Druckabgriffs-Anschlussstück ausgebildet ist, das zur Bildung eines Druckabgriffskanals beiträgt, über den das Druckerfassungsmittel mit dem Anschlusskanal kommuniziert. Somit dient das Anschlussstück nicht nur zum Anschließen einer Fluidleitung, sondern gleichzeitig dem Druckabgriff aus dem zugeordneten Fluidkanal zur Beaufschlagung eines Druckerfassungsmittels des Druckerfassungsmoduls. Derartige Druckerfassungsmaßnahmen sind einfach realisierbar und eignen sich auch zur Nachrüstung bestehender Ventilanordnungen, die eine mit mindestens einem Anschlussstück bestückte oder bestückbare Anschlussfläche aufweisen. Die Ventilanordnung kann mit nur einem einzigen Druckabgriffs-Anschlussstück oder aber, wenn die Fluiddrücke in mehreren Fluidkanälen erfasst werden sollen, mit mehreren Druckabgriffs-Anschlussstücken ausgestattet sein. In ein und derselben Ventilanordnung können Druckabgriffs-Anschlussstücke und nicht zur Druckerfassung ausgelegte konventionelle Standard-Anschlussstücke kombiniert vorhanden sein. Dadurch kann in ein und derselben Ventilanordnung bei mindestens einem Fluidkanal eine Druckerfassung vorgenommen und bei mindestens einem weiteren Fluidkanal keine Druckerfassung vorgenommen werden. Durch die Eingliederung des Druckerfassungsmoduls zwischen das Druckabgriffs-Anschlussstück und den Grundkörper der Ventilanordnung lässt sich eine äußerst kompakte Anordnung mit kurzen Strömungswegen für den Druckabgriff realisieren, bei der das Druckerfassungsmodul gut zugänglich ist, was Reparaturen oder Umrüstungen begünstigt. Außerdem können die für den Druckabgriff erforderlichen Strömungswege sehr kurz gehalten werden, was dem Ansprechverhalten zugutekommt.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Bevorzugt ist mindestens ein mit einem Druckabgriffs-Anschlussstück bestückter Fluidkanal ein zur Betätigung eines Verbrauchers dienender Arbeitskanal, der im Gebrauch der Ventilanordnung über eine an dem Druckabgriffs-Anschlussstück angeschlossene Fluidleitung mit einem externen Verbraucher verbunden ist. Bei dem Verbraucher handelt es sich insbesondere um einen fluidbetätigten Antrieb, vorzugsweise um einen Pneumatikantrieb. Mindestens ein Steuerventil der Ventilanordnung ist in der Lage, die Fluidströmung in dem Arbeitskanal zu steuern, insbesondere um fluidisches Druckmedium alternativ in die angeschlossene Fluidleitung auszugeben oder von der angeschlossenen Fluidleitung zurückzuführen.
Mit Hilfe des Druckerfassungsmoduls eröffnen sich vorteilhafte Diagnosemöglichkeiten. So kann beispielsweise verifiziert werden, ob das die Fluidströmung in einem als Arbeitskanal ausgebildeten Fluidkanal steuernde Steuerventil entsprechend einem erhaltenen elektrischen Steuerbefehl tatsächlich geschaltet hat oder nicht. Auch eine Absolutdruckerfassung ist möglich, um eine Information über die aktuelle Druckhöhe im Fluidkanal und in der daran angeschlossenen Fluidleitung zu erhalten. Ebenso lässt sich eine durch eine Beschädigung der angeschlossenen Fluidleitung hervorgerufene Leckage oder auch ein Betriebsfehler am angeschlossenen Verbraucher oder an einer angeschlossenen Druckquelle durch entsprechende Auswertung des von dem Druckerfassungsmittel ausgegebenen Signals detektieren.
Sich auf einen Arbeitskanal beziehende Druckerfassungsmaßnahmen können zusätzlich oder alternativ zur Drucküberwachung des Fluiddruckes des in die Ventilanordnung eingespeisten und durch das mindestens eine Steuerventil zu steuernden Druckmediums ausgebildet sein. Vorteilhaft ist dies insbesondere bei einer Ventilanordnung, die über eine Mehrzahl von Steuerventilen verfügt, die über einen gemeinsamen Speisekanal mit Druckmedium versorgt werden, wobei an einem Kanalendabschnitt dieses Speisekanals ein einem Druckerfassungsmodul zugeordnetes Druckabgriffs-Anschlussstück befestigt ist, das über eine Fluidleitung mit einer Druckquelle, insbesondere einer Druckluftquelle, verbunden ist.
Bei der zum Anschließen an das Druckabgriffs-Anschlussstück vorgesehenen Fluidleitung handelt es sich insbesondere um eine flexible Fluidleitung, bevorzugt um einen Druckluftschlauch. Die Fluidleitung kann aber auch starr nach Art eines Rohrs ausgebildet sein.
Bei einer mit mehreren Steuerventilen ausgestatteten Ventilanordnung ist der Grundkörper zweckmäßigerweise Bestandteil eines die Steuerventile tragenden Grundkörpers, der beispielsweise blockförmig oder plattenförmig ausgebildet ist. Der Grundkörper kann einstückig ausgebildet oder unter Bildung einzelner Grundkörpermodule segmentiert sein.
Es kann sich bei dem mit dem Druckerfassungsmodul bestückten Grundkörper aber auch unmittelbar um das Ventilgehäuse eines Steuerventils handeln. Dies insbesondere dann, wenn die Ventilanordnung aus einer Mehrzahl individueller Steuerventile besteht oder auch nur aus einem einzigen Steuerventil besteht.
An der Anschlussfläche des Grundkörpers mündet zweckmäßigerweise eine Gruppe von Fluidkanälen mit jeweils einem Kanalendabschnitt aus. Die Fluidkanäle dieser Gruppe von Fluidkanälen können ausgewählt mit einem Druckabgriffs-Anschlussstück oder mit einem konventionellen, nicht zum Druckabgriff verwendeten Standard-Anschlussstück ausgestattet sein. Bevorzugt ist allerdings in jedem Kanalendabschnitt der Fluidkanäle der Gruppe von Fluidkanälen ein Druckabgriffs-Anschlussstück einer Gruppe von Druckabgriffs-Anschlussstücken mit einem Befestigungsabschnitt fixiert, wobei der Gruppe von Druckabgriffs-Anschlussstücken ein Druckerfassungsmodul gemeinsam zugeordnet ist, das zwischen die Anschlussfläche und die Gruppe von Druckabgriffs-Anschlussstücken eingegliedert ist. Dieses Druckerfassungsmodul verfügt für jeden Fluidkanal über ein Druckerfassungsmittel, das über einen unter Mitwirkung des zugeordneten Druckabgriffs-Anschlussstückes definierten Druckabgriffskanal mit dem zu überwachenden Fluidkanal kommuniziert. Somit kann mittels eines einzigen Druckerfassungsmoduls eine mehrfache Druckerfassung beziehungsweise Drucküberwachung unterschiedlieher Fluidkanäle vorgenommen werden. Besonders empfehlenswert ist diese Mehrfachüberwachung bei einer Ventilanordnung, die einen mit mehreren Steuerventilen bestückten Grundkörper aufweist, wobei es sich bei den druckmäßig überwachten Fluidkanälen um mit diesen Steuerventilen verbundene Arbeitskanäle handelt.
Besonders kompakte Außenabmessungen weist die Ventilanordnung vor allem dann auf, wenn das Druckerfassungsmodul plattenförmig ausgebildet ist und derart an den Grundkörper angebaut ist, dass seine Plattenebene parallel zur Anschlussfläche des Grundkörpers verläuft. Die Abmessungen der Ventilanordnung in zur Ebene der Anschlussfläche rechtwinkeliger Richtung werden auf diese Weise nur minimal vergrößert.
Besonders einfach und platzsparend lässt sich das Druckerfassungsmodul auf Basis einer das mindestens eine Druckerfassungsmittel tragenden Leiterplatte realisieren.
Bevorzugt dient das mindestens eine Druckabgriffs-Anschlussstück als Befestigungsmittel zum Fixieren des Druckerfassungsmoduls in der Ventilanordnung. Zweckmäßigerweise ist das Druckerfassungsmodul ausschließlich durch mindestens ein Druckabgriffs-Anschlussstück am Grundkörper gehalten. Dadurch ergibt sich eine einfache Montage und Demontage und es erübrigen sich separate Befestigungsmittel.
Das Druckerfassungsmittel ist zweckmäßigerweise so zwischen das mindestens eine Druckabgriffs-Anschlussstück und die zugeordnete Anschlussfläche des Grundkörpers eingegliedert, dass es zwischen diesen Bestandteilen eingespannt und dadurch festgehalten ist.
Die mehrfache Zuordnung von Druckabgriffs-Anschlussstücken zu ein und demselben Druckerfassungsmodul bietet den Vorteil, dass das Druckerfassungsmodul mehrfach fixiert ist. Es verfügt dann über eine hohe Lagestabilität und kann sich insbesondere auch dann nicht verdrehen, wenn zusätzlich zu dem mindestens einen Druckabgriffs-Anschlussstück keine gesonderten Befestigungsmittel vorhanden sind.
Besonders einfach lässt sich das Druckerfassungsmodul zwischen dem Grundkörper und mindestens einem Druckabgriffs-Anschlussstück einspannen, wenn das Druckabgriffs-Anschlussstück einen über einen größeren Außendurchmesser als der Befestigungsabschnitt verfügenden Anschlussabschnitt aufweist, der sich über eine Ringstufe axial außen an den Befestigungsabschnitt anschließt, wobei die Ringstufe eine dem Befestigungsabschnitt zugewandte Spannfläche definiert, die bei montiertem Druckabgriffs-Anschlussstück das Druckerfassungsmodul beaufschlagt und gegen die Anschlussfläche des Grundkörpers drückt. Der Anschlussabschnitt verfügt über eine Halteeinrichtung zum insbesondere lösbaren Festhalten einer eingesteckten Fluidleitung. Eine solche Halteeinrichtung verfügt beispielsweise über einen mit elastisch verformbaren Haltekrallen versehenen Haltering, der die eingesteckte Fluidleitung an ihrem Außenumfang umgreift und festhält.
Das Druckerfassungsmodul ist von dem mindestens einen Druckabgriffs-Anschlussstück zweckmäßigerweise durchsetzt. Hierzu weist das Druckerfassungsmodul bevorzugt pro Druckabgriffs-Anschlussstück eine randseitig ununterbrochen geschlossene Durchbrechung auf.
Der Befestigungsabschnitt des Druckabgriffs-Anschlussstücks ist bevorzugt als ein Gewindestutzen ausgebildet, der über ein Außengewinde verfügt, mit dem er in ein Innengewinde eingeschraubt ist, das im Kanalendabschnitt des zugeordneten Fluidkanals ausgebildet ist. Alternativ dazu kann der Befestigungsabschnitt beispielsweise auch ein in den Kanalendabschnitt eingepresster Einpressstutzen sein, der rein kraftschlüssig oder auch zusätzlich formschlüssig in dem Kanalendabschnitt fixiert ist.
Der Druckabgriffskanal ist zweckmäßigerweise von mindestens einem Zwischenraum gebildet, der radial zwischen dem Außenumfang des Befestigungsabschnittes des Druckabgriffs-Anschlussstücks und dem Innenumfang des zugeordneten Kanalendabschnittes ausgebildet ist. Ein solcher Zwischenraum lässt sich besonders kostengünstig dadurch realisieren, dass der Befestigungsabschnitt an seinem Außenumfang mit einer Abflachung oder mit einer nutartigen Vertiefung versehen ist. Diese Ausführung ist insbesondere auch unabhängig davon möglich, ob der Befestigungsabschnitt als ein Gewindestutzen oder als ein Einpressstutzen ausgebildet ist.
Handelt es sich bei dem Befestigungsabschnitt um einen Gewindestutzen mit Außengewinde, können unmittelbar die toleranzbedingt zwischen den ineinander eingreifenden Gewindebestandteilen des Außengewindes und des Innengewindes definierten Zwischenräume den mindestens einen Druckabgriffskanal bilden. Diese Maßnahme kann ohne weiteres auch mit einer Abflachung oder einer nutartigen Vertiefung am Außenumfang des Befestigungsabschnittes kombiniert sein.
Seinen Beitrag zur Bildung des Druckabgriffskanals kann das Druckabgriffs-Anschlussstück auch dadurch leisten, dass es für sich allein den Druckabgriffskanal bildet. Hierzu kann beispielsweise in dem Druckabgriffs-Anschlussstück ein bezüglich des Anschlusskanals gesonderter, peripher ringsum geschlossener Druckabgriffskanal ausgebildet sein, bei dem es sich beispielsweise um einen von dem Anschlusskanal abzweigenden Querkanal handelt.
Zweckmäßigerweise begrenzt jedes Druckerfassungsmittel einen mit dem zugeordneten Druckabgriffskanal kommunizierenden Beaufschlagungsraum, der seitlich neben dem für den zugehörigen Druckabgriff verantwortlichen Druckabgriffs-Anschlussstück angeordnet ist. Dieser Beaufschlagungsraum befindet sich zweckmäßigerweise im Bereich der der Anschlussfläche des Grundkörpers zugewandten Rückseite des Druckerfassungsmoduls. Das über den mindestens einen Druckabgriffskanal aus dem zu überwachenden Fluidkanal abgegriffene Druckmedium wird in den Beaufschlagungsraum geleitet und kann dort druckmäßig erfasst werden.
Bevorzugt ist der Beaufschlagungsraum durch eine drucksensitive Wand des Druckerfassungsmoduls begrenzt. Diese drucksensitive Wand ist vorzugsweise als ein druckabhängig verformbares oder bewegliches Schaltelement realisiert. Die drucksensitive Wand kann beispielsweise eine flexible Membran sein, die einseitig elektrisch leitend beschichtet ist und bei druckabhängiger Auslenkung nach Art eines Schalters mindestens eine elektrische Verbindung herstellt, aus der ein Drucksignal resultiert. Das druckabhängig verformbare oder bewegbare Schaltelement ist beispielsweise Bestandteil einer sogenannten Drucktasterfolie, wie sie üblicherweise bei Folientastaturen zum Einsatz kommt. Diese Drucktasterfolie ist beispielsweise rückseitig auf eine Leiterplatte des Druckerfassungsmoduls aufgeklebt, die mit Leiterbahnen bestückt ist, mit denen das verformbare oder bewegliche Schaltelement zusammenwirken kann.
Die drucksensitive Wand des Druckerfassungsmoduls kann alternativ über piezoresistive Eigenschaften verfügen, sodass sie druckabhängig ihren elektrischen Widerstand verändert, woraus wiederum mindestens ein Drucksignal generierbar ist. Mit diesem piezoresistiven Druckerfassungsprinzip ist insbesondere auch sehr einfach eine stetige Druckerfassung möglich. Eine solche piezoresistive Wand bedarf zur Ausführung der Druckerfassungsfunktion keiner Beweglichkeit.
Vorzugsweise ist zwischen dem Druckerfassungsmodul und der Anschlussfläche des Grundkörpers eine von dem Druckabgriffs-Anschlussstück durchsetzte Dichtungsplatte angeordnet, die einen Strömungsweg zwischen dem Druckabgriffskanal und dem zugeordneten Beaufschlagungsraum definiert. Beispielsweise kann die Dichtungsplatte mindestens eine von dem Druckabgriffs-Anschlussstück durchsetzte Durchbrechung haben, die gemeinsam mit dem Druckerfassungsmodul und dem Grundkörper sowohl den Beaufschlagungsraum als auch einen durchströmbaren Verbindungsabschnitt zwischen dem Beaufschlagungsraum und dem Druckabgriffskanal definiert. Dieser Verbindungsabschnitt enthält zweckmäßigerweise einen sich rings um das Anschlussstück herum erstreckenden Spalt.
Die Druckerfassungsmittel können in vorteilhafter Weise über einen Absolutdrucksensor verfügen, in welchem Fall sie zweckmäßigerweise ausschließlich von einem solchen Absolutdrucksensor gebildet sind.
Es ist vorteilhaft, wenn das Druckerfassungsmodul über eine elektromechanische Schnittstelle verfügt, die zur Signalübertragung an insbesondere eine externe elektronische Steuereinrichtung nutzbar ist. Sie ist beispielsweise als eine elektromechanische Steckvorrichtung ausgebildet. Mit ihrer Hilfe können seitens des mindestens einen Druckerfassungsmittels generierte elektrische Drucksignale zur Weiterverarbeitung an eine elektronische Steuereinrichtung übermittelt werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

1 einen Ausschnitt einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ventilanordnung in einer perspektivischen Darstellung,
2 die Anordnung aus 1 in einer Explosionsdarstellung,
3 eine Vorderansicht der Ventilanordnung mit Blickrichtung gemäß Pfeil III aus 1,
4 einen Schnitt durch die Ventilanordnung gemäß Schnittlinie IV-IV aus 3, wobei ein strichpunktiert umrahmter Ausschnitt der Übersichtlichkeit halber nochmals vergrößert abgebildet ist,
5 einen Schnitt durch die Ventilanordnung gemäß Schnittlinie V-V aus 4, und
6 einen Schnitt durch die Ventilanordnung gemäß Schnittlinie VI-VI aus 4.

In der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung 1 illustriert, die über einen Ventilträger 2 verfügt, der mit mehreren Steuerventilen 3 bestückt ist, die zur Steuerung der Strömung eines unter einem Fluiddruck stehenden Fluides ausgebildet sind. Ein wesentlicher Bestandteil des Ventilträgers 2 ist ein Grundkörper 4, der die Steuerventile 3 trägt.
Exemplarisch weist die Ventilanordnung 1 zwei Steuerventile 3 auf. Die Ventilanordnung 1 kann auch mehr als zwei Steuerventile 3 oder nur ein einziges Steuerventil 3 aufweisen.
Der Grundkörper 4 ist exemplarisch einstückig ausgebildet. Er kann allerdings auch einen modularen Aufbau haben und sich aus einer Mehrzahl von in Achsrichtung einer Hauptachse 5 aneinandergereihten Grundkörpermodulen zusammensetzen.
Der Grundkörper 4 hat eine Bestückungsfläche 6, auf der das mindestens eine Steuerventil 3 sitzt. Befestigungsmittel 9, insbesondere in Form von Befestigungsschrauben, sind verwendet, um jedes Steuerventil 3 an dem Grundkörper 4 zu befestigen und mit der Bestückungsfläche 6 zu verspannen.
Verfügt die Ventilanordnung 1 über mehrere Steuerventile 3, sind diese gemäß dem Ausführungsbeispiel zweckmäßigerweise in der Achsrichtung der Hauptachse 5 aneinandergereiht.
Jedes Steuerventil 3 kommuniziert mit einem den Grundkörper 4 durchsetzenden Speisekanal 7, der im Betrieb der Ventilanordnung 1 mit einer externen Druckquelle P, insbesondere einer Druckluftquelle, verbunden ist. Außerdem kommuniziert jedes Steuerventil 3 mit mindestens einem ebenfalls in dem Grundkörper 4 verlaufenden und zur Atmosphäre ausmündenden Entlastungskanal 8, wobei exemplarisch jedes Steuerventil 3 mit zwei solchen Entlastungskanälen 8 verbunden ist. Der Speisekanal 7 und jeder Entlastungskanal 8 mündet mehrfach derart an der Bestückungsfläche 6 aus, dass die Fluidverbindung zu jedem der darauf montierten Steuerventile 3 besteht. Bei Druckluft als Druckmedium ist jeder Entlastungskanal 8 ein sogenannter Entlüftungskanal.
Bei dem illustrierten Ausführungsbeispiel verfügt der Ventilträger 2 über einen stirnseitig an den Grundkörper 4 angesetzten Abschlussdeckel, der in der Zeichnung nicht weiter abgebildet ist und der mit Anschlussmitteln ausgestattet ist, die das lösbare Anschließen einer zur Druckquelle P führenden Fluidleitung ermöglichen.
Der Grundkörper 4 verfügt an seiner Außenseite über eine Anschlussfläche 12, zu der pro Steuerventil 3 mindestens ein Fluidkanal 13 ausmündet. Jeder Fluidkanal 13 hat hierzu einen zu der Anschlussfläche 12 ausmündenden Kanalendabschnitt 14. Jeder Fluidkanal 13 mündet an der dem Kanalendabschnitt 14 entgegengesetzten Seite zu der Bestückungsfläche 6 aus, sodass er dort mit einem auf der Bestückungsfläche 6 montierten Steuerventil 3 verbunden ist.
Exemplarisch sind jedem Steuerventil 3 zwei eigene Fluidkanäle 13, die zu der Anschlussfläche 12 führen, zugeordnet.
Bei dem Fluidkanal 13 handelt es sich bevorzugt um einen zur Betätigung eines Verbrauchers 10 verwendeten Arbeitskanal 13a. In jedem Kanalendabschnitt 14 ist ein Anschlussstück 15 befestigt, an das eine nur strichpunktiert angedeutete Fluidleitung 16 anschließbar ist, bevorzugt in lösbarer Weise. Diese Fluidleitung 16 führt zu einem schematisch abgebildeten Verbraucher 10, bei dem es sich insbesondere um einen fluidbetätigten Antrieb handelt, insbesondere um einen pneumatischen Linearantrieb oder Drehantrieb.
Jedes Steuerventil 3 hat ein Ventilgehäuse 17, mit dem es an der Bestückungsfläche 6 montiert ist, und außerdem im Innern des Ventilgehäuses 17 angeordnete Ventilmittel 18 mit einem beweglichen Ventilglied 18a. Letzteres ist in der Zeichnung nur schematisch angedeutet. Abhängig von der im Rahmen einer Umschaltbewegung einstellbaren Schaltstellung des Ventilgliedes 18a sind die Ventilmittel 18 in der Lage, jeden der Arbeitskanäle 13a alternativ mit dem Speisekanal 7 oder mit einem Entlastungskanal 8 fluidisch zu verbinden. Somit kann durch die Steuerventile 3 die Fluidströmung in den Arbeitskanälen 13a gesteuert werden. Es besteht die Möglichkeit, durch den Speisekanal 7 hindurch zugeführtes Druckmedium durch einen Arbeitskanal 13a hindurch an den angeschlossenen Verbraucher 10 auszugeben. Ebenso besteht die Möglichkeit, von einem Verbraucher zurückströmendes Medium durch einen Arbeitskanal 13a und einen Entlastungskanal 8 hindurch zur Atmosphäre abzuführen. Die Fluidströmung erfolgt dabei stets durch eines der Steuerventile 3 hindurch.
Jedes Anschlussstück 15 weist rückseitig einen Befestigungsabschnitt 22 auf, mit dem es von der Seite der Anschlussfläche 12 her in den zugeordneten Kanalendabschnitt 14 eingreift und mit dem es im Innern des Kanalendabschnittes 14 an dem Grundkörper 4 befestigt ist.
Entsprechend des Ausführungsbeispiels ist der Befestigungsabschnitt 22 bevorzugt als ein Gewindestutzen 22a ausgebildet, der über ein Außengewinde 23 verfügt, mit dem er in ein am Innenumfang des Kanalendabschnittes 14 ausgebildetes Innengewinde 24 des zugeordneten Fluidkanals 13 eingeschraubt ist. Mit einer der Anschlussfläche 12 zugewandten Spannfläche 25 ist das Anschlussstück 15 durch Aufbringen eines entsprechenden Drehmomentes mit dem Grundkörper 4 verspannt.
Bei einem nicht illustrierten Ausführungsbeispiel ist der Befestigungsabschnitt 22 als ein Einpressstutzen ausgebildet, der in einen gewindelosen Kanalendabschnitt 14 fest eingepresst ist.
Das Anschlussstück 15 hat bevorzugt einen sich axial nach vorne hin an den Befestigungsabschnitt 22 anschließenden Anschlussabschnitt 26, der bezüglich der Anschlussfläche 12 vorsteht. Dieser Anschlussabschnitt 26 hat zweckmäßigerweise einen größeren Außendurchmesser als der Befestigungsabschnitt 22, sodass sich zwischen den beiden Abschnitten 22, 26 eine Ringstufe 27 ergibt, die eine axial nach rückwärts gerichtete Ringfläche aufweist, welche die Spannfläche 25 bildet.
Vorzugsweise ist die Spannfläche 25 von einer ringförmigen Dichtung 28 gebildet, die im Bereich der Ringstufe 27 koaxial zu dem Anschlussstück 15 angeordnet ist, dessen Längsachse bei 32 strichpunktiert angedeutet ist.
Das Anschlussstück 15 ist koaxial von einem Anschlusskanal 33 durchsetzt. Dieser mündet einenends rückseitig zur freien Stirnfläche 31 des Befestigungsabschnittes 22 aus, sodass er mit dem Arbeitskanal 13a in Fluidverbindung steht. Der axial entgegengesetzte vordere Endabschnitt des Anschlusskanals 33 bildet eine Anschlussausnehmung 34, die zu der vom Grundkörper 4 abgewandten vorderen Stirnseite des Anschlussabschnittes 26 hin offen ist und die dazu dient, den Endabschnitt der angeschlossenen Fluidleitung 16 aufzunehmen.
Bevorzugt ist das Anschlussstück 15 zur Steckverbindung mit einer Fluidleitung 16 ausgebildet. Die Fluidleitung 16 kann zum Anschließen an das Anschlussstück 15 in den Anschlussabschnitt 26 eingesteckt werden. Eine in der Anschlussausnehmung 34 angeordnete, am Anschlussabschnitt 26 fixierte Halteeinrichtung 35 ist dazu ausgebildet, die eingesteckte Fluidleitung 16 festzuhalten, insbesondere in lösbarer Weise.
Exemplarisch enthält die Halteeinrichtung 35 einen zu der Längsachse 32 koaxialen Haltering mit einzelnen Halteklauen, die in radialer Richtung elastisch verformbar sind und die eingesteckte Fluidleitung 16 an ihrem Außenumfang beaufschlagen und dadurch festhalten. Bevorzugt enthält das Anschlussstück 15 ein insbesondere hülsenförmiges Löseelement 36, das auch in die Anschlussausnehmung 34 eintaucht und das von der angeschlossenen Fluidleitung 16 durchsetzt ist. Es kann manuell beaufschlagt und dadurch in Richtung zu der Halteeinrichtung 35 verschoben werden, um selbige zur Ermöglichung eines Herausziehens der Fluidleitung 16 zeitweilig zu deaktivieren.
Ein vergleichbar ausgebildetes Anschlussstück 15 ist zweckmäßigerweise auch dem Speisekanal 7 zugeordnet, um eine den Speisekanal 7 mit der Druckquelle P verbindende Fluidleitung lösbar fixieren zu können (nicht dargestellt).
Die Halteeinrichtung 35 kann beispielsweise auch zur Schraubbefestigung der Fluidleitung 16 ausgebildet sein.
Mindestens ein Anschlussstück 15 dient zur Mitwirkung an einer Druckerfassung des in dem ihm zugeordneten Fluidkanal 13 herrschenden Fluiddruckes. Dieses Anschlussstück 15 wird daher zur besseren Unterscheidung auch als Druckabgriffs-Anschlussstück 15a bezeichnet. Exemplarisch sind alle mit einem als Arbeitskanal 13a ausgebildeten Fluidkanal 13 verbundenen Anschlussstücke 15 als Druckabgriffs-Anschlussstücke 15a ausgebildet. Konkret handelt es sich dabei, entsprechend der gleichen Anzahl von Fluidkanälen 13 beziehungsweise Arbeitskanälen 13a, um vier Druckabgriffs-Anschlussstücke 15a.
Jedes Druckabgriffs-Anschlussstück 15a kooperiert mit einem Druckerfassungsmodul 37, das zur Druckerfassung desjenigen Fluiddruckes geeignet ist, der in dem Fluidkanal 13 herrscht, in den ein Druckabgriffs-Anschlussstück 15a eingesetzt ist. Um die Druckerfassungsfunktion ausführen zu können, verfügt das Druckerfassungsmodul 37 pro von ihm zu überwachendem Fluidkanal 13 über ein Druckerfassungsmittel 38.
Bevorzugt ist ein und dasselbe Druckerfassungsmodul 37 dafür ausgelegt, unabhängig voneinander den Fluiddruck in mehreren Fluidkanälen 13 zu erfassen. Dies trifft auf das Ausführungsbeispiel zu. Hier mündet, wie schon erwähnt, eine Gruppe von Fluidkanälen 13 zu der Anschlussfläche 12 aus, wobei in jedem zugehörigen Kanalendabschnitt 14 ein Druckabgriffs-Anschlussstück 15a einer Gruppe von Druckabgriffs-Anschlussstücken 15a fixiert ist. Ein dieser Gruppe von Druckabgriffs-Anschlussstücken 15a gemeinsam zugeordnetes Druckerfassungsmodul 37 verfügt über eine der Anzahl der Druckabgriffs-Anschlussstücke 15a entsprechende Anzahl von Druckerfassungsmitteln 38, die unter Mitwirkung von jeweils einem der Druckabgriffs-Anschlussstücke 15a durch den im zugeordneten Fluidkanal 13 herrschenden Fluiddruck beaufschlagt sind.
Es besteht allerdings ohne weiteres die Möglichkeit, für mindestens eine und bevorzugt für jede druckmäßig zu überwachende Fluidleitung 16 ein eigenes, individuelles Druckerfassungsmodul 37 vorzusehen. Dieses verfügt dann über ein Druckerfassungsmittel 38 für nur einen einzigen Fluidkanal 13.
Das Druckerfassungsmodul 37 ist zwischen die Anschlussfläche 12 des Grundkörpers 4 und jedes ihm zugeordnete Druckabgriffs-Anschlussstück 15a eingegliedert. Jedes Druckabgriffs-Anschlussstück 15a trägt zur Bildung eines Druckabgriffskanals 42 bei, der einerseits mit dem Arbeitskanal 13a kommuniziert und andererseits den auf diese Weise abgegriffenen Fluiddruck dem zugeordneten Druckerfassungsmittel 38 des Druckerfassungsmoduls 37 zuführt, damit dieses durch den in dem Fluidkanal 13 herrschenden Fluiddruck beaufschlagt ist. Exemplarisch resultiert der Druckabgriffskanal 42 pro Druckabgriffs-Anschlussstück 15a aus mehreren sich axial erstreckenden Zwischenräumen 43, die innerhalb des Fluidkanals 13 in dem radial zwischen dem Außenumfang des Befestigungsabschnittes 22 und dem Innenumfang des Kanalendabschnittes 14 befindlichen Bereich ausgebildet sind. Beim Ausführungsbeispiel ist jeder Druckabgriffskanal 42 von zwei solcher Zwischenräume 43 gebildet, die sich bevorzugt bezüglich der Längsachse 32 diametral gegenüberliegen.
Wie insbesondere aus 5 gut ersichtlich ist, kann jeder Zwischenraum 43 dadurch realisiert sein, dass der außen grundsätzlich kreiszylindrisch konturierte Befestigungsabschnitt 22 an einer Stelle seines Umfanges eine Abflachung 44 aufweist, die in der Schnittebene der 5 betrachtet entsprechend der Sekante eines Kreises angeordnet ist. Eine andere, in 5 strichpunktiert illustrierte Möglichkeit zur Ausbildung eines Zwischenraumes 43 besteht darin, in den grundsätzlich kreiszylindrisch konturierten Außenumfang des Befestigungsabschnittes 22 eine nutartige Vertiefung 45 einzubringen. In beiden Fällen wird der Zwischenraum 43 radial innen vom Befestigungsabschnitt 22 des Druckabgriffs-Anschlussstückes 15a und radial außen von der Innenumfangsfläche des Kanalendabschnittes 14 begrenzt.
Der Zwischenraum 43 erstreckt sich in der Längsrichtung des Druckabgriffs-Anschlussstückes 15a, wobei er zur rückwärtigen Stirnfläche 31 des Druckabgriffs-Anschlussstückes 15, die gleichzeitig die rückwärtige Abschlussfläche des Befestigungsabschnittes 22 bildet, offen ist.
Die Abflachung 44 oder alternativ nutartige Vertiefung 45 erstreckt sich zweckmäßigerweise axial bis hin zu dem Anschlussabschnitt 26. Zumindest ist die Länge jedoch bevorzugt so gewählt, dass der Druckabgriffskanal 42 sich ausgehend von der rückwärtigen Stirnfläche 31 bis außerhalb des Grundkörpers 4 im Bereich der Anschlussfläche 12 erstreckt.
Durch die Abflachung 44 oder nutartige Vertiefung 45 wird gemäß 2 zwar das bevorzugt vorhandene Außengewinde 23 in der Umfangsrichtung unterbrochen. Dies wirkt sich jedoch nicht auf die wirksame Schraubverbindung des Befestigungsabschnittes 22 mit dem Grundkörper 4 aus.
Ist der Befestigungsabschnitt 22 entsprechend des Ausführungsbeispiels als ein Gewindestutzen 22a ausgebildet, kann bei ausreichendem Spiel oder Freiraum zwischen dem Außengewinde 23 und dem Innengewinde 24 auf zusätzliche Maßnahmen zur Bildung eines Druckabgriffskanals 42 verzichtet werden. In diesem Fall bildet unmittelbar der radial zwischen den beiden Gewinden 23, 24 vorhandene Zwischenraum den Druckabgriffskanal 42. Diese Funktionalität kann ohne weiteres mit mindestens einem der schon beschriebenen Zwischenräume 43 kombiniert sein.
Vorzugsweise ist das Druckerfassungsmodul 37 durch das mindestens eine ihm zugeordnete Druckabgriffs-Anschlussstück 15a am Grundkörper 4 gehalten. Besonders vorteilhaft ist dabei die beim Ausführungsbeispiel umgesetzte Variante, bei der das Druckerfassungsmodul 37 ausschließlich durch das mindestens eine Druckabgriffs-Anschlussstück 15a am Grundkörper 4 fixiert ist.
Bevorzugt ist das Druckerfassungsmodul 37 von jedem ihm zugeordneten Druckabgriffs-Anschlussstück 15a durchsetzt. Dabei stützt sich das Druckabgriffs-Anschlussstück 15a mit seiner Spannfläche 25 an der von der Anschlussfläche 12 abgewandten Vorderfläche 46 des Druckerfassungsmoduls 37 ab und drückt das Druckerfassungsmodul 37 in Richtung der Anschlussfläche 12, sodass es zwischen der Spannfläche 25 des Druckabgriffs-Anschlussstückes 15a und der Anschlussfläche 12 des Grundkörpers 4 fest eingespannt und dadurch sicher festgehalten ist.
Bei dem illustrierten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Druckerfassungsmodul 37 plattenförmig ausgebildet und so angeordnet, dass seine Plattenebene 47 parallel zu der benachbarten Anschlussfläche 12 des Grundkörpers 4 verläuft.
Für jedes dem Druckerfassungsmodul 37 zugeordnete Druckabgriffs-Anschlussstück 15a ist das Druckerfassungsmodul 37 mit einer Durchbrechung 48 versehen, die das Druckerfassungsmodul 37 rechtwinkelig zu der Plattenebene 47 durchsetzt, sodass sie einerseits zu der Vorderfläche 46 und andererseits zu der diesbezüglich entgegengesetzten, der Anschlussfläche 12 zugewandten Rückfläche 52 des Druckerfassungsmoduls 37 ausmündet. Jedes Druckabgriffs-Anschlussstück 15a durchsetzt eine der Durchbrechungen 48 mit seinem Befestigungsabschnitt 22, der über die Rückfläche 52 vorsteht und in den zugeordneten Kanalendabschnitt 14 eingreift. Die Spannfläche 25 liegt rings um die Durchbrechung 48 herum an der Vorderfläche 46 des Druckerfassungsmoduls 37 an. Da die Spannfläche 25 bevorzugt von einer Dichtung 28 gebildet ist, ergibt sich daraus eine Abdichtung der Durchbrechung 48 zur Vorderseite des Druckerfassungsmoduls 37 hin.
Bevorzugt umfasst jedes Druckerfassungsmittel 38 eine drucksensitive Wand 53. Diese drucksensitive Wand 53 trennt einen dem Atmosphärendruck ausgesetzten Referenzbereich 64 fluiddicht von einem Beaufschlagungsraum 54 ab, der mit dem Druckabgriffskanal 42 des zugeordneten Druckabgriffs-Anschlussstücks 15a in Fluidverbindung steht. Somit herrscht in dem Beaufschlagungsraum 54 gemäß Pfeil 55 der gleiche Fluiddruck wie in dem exemplarisch von einem Arbeitskanal 13a gebildeten Fluidkanal 13, wodurch die drucksensitive Wand 53 von der Seite des Beaufschlagungsraumes 54 her durch den im zu erfassenden Fluidkanal 13 herrschenden Fluiddruck beaufschlagt ist.
Aus der Druckdifferenz zwischen dem im Beaufschlagungsraum 54 herrschenden Fluiddruck und dem in dem Referenzbereich 64 herrschenden Atmosphärendruck resultiert eine Beaufschlagung der drucksensitiven Wand 53 durch eine Differenzkraft, woraus ein elektrisches Drucksignal generiert wird, das sich durch geeignete Mittel abgreifen und für Überwachungs- und/oder Steuerungsaufgaben verwenden lässt. Exemplarisch führt die auf die drucksensitive Wand 53 wirkende Druckdifferenz zu einer Verformung und Bewegung der drucksensitiven Wand 53.
Exemplarisch ist das Druckerfassungsmodul 37 mit einer elektromechanischen Schnittstelle 56 versehen, die für eine Signalübertragung des generierten elektrischen Drucksignals an beispielsweise eine externe elektronische Steuereinrichtung 59 ausgelegt ist. Die elektromechanische Schnittstelle 56 ist zweckmäßigerweise an der dem Grundkörper 4 abgewandten Vorderfläche 46 des Druckerfassungsmoduls 37 angebracht, kann aber auch an einer anderen Stelle platziert sein. Sie ist insbesondere in Form eines Steckverbinders ausgebildet.
Bei dem illustrierten Ausführungsbeispiel bildet die drucksensitive Wand 53 ein druckabhängig bewegliches Schaltelement 53a. Selbiges ist als eine flexible Membran ausgebildet und ist an der dem Beaufschlagungsraum 54 abgewandten Seite elektrisch leitfähig. Bevorzugt ist jedes Schaltelement 53a Bestandteil einer Folie 57, die an einer der Vorderfläche 46 entgegengesetzten Rückseite einer Leiterplatte 58 des Druckerfassungsmoduls 37 appliziert ist. Die Leiterplatte 58 verfügt in dem dem beweglichen Schaltelement 53a gegenüberliegenden Bereich über eine Kontaktflächenanordnung 61, die zu einer elektrischen Leiteranordnung 62 gehört, mit deren Hilfe das erzeugte Drucksignal ausgebbar und insbesondere an die elektromechanische Schnittstelle 56 leitbar ist. Zwischen der Leiterplatte 58 und der Folie 57 eingegliederte Abstandshaltermittel 63 sorgen dafür, dass das Schaltelement 53a im drucklosen Zustand des angeschlossenen Fluidkanals 13 einen Abstand zur gegenüberliegenden Kontaktflächenanordnung der Leiterplatte 58 aufweist. Ein aus diesem Abstand resultierender Zwischenraum ist bei 64a. Über eine Atmungsbohrung 65, die insbesondere die Leiterplatte 58 durchsetzt, ist der Zwischenraum 64a ständig dem Atmosphärendruck ausgesetzt und bildet den weiter oben angesprochenen, Referenzbereich 64 des Druckerfassungsmittels 38.
Bei einem Druckanstieg im Fluidkanal 13 steigt gemäß Pfeil 55 auch der Fluiddruck in dem Beaufschlagungsraum 54, woraus eine Auslenkung des Schaltelementes 53a resultiert, die wiederum die Erzeugung eines elektrischen Drucksignals zur Folge hat, wenn das Schaltelement 53a die gegenüberliegende Kontaktflächenanordnung 61 berührt und dadurch mindestens einen Stromkreis schließt.
Vorzugsweise ist die Elastizität des Schaltelementes 53a so ausgelegt, dass es nur dann zur Ausgabe eines Drucksignals verformt wird, wenn in dem Fluidkanal 13 eine vorbestimmte Druckhöhe erreicht ist. Auf diese Weise kann problemlos verifiziert werden, ob ein ordnungsgemäßer Betrieb vorliegt oder nicht.
Die Folie 57 ist zusammen mit den Abstandshaltermitteln 63 und der Leiterplatte 58 zweckmäßigerweise zu einer Baueinheit zusammengefasst, die das Druckerfassungsmodul 37 repräsentiert. Die Folie 57 ist insbesondere angeklebt. Besonders kostengünstig lässt sich die Folie 57 zur Realisierung der Schaltelemente 53a nach Art einer sogenannten Drucktasterfolie ausbilden, wie sie bei Folientastaturen üblich ist. Die Durchbrechungen 48 durchsetzen sowohl die Leiterplatte 58 als auch die Folie 57.
Eine alternative Möglichkeit zur Realisierung der drucksensitiven Wand 53 besteht in der Verwendung einer starren Wand aus piezoresistivem Material, die zwischen zwei an die elektrische Leiteranordnung 62 angeschlossenen Elektroden platziert ist. Hier führt eine Änderung des im Fluidkanal 13 herrschenden Fluiddruckes zu einer Veränderung der die piezoresistive Wand beaufschlagenden Druckkräfte, was die Änderung eines elektrischen Widerstandes zur Folge hat, die zur Generierung eines elektrischen Drucksignals herangezogen wird.
Der Beaufschlagungsraum 54 könnte gekapselt im Innern des Druckerfassungsmoduls 37 ausgebildet sein. Zweckmäßigerweise ist er jedoch zum Grundkörper 4 hin offen und auf der Seite des Grundkörpers 4 durch die Anschlussfläche 12 verschlossen.
Zur Ausbildung des Beaufschlagungsraumes 54 ist exemplarisch zwischen dem Druckerfassungsmodul 37 und der Anschlussfläche 12 des Grundkörpers 4 eine Dichtungsplatte 66 angeordnet. Sie ist parallel zur Plattenebene 47 des Druckerfassungsmoduls 37 ausgerichtet. Die Dichtungsplatte 66 ist im Bereich jedes Druckabgriffs-Anschlussstücks 15a von einer Durchbrechung 67 durchsetzt, die mit einer Durchbrechung 48 des Druckerfassungsmoduls 37 fluchtet. Jede Durchbrechung 67 ist an der dem Druckerfassungsmodul 37 zugewandten Vorderseite und an der dem Grundkörper 4 zugewandten Rückseite von einer Dichtung 68 umrahmt, die unter Abdichtung einerseits an der Rückfläche 52 des Druckerfassungsmoduls 37 und andererseits an der Anschlussfläche 12 des Grundkörpers 4 anliegt.
Jedes Druckabgriffs-Anschlussstück 15a durchsetzt mit seinem Befestigungsabschnitt 22 die miteinander fluchtenden Durchbrechungen 48, 67. Dabei hat die Durchbrechung 67 der Dichtungsplatte 66 im Bereich des Befestigungsabschnittes 22 einen ersten Durchbrechungsabschnitt 67a, dessen Querschnitt größer ist als der äußere Querschnitt des ihn durchsetzenden Befestigungsabschnittes 22, sodass rings um den Befestigungsabschnitt 22 herum ein ringförmiger Spalt 72 vorliegt, der in den sich axial anschließenden Druckabgriffskanal 62 übergeht.
Jede Durchbrechung 67 hat außerdem einen sich in der Ebene der Dichtungsplatte 66 an den ersten Durchbrechungsabschnitt 67a anschließenden zweiten Durchbrechungsabschnitt 67b, der sich in den seitlich neben dem Druckabgriffs-Anschlussstück 15a befindlichen Bereich erstreckt. Dieser zweite Durchbrechungsabschnitt 67b bildet den Beaufschlagungsraum 54. Somit wird mittels der Dichtungsplatte 66 ein den Spalt 72 enthaltender Strömungsweg zwischen dem Druckabgriffskanal 42 und dem Beaufschlagungsraum 54 definiert, der dem im Fluidkanal 13 befindlichen Druckmedium einen ungehinderten Eintritt in den Beaufschlagungsraum 54 ermöglicht.
Während die Dichtungsplatte 66 beim Ausführungsbeispiel ein bezüglich des Druckerfassungsmoduls 37 gesondertes Element ist, kann sie gemäß einem nicht illustrierten Ausführungsbeispiel auch als ein integraler Bestandteil des Druckerfassungsmoduls 37 ausgebildet sein. Sie kann dann beispielsweise rückseitig an der Folie 57 fixiert sein.
Bei entsprechender Ausgestaltung der Druckerfassungsmittel 38 ist nicht nur eine bestimmte Druckschwelle im Fluidkanal 13 überwachbar, sondern ein weiträumiger Druckbereich. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Druckerfassungsmittel 38 entsprechend der schematischen Illustration in 1 über einen Absolutdrucksensor 73 verfügen, der zweckmäßigerweise an der Rückseite der Leiterplatte 58 angeordnet ist. Das Druckerfassungsmodul 37 kann für jeden zu überwachenden Fluidkanal 13 einen eigenen Absolutdrucksensor 73 aufweisen.
Die beschriebenen Druckerfassungsmaßnahmen können auch direkt an einem Steuerventil 3 realisiert werden, unabhängig davon, ob das Steuerventil 3 an einem Ventilträger 2 befestigt ist oder nicht. In diesem Fall bildet das Ventilgehäuse 17 den mit dem Druckerfassungsmodul 37 und mit mindestens einem Druckabgriffs-Anschlussstück 15a bestückten Grundkörper 4.
Bei ein und derselben Ventilanordnung 1 können außer einem oder mehreren Druckabgriffs-Anschlussstücken 15a ohne weiteres auch als Standard-Anschlussstücke ausgebildete Anschlussstücke 15 für Fluidleitungen 16 vorhanden sein, die nicht für erfindungsgemäße Druckabgriffszwecke ausgebildet sind. Beispielsweise besteht beim Ausführungsbeispiel die Möglichkeit, mindestens eines der Druckabgriffs-Anschlussstücke 15a durch ein Standard-Anschlussstück zu ersetzen, dessen einzige Funktion darin besteht, eine Fluidleitung 16 anschließen zu können.
Soweit sich die vorstehenden Ausführungen zur Druckerfassung auf einen Fluidkanal 13 bzw. Arbeitskanal 13a beziehen, gelten sie allgemein für jeden fluidführenden Kanal der Ventilanordnung 1, der hinsichtlich des in ihm herrschenden Fluiddruckes überwacht werden soll, d.h. beispielsweise auch für den Speisekanal 7.
Die beispielsgemäße Ventilanordnung 1 bietet den Vorteil, dass sich die Druckerfassungsmaßnahmen nicht auf die Anbringung und Ausgestaltung der Steuerventile 13 auswirken. Im Prinzip kann eine bereits existierende, von Hause aus nicht für Druckerfassungsmaßnahmen ausgelegte Ventilanordnung sehr einfach mit den erfindungsgemäßen Druckerfassungsmaßnahmen nachgerüstet werden, indem mindestens ein vorhandenes Standard-Anschlussstück durch ein Druckabgriffs-Anschlussstück 15a ersetzt und mit einem Druckerfassungsmodul 37 kombiniert wird.
Die drucksensitive Wand 53 ist nicht zwingend mittels einer separaten Folie 57 zu realisieren, sondern kann beispielsweise auch ein unmittelbarer Bestandteil der Leiterplatte 58 oder der Dichtungsplatte 66 sein. Letztere kann beispielsweise eine leitende Membran als drucksensitive Wand 53 aufweisen.
Anstelle der beschriebenen Ausführungsformen von Druckerfassungsmitteln 38 können auch eigenständige Drucksensoren als Druckerfassungsmittel 38 verwendet werden, die auf einer Leiterplatte oder einer anderen Trägerplatte des Druckerfassungsmoduls 37 sitzen.
Die Steuerventile 3 sind zweckmäßigerweise von einem elektrisch betätigbaren Typ. Sie können direkt elektrisch betätigbar ausgeführt sein oder aber, bevorzugt, als elektrofluidisch vorgesteuerte Ventile, die mindestens ein elektrisch betätigbares Vorsteuerventil zur Aktivierung enthalten. Die für die Betätigung der Steuerventile 3 erforderlichen elektrischen Betätigungssignale werden über nicht weiter abgebildete elektrische Leiter zugeführt, die insbesondere in einem dafür ausgebildeten Kommunikationskanal 74 des Grundkörpers 4 verlegt sind.
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 10316129 A1 [0002]
DE 102014004205 A1 [0003]
EP 1081389 B1 [0004]
WO 2016/102689 A1 [0005]

Claims

Ventilanordnung, mit mindestens einem zur Steuerung der Strömung eines Fluides dienenden Steuerventil (3), dem ein Grundkörper (4) zugeordnet ist, der außen eine Anschlussfläche (12) aufweist, an der mindestens ein Fluidkanal (13) der Ventilanordnung (1) mit einem Kanalendabschnitt (14) ausmündet, in dem ein zum Anschließen einer Fluidleitung (16) ausgebildetes, von einem Anschlusskanal (33) durchsetztes Anschlussstück (15) mit einem Befestigungsabschnitt (22) fixiert ist, und mit mindestens einem Druckerfassungsmodul (37) zur Erfassung eines in der Ventilanordnung (1) herrschenden Fluiddruckes, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Anschlussstück (15) als ein Druckabgriffs-Anschlussstück (15a) ausgebildet ist, das zur Bildung eines mit dem Anschlusskanal (33) kommunizierenden Druckabgriffskanals (42) beiträgt, wobei das Druckerfassungsmodul (37) zwischen die Anschlussfläche (12) des Grundkörpers (4) und das Druckabgriffs-Anschlussstück (15a) eingegliedert ist und über mindestens ein Druckerfassungsmittel (38) verfügt, das über den Druckabgriffskanal (42) von dem in dem Fluidkanal (13) herrschenden Fluiddruck beaufschlagbar ist.
Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein mit einem Druckabgriffs-Anschlussstück (15a) bestückter Fluidkanal (13) ein zur Betätigung eines Verbrauchers dienender Arbeitskanal (13a) ist, wobei durch das mindestens eine Steuerventil (3) eine Fluidströmung in dem Arbeitskanal (13a) steuerbar ist.
Ventilanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (4) Bestandteil eines mit mehreren Steuerventilen (3) bestückten Ventilträgers (2) ist.
Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an der Anschlussfläche (12) des Grundkörpers (4) eine Gruppe von Fluidkanälen (13) mit jeweils einem Kanalendabschnitt (14) ausmündet, wobei in jedem dieser Kanalendabschnitte (14) ein Druckabgriffs-Anschlussstück (15a) einer Gruppe von Druckabgriffs-Anschlussstücken (15a) mit einem Befestigungsabschnitt (22) fixiert ist, wobei ein der Gruppe von Fluidkanälen (13) gemeinsam zugeordnetes Druckerfassungsmodul (37) zwischen die Anschlussfläche (12) und die Gruppe von Druckabgriffs-Anschlussstücken (15a) eingegliedert ist, das pro Druckabgriffs-Anschlussstück (15a) ein Druckerfassungsmittel (38) aufweist, das über einen unter Mitwirkung des zugeordneten Druckabgriffs-Anschlussstücks (15a) definierten Druckabgriffskanal (42) von dem in dem mit dem Druckabgriffs-Anschlussstück (15a) ausgestatteten Fluidkanal (13) herrschenden Fluiddruck beaufschlagt ist.
Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckerfassungsmodul (37) plattenförmig ausgebildet ist, wobei seine Plattenebene (47) parallel zu der Anschlussfläche (12) ausgerichtet ist, wobei das Druckerfassungsmodul (37) zweckmäßigerweise über eine das mindestens eine Druckerfassungsmittel (38) tragende Leiterplatte (58) verfügt.
Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckerfassungsmodul (37) nur durch das mindestens eine Druckabgriffs-Anschlussstück (15a) an dem Grundkörper (4) gehalten ist.
Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckerfassungsmodul (37) zwischen dem mindestens einen Druckabgriffs-Anschlussstück (15a) und dem Grundkörper (4) eingespannt und dadurch an dem Grundkörper (4) gehalten ist.
Ventilanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Druckabgriffs-Anschlussstück (15a) einen über einen größeren Außendurchmesser als der Befestigungsabschnitt (22) verfügenden Anschlussabschnitt (26) aufweist, der über eine Halteeinrichtung (35) zum Festhalten einer eingesteckten Fluidleitung (16) verfügt und der sich über eine Ringstufe (27) axial außen an den Befestigungsabschnitt (22) anschließt, wobei die Ringstufe (27) eine dem Befestigungsabschnitt (22) zugewandte Spannfläche (25) definiert, die an dem Druckerfassungsmodul (37) anliegt, zweckmäßigerweise mit einer abdichtenden Wirkung.
Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckerfassungsmodul (37) von dem mindestens einen Druckabgriffs-Anschlussstück (15a) durchsetzt ist.
Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsabschnitt (22) des Druckabgriffs-Anschlussstücks (15a) ein Außengewinde (23) aufweist, mit dem er in den mit einem Innengewinde (24) versehenen Kanalendabschnitt (14) des zugeordneten Fluidkanals (13) eingeschraubt ist.
Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckabgriffskanal (42) von mindestens einem radial zwischen dem Außenumfang des Befestigungsabschnittes (22) des Druckabgriffs-Anschlussstücks (15a) und dem Innenumfang des zugeordneten Kanalendabschnittes (14) ausgebildeten Zwischenraum (43) gebildet ist.
Ventilanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsabschnitt (22) des Druckabgriffs-Anschlussstücks (15a) zur Bildung des als Druckabgriffskanal (42) fungierenden Zwischenraumes (43) an seinem Außenumfang eine Abflachung (44) oder eine nutartige Vertiefung (45) aufweist.
Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Druckerfassungsmittel (38) einen mit dem zugeordneten Druckabgriffskanal (42) kommunizierenden Beaufschlagungsraum (54) begrenzt, der seitlich neben dem zugeordneten Druckabgriffs-Anschlussstück (15a) angeordnet ist, zweckmäßigerweise im Bereich der der Anschlussfläche (12) des Grundkörpers (4) zugewandten Rückseite des Druckerfassungsmoduls (37).
Ventilanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Beaufschlagungsraum (54) durch eine drucksensitive Wand (53) des Druckerfassungsmoduls (37) begrenzt ist, die zweckmäßigerweise ein druckabhängig verformbares oder bewegliches Schaltelement (53a) der Druckerfassungsmittel (38) bildet.
Ventilanordnung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Druckerfassungsmodul (37) und der Anschlussfläche (12) des Grundkörpers (4) eine von dem zugeordneten Druckabgriffs-Anschlussstück (15a) durchsetzte Dichtungsplatte (66) angeordnet ist, die einen Strömungsweg zwischen dem Druckabgriffskanal (42) und dem zugeordneten Beaufschlagungsraum (54) definiert.
Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckerfassungsmittel (38) einen Absolutdrucksensor (73) enthalten.
Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckerfassungsmodul (37) über eine elektromechanische Schnittstelle (56) zur Signalübertragung verfügt, die zweckmäßigerweise an der der Anschlussfläche (12) des Grundkörpers (4) abgewandten Vorderfläche (46) des Druckerfassungsmoduls (37) angeordnet ist.