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Die Erfindung betrifft ein fluidtechnisches Gerät, mit einer mindestens ein elektrofluidisches Funktionsmodul aufweisenden Funktionseinheit und mit mindestens einem das Anschließen mindestens einer Fluidleitung an die Funktionseinheit ermöglichenden Drosselrückschlagmodul, das von mindestens einem fluidisch durchströmbaren Modulkanal durchsetzt ist, dem eine Drosselrückschlageinheit mit einem Rückschlagventil und einer diesbezüglich parallelgeschalteten Drosseleinrichtung zugeordnet ist, wobei das Drosselrückschlagmodul bezüglich der Funktionseinheit gesondert ausgebildet ist und in einer Gebrauchsstellung so an die Funktionseinheit angesetzt und an der Funktionseinheit befestigt ist, dass der mindestens eine Modulkanal mit einem außen an der Funktionseinheit ausmündenden, fluidisch in beiden Richtungen durchströmbaren Arbeitskanal der Funktionseinheit kommuniziert.
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Ein aus der
DE 42 29 054 C2 bekanntes fluidtechnisches Gerät dieser Art ist als Ventilgerät ausgebildet und hat eine Ventileinheit als Funktionseinheit, die mit mehreren von Ventilmodulen gebildeten Funktionsmodulen bestückt ist. In der Funktionseinheit verlaufen Fluidkanäle, wobei mehrere von den Ventilmodulen kontrollierbare Arbeitskanäle an einer Außenseite der Ventileinheit ausmünden. In die Kanalmündungen der Arbeitskanäle sind Einzelbauteile eingesteckt, die mit Anschlusseinrichtungen ausgestattet sind, um zu einem externen Verbraucher führende Fluidleitungen anschließen zu können. Einer der Einzelbausteine bildet ein Drosselrückschlagmodul, das von einem mit einem der Arbeitskanäle der Ventileinheit kommunizierenden Modulkanal durchsetzt ist und das eine diesem Modulkanal zugeordnete Drosselrückschlageinheit beinhaltet. Das Drosselrückschlagmodul eignet sich dafür, eine bestimmte Betriebsgeschwindigkeit eines mittels einer Fluidleitung daran angeschlossenen fluidbetätigten Antriebes vorzugeben. In einer der beiden möglichen Strömungsrichtungen öffnet das Rückschlagventil und erlaubt eine hohe Durchflussrate, sodass eine hohe Betriebsgeschwindigkeit erzielbar ist. In der entgegengesetzten Strömungsrichtung schließt das Rückschlagventil, sodass das fluidische Druckmedium gezwungen ist, durch die Drosseleinrichtung hindurchzuströmen, wobei die Durchflussrate und somit auch die erzielbare Betriebsgeschwindigkeit des fluidbetätigten Antriebes reduziert ist.
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Aus der
DE 197 11 227 C2 ist es bekannt, eine mit einer aus mehreren Ventilmodulen bestehenden Ventileinheit bestückte plattenartige Montagebasis mit einem segmentierten Aufbau zu versehen, wobei mindestens eines der Segmente der Montagebasis ein aus einer Drossel und einem Rückschlagventil kombiniertes Drosselrückschlagventil enthält. Damit eine bedarfsgemäße Drosselung möglich ist, kann die Drossel einstellbar ausgebildet sein.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein fluidtechnisches Gerät zu schaffen, bei dem sich die Strömung eines durch einen Arbeitskanal hindurchströmenden fluidischen Druckmediums einfach und schnell beeinflussen lässt.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist in Verbindung mit den eingangs genannten Merkmalen erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Drosseleinrichtung der Drosselrückschlageinheit des Drosselrückschlagmoduls für eine veränderliche Einstellung eines freien Strömungsquerschnittes des Modulkanals ausgebildet und durch elektrische Drossel-Ansteuersignale elektrisch einstellbar ist, wobei sie die elektrischen Drossel-Ansteuersignale aus der mit ihr bestückten Funktionseinheit erhält.
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Das erfindungsgemäße fluidtechnische Gerät enthält eine Funktionseinheit mit mindestens einem elektrofluidischen Funktionsmodul und zusätzlich ein bezüglich der Funktionseinheit eigenständiges Drosselrückschlagmodul, das zu seinem Gebrauch zur Einnahme einer Gebrauchsstellung an die Funktionseinheit ansetzbar und an der Funktionseinheit befestigbar ist. Das Drosselrückschlagmodul ist bevorzugt ein Nachrüstmodul, das sich bei Bedarf an einer vorhandenen Funktionseinheit montieren lässt, wenn die Fluidströmung in einem Arbeitskanal der Funktionseinheit durchflussmäßig beeinflusst werden soll. Die Gebrauchsstellung des Drosselrückschlagmoduls ist bevorzugt lösbar, sodass das Drosselrückschlagmodul bei Nichtgebrauch jederzeit auch wieder von der Funktionseinheit entfernt werden kann. Da sich der durch die Drosseleinrichtung vorgebbare freie Strömungsquerschnitt des Modulkanals, also mit anderen Worten die Drosselungsintensität, nach Bedarf verändern lässt, ist eine problemlose funktionelle Adaption an die jeweiligen Anwendungsbedingungen des fluidtechnischen Gerätes möglich. Die elektrische Einstellbarkeit bietet den großen Vorteil, dass eine Ferneinstellung möglich ist, die keinen unmittelbaren händischen Zugriff auf das Drosselrückschlagmodul erfordert. Mittels elektrischer Ansteuersignale, die der Drosseleinrichtung zuführbar sind und als Drossel-Ansteuersignale bezeichnet werden, lässt sich nach Bedarf und bevorzugt auch während des Betriebes des fluidtechnischen Gerätes die Drosselungsintensität variieren. Besonders günstig in diesem Zusammenhang ist der Umstand, dass die Drosseleinrichtung die zur elektrischen Einstellung der Drosselungsintensität erforderlichen elektrischen Drossel-Ansteuersignale aus der mit ihr bestückten Funktionseinheit erhält. Somit erübrigt es sich, das Drosselrückschlagmodul gesondert zu der Funktionseinheit mit einem Signalübertragungskabel anzufahren. Die elektrischen Drossel-Ansteuersignale werden der in dem Drosselrückschlagmodul enthaltenen Drosseleinrichtung durch die Funktionseinheit hindurch zugeführt, was insbesondere auch die Möglichkeit bietet, eine zur elektrischen Ansteuerung der Funktionsmodule der Funktionseinheit vorhandene elektronische Steuereinrichtung zugleich zur elektrischen Ansteuerung der Drosseleinrichtung zu nutzen, die eine Einstellung der gewünschten Drosselungsintensität bewirkt.
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Das Drosselrückschlagmodul bietet für jede enthaltene Drosselrückschlageinheit eine Anschlussmöglichkeit für eine Fluidleitung, sodass jede angeschlossene Fluidleitung mit dem zugeordneten Modulkanal und folglich auch mit dem mit dem Modulkanal kommunizierenden Arbeitskanal der Funktionseinheit kommuniziert. Die Fluidleitung ist an einen fluidischen Verbraucher anschließbar, bei dem es sich insbesondere um einen fluidbetätigten Antrieb handelt. Jede Drosselrückschlageinheit kann ein hindurchströmendes fluidisches Druckmedium abhängig von der Strömungsrichtung unterschiedlich beeinflussen. In der einen Strömungsrichtung, bei der es sich insbesondere um eine von der Funktionseinheit weg gerichtete Strömungsrichtung handelt, öffnet das Rückschlagventil und bietet dem fluidischen Druckmedium einen größtmöglichen freien Strömungsquerschnitt, womit eine maximale Durchflussrate verbunden ist. Bei entgegengesetzter Strömungsrichtung wird die Durchflussrate durch die momentan gegebene Einstellung der Drosseleinrichtung bestimmt, da das Rückschlagventil geschlossen ist und das strömende Fluid nur durch die Drosseleinrichtung hindurchströmen kann.
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Die Funktionseinheit kann mit nur einem einzigen Drosselrückschlagmodul oder mit mehreren Drosselrückschlagmodulen bestückt sein. Mehrere Drosselrückschlagmodule sind bevorzugt unabhängig voneinander in der Gebrauchsstellung an der Funktionseinheit befestigt. Bevorzugt bietet das fluidtechnische Gerät die Möglichkeit, an der Funktionseinheit eine Mehrzahl von Drosselrückschlagmodulen anzubringen, wobei das fluidtechnische Gerät über eine Mehrzahl von Drosselrückschlagmodulen verfügt, die abhängig vom Anwendungsfall selektiv und unabhängig voneinander in beliebiger Anzahl in ihre Gebrauchsstellung an der Funktionseinheit ansetzbar sind.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Das Drosselrückschlagmodul kann in einer einfachen Ausgestaltung über lediglich eine einzige Drosselrückschlageinheit verfügen, durch die die Strömung in einem Modulkanal beeinflussbar ist.
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Das Drosselrückschlagventil kann ferner von mehreren jeweils mit einem eigenen Arbeitskanal der Funktionseinheit kommunizierenden Modulkanälen durchsetzt sein, wobei nur einem Modulkanal oder mehreren Modulkanälen oder sämtlichen Modulkanälen jeweils eine eigene Drosselrückschlageinheit mit elektrisch einstellbarer Drosseleinrichtung zugeordnet ist. Jede zu einem Drosselrückschlagmodul gehörende Drosseleinrichtung empfängt ihre elektrischen Drossel-Ansteuersignale aus der mit der Drosseleinrichtung bestückten Funktionseinheit.
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Besonders vorteilhaft ist eine Ausstattung mindestens eines Drosselrückschlagmoduls mit genau zwei Modulkanälen, denen jeweils eine eigene Drosselrückschlageinheit zugeordnet ist. Die Drosseleinrichtungen der mehreren Drosselrückschlageinheiten sind bevorzugt unabhängig voneinander elektrisch einstellbar.
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Das Drosselrückschlagmodul kann grundsätzlich auf beliebige Art und Weise an die Funktionseinheit ansetzbar ausgebildet sein. Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn das Drosselrückschlagmodul zum Erhalt seiner Gebrauchsstellung unter Ausbildung einer Steckverbindung an die Funktionseinheit ansetzbar ist, wobei an dem Drosselrückschlagmodul ausgebildete erste Steckverbindungsstrukturen und an der Funktionseinheit ausgebildete zweite Steckverbindungsstrukturen in der Gebrauchsstellung des Drosselrückschlagmoduls ineinander eingreifen. Die Steckrichtung fällt vorzugsweise mit der axialen Richtung eines außen an der Funktionseinheit ausmündenden Endabschnittes des mit dem Modulkanal zu verbindenden Arbeitskanals zusammen.
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Zur Ausbildung der Steckverbindung weisen die ersten Steckverbindungsstrukturen zweckmäßigerweise mindestens einen von einem Endabschnitt eines Modulkanals des Drosselrückschlagmoduls durchsetzten rohrstutzenartigen Anschlussfortsatz auf, während die an der Funktionseinheit vorgesehenen Steckverbindungsstrukturen von einem zur Außenseite der Funktionseinheit ausmündenden Endabschnitt eines Arbeitskanals der Funktionseinheit gebildet sind. In der Gebrauchsstellung des Drosselrückschlagmoduls taucht ein rohrstutzenartiger Anschlussfortsatzes des Drosselrückschlagmoduls axial in den Endabschnitt des zugeordneten Arbeitskanals der Funktionseinheit ein. Auf diese Wiese erhält man bei der Steckmontage eine automatische wunschgemäße Positionierung des Drosselrückschlagmoduls bezüglich der Funktionseinheit. Es ist besonders vorteilhaft in diesem Zusammenhang, wenn das Drosselrückschlagmodul über zwei parallel zueinander ausgerichtete Anschlussfortsätze verfügt, die jeweils in einen eigenen Arbeitskanal der Funktionseinheit eingreifen.
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Im Zusammenhang mit der elektrischen Einstellung der Drosselungsintensität ist es zweckmäßig, wenn sowohl die Funktionseinheit als auch das Drosselrückschlagmodul eine elektrische Leiteranordnung aufweisen, wobei die elektrische Leiteranordnung des Drosselrückschlagmoduls elektrisch mit der Drosseleinrichtung verbunden ist. Zur besseren Unterscheidung wird die Leiteranordnung der Funktionseinheit als Funktionseinheit-Leiteranordnung und die Leiteranordnung des Drosselrückschlagmoduls als Modul-Leiteranordnung bezeichnet. In der Gebrauchsstellung des Drosselrückschlagmoduls ist die Modul-Leiteranordnung mit der Funktionseinheit-Leiteranordnung elektrisch verbunden, sodass die elektrischen Drossel-Ansteuersignale über die Funktionseinheit-Leiteranordnung und die Modul-Leiteranordnung hinweg der Drosseleinrichtung zuführbar sind. Die elektrische Verbindung zwischen den beiden Leiteranordnungen wird bevorzugt automatisch hergestellt, wenn das Drosselrückschlagmodul an die Funktionseinheit angesetzt wird, sodass es keiner zusätzlichen elektrischen Anschlusshandhabungen bedarf. Im Falle einer anschließenden Demontage des Drosselrückschlagmoduls von der Funktionseinheit wird die elektrische Verbindung bevorzugt ebenfalls automatisch wieder getrennt.
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Zweckmäßigerweise liegt in der Gebrauchsstellung des Drosselrückschlagmoduls zwischen der Funktions-Leiteranordnung und der Modul-Leiteranordnung eine zur Übertragung der elektrischen Drossel-Ansteuersignale geeignete elektromechanische Steckverbindung vor. Bevorzugt hat eine die Modul-Leiteranordnung aufweisende Leiterplatte einen Endabschnitt, der in der Gebrauchsstellung des Drosselrückschlagmoduls in die Funktionseinheit eintaucht und längsseits neben einem Endabschnitt einer die Funktionseinheit-Leiteranordnung aufweisenden Leiterplatte zu liegen kommt, wobei Kontaktelemente der beiden Leiterplatten elektrisch leitend aneinander anliegen.
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Das fluidtechnische Gerät umfasst vorzugsweise eine elektronische Steuereinrichtung, die die elektrischen Drossel-Ansteuersignale bereitstellt und die an die elektrische Funktionseinheit-Leiteranordnung angeschlossen ist. Die elektronische Steuereinrichtung kann ein integraler Bestandteil der Funktionseinheit sein, kann allerdings auch unabhängig von der Funktionseinheit angeordnet und über mindestens eine elektrische Leitung mit der Funktionseinheit verbunden sein.
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Die Funktionseinheit-Leiteranordnung dient zweckmäßigerweise auch dazu, einem jeweiligen elektrofluidischen Funktionsmodul die zu dessen elektrischer Betätigung erforderlichen Ansteuersignale zuzuführen, die zur besseren Unterscheidung als Funktionsmodul-Ansteuersignale bezeichnet werden. Somit übernimmt die elektrische Funktionseinheit-Leiteranordnung eine Doppelfunktion zur Signalübertragung von sowohl den elektrischen Funktionsmodul-Ansteuersignalen als auch den elektrischen Drossel-Ansteuersignalen. Dies ermöglicht einen kostengünstigen Aufbau der Funktionseinheit. Es ist in diesem Zusammenhang besonders vorteilhaft, wenn die die Drossel-Ansteuersignale bereitstellende elektronische Steuereinrichtung zusätzlich auch die Funktionsmodul-Ansteuersignale bereitstellt. Oder anders ausgedrückt kann eine elektronische Steuereinrichtung, die zum Betrieb der elektronischen Funktionsmodule erforderlich ist, gleichzeitig auch genutzt werden, um das mindeste eine Drosselrückschlagmodul elektrisch anzusteuern.
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Bei einer einfachen Ausführungsform umfasst die Funktionseinheit nur ein einziges elektrofluidisches Funktionsmodul. Sind für eine bestimmte Anwendung mehrere elektrofluidische Funktionsmodule erforderlich, ist es zweckmäßig, wenn eine Mehrzahl von elektrofluidischen Funktionsmodulen in die Funktionseinheit integriert ist. Hierbei sind dann alle elektrofluidischen Funktionsmodule der Funktionseinheit zu ihrer elektrischen Betätigung an die Funktionseinheit-Leiteranordnung angeschlossen, über die sie jeweils ihre elektrischen Funktionsmodul-Ansteuersignale erhalten.
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Die mit mehreren elektrofluidischen Funktionsmodulen versehene Funktionseinheit kann mit einer der Anzahl der Funktionsmodule entsprechenden Anzahl von Drosselrückschlagmodulen bestückt sein. Allerdings kann die Anzahl der Drosselrückschlagmodule durchaus auch geringer sein als diejenige der Funktionsmodule. Das fluidtechnische Gerät hat bevorzugt einen modularen Aufbau, sodass je nach Bedarf eine gewünschte Anzahl von Drosselrückschlagmodulen an die Funktionseinheit angebaut werden kann.
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Jedes Drosselrückschlagmodul ist in seiner Gebrauchsstellung zweckmäßigerweise mittels einer Befestigungseinrichtung an der Funktionseinheit fixiert, wobei es sich insbesondere um eine lösbare Befestigungseinrichtung handelt. Bevorzugt umfasst die Befestigungseinrichtung mindestens eine in die Funktionseinheit einsteckbare und dabei auch in das Drosselrückschlagmodul eingreifende Halteklammer. Alternativ kann die Befestigungseinrichtung aber auch beispielsweise mindestens eine Befestigungsschraube enthalten.
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Die Funktionseinheit ist zweckmäßigerweise modular aufgebaut, wobei sie über einen Funktionsmodul-Träger verfügt, an dem das mindestens eine elektrofluidische Funktionsmodul angebracht ist und an dem auch das mindestens eine die Gebrauchsstellung einnehmende Drossel-Rückschlagmodul montiert ist. Jedes Funktionsmodul ist bevorzugt lösbar an dem Funktionsmodul-Träger angebracht, insbesondere derart, dass es unabhängig von eventuellen weiteren Funktionsmodulen bei Bedarf auch wieder abgenommen werden kann.
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Ein mit mehreren Funktionsmodulen bestückter Funktionsmodul-Träger kann seinerseits modular aufgebaut sein und über eine Mehrzahl von aneinander angesetzten Trägermodulen verfügen, die jeweils mit einem Funktionsmodul bestückt sind. An diesem Trägermodul ist auch das gegebenenfalls einem bestimmten Funktionsmodul zugeordnete Drosselrückschlagmodul angebracht.
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Das fluidtechnische Gerät kann für unterschiedlichste Einsätze konzipiert sein. Beispielsweise kann es sich bei dem fluidtechnischen Gerät um ein zur Druckluftaufbereitung verwendetes sogenanntes Wartungsgerät handeln. Besonders vorteilhaft erweist sich die Erfindung im Zusammenhang mit einem als Ventilgerät ausgebildeten fluidtechnischen Gerät, bei dessen Funktionseinheit es sich um eine Ventileinheit handelt, die mindestens ein elektrisch betätigbares Ventilmodul als Funktionsmodul hat, das zur Steuerung von Fluidströmen ausgebildet ist. Ein solches Ventilmodul ist beispielsweise elektromagnetisch oder piezoelektrisch betätigbar. Mindestens ein Ventilmodul ist beispielsweise als ein 5/2-Wegeventil ausgebildet. Mindestens ein Ventilmodul kann direkt elektrisch betätigbar oder elektrofluidisch vorgesteuert betätigbar sein.
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Ein als Ventilgerät ausgebildetes fluidtechnisches Gerät ist insbesondere zur betriebsmäßigen Ansteuerung mindestens eines fluidbetätigen Antriebes ausgebildet. Ein fluidbetätigter Antrieb ist beispielsweise als Linearantrieb oder als Drehantrieb konzipiert. Es handelt sich insbesondere um einen pneumatischen Antrieb. Mit Hilfe eines Drosselrückschlagmoduls kann die Betriebsgeschwindigkeit eines an das Drosselrückschlagmodul angeschlossenen fluidbetätigten Antriebes bedarfsgemäß eingestellt werden. Durch eine entsprechende elektrische Ansteuerung kann die Drosseleinrichtung auf unterschiedliche Drosselungsintensitäten eingestellt werden, um beispielsweise die Hubgeschwindigkeit einer einen Kolben aufweisenden Abtriebseinheit zu variieren beziehungsweise auf ein gewünschtes Niveau einzustellen.
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Bevorzugt ist die Drosseleinrichtung der Drosselrückschlageinheit mindestens eines Drosselrückschlagmoduls mit einem Drosselglied versehen, das unter Ausführung einer Einstellbewegung verstellbar ist, um einen für die Drosselungsintensität maßgeblichen freien Strömungsquerschnitt des Modulkanals variabel elektrisch einstellen zu können. Zum Hervorrufen der Einstellbewegung ist das Drosselrückschlagmodul ferner mit einer elektrischen Antriebseinrichtung ausgestattet, die mit dem Drosselglied antriebsmäßig gekoppelt ist und die durch die Drossel-Ansteuersignale elektrisch betätigbar ist, um die Einstellbewegung des Drosselgliedes hervorzurufen und das Drosselglied in einer gewünschten, einen bestimmten freien Strömungsquerschnitt definierenden Drosselungsposition zu positionieren.
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Bevorzugt handelt es sich bei dem Drosselglied um ein zur Ausführung einer rotativen Einstellbewegung ausgebildetes Drehglied. Bei der elektrischen Antriebseinrichtung handelt es sich insbesondere um einen Elektromotor, zweckmäßigerweise um einen Schrittmotor und insbesondere um einen sogenannten Lavet-Schrittmotor. Zweckmäßigerweise ist der Elektromotor über ein Zahnradgetriebe antriebsmäßig mit dem Drosselglied verbunden.
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Die Drosseleinrichtung mindestens einer Drosselrückschlageinheit weist zweckmäßigerweise eine im Verlauf des Modulkanals angeordnete Drossel-Überströmöffnung auf, während das Drosselglied über eine die Drossel-Überströmöffnung überlagernde Durchtrittsöffnung mit einem sich in der Richtung der Einstellbewegung verändernden Öffnungsquerschnitt aufweist, sodass durch die Einstellbewegung ein einen freien Strömungsquerschnitt definierender Überdeckungsgrad der Durchtrittsöffnung bezüglich der Drossel-Überströmöffnung veränderbar ist. Bei einem als Drehglied ausgebildeten Drosselglied hat die Durchtrittsöffnung zweckmäßigerweise eine kreisbogenförmige Längserstreckung mit insbesondere sichelartigem Öffnungsquerschnitt, sodass sie sich beim Verdrehen des Drosselgliedes unter Veränderung des freien Strömungsquerschnittes über die Drossel-Überströmöffnung hinwegbewegt.
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Ein besonders kostengünstiger Aufbau des fluidtechnischen Gerätes sieht vor, dass das Drosselrückschlagmodul eine als Modul-Leiterplattenanordnung bezeichnete Leiterplattenanordnung aufweist, über die die elektrische Kontaktierung der elektrischen Antriebseinrichtung erfolgt. Die Modul-Leiterplattenanordnung trägt zweckmäßigerweise auch die weiter oben erwähnte Modul-Leiteranordnung für die Übermittlung der Drossel-Ansteuersignale. Die Modul-Leiterplattenanordnung kann nur eine einzige Leiterplatte oder aber auch mehrere elektrisch miteinander verbundene Leiterplatten umfassen.
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Bevorzugt ist auch die weiter oben erwähnte Funktionseinheit-Leiteranordnung auf einer Leiterplattenanordnung realisiert, die als Funktionseinheit-Leiterplattenanordnung bezeichnet sei.
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Das Rückschlagventil der Drosselrückschlageinheit hat zweckmäßigerweise eine im Verlauf des Modulkanals angeordnete Rückschlag-Überströmöffnung und verfügt über ein die Rückschlag-Überströmöffnung überdeckendes bewegliches Rückschlagventilglied. Das Rückschlagventilglied nimmt abhängig von der an ihm anstehenden Druckdifferenz eine die Überströmöffnung verschließende Schließstellung oder eine die Überströmöffnung für einen Fluiddurchtritt freigebende Offenstellung ein. Beispielsweise ist das Rückschlagventilglied als verschwenkbare Rückschlagklappe oder als federbeaufschlagte Rückschlagkugel ausgeführt. Besonders vorteilhaft wird eine Ausgestaltung des Rückschlagventilglieds als linear verschiebbares Elastomerelement angesehen, das sich bei hoher Funktionssicherheit besonders kostengünstig realisieren lässt.
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Das fluidtechnische Gerät ist bevorzugt für einen Betrieb mit Druckluft als fluidischem Druckmedium ausgebildet. Es lässt sich allerdings auch mit anderen fluidischen Druckmedien betreiben, wobei neben gasförmigen Druckmedien auch flüssige Druckmedien in Frage kommen.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
- 1 in einer isometrischen Darstellung eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen fluidtechnischen Gerätes, das über ein in der Gebrauchsstellung montiertes Drosselrückschlagmodul verfügt, und zwar in einer Bauform als Ventilgerät,
- 2 das fluidtechnische Gerät aus 1 in einer teilweisen Explosionsdarstellung der Funktionseinheit und im noch nicht angebauten Zustand des Drosselrückschlagmoduls,
- 3 eine Draufsicht des fluidtechnischen Gerätes aus 1 mit Blickrichtung gemäß Pfeil III aus 1,
- 4 einen Schnitt durch das fluidtechnische Gerät der 1 bis 3 gemäß Schnittebene IV-IV aus 3,
- 5 eine Seitenansicht im nicht montierten Zustand des in dem fluidtechnischen Gerät der 1 bis 4 enthaltenen Drosselrückschlagmoduls in einer Blickrichtung gemäß Pfeil V aus 2 und teilweise aufgebrochen, wobei ein Ausschnitt der Drosselrückschlageinheit zusätzlich auch nochmals gesondert abgebildet ist, um unterschiedliche Drosselungspositionen des Drosselgliedes zu veranschaulichen,
- 6 das Drosselrückschlagmodul aus 5 in einer Seitenansicht mit gleicher Blickrichtung und im abgenommenen Zustand einer Gehäusewand, sodass ein Blick auf die Drosselrückschlageinheit möglich ist,
- 7 einen Längsschnitt durch das Drosselrückschlagmodul gemäß Schnittlinie VII-VII aus 5, wobei das Rückschlagventilglied bei Einnahme der Offenstellung gezeigt ist,
- 8 den gleichen Schnitt durch das Drosselrückschlagmodul wie in 7, wobei das Rückschlagventilglied in der Schließstellung gezeigt ist, und
- 9 ein Schaltbild der fluidischen Verschaltung des fluidtechnischen Gerätes der 1 bis 8 in Bezug auf ein Drosselrückschlagmodul.
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In der Zeichnung ist ein fluidtechnisches Gerät 1 illustriert, das in der Lage ist, auf der Grundlage einer elektrischen Ansteuerung die Strömung eines fluidischen Druckmediums zu beeinflussen. Bei dem fluidischen Druckmedium handelt es sich exemplarisch um Druckluft, wenngleich es sich grundsätzlich auch um ein anderes gasförmiges Druckmedium oder auch um ein flüssiges Druckmedium handeln kann.
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Das fluidtechnische Gerät 1 verfügt über eine Funktionseinheit 2 und über mindestens ein diesbezüglich gesondertes Drosselrückschlagmodul 3. Im betriebsbereiten Zustand des fluidtechnischen Gerätes 1 ist das Drosselrückschlagmodul 3 unter Einnahme einer aus 1, 3 und 4 ersichtlichen Gebrauchsstellung an der Funktionseinheit 2 montiert. Die Funktionseinheit 2 und das daran montierte Drosselrückschlagmodul 3 bilden eine einheitlich handhabbare Baugruppe.
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Vor dem Zusammenbau des fluidtechnischen Gerätes 1 liegt das Drosselrückschlagmodul 3 gemäß 2 und 5 bis 8 als von der Funktionseinheit 2 getrenntes Modul vor. Das Drosselrückschlagmodul 3 befindet sich dabei in einer Bereitschaftsstellung, wobei es dazu bereit ist, zum Erhalt der Gebrauchsstellung an die Funktionseinheit 2 angesetzt und an der Funktionseinheit 2 befestigt zu werden. Das Ansetzen an die Funktionseinheit 2 erfolgt im Rahmen einer in 2 durch einen Pfeil illustrierten Montagebewegung 4.
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In der Gebrauchsstellung des Drosselrückschlagmoduls 3 liegt zwischen dem Drosselrückschlagmodul 3 und der Funktionseinheit 2 zusätzlich zu der mechanischen Verbindung eine weiter unten im Einzelnen noch näher erläuterte fluidische Verbindung und elektrische Verbindung vor.
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Die in der Gebrauchsstellung vorliegende Befestigung des Drosselrückschlagmoduls 3 an der Funktionseinheit 2 ist bevorzugt eine lösbare Befestigung, sodass das Drosselrückschlagmodul 3 bei Bedarf auch wieder von der Funktionseinheit 2 abgenommen werden kann. Hierzu verfügt das fluidtechnische gerät 1 über eine entsprechend ausgebildete Befestigungseinrichtung 5. Es kann sich allerdings alternativ auch um eine unlösbare Befestigung handeln.
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Die Funktionseinheit 2 hat für jedes anzubauende Drosselrückschlagmodul 3 eine Modul-Montagefläche 6. Je nachdem, ob das fluidtechnische Gerät 1 nur für ein einziges Drosselrückschlagmodul 3 ausgelegt ist oder mit mehreren gleichzeitig montierten Drosselrückschlagmodulen 3 betrieben werden kann, verfügt die Funktionseinheit 2 über nur eine Modul-Montagefläche 6 oder über mehrere Modul-Montageflächen 6. Beispielhaft weist die Funktionseinheit 2 mehrere in der Achsrichtung einer Hauptachse 7 der Funktionseinheit 2 nebeneinander angeordnete Modul-Montageflächen 6 auf, von denen allerdings momentan nur eine zur Bestückung mit einem Drosselrückschlagmodul 3 genutzt wird.
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Die Funktionseinheit 2 enthält mindestens ein elektrofluidisches Funktionsmodul 8, das im Folgenden zur Vereinfachung auch nur noch als Funktionsmodul 8 bezeichnet wird. Gemäß einem nicht illustrierten Ausführungsbeispiel weist die Funktionseinheit 2 nur ein einziges Funktionsmodul 8 auf. Exemplarisch ist die Funktionseinheit 2 mit einer Mehrzahl von Funktionsmodulen 8 ausgestattet, die bevorzugt in der Achsrichtung der Hauptachse 7 aufeinanderfolgend angeordnet sind. Exemplarisch jedem Funktionsmodul 8 eine Modul-Montagefläche 6 für den Anbau eines Drosselrückschlagmoduls 3 zugeordnet.
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Das Funktionsmodul 8 ist elektrisch betätigbar und ist in der Lage, abhängig von seiner elektrischen Betätigung mit dem weiter oben angesprochenen fluidischen Druckmedium zu interagieren. Insbesondere kann das Funktionsmodul 8 abhängig von seiner elektrischen Ansteuerung die Strömung eines fluidischen Druckmediums beeinflussen.
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Bei einem nicht illustrierten Ausführungsbeispiel befindet sich die Modul-Montagefläche 6 direkt an einem Funktionsmodul 8, sodass das die Gebrauchsstellung einnehmende Drosselrückschlagmodul 3 direkt an ein Funktionsmodul 8 angebaut ist. Bevorzugt wird allerdings die illustrierte Ausführungsform, bei der die Funktionseinheit 2 einen bezüglich des mindestens einen Funktionsmoduls 8 eigenständigen Funktionsmodul-Träger 12 aufweist, der mit dem betreffenden Funktionsmodul 8 bestückt ist und an dem sich die mindestens eine Moduls-Montagefläche 6 befindet. Das die Gebrauchsstellung einnehmende Drosselrückschlagmodul 3 ist in diesem Fall unabhängig von dem mindestens einen Funktionsmodul 8 an dem Funktionsmodul-Träger 12 angebracht. Jedes Funktionsmodul 8 ist in bevorzugt lösbarer Weise an dem Funktionsmodul-Träger 12 befestigt, zu welchem Zweck exemplarisch Befestigungsmittel 13 vorhanden sind, bei denen es sich insbesondere um Befestigungsschrauben handelt.
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Der Funktionsmodul-Träger 12 ist mit einer der Anzahl der Funktionsmodule 8 entsprechender Anzahl von Bestückungsflächen 14 versehen, an denen jeweils eines der Funktionsmodule 8 montiert ist. Die mehreren Bestückungsflächen 14 sind wie die mehreren Modul-Montageflächen 6 bevorzugt in der Achsrichtung der Hauptachse 7 aufeinanderfolgend angeordnet.
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Zweckmäßigerweise beinhaltet der Funktionsmodul-Träger 12 einen beispielsweise aus Metall bestehenden Trägerkörper 15, der insbesondere blockförmig gestaltet ist und an dem die Modul-Montageflächen 6 und die Bestückungsflächen 14 ausgebildet sind. Dieser Trägerkörper 15 ist bevorzugt und entsprechend des illustrierten Ausführungsbeispiels modular aufgebaut und setzt sich aus einer Mehrzahl von in der Achsrichtung der Hauptachse 7 aneinandergesetzten plattenförmigen Trägermodulen 16 zusammen. Der Trägerkörper 15 ist bevorzugt zwischen zwei in der Achsrichtung der Hauptachse 7 zueinander beabstandeten ersten und zweiten Endmodulen 17, 18 des Funktionsmodul-Trägers 12 eingegliedert und mit diesen Endmodulen 17, 18 zusammengehalten.
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Im Innern der Funktionseinheit 2 ist ein sich aus einer Mehrzahl von Fluidkanälen zusammensetzendes Fluidkanalsystem 22 ausgebildet. Das Fluidkanalsystem 22 umfasst unter anderem mindestens einen Arbeitskanal 23, der mit einem äußeren Kanalendabschnitt 23a an einer Modul-Montagefläche 6 zur Außenseite der Funktionseinheit 2 ausmündet. Bei dem illustrierten bevorzugten Ausführungsbeispiel münden zu jeder Modul-Montagefläche 6 genau zwei Arbeitskanäle 23 aus, deren äußere Kanalendabschnitte 23a in einer zu der Hauptachse 7 rechtwinkeligen Höhenrichtung 24 der Funktionseinheit 2 beabstandet zueinander angeordnet sind. Jeder Arbeitskanal 23 ist durch das fluidische Druckmedium in beiden Richtungen durchströmbar, also sowohl aus der Funktionseinheit 2 hinaus als auch in die Funktionseinheit 2 hinein.
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Bevorzugt ist die in den Arbeitskanälen 23 auftretende Fluidströmung des fluidischen Druckmediums durch die Funktionsmodule 8 beeinflussbar. Bei dem illustrierten Ausführungsbeispiel ist dies dadurch realisiert, dass die Funktionsmodule 8 als zur Steuerung von Fluidströmen geeignete, elektrisch betätigbare Ventilmodule 8a ausgebildet sind. Dementsprechend handelt es sich bei dem illustrierten fluidtechnischen Gerät 1 um ein Ventilgerät 1a, dessen Funktionseinheit 2 eine Ventileinheit 2a ist.
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Bei den Ventilmodulen 8a handelt es sich insbesondere um elektrisch betätigbare Mehrwegeventile. Jedes Ventilmodul 8a hat einen Fluidsteuerabschnitt 25a mit einem nur schematisch angedeuteten internen Ventilglied 26, sowie einen an dem Fluidsteuerabschnitt 25a angebrachten Antriebsabschnitt 25b, der in der Lage ist, aufgrund empfangener elektrischer Ansteuersignale durch entsprechende Betätigung des Ventilgliedes 26 einen gewünschten Schaltzustand des Fluidsteuerabschnittes 25a vorzugeben, der in dem zugeordneten mindestens einen Arbeitskanal 23 einen angestrebten Strömungszustand des fluidischen Druckmediums hervorruft. Die elektrischen Ansteuersignale für den Antriebsabschnitt 25b seien im Folgenden als Funktionsmodul-Ansteuersignale bezeichnet.
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Der Antriebsabschnitt 25b ist beispielsweise eine Elektromagneteinrichtung oder eine piezoelektrische Einrichtung, die entweder zur direkten Betätigung des zugeordneten Ventilgliedes 26 ausgebildet ist oder bei der es sich um ein elektrisch betätigbares Vorsteuerventil für den Fluidsteuerabschnitt 25a handelt.
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Von jeder Bestückungsfläche 14 gehen exemplarisch zwei Arbeitskanäle 23 ab, die zu der zugeordneten Modul-Montagefläche 6 ausmünden. Die Arbeitskanäle 23 sind untereinander nicht verbunden.
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Das Fluidkanalsystem 22 enthält außer den Arbeitskanälen 23 einen Versorgungskanal 27, dem außen an der Funktionseinheit 2 ein Versorgungsanschluss 28 zugeordnet ist, über den mittels einer nicht weiter illustrierten Fluidleitung eine das zu steuernde fluidische Druckmedium bereitstellende Druckquelle anschließbar ist. Der Versorgungskanal 27 mündet außerdem zu jeder Bestückungsfläche aus, sodass jedes bevorzugt als Ventilmodul 8a ausgebildete Funktionsmodul 8 mit fluidischem Druckmedium versorgt werden kann.
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Das Fluidkanalsystem 22 enthält zweckmäßigerweise auch mindestens einen Ablasskanal 32, bei dem es sich im Falle von Druckluft um einen Entlüftungskanal handelt und von dem exemplarisch zwei Stück vorhanden sind. Jeder Ablasskanal 32 steht einerseits mit der Atmosphäre in Verbindung und mündet andererseits zu jeder der Bestückungsflächen 14 aus.
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Jedes Ventilmodul 8a ist durch die schon erwähnten Funktionsmodul-Ansteuersignale insbesondere derart ansteuerbar, dass es abhängig vom eingestellten Betriebszustand jeweils einen der Arbeitskanäle 23 mit dem Versorgungskanal 27 und gleichzeitig den anderen Arbeitskanal 23 mit einem der Ablasskanäle 32 verbindet.
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Im Betrieb des fluidtechnischen Gerätes 1 ist an die einem jeweiligen Ventilmodul 8a zugeordneten beiden Arbeitskanäle 23 jeweils ein fluidischer Verbraucher angeschlossen, insbesondere ein in der Zeichnung schematische angedeuteter fluidbetätigter Antrieb 33. Dieser Antrieb 33 hat eine bewegliche Abtriebseinheit 34 mit einem Kolben 34a oder einer Membran, der bzw. die zwei Antriebskammern 33a, 33b voneinander abteilt, die jeweils an einen der ein und demselben Ventilmodul 8a zugeordneten Arbeitskanäle 23 angeschlossen sind. Die dazu erforderliche fluidische Verbindung wird mittels Fluidleitungen 35 hergestellt. Abhängig vom eingestellten Schaltzustand des Ventilmoduls 8a ist der jeweils eine Arbeitskanal 23 mit dem Versorgungskanal 27 verbunden, während gleichzeitig der andere Arbeitskanal 23 mit einem der Ablasskanäle 32 verbunden ist. Dadurch werden die Antriebskammern 33a, 33b jeweils gegensinnig mit Druckmedium beaufschlagt und druckmäßig entlastet, was eine Abtriebsbewegung der Abtriebseinheit 34 hervorruft.
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Zum Anschließen der Fluidleitungen 35 ist jedem Arbeitskanal 23 an dem fluidtechnischen Gerät 1 eine Arbeitsanschlusseinrichtung 36 zugeordnet. Bei ihr handelt es sich insbesondere um eine ein lösbares Anschließen eines Fluidschlauches ermöglichende Steckanschlussvorrichtung.
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Soweit einem Funktionsmodul 8 beziehungsweise Ventilmodul 8a kein Drosselrückschlagmodul 3 zugeordnet ist, was exemplarisch auf drei der Funktionsmodule 8 zutrifft, sind die Arbeitsanschlusseinrichtungen 36 direkt in den äußeren Kanalendabschnitten 23a der Arbeitskanäle 23 fixiert.
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Soweit an einer Modul-Montagefläche 6 ein Drosselrückschlagmodul 3 angebracht ist, was exemplarisch auf eine der Modul-Montageflächen 6 zutrifft, befinden sich die Arbeitsanschlusseinrichtungen 36 an dem Drosselrückschlagmodul 3. Die Fluidverbindung zwischen den Arbeitsanschlusseinrichtungen 36 und dem jeweils zugeordneten Arbeitskanal 23 erfolgt in diesem Fall durch einen in dem Drosselrückschlagmodul 3 ausgebildeten Modulkanal 37 hindurch. Jeder Modulkanal 37 bildet praktisch eine Kanalverlängerung eines der an der zugeordneten Modul-Montagefläche 6 ausmündenden Arbeitskanals 23. Ersichtlich ist also das Drosselrückschlagmodul 3 dazu geeignet, mindestens eine und bevorzugt zwei Fluidleitungen 35 zum Zwecke einer Verbindung mit einem der Arbeitskanäle 23 anzuschließen.
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Das Drosselrückschlagmodul 3 hat ein Modulgehäuse 38, das von dem mindestens einen Modulkanal 37 durchsetzt ist. An dem Modulgehäuse 38 ist an einer Rückseite eine Abstützfläche 42 ausgebildet, die in der Gebrauchsstellung des Drosselrückschlagmoduls 3 an der zugeordneten Modul-Montagefläche 6 der Funktionseinheit 2 anliegt. Die Arbeitsanschlusseinrichtungen 36 befinden sich an einer Anschlussfläche 43, die an der der Abstützfläche 42 entgegengesetzten Vorderseite des Modulgehäuses 38 ausgebildet ist.
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Jeder Modulkanal 37 hat einen zu der Anschlussfläche 43 ausmündenden vorderen Endabschnitt 47, in den exemplarisch die zugeordnete Arbeitsanschlusseinrichtung 36 mit einem Befestigungsstutzen 39 abgedichtet eingesetzt ist. Der Modulkanal 37 hat ferner einen im Bereich der Abstützfläche 42 ausmündenden hinteren Endabschnitt 48, der in der Gebrauchsstellung des Drosselrückschlagmoduls 3 mit einem der Arbeitskanäle 23 der Funktionseinheit 2 fluidisch verbunden ist.
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Jedem Modulkanal 37 ist eine eigene Drosselrückschlageinheit 44 zugeordnet, die bevorzugt in das Modulgehäuse 38 integriert ist. In den 4 bis 8 ist der Übersichtlichkeit halber nur eine der beiden Drosselrückschlageinheiten 44 gezeigt, wobei die andere in 4 nur strichpunktiert angedeutet ist. Es besteht grundsätzlich jedoch die Möglichkeit, mindestens einem Modulkanal 37 keine Drosselrückschlageinheit 44 zuzuordnen, sodass er von dem fluidischen Druckmedium in beiden Richtungen frei durchströmbar ist.
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Die Drosselrückschlageinheit 44 enthält ein Rückschlagventil 45 und eine dem Rückschlagventil 45 funktionell parallel geschaltete Drosseleinrichtung 46.
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Der Modulkanal 37 verzweigt sich zwischen seinen beiden Endabschnitten 47, 48 in zwei fluidisch parallelgeschaltete erste und zweite Kanaläste 52, 53, die jeweils einenends mit dem hinteren Endabschnitt 48 und anderenends mit dem vorderen Endabschnitt 47 verbunden sind. Das Rückschlagventil 45 ist dem ersten Kanalast 52 zugeordnet, während die Drosseleinrichtung 46 dem zweiten Kanalast 53 zugeordnet ist.
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Der erste Kanalast 52 ist von einer Rückschlag-Überströmöffnung 54 gebildet. Sie gehört ebenso zu dem Rückschlagventil 45 wie ein relativ zu dem Modulgehäuse 38 bewegliches Rückschlagventilglied 55, das in einer die Rückschlag-Überströmöffnung 54 überdeckenden Weise in dem Modulgehäuse 38 aufgenommen ist. Das Rückschlagventilglied 55 ist derart beweglich, dass es eine durch einen Doppelpfeil angedeutete, hin- und hergehende Arbeitsbewegung 56 ausführen kann, im Rahmen derer es entweder eine von der Rückschlag-Überströmöffnung 54 entfernte Offenstellung gemäß 7 oder eine die Rückschlag-Überströmöffnung 54 verschließende Schließstellung gemäß 8 einnehmen kann.
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Bei dem illustrierten Ausführungsbeispiel ist das Rückschlagventilglied 55 als ein Elastomerelement ausgebildet, das mittels einer an dem Modulgehäuse 38 angeordneten Führungsstruktur 57 zur Ausführung der Arbeitsbewegung 56 linear verschiebbar geführt ist. Bevorzugt ist die Arbeitsbewegung 56 in der Achsrichtung einer Querachse 58 des Drosselrückschlagmoduls 3 orientiert, die in der Gebrauchsstellung des Drosselrückschlagmoduls 3 parallel zu der Hauptachse 7 der Funktionseinheit 2 verläuft.
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Es ist zwar möglich, exemplarisch jedoch nicht realisiert, dass das Rückschlagventilglied 55 federnd in die Schließstellung vorgespannt ist.
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Die von den Rückschlagventilglied 55 eingenommene Stellung hängt von der an ihm anliegenden Druckdifferenz ab. Exemplarisch ist das Rückschlagventilglied 55 auf der dem vorderen Endabschnitt 47 zugewandten Seite der Rückschlag-Überströmöffnung 54 angeordnet, sodass es die Rückschlag-Überströmöffnung 54 verschließt, wenn im Bereich des vorderen Endabschnittes 47 ein höherer Fluiddruck herrscht als im Bereich des hinteren Endabschnittes 48. Umgekehrt nimmt das Rückschlagventilglied 55 die Offenstellung ein, wenn der Fluiddruck in dem hinteren Endabschnitt 48 größer ist als in dem vorderen Endabschnitt 47.
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Abhängig von der gewünschten Funktionalität kann die Wirkrichtung des Rückschlagventilgliedes 55 auch vertauscht sein.
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Die Drosseleinrichtung 46 hat eine im Verlauf des zweiten Kanalastes 53 angeordnete Drossel-Überströmöffnung 62, die gemeinsam mit einem ihr zugeordneten beweglichen Drosselglied 63 einen ständig offenen freien Strömungsquerschnitt des Modulkanals 37 und genauer gesagt des zweiten Kanalastes 53 definiert. Exemplarisch ist der zweite Kanalast 53 direkt von der Drossel-Überströmöffnung 62 gebildet. Er ist der Rückschlag-Überströmöffnung 54 parallelgeschaltet.
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Das Drosselglied 63 ist im Rahmen einer durch einen Doppelpfeil angedeuteten Einstellbewegung 64 relativ zu der bezüglich des Modulgehäuses 38 ortsfesten Drossel-Überströmöffnung 62 verstellbar, wodurch sich der im Folgenden auch als Drosselquerschnitt 68 bezeichnete freie Strömungsquerschnitt der Drossel-Überströmöffnung 62 betragsmäßig verändern und einstellen lässt. Abhängig vom eingestellten Drosselquerschnitt 68 erfährt das hindurchströmende Druckmedium eine unterschiedlich starke Drosselung, woraus eine entsprechend unterschiedliche Durchflussrate resultiert.
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Wenn der in dem vorderen Endabschnitt 47 herrschende Fluiddruck größer ist als der Fluiddruck im hinteren Endabschnitt 48 des Modulkanals 37, findet eine in 8 gepunktet angedeutete Einwärtsströmung 65 in den angeschlossenen Arbeitskanal 23 hinein statt, wobei die Strömungsrate von der eingestellten Drosselungsintensität abhängt, da das Rückschlagventil 55 die Schließstellung einnimmt. Bei entgegengesetzter Auswärtsströmung 66, die in 7 gepunktet angedeutet ist, wirkt sich die Drosseleinrichtung 46 auf die Strömungsrate nicht relevant aus, weil bereits das offene Rückschlagventil 45 einen entsprechend großen Strömungsquerschnitt der Rückschlag-Überströmöffnung 54 freigibt.
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Bevorzugt verfügt das Modulgehäuse 38 in seinem Innern über eine Trennwand 67, die eine mit dem hinteren Endabschnitt 48 verbundene erste Strömungskammer 71 von einer direkt mit dem vorderen Endabschnitt 47 verbundenen zweiten Strömungskammer 72 des Modulkanals 37 abtrennt. Diese Trennwand 67 ist sowohl von der Rückschlag-Überströmöffnung 54 als auch von der Drossel-Überströmöffnung 62 durchsetzt. Sowohl das Rückschlagventilglied 55 als auch das Drosselglied 63 befinden sich in der zweiten Strömungskammer 72. Diese zweite Strömungskammer 72 ist von einem der Trennwand 67 in der Achsrichtung der Querachse 58 mit Abstand gegenüberliegenden ersten Außenwandabschnitt 73 des Modulgehäuses 38 begrenzt. Bevorzugt ist die zweite Strömungskammer 72 ihrerseits von einer der Trennwand 67 in der Achsrichtung der Querachse 58 beabstandeten zweiten Außenwandabschnitt 74 des Modulgehäuses 38 begrenzt.
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Das Modulgehäuse 38 hat bevorzugt einen die Trennwand 67 aufweisenden Grundkörper 70, in dem der Modulkanal 37 verläuft und an dem die beiden Außenwandabschnitte 73, 74 in bevorzugt lösbarer Weise und unter Abdichtung angebracht sind.
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Bei der Einstellbewegung 64 des Drosselgliedes 63 handelt es sich vorzugsweise um eine Drehbewegung. In diesem Zusammenhang ist das Drosselglied 63 zweckmäßigerweise um eine zu der Querachse 58 parallele Drehachse 75 relativ zu dem Modulgehäuse 38 verdrehbar gelagert. Eine zur Lagerung verwendete Lagerungswelle ist bei 75a ersichtlich.
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Zweckmäßigerweise ist in dem Drosselglied 63 eine Durchtrittsöffnung 76 ausgebildet, die von der Drehachse 75 radial beabstandet ist und die einen sich in der Richtung der Einstellbewegung 64 verändernden Öffnungsquerschnitt hat. Der Querschnitt der Durchtrittsöffnung 76 wird in der Richtung der Einstellbewegung 64 zunehmend kleiner als derjenige der Drossel-Überströmöffnung 62. Durch die Einstellbewegung 64 kann ein den freien Strömungsquerschnitt beziehungsweise den Drosselquerschnitt 68 bestimmender Überdeckungsgrad zwischen der Durchtrittsöffnung 76 und der Drossel-Überströmöffnung 62 variabel eingestellt werden. Man kann das Drosselglied 63 auch als verdrehbare Drosselblende bezeichnen.
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Die Durchtrittsöffnung 76 des Drosselgliedes 63 ist zum Erhalt der sich im Querschnitt verjüngenden Längsgestalt bevorzugt sichelförmig gestaltet.
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Eine Besonderheit der Drosseleinrichtung 46 besteht darin, dass sie eine elektrisch hervorgerufene Einstellung des Drosselquerschnittes 68 ermöglicht. Die Drosseleinrichtung 46 ist durch elektrische Ansteuersignale, die zur besseren Unterscheidung als elektrische Drossel-Ansteuersignale bezeichnet werden, elektrisch einstellbar. Diese im Folgenden auch nur noch als Drossel-Ansteuersignale bezeichneten elektrischen Drossel-Ansteuersignale empfängt die Drosseleinrichtung 46 in noch zu beschreibender Weise aus der mit ihr bestückten Funktionseinheit 2.
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Zur Ermöglichung der elektrischen Einstellung verfügt die Drosseleinrichtung 46 über eine antriebsmäßig mit dem Drosselglied 63 verbundene elektrische Antriebseinrichtung 77. Selbige ist also ein Bestandteil des Drosselrückschlagmoduls 3. Die elektrische Antriebseinrichtung 77 ist durch die schon erwähnten Drossel-Ansteuersignale nach Bedarf elektrisch betätigbar.
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Bevorzugt ist die elektrische Antriebseinrichtung 77 entsprechend des Ausführungsbeispiels von einem Elektromotor 77a gebildet. Dieser Elektromotor 77a ist bevorzugt ein Schrittmotor mit sehr geringen Abmessungen.
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Bevorzugt handelt es sich bei dem Elektromotor um einen sogenannten Lavet-Schrittmotor. Dies trifft auf das Ausführungsbeispiel zu. Ein ringförmig in sich geschlossener ferromagnetischer Stator 78 trägt eine Magnetspule 79 und lagert einen Rotor 82, der einen Permanentmagnet aufweist. Im Bereich des Permanentmagneten im Stator 78 ausgebildete Einkerbungen definieren magnetische Rastpunkte für den Rotor 72. Durch abwechselnd gegensinnige elektrische Ansteuerung der Magnetspule 79 lässt sich der Rotor 82 zu einer durch einen Doppelpfeil angedeuteten rotativen Abtriebsbewegung 83 antreiben, die auf das Drosselglied 63 zur Erzeugung der Einstellbewegung 64 übertragen wird.
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Bevorzugt stehen der Rotor 82 und das Drosselglied 63 über ein Zahnradgetriebe 83 in Antriebsverbindung miteinander. Zur Bildung dieses Zahnradgetriebes 83 ist insbesondere vorgesehen, dass sowohl der Rotor 82 als auch das Drosselglied 63 einen zur jeweiligen Drehachse koaxialen Zahnkranz aufweist, wobei diese beiden Zahnkränze, die in den 5 und 6 durch strichpunktierte Kreislinien angedeutet sind, in Verzahnungseingriff miteinander stehen. Insbesondere in diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn das Drosselglied 63 über eine kreisförmige Außenkontur verfügt. Der zugeordnete Zahnkranz ist dann bevorzugt am radialen Außenumfang des Drosselgliedes 63 insbesondere einstückig ausgebildet.
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Der Elektromotor 77a ist bevorzugt dadurch an dem Modulgehäuse 38 fixiert, dass sein Stator partiell in die Trennwand 67 integriert ist, insbesondere durch Umspritzen mit Kunststoff bei der Herstellung des aus Kunststoff bestehenden Grundkörpers 70.
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Zur Drehbetätigung des Drosselgliedes 63 wird die Magnetspule 79 durch die aus der Funktionseinheit 2 heraus zugeführten Drossel-Ansteuersignale so lange angesteuert, bis das Drosselglied 63 eine der gewünschten Drosselungsintensität entsprechende rotative Drosselungsposition erreicht hat. Ein als Lavet-Elektromotor ausgebildeter Elektromotor 77a wird hierzu durch abwechselnd gegensinnig zugeführte Stromimpulse bipolar angesteuert.
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Das bevorzugt als ein Ventilgerät 1a ausgebildete fluidtechnische Gerät 1 verfügt zweckmäßigerweise über eine elektronische Steuereinrichtung 84, durch die die Drossel-Ansteuersignale außerhalb des Drosselrückschlagmoduls 3 bereitgestellt werden. Die elektronische Steuereinrichtung 84 ist bevorzugt ein interner Bestandteil der Funktionseinheit 2 und ist exemplarisch in den Funktionsmodul-Träger 12 integriert, wobei sie zweckmäßigerweise in oder an dem ersten Endmodul 17 angeordnet ist. Die elektronische Steuereinrichtung 84 kann prinzipiell autark arbeiten, kommuniziert im Betrieb des fluidtechnischen Gerätes 1 jedoch zweckmäßigerweise mit einer übergeordneten externen elektronischen Steuereinheit 85. Zur Verbindung mit dieser externen elektronischen Steuereinheit 85 ist an der Funktionseinheit 2 eine elektrische Anschlusseinrichtung 86 vorgesehen.
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Bei einem nicht illustrierten Ausführungsbeispiel ist die elektronische Steuereinrichtung 84 außerhalb der Funktionseinheit 2 angeordnet und über eine elektrische Anschlusseinrichtung 86 an die Funktionseinheit 2 angeschlossen.
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Die Funktionseinheit 2 enthält eine elektrische Leiteranordnung, die zur besseren Unterscheidung als Funktionseinheit-Leiteranordnung 87 bezeichnet wird. An diese Funktionseinheit-Leiteranordnung 87 ist die elektronische Steuereinrichtung 84 im Innern der Funktionseinheit 2 elektrisch angeschlossen.
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Das Drosselrückschlagmodul 3 enthält eine weitere elektrische Leiteranordnung, die zur besseren Unterscheidung als Modul-Leiteranordnung 88 bezeichnet wird und an die in dem Drosselrückschlagmodul 3 jede Drosseleinrichtung 46 des Drosselrückschlagmoduls 3 elektrisch angeschlossen ist. Konkret ist hierzu exemplarisch die elektrische Antriebseinrichtung 77 der Drosseleinrichtung 46 mit der Modul-Leiteranordnung 88 verbunden.
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Die beiden Leiteranordnungen 87, 88 sind voneinander unabhängig ausgebildet. Bevorzugt ist jede Leiteranordnung 87, 88 mittels einer Leiterplattenanordnung realisiert. So enthält beispielhaft die Funktionseinheit 2 eine die Funktionseinheit-Leiteranordnung 87 definierende Funktionseinheit-Leiterplattenanordnung 87a und das Drosselrückschlagmodul 3 enthält eine die Modul-Leiteranordnung 88 definierende Modul-Leiterplattenanordnung 88a.
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Die Funktionseinheit-Leiteranordnung 87 hat im Bereich einer jeden Modul-Montagefläche 6 einen ersten elektrischen Kontaktierungsabschnitt 91. Jede Modul-Leiteranordnung 88 hat im Bereich der Rückseite des Drosselrückschlagmoduls 3, die in der Gebrauchsstellung der Funktionseinheit 2 zugewandt ist, einen zweiten elektrischen Kontaktierungsabschnitt 92. Die beiden elektrischen Kontaktierungsabschnitte 91, 92 können eine elektromechanische Steckverbindung ausbilden, die dann vorliegt, wenn das Drosselrückschlagmodul 3 an die Funktionseinheit 2 angesetzt ist. Diese elektromechanische Steckverbindung ermöglicht eine elektrische Signalübertragung zwischen der Funktionseinheit-Leiteranordnung 87 und der Modul-Leiteranordnung 88.
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Somit können während des Betriebes des fluidtechnischen Gerätes 1 die von der elektronischen Steuereinrichtung 84 erzeugten Drossel-Ansteuersignale über die Funktionseinheit-Leiteranordnung, die miteinander in elektrischer Verbindung stehenden beiden elektrischen Kontaktierungsabschnitte 91, 92 und die Modul-Leiteranordnung 88 an die mindestens eine elektrisch betätigbare Drosseleinrichtung 46 des Drosselrückschlagmoduls 3 übertragen werden.
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Beispielhaft bestehen die beiden elektrischen Kontaktierungsabschnitte 91, 92 aus jeweils einem mit elektrischen Leitern bedruckten Endabschnitt der jeweiligen Leiteranordnung 87, 88, wobei sich diese beiden Endabschnitte in der Richtung der Montagebewegung 4 überlappen und insbesondere unter Zwischenschaltung von Federkontakten elektrisch leitend miteinander verbunden sind.
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Bevorzugt ist die Funktionseinheit-Leiteranordnung 87 in einer Aufnahmekammer 93 innerhalb der Funktionseinheit 2 und dort insbesondere innerhalb des Trägerkörpers 15 angeordnet. Jeder erste elektrische Kontaktierungsabschnitt 91 ist durch ein zu der Modul-Montagefläche 6 hin offenes Kontaktierungsfenster 94 hindurch zugänglich. Der zweite elektrische Kontaktierungsabschnitt 92 ist exemplarisch zungenartig ausgebildet und ragt an der Abstützfläche 42 über das Modulgehäuse 38 hinaus, sodass er beim Ansetzen des Drosselrückschlagmoduls 3 an die Funktionseinheit 2 durch das Kontaktierungsfenster 94 hindurch in die Funktionseinheit 2 eintaucht und mit dem darin befindlichen ersten elektrischen Kontaktierungsabschnitt 91 eine elektrische Verbindung eingeht.
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Zweckmäßigerweise erfolgt die elektrische Ansteuerung der Funktionsmodule 8, bei denen es sich exemplarisch um Ventilmodule 8a handelt, ebenfalls über die Funktionseinheit-Leiteranordnung 87 der Funktionseinheit 2. Die Funktionseinheit-Leiteranordnung 87 hat hierzu zweckmäßigerweise für jedes Funktionsmodul 8 einen dritten elektrischen Kontaktierungsabschnitt 95, mit dem jeweils einer der Antriebsabschnitte 25b der Funktionsmodule 8 elektrisch kontaktiert ist, wenn das Funktionsmodul 8 auf dem Funktionsmodul-Träger 12 montiert ist. Bevorzugt enthält jeder dritte elektrische Kontaktierungsabschnitt 95 zur Kontaktierung dienende Federkontakte, die an Gegenkontakten des installierten Funktionsmoduls 8 elektrisch leitend anliegen.
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Die Funktionseinheit-Leiteranordnung 87 verfügt über erste elektrische Leiter, die einerseits mit der elektronischen Steuereinrichtung 84 kontaktiert sind und andererseits zu den ersten elektrischen Kontaktierungsabschnitten 91 führen. Darüber hinaus enthält die Funktionseinheit-Leiteranordnung 87 zweite elektrische Leiter, die ebenfalls einerseits mit der elektronischen Steuereinrichtung 84 kontaktiert sind und andererseits zu den dritten elektronischen Kontaktierungsabschnitten 95 führen.
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Alternativ kann die Funktionseinheit-Leiteranordnung 87 als serieller Bus konzipiert sein, der ausgehend von der elektronischen Steuereinrichtung 84 sowohl die ersten elektrischen Kontaktierungsabschnitt 91 als auch die dritten elektrischen Kontaktierungsabschnitt 95 anfährt. In diesem Fall ist auch die Modul-Leitanordnung 88 als serieller Bus ausgeführt und das Drosselrückschlagmodul 3 enthält einen die empfangenen Drossel-Ansteuersignale für die Ansteuerung der Drosselungseinrichtung aufbereitenden elektronischen Signalwandler.
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Alternativ zu dem illustrierten Ausführungsbeispiel können die Leiteranordnungen 87, 88 auch ohne Leiterplatten auf der Grundlage elektrischer Kabel verwirklicht werden.
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Bei dem illustrierten Ausführungsbeispiel enthält die Modul-Leiterplattenanordnung 88a außer einer den zweiten elektrischen Kontaktierungsabschnitt 92 definierenden ersten Modul-Leiterplatte 88b eine damit elektrisch verbundene zweite Modul-Leiterplatte 88c, die den ersten Außenwandabschnitt 73 bildet. Über diese zweite Modul-Leiterplatte 88c erfolgt die elektrische Kontaktierung der Antriebseinrichtung 77.
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Die zweite Modul-Leiterplatte 88c trägt zweckmäßigerweise auch einen mit der Modul-Leiteranordnung 88 kontaktierten Positionssensor 96, der mit einer an dem beweglichen Drosselglied 63 angeordneten Indexmarke 97 zusammenwirkt, um zum Betriebsbeginn des fluidtechnischen Gerätes 1 einen Nullpunkt der Einstellung des Drosselgliedes 63 festzustellen. Bei der Indexmarke 97 handelt es sich beispielsweise um einen auf einem hellen Drosselglied 63 angebrachten schwarzen Punkt, der die Einstellbewegung 64 mitmacht und durch einen optischen Positionssensor 96 detektierbar ist. Das Nullstellungssignal wird über die Leiteranordnungen 88, 87 zur dortigen Verarbeitung an die elektronische Steuereinrichtung 84 übermittelt.
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Zweckmäßigerweise liegt zwischen der Funktionseinheit 2 und dem in die Gebrauchsposition daran angesetzten Drosselrückschlagmodul 3 eine mechanische Steckverbindung vor. Die Steckverbindung wird ausgebildet, wenn das Drosselrückschlagmodul 3 unter Ausführung der Montagebewegung 4 in einer zu der Hauptachse 7 rechtwinkeligen Richtung an die Funktionseinheit 2 angesetzt wird. Diese mechanische Steckverbindung ist unabhängig von der elektrischen Kontaktierung zwischen den beiden Leiteranordnungen 87, 88 und deren eventuell ausgebildeten elektromechanischen Steckverbindung.
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Zur Ausbildung der mechanischen Steckverbindung sind im Bereich der der Funktionseinheit 2 zugewandten Rückseite des Drosselrückschlagmoduls 3 erste Steckverbindungsstrukturen 98 ausgebildet, während an der Funktionseinheit 2 im Bereich jeder Modul-Montagefläche 6 mit den ersten Steckverbindungsstrukturen 98 zusammenpassende zweite Steckverbindungsstrukturen 99 ausgebildet sind. Bei hergestellter Steckverbindung greifen die ersten Steckverbindungsstrukturen 98 und die zweiten Steckverbindungsstrukturen 99 in der Achsrichtung der Montagebewegung 4 ineinander ein und stützen sich quer dazu aneinander ab.
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Exemplarisch sind die zweiten Steckverbindungsstrukturen 99 von dem äußeren Kanalendabschnitten 23a der Arbeitskanäle 23 gebildet. Diese äußeren Kanalendabschnitte 23a haben zweckmäßigerweise eine kreiszylindrische Form und verfügen insbesondere über einen größeren Querschnitt als der sich daran anschließende Längenabschnitt des jeweiligen Arbeitskanals 23.
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Die ersten Steckverbindungsstrukturen 98 bestehen bevorzugt aus in die äußeren Kanalendabschnitte 23a eintauchenden rohrstutzenartigen Anschlussfortsätzen 98a, die über die Abstützfläche 42 vorstehen. Die Anzahl der Anschlussfortsätze 98a entspricht der Anzahl der in dem Drosselrückschlagmodul 3 ausgebildeten Modulkanäle 37, wobei jeder Anschlussfortsatz 98a vom hinteren Endabschnitt 48 eines Modulkanals 37 koaxial durchsetzt ist.
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Jeder Anschlussfortsatz 98a trägt an seinem Außenumfang einen Dichtungsring 100, der im zusammengesteckten Zustand unter Abdichtung an der peripheren Wandfläche des zugeordneten äu-ßeren Kanalendabschnittes 23a anliegt, sodass eine nach außen hin abgedichtete fluidische Verbindung zwischen jeweils einem Arbeitskanal 23 und einem Modulkanal 37 vorliegt.
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Die Arbeitsanschlusseinrichtungen 36 haben rückseitig eine Struktur, die derjenigen der Anschlussfortsätze 89a entspricht. Somit besteht die Möglichkeit, in die äußeren Kanalendabschnitte 23a wahlweise ein Drosselrückschlagmodul 3 oder eine Arbeitsanschlusseinrichtung 36 einzustecken.
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Die weiter oben angesprochene Befestigungseinrichtung 5 enthält bevorzugt eine U-förmige Befestigungsklammer 5a mit zwei zueinander parallelen Befestigungsschenkeln 5b. In der Funktionseinheit 2 ist mit Abstand zu jeder Modul-Montagefläche 6 eine Schlitzanordnung 101 ausgebildet, die sich rechtwinkelig zu den Längsachsen der äußeren Kanalendabschnitte 23a erstreckt und an einem Ende offen ist, insbesondere im Bereich der der Modul-Montagefläche 6 zugeordneten Bestückungsfläche 14. Die Schlitzanordnung 101 schneidet jeden äußeren Kanalendabschnitt 23a im Bereich seines radialen Außenumfanges tangential an. Die Befestigungsklammer 5a kann mit ihren Befestigungsschenkeln 5b in die Schlitzanordnung 101 eingesteckt werden, sodass jeder Befestigungsschenkel 5b peripher in die äußeren Kanalendabschnitte 23a hineinragt.
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Zu der Befestigungseinrichtung 5 gehört des Weiteren eine an jedem Anschlussfortsatz 98a peripher ausgebildete Befestigungsnut 102, bei der es sich insbesondere um eine Ringnut handelt. Die Befestigungsnuten 102 sind so platziert, dass sie bei in der Gebrauchsstellung befindlichem Drosselrückschlagmodul 3 in einer Ebene mit der Schlitzanordnung 101 liegen, sodass die Befestigungsschenkel 5b der eingesteckten Befestigungsklammer 5a in die Befestigungsnuten 102 ebenfalls eingreifen. Auf diese Weise ist das Drosselrückschlagmodul 3 in der Achsrichtung der Montagebewegung 4 unbeweglich an der Funktionseinheit 2 befestigt.
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Die Befestigungsklammer 5a ist im eingesteckten Zustand insbesondere dadurch unverlierbar gehalten, dass sie von dem an der zugeordneten Bestückungsfläche 15 montierten Funktionsmodul 8 überdeckt wird.
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Die Arbeitsanschlusseinrichtungen 36 haben jeweils eine vergleichbare Befestigungsnut 102 und können ebenfalls mittels einer Befestigungsklammer 5a an der Funktionseinheit 2 befestigt werden.
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Bei einer nicht illustrierten alternativen Ausführungsform entfällt die Befestigungsklammer 5a und das Drosselrückschlagmodul 3 ist mit Hilfe von Befestigungsschrauben an der Funktionseinheit 2 befestigt.
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Die an dem Drosselrückschlagmodul 3 angeordneten Arbeitsanschlusseinrichtungen 36 können in vergleichbarer Weise wie die an der Funktionseinheit 2 angebrachten Arbeitsanschlusseinrichtungen 36 befestigt sein. Exemplarisch sind sie allerdings unlösbar in den vorderen Endabschnitt 47 des zugeordneten Modulkanals 37 eingepresst.
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Prinzipiell kann die Befestigung des Drosselrückschlagmoduls 3 an der Funktionseinheit 2 ebenfalls unlösbar ausgeführt sein, indem beispielsweise die Anschlussfortsätze 98a beim Anstecken des Drosselrückschlagmoduls 3 in die äußeren Kanalendabschnitte 23a eingepresst werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4229054 C2 [0002]
- DE 19711227 C2 [0003]
