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Die Erfindung betrifft ein fluidisches System, ein Rückschlagventil und ein Verfahren zum Versetzen eines fluidischen Aktors in einen Sicherheitszustand. Das fluidische System umfasst einen fluidischen Aktor mit einer ersten Druckkammer und einem Aktorglied, auf das durch Beaufschlagung der ersten Druckkammer mit einem Druckfluid eine fluidische Antriebskraft ausgeübt werden kann, um das Aktorglied in seiner Stellung zu verändern.
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Das fluidische System umfasst ferner eine Steuerventileinrichtung, die ausgebildet ist, zur Steuerung der Stellung des Aktorglieds die erste Druckkammer wahlweise mit einer Druckfluid-Versorgungsleitung fluidisch zu verbinden, um der ersten Druckkammer das Druckfluid zuzuführen, oder mit einer Druckfluidsenke fluidisch zu verbinden, um das Druckfluid aus der ersten Druckkammer abzulassen.
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Ein derartiges fluidisches System ist beispielsweise aus der
WO 2017/182325A1 und der
WO 2017/182268 A1 bekannt.
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Die
DE 10 2014 207 669 A1 betrifft ein Steuerungssystem für eine hydraulische Arbeitsmaschine mit mehreren hydraulischen Arbeitskreisen zur Druckölversorgung von Stellgliedern und/oder Antriebsaggregaten beweglicher Maschinenteile und einer Nothaltschaltung für die Arbeitskreise zur Vermeidung einer Gefährdung durch die Maschinenteile. Die Nothaltschaltung weist ein einziges elektrohydraulisches Sicherheitsventil auf, das an seinem Einlass mit den Arbeitskreisen über jeweils mindestens eine Abzweigleitung parallel verbunden ist und auslassseitig an eine Druckentlastungsstelle angeschlossen ist.
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Die
DE 20 2005 020 318 U1 beschreibt ein Rückschlagventil mit einem gegen die Kraft einer Feder vom Ventilsitz abhebbar angeordneten Ventilkörper. Das Rückschlagventil verfügt über einen zum Abdichten der Wegsamkeit zwischen dem Ventilsitz und dem Ventilkörper vorgesehenen Dichtring, durch den die Durchflussrichtung geschlossen bleibt, wenn der Ventilkörper infolge eines anstehenden, unterhalb seines Nennöffnungsdrucks befindlichen Mediendruckes bereits von dem Ventilsitz abgehoben ist.
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Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Sicherheit des fluidischen Systems zu erhöhen.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein fluidisches System gemäß Anspruch 1. Das fluidische System umfasst eine Sicherheitseinrichtung zur Bereitstellung eines Sicherheitszustands, bei dem auf das Aktorglied keine fluidische Antriebskraft ausgeübt wird. Die Sicherheitseinrichtung umfasst ein parallel zur Steuerventileinrichtung zwischen die erste Druckkammer und die Druckfluid-Versorgungsleitung geschaltetes erstes Rückschlagventil. Die Sicherheitseinrichtung umfasst ferner eine Sicherheitsventileinheit, die ausgebildet ist, in einer Sicherheitsschaltstellung die Druckfluid-Versorgungsleitung mit der Druckfluidsenke fluidisch zu verbinden, so dass in der ersten Druckkammer vorhandenes Druckfluid über das erste Rückschlagventil und die Druckfluid-Versorgungsleitung in die Druckfluidsenke abgelassen werden kann, um den Sicherheitszustand bereitzustellen.
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Durch das Rückschlagventil und die Sicherheitsventileinheit kann ein zusätzlicher fluidischer Pfad bereitgestellt werden, durch den das Druckfluid aus der ersten Druckkammer in die Druckfluidsenke abfließen kann. Selbst wenn die Steuerventileinrichtung ausfällt, ist es somit immer noch möglich, den fluidischen Aktor in den Sicherheitszustand zu versetzen.
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Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Rückschlagventil, umfassend einen ersten Ventilanschluss, einen zweiten Ventilanschluss, ein Dichtelement und ein Rückschlagelement, das in einer Sperrstellung durch Anlage an dem Dichtelement eine fluidische Verbindung zwischen dem ersten Ventilanschluss und dem zweiten Ventilanschluss sperrt. Das Rückschlagelement weist in der Sperrstellung auf der dem zweiten Ventilanschluss zugeordneten Seite eine kleinere Wirkfläche als auf der dem ersten Ventilanschluss zugeordneten Seite auf, so dass zur Versetzung des Rückschlagelements aus der Sperrstellung eine Druckfluid-Beaufschlagung des Rückschlagelements erforderlich ist, durch die ein durch den Flächenunterschied der Wirkflächen vorbestimmtes Druckverhältnis zwischen den beiden Seiten erfüllt wird.
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Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zum Versetzen eines fluidischen Aktors in einen Sicherheitszustand, in dem auf ein Aktorglied des fluidischen Aktors keine fluidische Antriebskraft ausgeübt wird, umfassend die Schritte: fluidisches Verbinden einer ersten Druckkammer des fluidischen Aktors über eine Steuerventileinrichtung mit einer Druckfluid-Versorgungsleitung, um der ersten Druckkammer Druckfluid zuzuführen, so dass durch das Druckfluid eine fluidische Antriebskraft auf das Aktorglied ausgeübt wird, Versetzen einer Sicherheitsventileinheit in eine Sicherheitsschaltstellung, in der die Sicherheitsventileinheit die Druckfluid-Versorgungsleitung mit der Druckfluidsenke fluidisch verbindet, so dass in der ersten Druckkammer vorhandenes Druckfluid über ein parallel zur Steuerventileinrichtung zwischen die erste Druckkammer und die Versorgungsleitung geschaltetes erstes Rückschlagventil und die Druckfluid-Versorgungsleitung in die Druckfluidsenke abgelassen wird, um den Sicherheitszustand bereitzustellen.
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Vorzugsweise wird das Verfahren mit einem hier beschriebenen fluidischen System durchgeführt.
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Weitere exemplarische Details sowie beispielhafte Ausführungsformen werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert. Dabei zeigt
- 1 eine schematische Darstellung eines fluidischen Systems gemäß einer ersten Ausführungsform,
- 2 eine schematische Darstellung eines fluidischen Systems gemäß einer zweiten Ausführungsform,
- 3 eine schematische Darstellung einer Sicherheitsventileinheit,
- 4 eine schematische Darstellung eines fluidischen Systems gemäß einer dritten Ausführungsform,
- 5 eine schematische Ansicht von oben auf eine Ventilanordnung,
- 6 eine schematische Ansicht von vorne auf die Ventilanordnung, und
- 7 eine schematische Schnittdarstellung eines Rückschlagventils.
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Die 1 zeigt ein fluidisches System 10 gemäß einer ersten Ausführungsform. Bei dem fluidischen System 10 handelt es sich vorzugsweise um ein pneumatisches System. Das fluidische System 10 dient insbesondere zum Einsatz in der Industrieautomatisierung.
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Das fluidisches System 10 umfasst einen fluidischen Aktor 1, eine Steuerventileinrichtung 2 und eine Sicherheitseinrichtung 3. Das fluidische System 10 umfasst zweckmäßigerweise ferner eine Druckfluidquelle 17 und ein Druckfluidsenke 11. Die Druckfluidquelle 17 ist vorzugsweise als Druckluftquelle ausgebildet und stellt ein Druckfluid, insbesondere Druckluft, bereit. Bei der Druckfluidsenke 11 handelt es sich zweckmäßigerweise um einen Bereich oder eine Mehrzahl von Bereichen mit einem geringeren Druck als die Druckfluidquelle 17. Exemplarisch handelt es sich bei der Druckfluidsenke 11 um die Umgebung des fluidischen System 10, insbesondere um die Atmosphäre.
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Der fluidische Aktor 1 ist vorzugsweise ein pneumatischer Aktor. Exemplarisch ist der fluidische Aktor 1 ein Antriebszylinder. Der fluidische Aktor 1 umfasst eine erste Druckkammer 4, eine zweite Druckkammer 5 sowie ein Aktorglied 6. Zweckmäßigerweise trennt das Aktorglied 6 die beiden Druckkammer 4, 5 voneinander. Exemplarisch ist das Aktorglied 6 als Kolben 7 mit einer Kolbenstange 8 ausgeführt. Durch Beaufschlagung der ersten Druckkammer 4 und/oder der zweiten Druckkammer 5 mit dem Druckfluid kann eine fluidische Antriebskraft auf das Aktorglied 6 ausgeübt werden, um das Aktorglied 6 in seiner Stellung zu verändern. Der fluidische Aktor 1 umfasst einen ersten Arbeitsanschluss 29, der der ersten Druckkammer 4 zugeordnet ist und einen zweiten Arbeitsanschluss 31, der der zweiten Druckkammer 5 zugeordnet ist.
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Die Steuerventileinrichtung 2 ist ausgebildet, zur Steuerung der Stellung des Aktorglieds 6 die erste Druckkammer 4 wahlweise mit einer Druckfluid-Versorgungsleitung 9 oder mit der Druckfluidsenke 11 zu verbinden. Durch die Verbindung der ersten Druckkammer 4 mit der Druckfluid-Versorgungsleitung 9 wird der ersten Druckkammer 4 das Druckfluid zugeführt. Durch die Verbindung der ersten Druckkammer 4 mit der Druckfluidsenke 11 wird das Druckfluid aus der ersten Druckkammer 4 abgelassen. Die Steuerventileinrichtung 2 ist ferner ausgebildet, zur Steuerung der Stellung des Aktorglieds 6 die zweite Druckkammer 5 wahlweise mit der Druckfluid-Versorgungsleitung 9 oder mit der Druckfluidsenke 11 zu verbinden. Durch die Verbindung der zweiten Druckkammer 5 mit der Druckfluid-Versorgungsleitung 9 wird der zweiten Druckkammer 5 das Druckfluid zugeführt. Durch die Verbindung der zweiten Druckkammer 5 mit der Druckfluidsenke 11 wird das Druckfluid aus der zweiten Druckkammer 5 abgelassen.
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Das fluidische System 10, insbesondere die Steuerventileinrichtung 2, umfasst einen ersten Druckausgang 18, der mit der ersten Druckkammer 4 verbunden ist.
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Exemplarisch ist der erste Druckausgang 18 über eine erste Fluidleitung 32, insbesondere einen ersten Schlauch, mit dem ersten Arbeitsanschluss 29 verbunden. Das fluidische System 10, insbesondere die Steuerventileinrichtung 2, umfasst ferner einen zweiten Druckausgang 19, der mit der zweiten Druckkammer 5 verbunden ist. Exemplarisch ist der zweite Druckausgang 19 über eine zweite Fluidleitung 33, insbesondere einen zweiten Schlauch, mit dem zweiten Arbeitsanschluss 31 verbunden. Das fluidische System 10, insbesondere die Steuerventileinrichtung 2, umfasst ferner einen mit der Druckfluid-Versorgungsleitung 9 verbundenen Versorgungsanschluss 21 sowie einen mit der Drucksenke 11 verbundenen Ablassanschluss 22. Die Steuerventileinrichtung 2 ist ausgebildet, die beiden Druckausgänge 18, 19 insbesondere unabhängig voneinander wahlweise mit dem Versorgungsanschluss 21 oder dem Ablassanschluss 22 zu verbinden.
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Exemplarisch umfasst die Steuerventileinrichtung 2 eine Brückenschaltung aus vier Ventileinheiten: einer ersten Ventileinheit 23, einer zweiten Ventileinheit 24, einer dritten Ventileinheit 25 und einer vierten Ventileinheit 26. Die Steuerventileinrichtung 2 ist ausgebildet, über die Brückenschaltung die erste Druckkammer 4 und/oder die zweite Druckkammer 5 jeweils wahlweise mit der Druckfluid-Versorgungsleitung 9 oder der Druckfluidsenke 11 fluidisch zu verbinden.
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Die Ventileinheiten 23, 24, 25, 26 sind zweckmäßigerweise jeweils als 2/2-Wegeventil ausgeführt. Jede der Ventileinheiten 23, 24, 25, 26 wird zweckmäßigerweise über ein jeweiliges Vorsteuerventil, insbesondere ein Piezo-Vorsteuerventil, vorgesteuert. Ferner kann es sich bei den Ventileinheiten 23, 24, 25, 26 auch um direkt gesteuerte Ventile handeln.
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Die erste Ventileinheit 23 ist zwischen den ersten Druckausgang 18 und den Versorgungsanschluss 21 geschaltet, die zweite Ventileinheit 24 ist zwischen den Versorgungsanschluss 21 und den zweiten Druckausgang 19 geschaltet. Die dritte Ventileinheit 25 ist zwischen den ersten Druckausgang 18 und den Ablassanschluss 22 geschaltet. Die vierte Ventileinheit 26 ist zwischen den zweiten Druckausgang 19 und den Ablassanschluss 22 geschaltet.
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Die Sicherheitseinrichtung 3 dient dazu, einen Sicherheitszustand bereitzustellen, bei dem auf das Aktorglied 6 keine fluidische Antriebskraft ausgeübt wird. Ein solcher Sicherheitszustand wird insbesondere dadurch bereitgestellt, dass jede Druckkammer 4, 5 in einen drucklosen Zustand versetzt wird, also insbesondere entlüftet wird. Dies erfolgt dadurch, dass jede Druckkammer 4, 5 mit der Druckfluidsenke 11 verbunden wird.
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Die Sicherheitseinrichtung 3 umfasst ein erstes Rückschlagventil 12. Das erste Rückschlagventil 12 ist parallel zur Steuerventileinrichtung 2 geschaltet, und zwar zwischen die erste Druckkammer 4 und die Druckfluid-Versorgungsleitung 9. Exemplarisch ist das erste Rückschlagventil 12 zwischen den ersten Druckausgang 18 und den Versorgungsanschluss 21 geschaltet. Das erste Rückschlagventil 12 sperrt einen Fluss des Druckfluids (durch das erste Rückschlagventil 12) in Richtung von der Druckfluid-Versorgungsleitung 9 zu der ersten Druckkammer 4 und ermöglicht einen Fluss des Druckfluids in Richtung von der ersten Druckkammer 4 zu der Druckfluid-Versorgungsleitung 9.
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Die Sicherheitseinrichtung 3 umfasst ferner ein zweites Rückschlagventil 13. Das zweite Rückschlagventil 13 ist parallel zur Steuerventileinrichtung 2 geschaltet, und zwar zwischen die zweite Druckkammer 5 und die Druckfluid-Versorgungsleitung 9. Exemplarisch ist das zweite Rückschlagventil 13 zwischen den zweiten Druckausgang 19 und den Versorgungsanschluss 21 geschaltet. Das zweite Rückschlagventil 13 sperrt einen Fluss des Druckfluids (durch das zweite Rückschlagventil 13) in Richtung von der Druckfluid-Versorgungsleitung 9 zu der zweiten Druckkammer 5 und ermöglicht einen Fluss des Druckfluid in Richtung von der zweiten Druckkammer 5 zu der Druckfluid-Versorgungsleitung 9.
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Die Sicherheitseinrichtung 3 umfasst ferner eine Sicherheitsventileinheit 14, die in eine Sicherheitsschaltstellung versetzbar ist, in der die Sicherheitsventileinheit 14 die Druckfluid-Versorgungsleitung 9 mit der Druckfluidsenke 11 verbindet. Die Sicherheitsventileinheit ist zweckmäßigerweise separat von der Steuerventileinrichtung 2, also insbesondere ein zusätzlich zur Steuerventileinrichtung 2 vorhandenes Gerät.
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Die Druckfluid-Versorgungsleitung 9 wird in der Sicherheitsschaltstellung über die Sicherheitsventileinheit 14 drucklos geschaltet, insbesondere entlüftet. Ist die Druckfluid-Versorgungsleitung 9 mit der Druckfluidsenke 11 verbunden, so wird in der ersten Druckkammer 4 vorhandenes Druckfluid über das erste Rückschlagventil 12 und über die Druckfluid-Versorgungsleitung 9 in die Druckfluidsenke 11 abgelassen. Ferner wird in der zweiten Druckkammer 5 vorhandenes Druckfluid über das zweite Rückschlagventil 13 und über die Druckfluid-Versorgungsleitung 9 in die Druckfluidsenke 11 abgelassen. Jede Druckkammer 4, 5 wird folglich drucklos geschaltet, insbesondere entlüftet, so dass auf diese Weise der Sicherheitszustand des fluidischen Aktors 1 bereitgestellt werden kann.
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Die Sicherheitsventileinheit 14 ist zweckmäßigerweise ausgebildet, in einem Zustand, in dem die Sicherheitsventileinheit 14 nicht mit Energie versorgt wird, beispielsweise bei einem Stromausfall, automatisch die Sicherheitsschaltstellung einzunehmen. Beispielsweise verfügt die Sicherheitsventileinheit 14 über ein oder mehrere Federelemente 56, das die Sicherheitsventileinheit 14 derart vorspannt, dass sie als Reaktion auf einen stromlosen Zustand die Sicherheitsschaltstellung einnimmt. Ferner ist die Sicherheitsventileinheit 14 zweckmäßigerweise ausgebildet, in Ansprechen auf ein empfangenes Sicherheits-Steuersignal die Sicherheitsschaltstellung einzunehmen.
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Die Sicherheitsventileinheit 14 umfasst einen Leitungsanschluss 34, an dem die Druckfluid-Versorgungsleitung 9 angeschlossen ist. Die Sicherheitsventileinrichtung 3 umfasst ferner einen Druckfluidquellen-Anschluss 35, an dem die Druckfluidquelle 17 angeschlossen ist und einen Druckfluidsenken-Anschluss 36 zur Druckfluidsenke 11.
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In der Sicherheitsschaltstellung stellt die Sicherheitsventileinheit 14 eine fluidische Verbindung zwischen dem Leitungsanschluss 34 und dem Druckfluidsenken-Anschluss 36 her und sperrt eine fluidische Verbindung zwischen dem Leitungsanschluss 34 und dem Druckfluidquellen-Anschluss 35.
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Die Sicherheitsventileinheit 14 ist ausgebildet, ferner eine Betriebsschaltstellung einzunehmen und in der Betriebsschaltstellung die Druckfluid-Versorgungsleitung 9 mit der Druckfluidquelle 17 fluidisch zu verbinden. Die Sicherheitsventileinheit 14 ist ausgebildet, in der Betriebsschaltstellung eine fluidische Verbindung zwischen dem Leitungsanschluss 34 und dem Druckfluidsenken-Anschluss 36 zu sperren und eine fluidische Verbindung zwischen dem Leitungsanschluss 34 und dem Druckfluidquellen-Anschluss 35 herzustellen.
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Exemplarisch umfasst die Sicherheitseinrichtung 3 ferner ein drittes Rückschlagventil 15. Das dritte Rückschlagventil 15 ist parallel zur Steuerventileinrichtung 2 geschaltet, und zwar zwischen die erste Druckkammer 4 und die Druckfluidsenke 11. Exemplarisch ist das dritte Rückschlagventil 15 zwischen den ersten Druckausgang 18 und die Druckfluidsenke 11 geschaltet. Das dritte Rückschlagventil 15 ist ausgebildet, einen Fluidfluss von der Druckfluidsenke 11 in die erste Druckkammer 4 zu ermöglichen. Das dritte Rückschlagventil 15 ist ferner ausgebildet, einen Fluidfluss (durch das dritte Rückschlagventil 15) von der ersten Druckkammer 4 in die Druckfluidsenke 11 zu sperren. Das dritte Rückschlagventil 15 dient dazu, zu verhindern, dass im Sicherheitszustand ein Unterdruck (relativ zur Druckfluidsenke 11) in der ersten Druckkammer 4 entsteht, beispielsweise bei einer externen Betätigung des Aktorglieds 6.
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Die Sicherheitseinrichtung 3 umfasst exemplarisch ferner ein viertes Rückschlagventil 16. Das vierte Rückschlagventil 16 ist parallel zur Steuerventileinrichtung 2 geschaltet, und zwar zwischen die zweite Druckkammer 5 und die Druckfluidsenke 11. Exemplarisch ist das vierte Rückschlagventil 16 zwischen den zweiten Druckausgang 19 und die Druckfluidsenke 11 geschaltet. Das vierte Rückschlagventil 16 ist ausgebildet, einen Fluidfluss von der Druckfluidsenke 11 in die zweite Druckkammer 5 zu ermöglichen. Das vierte Rückschlagventil 16 ist ferner ausgebildet, einen Fluidfluss (durch das vierte Rückschlagventil 16) von der zweiten Druckkammer 5 in die Druckfluidsenke 11 zu sperren. Das vierte Rückschlagventil 16 dient dazu, zu verhindern, dass im Sicherheitszustand ein Unterdruck (relativ zur Druckfluidsenke 11) in der zweiten Druckkammer 5 entsteht, beispielsweise bei einer externen Betätigung des Aktorglieds 6.
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Jedes Rückschlagventil 12, 13, 15, 16 ist exemplarisch parallel zu einer jeweiligen Ventileinheit 23, 24, 25, 26 geschaltet. So ist parallel zur ersten Ventileinheit 23 das erste Rückschlagventil 12 geschaltet, parallel zur zweiten Ventileinheit 24 ist das zweite Rückschlagventil 13 geschaltet, parallel zur dritten Ventileinheit 25 ist das dritte Rückschlagventil 15 geschaltet und parallel zur vierten Ventileinheit 26 ist das vierte Rückschlagventil 16 geschaltet.
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Das erste Rückschlagventil 12 umfasst einen ersten Ventilanschluss 12A und einen zweiten Ventilanschluss 12B. Die Richtung von dem ersten Ventilanschluss 12A zu dem zweiten Ventilanschluss 12B ist die Sperrrichtung des ersten Rückschlagventils 12. Die Richtung von dem zweiten Ventilanschluss 12B zu dem ersten Ventilanschluss 12A ist die Durchlassrichtung des ersten Rückschlagventils 12. Der erste Ventilanschluss 12A ist mit der Druckfluid-Versorgungsleitung 9, insbesondere mit dem Versorgungsanschluss 21, fluidisch verbunden. Der zweite Ventilanschluss 12B ist mit der ersten Druckkammer 4, insbesondere dem ersten Druckausgang 18, fluidisch verbunden.
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Das zweite Rückschlagventil 13 umfasst einen ersten Ventilanschluss 13A und einen zweiten Ventilanschluss 13B. Die Richtung von dem ersten Ventilanschluss 13A zu dem zweiten Ventilanschluss 13B ist die Sperrrichtung des zweiten Rückschlagventils 13. Die Richtung von dem zweiten Ventilanschluss 13B zu dem ersten Ventilanschluss 13A ist die Durchlassrichtung des zweiten Rückschlagventils 13. Der erste Ventilanschluss 13A ist mit der Druckfluid-Versorgungsleitung 9, insbesondere mit dem Versorgungsanschluss 21, fluidisch verbunden. Der zweite Ventilanschluss 13B ist mit der zweiten Druckkammer 5, insbesondere dem zweiten Druckausgang 19, fluidisch verbunden.
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Das dritte Rückschlagventil 15 umfasst einen ersten Ventilanschluss 15A und einen zweiten Ventilanschluss 15B. Die Richtung von dem ersten Ventilanschluss 15A zu dem zweiten Ventilanschluss 15B ist die Sperrrichtung des dritten Rückschlagventils 15. Die Richtung von dem zweiten Ventilanschluss 15B zu dem ersten Ventilanschluss 15A ist die Durchlassrichtung des dritten Rückschlagventils 15. Der erste Ventilanschluss 15A ist mit der ersten Druckkammer 4, insbesondere dem ersten Druckausgang 18, fluidisch verbunden. Der zweite Ventilanschluss 15B ist mit der Druckfluidsenke 11 fluidisch verbunden.
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Das vierte Rückschlagventil 16 umfasst einen ersten Ventilanschluss 16A und einen zweiten Ventilanschluss 16B. Die Richtung von dem ersten Ventilanschluss 16A zu dem zweiten Ventilanschluss 16B ist die Sperrrichtung des vierten Rückschlagventils 16. Die Richtung von dem zweiten Ventilanschluss 16B zu dem ersten Ventilanschluss 16A ist die Durchlassrichtung des vierten Rückschlagventils 16. Der erste Ventilanschluss 16A ist mit der zweiten Druckkammer 5, insbesondere dem zweiten Druckausgang 19, fluidisch verbunden. Der zweite Ventilanschluss 16B ist mit der Druckfluidsenke 11 fluidisch verbunden.
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Das fluidische System 10 umfasst ferner eine Druckfluid-Ablassleitung 27, über die die Steuerventileinrichtung 2 die erste Druckkammer 4 und/oder die zweite Druckkammer 5 jeweils mit der Druckfluidsenke 11 fluidisch verbinden kann. Exemplarisch verbindet die Druckfluid-Ablassleitung 27 den Ablassanschluss 22 fluidisch mit der Druckfluidsenke 11. Das dritte Rückschlagventil 15 und/oder das vierte Rückschlagventil 16 sind jeweils unter Umgehung der Druckfluid-Ablassleitung 27 mit der Druckfluidsenke 11 fluidisch verbunden; insbesondere sind diese Rückschlagventile 15, 16 direkt mit der Druckfluidsenke 11 fluidisch verbunden. Zweckmäßigerweise ist der zweite Ventilanschluss 15B und/oder der zweite Ventilanschluss 16B direkt mit der Druckfluidsenke 11 fluidisch verbunden.
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Das fluidische System 10 umfasst zweckmäßigerweise ferner eine Steuereinheit 28, beispielsweise einen Microcontroller. Die Steuereinheit 28 ist ausgebildet, ein Sicherheits-Steuersignal an die Sicherheitsventileinheit 14 auszugeben, um zu bewirken, dass die Sicherheitsventileinheit 14 in die Sicherheitsschaltstellung versetzt wird. Exemplarisch ist die Steuereinheit 28 ausgebildet, einen Notzustand festzustellen, beispielsweise auf Basis eines empfangenen Notsignals, und auf Basis des festgestellten Notzustands das Sicherheits-Steuersignal an die Sicherheitsventileinheit 14 auszugeben.
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Im Folgenden soll auf den Betrieb des fluidischen Systems 10 eingegangen werden.
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Das Sicherheitsventil 14 befindet sich zunächst in der Betriebsschaltstellung, in der es die Druckfluid-Versorgungsleitung 9 mit der Druckfluidquelle 17 fluidisch verbindet. Die Druckfluidquelle 17 stellt der Druckfluid-Versorgungsleitung 9 das Druckfluid bereit, so dass in der Druckfluid-Versorgungsleitung 9 das Druckfluid mit einem Versorgungsdruck bereitsteht. Über die Steuerventileinrichtung 2 kann das in der Druckfluid-Versorgungsleitung 9 vorhandene Druckfluid dem fluidischen Aktor 1, insbesondere der ersten Druckkammer 4 und/oder der zweiten Druckkammer 5 zugeführt werden. Die Steuerventileinrichtung 2 verbindet hierfür den ersten Druckausgang 18 und/oder den zweiten Druckausgang 19 mit dem Versorgungsanschluss 21. Dies erfolgt exemplarisch dadurch, dass die erste Ventileinheit 23 und/oder die zweite Ventileinheit 24 entsprechend geschaltet wird.
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Die Steuerventileinrichtung 2 kann ferner das Druckfluid aus der ersten Druckkammer 4 und/oder der zweiten Druckkammer 5 ablassen, indem die Steuerventileinrichtung 2 den ersten Druckausgang 18 und/oder den zweiten Druckausgang 19 mit dem Ablassanschluss 22 fluidisch verbindet, exemplarisch durch ein entsprechendes Schalten der vierten Ventileinheit 26 und/oder der dritten Ventileinheit 25.
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Bei den Ventileinheiten 23, 24, 25, 26 kann es sich exemplarisch um Schaltventile oder um Proportionalventile, also z.B. Stetigventile, handeln.
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In einem normalen Betriebsmodus führt die Steuerventileinrichtung 2 exemplarisch nacheinander mehrere Belüftungen und/oder Entlüftungen der Druckkammern 4, 5 durch, um das Aktorglieds 6 in verschiedene, insbesondere durch ein Steuersignal (beispielsweise von der Steuereinheit 28) vorgegebene, Stellungen zu versetzen. Der Fluiddruck in der Druckfluid-Versorgungsleitung 9 ist zweckmäßigerweise größer oder gleich dem Druck in der ersten Druckkammer 4 und/oder in der zweiten Druckkammer 5. Das erste Rückschlagventil 12 und/oder das zweite Rückschlagventil 13 ist dementsprechend gesperrt. Ferner ist der Fluiddruck in der ersten Druckkammer 4 und/oder der zweiten Druckkammer 5 zweckmäßigerweise größer oder gleich dem Druck der Druckfluidsenke 11. Das dritte Rückschlagventil 15 und/oder das vierte Rückschlagventil 16 sind dementsprechend gesperrt.
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Die Sicherheitsventileinheit 14 wird dann von der Betriebsschaltstellung in die Sicherheitsschaltstellung versetzt. Exemplarisch wird die Sicherheitsventileinheit 14 nicht mehr mit Energie versorgt und nimmt aus diesem Grund automatisch die Sicherheitsschaltstellung ein. Alternativ oder zusätzlich dazu empfängt die Sicherheitsventileinheit 14 das Sicherheits-Steuersignal und wird dadurch in die Sicherheitsschaltstellung versetzt.
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Durch das Umschalten in die Sicherheitsschaltstellung wird die Versorgungs-Druckleitung 9 mit der Druckfluidsenke 11 fluidisch verbunden. Die Druckfluid-Versorgungsleitung 9 ist in der Sicherheitsschaltstellung nicht mehr mit der Druckfluidquelle 17 fluidisch verbunden. Aufgrund der fluidischen Verbindung zu der Druckfluidsenke 11 wird die Druckfluid-Versorgungsleitung 9 entlüftet. Der in der Druckfluid-Versorgungsleitung 9 herrschende Druck wird auf den Druck der Druckfluidsenke 11 reduziert.
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Sofern in der ersten Druckkammer 4 und/oder der zweiten Druckkammer 5 ein Druck herrscht, der größer als der in der Druckfluid-Versorgungsleitung 9 herrschende Druck ist, so erfolgt ein Ablass von Druckfluid von der Druckkammer 4, 5 über das jeweilige Rückschlagventil 12, 13 zur Druckfluid-Versorgungsleitung 9 und von dort über die Sicherheitsventileinheit 14 zur Druckfluidsenke 11.
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Erfolgt eine externe Betätigung - insbesondere eine durch externe Kraftbeaufschlagung verursachte Stellungsänderung des Aktorglieds 6 - so erfolgt über die Rückschlagventile 15, 16 und die dadurch bereitgestellte fluidische Verbindung zu der Druckfluidsenke 11 ein Druckausgleich, so dass verhindert wird, dass in den Druckkammer 4 oder 5 im Sicherheitszustand ein Unterdruck - also ein Druck geringer als der Druck der Druckfluidsenke 11 - entsteht.
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Durch die Bereitstellung der Sicherheitseinrichtung 3, insbesondere der Rückschlagventile 12, 13, 14, 16 kann unabhängig von der Funktionalität der Steuerventileinrichtung 2 gewährleistet werden, dass der fluidische Aktor 1 in den Sicherheitszustand versetzt werden kann.
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Die Bereitstellung des Sicherheitszustands stellt eine Sicherheitsfunktion dar, die auch als „Safe Torque Off (STO)“ bezeichnet werden kann. Zweckmäßigerweise erfüllt die Sicherheitseinrichtung 3 ein Performancelevel c oder Performancelevel d gemäß DIN EN 13849. Die Sicherheitsventileinheit 14 ist zweckmäßigerweise zweikanalig ausgeführt. Die Rückschlagventile 12, 13, 15, 16 sind zweckmäßigerweise als nicht-gesteuerte Rückschlagventile, insbesondere als nicht-gesteuerte Kugelsitz-Rückschlagventile ausgeführt, insbesondere gemäß DIN EN 13849-2, Tabelle B.4. Zweckmäßigerweise ist bei den Rückschlagventilen 12, 13, 15, 16 ein Fehlerausschluss auf das „Nichtöffnen, nicht vollständiges Öffnen, Nichtschließen oder nicht vollständiges Schließen (Hängenbleiben in einer Endlage oder in einer belieben Zwischenstellung)“ gegeben.
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Zweckmäßigerweise ist bei dem fluidischen System 10 (zusätzlich zur Steuerventileinrichtung) kein dediziertes Sicherheitsschaltventil (beispielsweise ein 2/2-Wegeventil) vorhanden, das zwischen die erste Druckkammer 4 und/oder die zweite Druckkammer 5 und die Druckfluidsenke 11 geschaltet ist.
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Bei der vorstehend erläuterten Ausführungsform umfasst der fluidische Aktor 1 exemplarisch zwei Druckkammern 4, 5 - und ist folglich insbesondere als doppeltwirkender fluidischer Aktor ausgebildet. Gemäß einer alternativen Ausgestaltung umfasst der fluidische Aktor 1 nur eine Druckkammer. Bei dieser alternativen Ausgestaltung ist der fluidische Aktor 1 zweckmäßigerweise als einfachwirkender fluidischer Aktor ausgebildet. Insbesondere in dem Fall, in dem der fluidische Aktor 1 nur eine Druckkammer aufweist, sind zweckmäßigerweise nur ein oder zwei Rückschlagventile 12, 15 vorhanden. Das zweite Rückschlagventil 13 und/oder das vierte Rückschlagventil 16 können insbesondere in diesem Fall weggelassen werden.
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Die 2 zeigt ein fluidisches System 20 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Bis auf die nachstehend erläuterten Unterschiede entspricht die zweite Ausführungsform zweckmäßigerweise der ersten Ausführungsform, sodass die vorstehend erläuterten Merkmale vorzugsweise auch bei der zweiten Ausführungsform vorhanden sind.
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Im Unterschied zur ersten Ausführungsform ist bei der zweiten Ausführungsform das dritte Rückschlagventil 15 und/oder das vierte Rückschlagventil 16 über die Druckfluid-Ablassleitung 27 mit der Druckfluidsenke 11 verbunden. Exemplarisch ist das dritte Rückschlagventil 15 zwischen den ersten Druckausgang 18 und den Ablassanschluss 22 geschaltet. Ferner ist exemplarisch das vierte Rückschlagventil 16 zwischen den zweiten Druckausgang 19 und den Ablassanschluss 22 geschaltet.
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Die 3 zeigt eine exemplarische Ausgestaltung der Sicherheitsventileinheit 14. Die Sicherheitsventileinheit 14 kann bei jeder der beschriebenen Ausführungsformen eingesetzt werden. Die Sicherheitsventileinheit 14 befindet sich in der 3 in der Sicherheitsschaltstellung. Exemplarisch umfasst die Sicherheitsventileinheit 14 ein erstes Sicherheitsventil 37 und ein zweites Sicherheitsventil 38. Das erste Sicherheitsventil 37 und/oder das zweite Sicherheitsventil 38 sind exemplarisch als 5/2-Wegeventile ausgeführt.
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Die Sicherheitsventileinheit 14 ist ausgebildet, in der Sicherheitsschaltstellung wenigstens zwei fluidische Pfade von der Druckfluid-Versorgungsleitung 9 zu der Druckfluidsenke 11 bereitzustellen. Exemplarisch stellt die Sicherheitsventileinheit 14 in der Sicherheitsschaltstellung über das erste Sicherheitsventil 37 den ersten fluidischen Pfad bereit und über das zweite Sicherheitsventil 38 den zweiten fluidischen Pfad.
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Das erste Sicherheitsventil 37 verfügt exemplarisch über einen ersten Anschluss 41, einen zweiten Anschluss 42, einen dritten Anschluss 43, einen vierten Anschluss 44 und einen fünften Anschluss 45. Das zweite Sicherheitsventil 38 verfügt exemplarisch über einen sechsten Anschluss 46, einen siebten Anschluss 47, einen achten Anschluss 48, einen neunten Anschluss 49 und einen zehnten Anschluss 50. Die Sicherheitsventileinheit 14 verfügt über einen ersten fluidischen Knotenpunkt 51, einen zweiten fluidischen Knotenpunkt 52, einen dritten fluidischen Knotenpunkt 53 und einen vierten fluidischen Knotenpunkt 54.
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Der Leitungsanschluss 34 ist mit dem ersten Knotenpunkt 51 fluidisch verbunden. Der erste Knotenpunkt 51 ist mit dem siebten Anschluss 47 und dem zweiten Knotenpunkt 52 fluidisch verbunden. Der zweite Knotenpunkt 52 ist mit dem dritten Anschluss 43 und dem achten Anschluss 48 verbunden. Der dritte Knotenpunkt 53 ist mit dem ersten Anschluss 41, dem sechsten Anschluss 46 und dem vierten Knotenpunkt 54 fluidisch verbunden. Der vierte Knotenpunkt 54 ist mit dem vierten Anschluss 44, dem neunten Anschluss 49 und dem Druckfluidsenken-Anschluss 36 fluidisch verbunden. Der fünfte Anschluss 45 ist mit dem Druckfluidquellen-Anschluss 35 fluidisch verbunden. Der zweite Anschluss 42 ist mit dem zehnten Anschluss 50 fluidisch verbunden.
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In der (gezeigten) Sicherheitsschaltstellung verbindet das zweite Sicherheitsventil 38 den sechsten Anschluss 46 mit dem achten Anschluss 48, den siebten Anschluss 47 mit dem neunten Anschluss 49 und sperrt den zehnten Anschluss 50. Ferner verbindet das erste Sicherheitsventil 37 den ersten Anschluss 41 mit dem dritten Anschluss 43, den zweiten Anschluss 42 mit dem vierten Anschluss 44 und sperrt den fünften Anschluss 45.
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In der (nicht gezeigten) Betriebsschaltstellung verbindet das erste Sicherheitsventil 37 den ersten Anschluss 41 mit dem vierten Anschluss 44, den zweiten Anschluss 42 mit dem fünften Anschluss 45 und sperrt den dritten Anschluss 43. Ferner verbindet das zweite Sicherheitsventil 38 den sechsten Anschluss 46 mit dem neunten Anschluss 49, den siebten Anschluss 47 mit dem zehnten Anschluss 50 und sperrt den achten Anschluss 48.
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Die 4 zeigt ein fluidisches System 30 gemäß einer vierten Ausführungsform. Bis auf die nachstehend erläuterten Unterschiede entspricht die dritte Ausführungsform zweckmäßigerweise der zweiten Ausführungsform, sodass die vorstehend erläuterten Merkmale, insbesondere auch die im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform erläuterten Merkmale, vorzugsweise auch bei der dritten Ausführungsform vorhanden sind.
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Im Unterschied zur zweiten Ausführungsform ist bei der dritten Ausführungsform die Steuerventileinrichtung 2 als 5/3-Wegeventil 55 ausgeführt, über das die erste Druckkammer 4 und/oder die zweite Druckkammer 5 jeweils wahlweise mit der Druckfluid-Versorgungsleitung 9 oder der Druckfluidsenke fluidisch verbunden 11 werden können.
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Das 5/3-Wegeventil 55 stellt den ersten Druckausgang 18, den zweiten Druckausgang 19 und den Versorgungsanschluss 21 bereit. Der erste Druckausgang 18 ist mit der ersten Druckkammer 4 über die erste Fluidleitung 32 fluidisch verbunden. Der zweite Druckausgang 19 ist mit der zweiten Druckkammer 5 über die zweite Fluidleitung 33 fluidisch verbunden. Der Versorgungsanschluss 21 ist mit der Druckfluid-Versorgungsleitung 9 fluidisch verbunden.
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Ferner stellt das 5/3-Wegeventil 55 exemplarisch einen ersten Ablassanschluss 22A und einen zweiten Ablassanschluss 22B bereit, insbesondere anstelle des Ablassanschlusses 22 der zweiten Ausführungsform. Der erste Ablassanschluss 22A und der zweite Ablassanschluss 22B sind jeweils mit der Druckfluidsenke 11 fluidisch verbunden, exemplarisch über die Druckfluid-Ablassleitung 27.
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Das erste Rückschlagventil 12 ist zwischen den ersten Druckausgang 18 und die Druckfluid-Versorgungsleitung 9 geschaltet. Exemplarisch ist das erste Rückschlagventil 12 mit seinem zweiten Ventilanschluss 12B mit der ersten Fluidleitung 32 fluidisch verbunden.
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Das zweite Rückschlagventil 13 ist zwischen den zweiten Druckausgang 19 und die Druckfluid-Versorgungsleitung 9 geschaltet. Exemplarisch ist das zweite Rückschlagventil 13 mit seinem zweiten Ventilanschluss 13B mit der zweiten Fluidleitung 33 fluidisch verbunden.
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Das dritte Rückschlagventil 15 ist zwischen den ersten Druckausgang 18 und die Druckfluidsenke 11, exemplarisch die Druckfluid-Ablassleitung 27, geschaltet. Exemplarisch ist das dritte Rückschlagventil 15 mit seinem ersten Ventilanschluss 15A mit der ersten Fluidleitung 32 fluidisch verbunden.
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Das vierte Rückschlagventil 16 ist zwischen den zweiten Druckausgang 19 und die Druckfluidsenke 11, exemplarisch die Druckfluid-Ablassleitung 27, geschaltet. Exemplarisch ist das vierte Rückschlagventil 16 mit seinem ersten Ventilanschluss 16A mit der zweiten Fluidleitung 33 fluidisch verbunden.
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Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der dritten Ausführungsform ist das dritte Rückschlagventil 15 und/oder das vierte Rückschlagventil 16 (entsprechend der ersten Ausführungsform) jeweils unter Umgehung der Druckfluid-Ablassleitung 27 mit der Druckfluidsenke 11 fluidisch verbunden; insbesondere sind diese Rückschlagventile 15, 16 direkt mit der Druckfluidsenke 11 fluidisch verbunden. Zweckmäßigerweise ist der zweite Ventilanschluss 15B und/oder der zweite Ventilanschluss 16B direkt mit der Druckfluidsenke 11 fluidisch verbunden, insbesondere direkt an die Atmosphäre angebunden. Durch die Umgehung der Druckfluid-Ablassleitung 27 kann zweckmäßigerweise vermieden werden, dass ein in der Druckfluid-Ablassleitung 27 vorhandener Staudruck über die Rückschlagventile 15, 16 in die Druckausgänge 18, 19 und/oder die Druckkammern 4, 5 eindringt.
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Die 5 und 6 zeigen eine Ventilanordnung 60. Die Ventilanordnung 60 kann auch als Ventilinsel bezeichnet werden. Die Ventilanordnung 60 stellt exemplarisch die Steuerventileinrichtung 2 und/oder eines oder mehrere, insbesondere sämtliche, der Rückschlagventile 12, 13, 15, 16 bereit. Die Ventilanordnung 60 wird vorzugsweise bei einer der erläuterten Ausführungsformen eingesetzt.
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Die Sicherheitsventileinheit 14 ist vorzugsweise nicht Teil der Ventilanordnung 60 und wird zweckmäßigerweise separat von der Ventilanordnung 60 bereitgestellt. Vorzugsweise ist die Sicherheitsventileinheit 14 kein Ventilmodul, insbesondere kein Ventilmodul der Ventilanordnung 60.
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Die in den 5 und 6 eingezeichnete x-Richtung, y-Richtung und z-Richtung sind orthogonal zueinander ausgerichtet.
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Die Ventilanordnung 60 umfasst eine Anschlussplatte 61, die auf ihrer Oberseite 64 eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Anschlussplätzen 62 zum Anschluss von Ventilmodulen aufweist. Exemplarisch verläuft die Längsachse der Anschlussplatte 61 parallel zur eingezeichneten x-Richtung. Die Anschlussplätze 62 sind in Richtung dieser Längsachse der Anschlussplatte 61 nebeneinander angeordnet. Die Oberseite 64 stellt zweckmäßigerweise die flächenmäßig größte Seite der Anschlussplatte 61 dar. Die Oberseite 64 liegt zweckmäßigerweise in einer x-y-Ebene. Die Längsachsen der Anschlussplätze 62 verlaufen zweckmäßigerweise jeweils parallel zur eigezeichneten y-Richtung. Exemplarisch nehmen die Anschlussplätze 62 in y-Richtung jeweils mehr als 50%, vorzugsweise mehr als 80%, der y-Erstreckung der Anschlussplatte 61 ein. Die Anschlussplatte 91 verfügt über eine Mehrzahl von Anschlussplatten-Anschlüssen 65, die exemplarisch an einer senkrecht zur y-Richtung ausgerichteten Vorderseite 66 der Anschlussplatte 61 angeordnet sind und sich exemplarisch parallel zur y-Richtung nach vorne erstrecken. Zweckmäßigerweise sind jedem Anschlussplatz 62 jeweils zwei jeweilige Anschlussplatten-Anschlüsse 65 zugeordnet.
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Die Steuerventileinrichtung 2 ist als ein an einem der Anschlussplätze 62 fluidisch angeschlossenes erstes Ventilmodul 63 ausgeführt. Exemplarisch ist die Steuerventileinrichtung 2 wie in der ersten Ausführungsform oder der zweiten Ausführungsform ausgebildet und umfasst insbesondere die Ventileinheiten 23, 24, 25, 26, die zweckmäßigerweise in dem Ventilmodul 63 angeordnet sind. Das Ventilmodul 63 hat exemplarisch eine im Wesentlichen quaderförmige Grundgestalt.
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Das erste Rückschlagventil 12, vorzugsweise sämtliche Rückschlagventile 12, 13, 15, 16, sind exemplarisch in einem Zwischenmodul 67 angeordnet. Das Zwischenmodul 67 ist zwischen einem der Anschlussplätze 62 und dem ersten Ventilmodul 63 angeordnet, so dass das erste Ventilmodul 63 über das Zwischenmodul 67 an dem Anschlussplatz 62 angeschlossen ist. Das Zwischenmodul 67 ist exemplarisch als Zwischenplatte ausgeführt. Die flächenmäßig größte Seite (sofern es eine gibt) des Zwischenmodul 67 ist vorzugsweise senkrecht zur z-Richtung, senkrecht zur x-Richtung oder senkrecht zur y-Richtung ausgerichtet. Das Zwischenmodul 67 ist in z-Richtung zwischen der Anschlussplatte 61 und dem ersten Ventilmodul 63 angeordnet. Exemplarisch liegt das Zwischenmodul 67 direkt auf der Anschlussplatte 61 auf und das Ventilmodul 63 liegt direkt auf dem Zwischenmodul 67 auf.
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Die Anschlussplatten-Anschlüsse 65 umfassen zwei erste Anschlussplatten-Anschlüsse 68, die dem Anschlussplatz 62 zugeordnet sind, an dem das Zwischenmodul 67 angeordnet ist. Die ersten Anschlussplatten-Anschlüsse 68 sind zweckmäßigerweise mit dem ersten Druckausgang 18 und dem zweiten Druckausgang 19 fluidisch verbunden und/oder stellen den ersten Druckausgang 18 und/oder den zweiten Druckausgang 19 dar, so dass die fluidische Verbindung von der Steuerventileinrichtung 2 zu der ersten Druckkammer 4 und/oder der zweiten Druckkammer 5 zweckmäßigerweise über die ersten Anschlussplatten-Anschlüsse 68 erfolgt.
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Die 7 zeigt eine exemplarische Ausgestaltung des ersten Rückschlagventils 12. Zweckmäßigerweise ist das zweite Rückschlagventil 13 in Entsprechung zu dem ersten Rückschlagventil 12 ausgebildet, weist also zweckmäßigerweise die gleichen Merkmale auf. Optional (insbesondere bei der zweiten Ausführungsform) ist ferner das dritte Rückschlagventil 15 und/oder das vierte Rückschlagventil 16 in Entsprechung zum ersten Rückschlagventil 12 ausgebildet, weist also zweckmäßigerweise die gleichen Merkmale auf.
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Im Folgenden wird Bezug genommen auf die eingezeichnete u-Richtung und v-Richtung, die orthogonal zueinander ausgerichtet sind. Die u-Richtung kann auch als Axialrichtung und die v-Richtung als Radialrichtung bezeichnet werden.
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Das erste Rückschlagventil 12 umfasst den ersten Ventilanschluss 12A, den zweiten Ventilanschluss 12B, ein Dichtelement 71 und ein Rückschlagelement 72. Das Rückschlagelement 72 ist exemplarisch kugelförmig, kann aber auch eine andere Form aufweisen. Das Rückschlagelement 72 sperrt in einer Sperrstellung durch Anlage an dem Dichtelement 71 eine fluidische Verbindung zwischen dem ersten Ventilanschluss 12A und dem zweiten Ventilanschluss 12B. In der 7 ist das Rückschlagelement 72 in der Sperrstellung gezeigt. Das Rückschlagelement 72 ist ferner in eine Freigabestellung versetzbar, in der die fluidische Verbindung zwischen dem ersten Ventilanschluss 12A und dem zweiten Ventilanschluss 12B freigegeben ist. In der Freigabestellung liegt das Rückschlagelement 72 zweckmäßigerweise nicht an dem Dichtelement 71 an.
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In der Sperrstellung hat das Rückschlagelement 72 auf der dem zweiten Ventilanschluss 12B zugeordneten Seite eine kleinere Wirkfläche als auf der dem ersten Ventilanschluss 12A zugeordneten Seite. Mit dem Begriff Wirkfläche ist diejenige effektive Fläche des Rückschlagelements 72 gemeint, die die Größe der auf das Rückschlagelement 72 wirkenden fluidischen Kraft bestimmt. Das Rückschlagelement 72 weist in der Sperrstellung eine erste Wirkfläche 81 auf, die der Seite des ersten Ventilanschlusses 12A zugeordnet ist, und eine zweite Wirkfläche 82, die der Seite des zweiten Ventilanschlusses 12B zugeordnet ist. Die Erstreckung der ersten Wirkfläche 81 ist durch den Doppelpfeil 83 angedeutet und die Erstreckung der zweiten Wirkfläche 82 ist durch den Doppelpfeil 84 angedeutet.
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Auf der dem ersten Ventilanschluss 12A zugeordneten Seite herrscht ein erster Fluiddruck (beispielsweise der Fluiddruck der Druckfluid-Versorgungsleitung 9). Die auf das Rückschlagelement 72 in Richtung hin zu der Sperrstellung wirkende Fluidkraft ergibt sich als Produkt aus dem ersten Fluiddruck und der ersten Wirkfläche 81. Auf der dem zweiten Anschluss 12B zugeordneten Seite herrscht ein zweiter Fluiddruck (beispielsweise der Fluiddruck der ersten Druckkammer 4). Die auf das Rückschlagelement 72 in Richtung hin zu der Freigabestellung wirkende Fluidkraft ergibt sich als Produkt aus dem zweiten Fluiddruck und der zweiten Wirkfläche 81.
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Die erste Wirkfläche 81 ist zweckmäßigerweise 10, 20, 30, 40, 50 oder 75% größer als die zweite Wirkfläche.
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Zur Versetzung des Rückschlagelements 72 aus der Sperrstellung in die Freigabestellung ist eine Druckfluid-Beaufschlagung des Rückschlagelements 72 erforderlich, durch die ein durch den Flächenunterschied der Wirkflächen 81, 82 vorbestimmter Druckunterschied, insbesondere ein vorbestimmtes Druckverhältnis, zwischen den beiden Seiten erfüllt oder überschritten wird. Dieser Druckunterschied, insbesondere dieses Druckverhältnis, ist vorzugsweise größer als null.
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Das Rückschlagelement 72 verbleibt folglich in der Sperrstellung, auch wenn der an dem zweiten Ventilanschluss 12B anliegende zweite Fluiddruck gleich dem an dem ersten Ventilanschluss 12A anliegenden ersten Fluiddruck ist. Erst wenn der zweite Fluiddruck den ersten Fluiddruck um den vorbestimmten Druckunterschied, insbesondere das vorbestimmte Druckverhältnis, überschreitet, wird das Rückschlagelement 72 von der Sperrstellung in die Freigabestellung versetzt.
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Das Rückschlagventil 12 ist also ausgebildet, die erste Druckkammer 4 erst ab Überschreiten eines vorbestimmten Druckunterschieds, insbesondere eines vorbestimmten Druckverhältnisses, zwischen der ersten Druckkammer 4 und der Druckfluid-Versorgungsleitung 9 mit der Druckfluid-Versorgungsleitung 9 zu fluidisch verbinden. Hierdurch kann verhindert werden, dass bei einem leichten Absinken des in der Druckfluid-Versorgungsleitung 9 herrschenden Versorgungsdruck das erste Rückschlagventil 12 durchschaltet, was zu einem unerwünschten Absinken des Drucks in der ersten Druckkammer 4 führen würden.
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Die unterschiedlich großen Wirkflächen 81, 82 des Rückschlagelements 72 werden exemplarisch durch zwei Kontaktkonturen 85, 86 definiert.
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So sind in der Sperrstellung des Rückschlagelements 72 eine erste geschlossene Kontaktkontur 85 und eine zweite geschlossene Kontaktkontur 86 zwischen dem Rückschlagelement 72 und dem Dichtelement 71 vorhanden. Die Kontaktkonturen 85, 86 stellen vorzugsweise linienförmige Kontaktbereiche dar. Die beiden Kontaktkonturen 85, 86 sind voneinander beabstandet. Die erste geschlossene Kontaktkontur 85 dichtet die dem ersten Ventilanschluss 12A zugeordnete Seite ab und die zweite geschlossene Kontaktkontur 86 dichtet die dem zweiten Ventilanschluss 12B zugeordnete Seite ab. Exemplarisch umlaufen beide Kontaktkonturen die Symmetrieachse 87, die sich zweckmäßigerweise parallel zur u-Richtung erstreckt. Exemplarisch zeigt der Doppelpfeil 83 den Durchmesser der ersten Kontaktkontur 85 an und der Doppelpfeil 84 zeigt exemplarisch den Durchmesser der zweiten Kontaktkontur 86 an. Der Durchmesser der ersten Kontaktkontur 85 ist zweckmäßigerweise größer als der Durchmesser der zweiten Kontaktkontur 86. Die zweite Kontaktkontur 86 ist relativ zur ersten Kontaktkontur 85 radial - also in v-Richtung - nach innen versetzt.
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Das Dichtelement 71 ist exemplarisch als Dichtsitz ausgeführt und zweckmäßigerweise radialsymmetrisch zur Symmetrieachse 87 ausgestaltet. Das Dichtelement 71 weist eine Durchbrechung 88 auf, die in der Sperrstellung durch das Rückschlagelement 72 verschlossen wird. Das Dichtelement 71 verfügt exemplarisch einen ersten Kontaktvorsprung 91, der die erste Kontaktkontur 85 bereitstellt und/oder einen zweiten Kontaktvorsprung 92, der die zweite Kontaktkontur 86 bereitstellt. Der erste Kontaktvorsprung 91 und/oder der zweite Kontaktvorsprung 92 umlaufen exemplarisch die Symmetrieachse 87.
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Exemplarisch umfasst das erste Rückschlagventil 12 ferner einen dritten Ventilanschluss 93, der fluidisch mit einem Zwischenraum 94 zwischen der ersten Kontaktkontur 85 und der zweiten Kontaktkontur 86 verbunden ist. Der dritte Ventilanschluss 93 ist exemplarisch mit der Druckfluidsenke 11 verbunden. Der dritte Ventilanschluss 93 sorgt dafür, dass der durch die unterschiedlich großen Wirkflächen definierte Druckunterschied, insbesondere das Druckverhältnis, der zur Betätigung des Rückschlagelements 72 erforderlich ist, auch bei leichter Leckage der ersten Kontaktkontur 85 und/oder der zweiten Kontaktkontur 86 erhalten bleibt.
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Bei der gezeigten Ausgestaltung ist das Dichtelement 71 derart geformt, dass zwischen der ersten Kontaktkontur 85 und der zweiten Kontaktkontur 86 ein Bereich - hier der Zwischenraum 94 - gegeben ist, in dem das Dichtelement 71 das Rückschlagelement 72 in der Sperrstellung nicht kontaktiert. Dieser Bereich wird durch die Kontaktkonturen 85, 86 gegenüber der fluidischen Verbindung zwischen dem ersten Ventilanschluss 12A und dem zweiten Ventilanschluss 12B in der Sperrstellung des Rückschlagelements 72 abgedichtet. Dieser Bereich umläuft exemplarisch die Symmetrieachse 87. Gemäß einer alternativen, nicht gezeigten Ausgestaltung ist dieser kontaktfreie Bereich nicht vorhanden, so dass das Dichtelement 71 das Rückschlagelement 72 in der Sperrstellung auch in dem Bereich zwischen der ersten Kontaktkontur 85 und der zweiten Kontaktkontur 86 berührt, vorzugsweise durchgängig. Die Kontaktkonturen 85, 86 stellen in diesem Fall die Grenzen eines flächigen Kontaktbereichs zwischen dem Dichtelement 71 und dem Rückschlagelement 72 dar.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Rückschlagelement 72 aus hartdichtendem Material gefertigt und das Dichtelement 71, insbesondere der erste Kontaktvorsprung 91 und/oder der zweite Kontaktvorsprung 92, ist aus weichdichtendem Material gefertigt.
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Gemäß einer alternativen Ausgestaltung ist das Rückschlagelement 72 aus hartdichtendem Material gefertigt und das Dichtelement 71, insbesondere der erste Kontaktvorsprung 91 und/oder der zweite Kontaktvorsprung 92, ist aus hartdichtendem Material gefertigt.
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Gemäß einer weiteren alternativen Ausgestaltung ist das Rückschlagelement 72 aus weichdichtendem Material gefertigt und das Dichtelement 71, insbesondere der erste Kontaktvorsprung 91 und/oder der zweite Kontaktvorsprung 92, ist aus hartdichtendem Material gefertigt.
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Bei den vorstehenden Ausgestaltungen ist das hartdichtende Material beispielsweise ein Nicht-Elastomer. Das weichdichtende Material ist beispielsweise Elastomer.
