DE102020210164B3

DE102020210164B3 - Schalteinrichtung für Fluide

Info

Publication number: DE102020210164B3
Application number: DE102020210164.7A
Authority: DE
Inventors: Eduard Usinger
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 2020-08-11
Filing date: 2020-08-11
Publication date: 2022-02-17
Anticipated expiration: 2040-08-12

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung (10) für Fluide, die ein erstes Ventil (100) und ein zweites Ventil (200) umfasst, die mittels Fluidkanälen (11) miteinander fluidisch verbunden sind, wobei das erste Ventil (100) einen Speiseanschluss (102) und einen Entlüftungsanschluss (105) aufweist, und mehrere Primäranschlüsse (104, 106, 108) aufweist, die fluidisch mit mehreren Sekundäranschlüssen (204, 206) des zweiten Ventils (200) verbunden sind, wobei dem zweiten Ventil (200) zwei Arbeitsanschlüsse (210, 212) und ein Entlüftungsanschluss (205)zugeordnet sind, und die Ventile (100, 200) eine erste Schaltstellung (114, 214) und eine zweite Schaltstellung (116, 216) aufweisen. Es wird vorgeschlagen die Primäranschlüsse (104, 106, 108) und die Sekundäranschlüsse (204, 206) mit dem Zwischenkanalsystem zu verbinden, wobei die Arbeitsanschlüsse (210, 212) eine Fluidverbindung mit dem Zwischenkanalsystem (16) und den Entlüftungsanschlüssen (105, 205) durch das zweite Ventil (200) hindurch aufweisen können.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung für Fluide umfassend

- wenigstens ein erstes und ein zweites Ventil, die fluidisch miteinander verbunden sind,
- wobei das erste Ventil einen Speiseanschluss aufweist, der mit einer externen Druckquelle zum Belüften fluidverbindbar ist, und einen Entlüftungsanschluss aufweist, der zum Entlüften vorgesehen ist, und mehrere Primäranschlüsse aufweist, die fluidisch mit mehreren Sekundäranschlüssen des zweiten Ventils mittels eines Zwischenkanalsystems verbunden sind, wobei das erste Ventil einen ersten, zweiten und dritten Primäranschluss und das zweite Ventil einen ersten und zweiten Sekundäranschluss aufweist,
- wobei dem zweiten Ventil ein erster und ein zweiter Arbeitsanschluss zugeordnet sind, die zur fluidischen Verbindung mit einem Aktuator vorgesehen sind, und das zweite Ventil wenigstens einen Entlüftungsanschluss aufweist, und
- die Ventile jeweils wenigstens eine erste Schaltstellung und wenigstens eine zweite Schaltstellung aufweisen, wobei zwischen der ersten Schaltstellung und der zweiten Schaltstellung die jeweiligen Ventile mittels Betätigungseinrichtungen umschaltbar sind.

Eine aus der EP 2 545 286 B1 bekannte zweikanalige Sicherheitsschalteinrichtung dieser Art umfasst zwei Ventile mit Arbeitsanschlüssen, wobei jeweils ein Arbeitsanschluss eines Ventils gemeinsam an einem Fluidkanal eines Druckluftzylinders angeschlossen sind. Die Ventile sind mit dem Druckluftzylinder über eine gemeinsame Abzweigung parallelverschaltet. Durch die redundante Ausführung der Arbeitsanschlüsse sind Abzweigungen notwendig, die eine Verteilung des durch die Fluidkanäle geleiteten Fluids zulassen. Um nun eine von einer Schaltstellung der beiden Ventile abhängige Fluidbeaufschlagung des Druckluftzylinders zu erreichen, sodass der Druckluftzylinder ein- bzw. ausfährt, sind aufwendige, ringförmig durch die Ventile und die Fluidkanäle ausgebildete Fluidverbindungen unerlässlich. Aufgrund dieser nachteiligen Ausbildung der Schalteinrichtung ist ein kompliziertes Kanalsystem erforderlich. Solch ein kompliziertes Kanalsystem erfordert zwingend die Ausführung der Schalteinrichtung in einer hochintegrierten und sonderangefertigten vielteiligen Modularbauweise, welcher dadurch jegliche universelle Anwendbarkeit durch flexible Verschaltungsmöglichkeiten abhandenkommt.
Aus der DE 31 14 269 A1 ist eine Zweihand-Sicherheitssteuerung bekannt, bei der zwei 5/2-Wegeventile mittels eines aus zwei Zwischenkanälen bestehenden Zwischenkanalsystems in einer überkreuzten Anschlussweise so miteinander verschaltet sind, dass zwei an einem ersten der beiden Ventile angeordnete Ausgänge mit zwei an einem zweiten der beiden Ventile angeordneten Eingängen fluidverbunden sind. An dem zweiten Ventil sind zwei Ausgangsleitungen angeschlossen. Bei gleicher Schaltstellung der beiden Ventile ist jeweils die eine Ausganggsleitung belüftet und die andere Ausgangsleitung entlüftet. Bei ungleicher Schaltstellung der beiden Ventile ist als Sicherheitsfunktion jede Ausgangsleitung durch das zweite Ventil hindurch entlüftet.
DE 199 09 920 A1 befasst sich mit einer Sicherheitsschalttung für einen pneumatischen Motor, bei der ebenfalls zwei 5/2-Wegeventile vergleichbar der in der DE 31 14 269 A1 beschriebenen Sicherheitssteuerung miteinander verschaltet sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schalteinrichtung zu schaffen, die eine zweikanalige Sicherheitsschaltung beinhaltet, die einen einfachen Aufbau mit möglichst wenigen sonderangefertigten Bauteilen aufweist.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß in Verbindung mit den eingangs erwähnten Merkmalen vorgesehen,

- dass die Primäranschlüsse und die Sekundäranschlüssen jeweils ausschließlich mit dem Zwischenkanalsystem verbunden sind, wobei die beiden Arbeitsanschlüsse zu ihrer Belüftung und Entlüftung ausschließlich durch das zweite Ventil fluidisch mit dem Zwischenkanalsystem verbindbar sind,
- dass das Zwischenkanalsystem einen ersten Zwischenkanal und einen zweiten Zwischenkanal beinhaltet, wobei zwei der Primäranschlüsse gleichzeitig fluidisch mit nur einem der Sekundäranschlüsse durch eine Abzweigung in dem zweiten Zwischenkanal verbunden sind,
- und dass einer der Primäranschlüsse am ersten Ventil abgesperrt ist, wobei wenn sich das erste Ventil in seiner ersten Schaltstellung befindet, der zweite Zwischenkanal mit dem Speiseanschluss fluidverbunden ist und der abgesperrte Primäranschluss über die Abzweigung mit dem Fluid beaufschlagt ist und wobei wenn sich das erste Ventil in seiner zweiten Schaltstellung befindet, der zweite Zwischenkanal mit dem Entlüftungsanschluss des ersten Ventils fluidverbunden ist und der abgesperrte Primäranschluss über die Abzweigung (182) entlüftet ist.

Auf diese weise wird der von dem Speiseanschluss ausgehende Fluidkanal über das erste Ventil zu einem der Primäranschlüsse geführt. Das Zwischenkanalsystem verbindet die Sekundäranschlüsse mit den Primäranschlüssen, sodass das erste Ventil und das zweite Ventil in Reihe geschaltet sind. Die besonders einfache Reihenschaltung in der Schalteinrichtung ermöglicht es, eine Verschaltung mit den beiden Ventilen zu realisieren, die mit weniger Bauteilen gegenüber einer Parallelschaltung mit zwei Ventilen auskommt. Dadurch wird eine redundante Ausführung der Arbeitsanschlüsse und des Speiseanschlusses an dem ersten und zweiten Ventil vermieden. Hiernach sind auch keine Abzweigungen notwendig, die eine Verteilung des von der Druckquelle bezogenen Fluids an die Speiseanschlüsse der beiden Ventile und von dort ausgehend über die Arbeitsanschlüsse an den Aktuator notwendig macht. Das Vermeiden der Abzweigungen vor den Speiseanschlüssen und nach den Arbeitsanschlüssen führt schließlich zu einer reduzierten Anzahl an Fluidkanälen.
Durch das Umschalten des ersten Ventils werden die Fluidverbindungen zwischen dem Speiseanschluss und den Primäranschlüssen variiert. Hierbei wird der Speiseanschluss durch das erste Ventil in der ersten Schaltstellung mit einem Primäranschluss verbunden, der unterschiedlich zu einem dem Speiseanschluss in der zweiten Schaltstellung zugeordneten Primäranschluss ist. So wird das Fluid je nach Schaltstellung des ersten Ventils in unterschiedliche Zwischenkanäle des Zwischenkanalsystems geleitet. Das Umschalten des zweiten Ventils zwischen der ersten und der zweiten Schaltstellung variiert die Fluidverbindung zwischen den Sekundäranschlüssen und den Arbeitsanschlüssen, sodass an die Arbeitsanschlüsse angeschlossene Fluidkanäle je nach Schaltstellung mit dem Fluid beaufschlagt beziehungsweise entlüftet werden, sodass ein Aktuator entlüftet und/oder belüftet werden kann.
Die Schalteinrichtung befindet sich in einem normalen Gebrauchszustand, wenn das erste Ventil zeitgleich in der gleichen Schaltstellung wie das zweite Ventil ist. Bei einer ersten Konfiguration kann also in einem normalen Gebrauchszustand das erste Ventil und das zweite Ventil gleichzeitig die ersten Schaltstellung einnehmen, während bei einer zweiten Konfiguration des normalen Gebrauchszustands das erste und das zweite Ventil gleichzeitig die zweite Schaltstellung einnehmen. Die erste und die zweite Konfiguration zeichnen sich durch einen belüfteten Arbeitsanschluss und einen weiteren entlüfteten Arbeitsanschluss aus.
Eine dritte und eine vierte Konfiguration ergeben sich im Fehlerfall der Schalteinrichtung. Der Fehlerfall tritt ein, wenn ein Ventil nicht umschaltet, während das andere Ventil einen Umschaltvorgang ausführt. Dabei liegt die dritte Konfiguration vor, wenn sich das erste Ventil in der zweiten Schaltstellung und sich das zweite Ventil gleichzeitig in der ersten Schaltstellung befindet. Ferner liegt die vierte Konfiguration vor, wenn das erste Ventil die erste Schaltstellung und das zweite Ventil gleichzeitig die zweite Schaltstellung einnimmt. Bei der dritten und vierten Schaltstellung sind beide Arbeitsanschlüsse durch das zweite Ventil hindurch entlüftet, sodass in diesen beiden Sicherheitskonfigurationen ein an die Arbeitsanschlüsse angeschlossener Aktuator nicht fluidbeaufschlagt ist.
Das erste Ventil weist einen ersten, zweiten und dritten Primäranschluss und das zweite Ventil einen ersten und zweiten Sekundäranschluss auf. Die Primär- und Sekundäranschüsse werden entsprechend der Schaltstellung der Ventile mit dem Speiseanschluss, den Arbeitsanschlüssen und den Entlüftungsanschlüssen durch das zugeordnete Ventil hindurch verbunden. Das Zwischenkanalsystem beinhaltet einen ersten Zwischenkanal und einen zweiten Zwischenkanal, wobei zwei der Primäranschlüsse gleichzeitig fluidisch mit einem der Sekundäranschlüsse durch eine Abzweigung in dem zweiten Zwischenkanal verbunden sind. Die Abzweigung ist vorzugsweise außerhalb der Ventile angeordnet und kann durch eine T-förmige Fluidkanalausbildung erzeugt werden. Einer der Primäranschlüsse am ersten Ventil ist abgesperrt, wenn sich das erste Ventil in seiner ersten Schaltstellung befindet, wobei der abgesperrte Primäranschluss durch die Abzweigung mit dem Fluid beaufschlagt ist, wobei der zweite Zwischenkanal mit dem Speiseanschluss fluidverbunden ist. Der Speiseanschluss ist in der ersten Schaltstellung mit einem der Primäranschlüsse durch das erste Ventil hindurch verbunden, wobei die Abzweigung über diesen Anschluss fluidbeaufschlagt wird. Befindet sich das erste Ventil in der zweiten Schaltstellung, wird der abgesperrte Primäranschluss entlüftet, da der zweite Zwischenkanal mit dem Entlüftungsanschluss des ersten Ventils fluidverbunden ist. So kann durch die Abzweigung die Entlüftung des abgesperrten Primäranschlusses anhand eines entlüfteten weiteren Primäranschlusses erfolgen.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung kann vorgesehen werden, dass bei gleichzeitiger Einnahme der ersten Schaltstellung oder der zweiten Schaltstellung der beiden Ventile der eine der Arbeitsanschlüsse mit dem Speiseanschluss und der andere der Arbeitsanschlüsse mit einem der Entlüftungsanschlüsse verbunden ist. Dies ist in der ersten und der zweiten Konfiguration im normalen Gebrauchszustand der Fall, wobei der Speiseanschluss durch das Zwischenkanalsystem die Arbeitsanschlüsse mit dem Fluid versorgt. Ein an den Arbeitsanschlüssen angeschlossener Aktuator wird somit durch das Zwischenkanalsystem indirekt mit dem Fluid versorgt.
Bei einer gleichzeitigen Einnahme der ersten Schaltstellung des ersten Ventils und der zweiten Schaltstellung des zweiten Ventils oder bei der gleichzeitigen Einnahme der zweiten Schaltstellung des ersten Ventils und der ersten Schaltstellung des zweiten Ventils wird die Schalteinrichtung in die dritte beziehungsweise in die vierte Konfiguration gebracht. In der dritten und der vierten Konfigurationen ist eine durchgehende Fluidverbindung zwischen jedem der Arbeitsanschlüsse und einem der Entlüftungsanschlüsse ausgebildet, sodass die beiden Arbeitsanschlüsse entlüftet sind. Die durchgehende Fluidverbindung kann teilweise aus Fluidkanälen, die innerhalb des jeweiligen Ventils ausgebildet sind und wenigstens abschnittsweise aus dem Zwischenkanalsystem, das außerhalb des Ventils angeordnet ist, ausgebildet sein. Vorzugsweise sind die Arbeitsanschlüsse mit jeweils nur einem Entlüftungsanschluss fluidverbunden. Insbesondere kann ein Arbeitsanschluss mit einem Entlüftungsanschluss des ersten Ventils und der weitere Arbeitsanschluss mit dem Entlüftungsanschluss des zweiten Ventils fluidverbunden sein. Das Erzeugen einer durchgehenden Fluidverbindung zwischen den Arbeitsanschlüssen und den Entlüftungsanschlüssen kann einen an die Arbeitsanschlüsse angeschlossenen Aktuator vorteilhaft entlüften. Das Entlüften der Arbeitsanschlüsse kann insbesondere bei einem durch die dritte oder vierte Konfiguration abgebildeten Fehlerfall der Schalteinrichtung, bei der beispielsweise eines der Ventile versagt und deshalb nicht umschaltet, dafür sorgen, dass der Aktuator keine unkontrollierten und eventuell zu Gefahren- oder Beschädigungssituationen führenden Aktionen ausführt. Ferner kann die Schalteinrichtung auch durch einen gewollten Steuerbefehl in die erste oder die zweite Konfiguration befördert werden, um eine Wartungshandlung oder Reparatur an ihr durchzuführen.
Vorteilhafterweise kann bei der dritten und bei der vierten Konfiguration jeder Arbeitsanschluss jeweils mit nur einem Entlüftungsanschluss eine Fluidverbindung aufweisen, wobei die Fluidverbindung jeweils durch das zweite Ventil ausgebildet ist. Die Fluidverbindung durch das zweite Ventil kann sowohl in der dritten als auch in der vierten Konfiguration ausgebildet werden. Die derartige Ausbildung der Fluidverbindung kann erreicht werden, wenn das erste und das zweite Ventil zueinander in Reihe geschaltet sind. Die dem zweiten Ventil zugeordneten Arbeitsanschlüsse weisen hiernach eine Fluidverbindung zu dem Zwischenkanalsystem auf, welche sich nur durch das zweite Ventil erstreckt. Hierbei wird ein einfaches und übersichtliches System aus Fluidkanälen erreicht.
In der dritten und vierten Konfiguration kann der dem ersten Ventil zugeordnete Speiseanschluss fluidisch mit einem am zweiten Ventil fluidisch abgesperrten Sekundäranschluss durch das Zwischenkanalsystem verbunden sein. Dadurch wird der mit der Druckquelle kommunizierende Speiseanschluss durch den abgesperrten Sekundäranschluss fluiddicht von den übrigen Fluidkanälen abgesperrt, sodass die Arbeitsanschlüsse entlüftet werden können. So können in der dritten und der vierten Konfiguration ein Eingriff an den Arbeitsanschlüssen vorgenommen werden, ohne die gesamte Schalteinrichtung zu entlüften. Die Fluidverbindung zwischen dem Speiseanschluss und dem abgesperrten Sekundäranschluss ist ausschließlich durch das erste Ventil geführt, sodass eine vorteilhafte Reihenschaltung des ersten und des zweiten Ventils erlangt werden kann, wobei wenigstens ein Abschnitt der nach dem ersten Ventil angeordneten Fluidverbindung durch das Zwischenkanalsystem bereitgestellt sein kann.
Die Schalteinrichtung kann insbesondere in einem entweder durch eine erste Konfiguration oder eine zweite Konfiguration definierten normalen Betriebszustand betrieben werden, in dem eine durchgehende Fluidverbindung zwischen wenigstens einem der Arbeitsanschlüsse und dem Speiseanschluss vorliegt, wenn sich beide Ventile in der gleichen Schaltstellung befinden. In der ersten Konfiguration der Schaltzustände, bei der beide Ventile in jeweils in der ersten Schaltstellung sind, ist einer der Arbeitsanschlüsse mit dem Fluid aus dem Speiseanschluss beaufschlagt und der andere über einen der Entlüftungsanschlüsse entlüftet. In der zweiten Konfiguration, bei der beide Ventile in der zweiten Schaltstellung sind, ist ein Arbeitsanschluss mit dem Fluid beaufschlagt und der andere Arbeitsanschluss entlüftet, wobei die Be- und Entlüftung der Arbeitsanschlüsse der ersten Konfiguration zu der Be- und Entlüftung der Arbeitsanschlüsse der zweiten Konfiguration vertauscht sind. Ein an den Arbeitsanschlüssen angeschlossener Aktuator kann in der ersten und zweiten Konfiguration mit einem Druck beaufschlagt und entsprechend der Konfiguration vorzugsweise unterschiedlich angetrieben werden. Die durchgehende Fluidverbindung ist durch das Zwischenkanalsystem und durch Fluidkanäle innerhalb des ersten und des zweiten Ventils realisiert. Die Fluidverbindung ausgehend von dem Speiseanschluss ist zuerst durch das erste und anschließend durch das zweite Ventil hindurchgeführt, sodass eine vorteilhafte Reihenanordnung der beiden Ventile erreicht wird.
Bevorzugterweise kann in der ersten und der zweiten Konfiguration der Schaltstellungen ausschließlich ein Entlüftungsanschluss des zweiten Ventils mit nur einem der Arbeitsanschlüsse fluidverbunden sein. Hierdurch wird einer der Arbeitsanschlüsse entlüftet, während ein weiterer Arbeitsanschluss mit dem Fluid aus dem Speiseanschluss beaufschlagt wird. In der ersten Konfiguration ist ein Arbeitsanschluss mit dem Entlüftungsanschluss des zweiten Ventils verbunden, der unterschiedlich zu einem an dem gleichen Entlüftungsanschluss angeschlossenen Arbeitsanschluss in der zweiten Konfiguration ist. Das unmittelbare Entlüften des Arbeitsanschlusses über den Entlüftungsanschluss des zweiten Ventils vermeidet lange Fluidverbindungen zur Entlüftung. So kann auf eine komplizierte Fluidkanalausbildung zur Entlüftung im Gebrauchszustand verzichtet werden und eine direkte Entlüftung am Ventil bereitgestellt werden. An die Entlüftungsanschlüsse können vorzugsweise Schalldämpferelemente angeschlossen sein, die das Fluid beim Entlüften in schallgedämpfter Weise ablassen.
Die Verbindungen der Anschlüsse innerhalb des Ventils weisen vorzugsweise keine Abzweigungen auf, sodass jeder einzelne Anschluss insbesondere nur mit einem einzelnen weiteren Anschluss verbunden ist. Dabei wird am ersten Ventil in der ersten Schaltstellung der Speiseanschluss mit dem dritten Primäranschluss und der Entlüftungsanschluss mit dem zweiten Primäranschluss verbunden, während der erste Primäranschluss im ersten Ventil abgesperrt wird. Nach dem Umschalten in die zweite Schaltstellung ist der Speiseanschluss mit dem zweiten und der Entlüftungsanschluss mit dem ersten Primäranschluss verbunden, während der dritte Primäranschluss abgesperrt ist.
Der erste Arbeitsanschluss am zweiten Ventil ist in der ersten Schaltstellung mit dem Entlüftungsanschluss des zweiten Ventils und der zweite Arbeitsanschluss ist mit dem zweiten Sekundäranschluss verbunden, wobei der erste Sekundäranschluss im Ventil abgesperrt ist. In der zweiten Schaltstellung des zweiten Ventils ist der erste Arbeitsanschluss mit dem ersten Sekundäranschluss und der zweite Arbeitsanschluss mit dem Entlüftungsanschluss des zweiten Ventils verbunden, wobei der zweite Sekundäranschluss abgesperrt ist.
Mit der Abzweigung sind vorzugsweise der erste und der dritte Primäranschluss miteinander verbunden. Ferner kann die Abzweigung innerhalb des Zwischenkanalsystems angeordnet sein.
Vorzugweise kommunizieren in der ersten Schaltstellung der erste Primäranschluss, der abgesperrt sein kann, und der dritte Primäranschluss, der mit dem Speiseanschluss fluidisch verbunden sein kann, durch die Abzweigung. Insbesondere kommunizieren in der zweiten Schaltstellung der erste Primäranschluss, der mit dem Entlüftungsanschluss fluidisch verbunden sein kann, und der dritte Primäranschluss, der abgesperrt sein kann, durch die Abzweigung miteinander.
Um eine einfache Ausbildung des Zwischenkanalsystems zu erreichen, kann einer der Primäranschlüsse mit einem der Sekundäranschlüsse nur durch den ersten Zwischenkanal fluidisch verbunden sein, wobei der ersten Zwischenkanal mit dem Fluid beaufschlagt ist, wenn sich das erste Ventil in der zweiten Schaltstellung befindet. Hierbei kann der zweite Primäranschluss in der zweiten Schaltstellung des ersten Ventils mit dem Fluid über den Speiseanschluss beaufschlagt werden, sodass der erste Sekundäranschluss ebenfalls mit dem Fluid beaufschlagt ist. Wenn sich das erste Ventil in der ersten Schaltstellung befindet, kann der ersten Zwischenkanal entlüftet werden. Dabei kann der ersten Zwischenkanal mit dem zweiten Primäranschluss in der ersten Schaltstellung des ersten Ventils verbunden sein, sodass der Entlüftungsanschluss des ersten Ventils eine Fluidverbindung mit dem ersten Sekundäranschluss am zweiten Ventil aufweist.
Bevorzugterweise sind die beiden Ventile als 5/2-Ventile mit zwei Schaltstellungen und fünf Anschlüssen ausgeführt, wobei die Ventile insbesondere monostabile Ventile sind. Die beiden Schaltstellungen des 5/2-Ventils stellen die erste und die zweite Schaltstellung dar. Das monostabile Ventil kann durch eine mechanische oder eine fluidische Feder in der ersten Schaltstellung gehalten sein. Dabei übt die Feder eine Kraft aus, die zum Umschalten in die zweite Schaltstellung überwunden und gehalten werden muss, sodass das Ventil in der zweiten Schaltstellung verbleibt. Wird die notwendige Kraft zur Überwindung der Federkraft wieder entfernt, stellt die Federkraft das Ventil wieder in die erste Schaltstellung zurück. Der Speiseanschluss, der Entlüftungsanschluss, der erste, zweite sowie der dritte Primäranschluss sind beim ersten Ventil auf die fünf Anschlüsse des 5/2-Ventils verteilt. Beim zweiten Ventil sind der erste und der zweite Arbeitsanschluss, der Entlüftungsanschluss sowie der erste und der zweite Sekundäranschluss auf die fünf Anschlüsse des 5/2-Ventils verteilt. Das erste und das zweite Ventil sind vorzugsweise baugleich und lediglich ihre Positionen in der Schalteinrichtung sind unterschiedlich. Durch die Verwendung solcher Ventile kann eine kostengünstig planbare Schalteinrichtung bereitgestellt werden.
Zweckmäßigerweise kann zum Umschalten zwischen den Schaltstellungen eine elektrofluidische Vorsteuerstufe am jeweiligen Ventil vorhanden sein. Die elektrofluidische Vorsteuerstufe enthält beispielsweise eine Magnetspule oder ein Piezoelement. Die elektrofluidische Vorsteuerstufe weist zum Empfang des zur Vorsteuerung verwendeten Fluids eine Fluidverbindung zu einer Druckquelle und dabei insbesondere zu dem Speiseanschluss auf. Die Druckquelle kann über eine Abzweigung sowohl mit dem Speiseanschluss als auch mit der elektrofluidische Vorsteuerstufe verbunden sein. Ist das Ventil ein monostabiles Ventil und in der ersten Schaltstellung durch eine Federkraft gehalten, dann wird die Federkraft durch die elektrofluidische Vorsteuerstufe überwunden, die eine der Federkraft entgegenwirkende Kraft erzeugt, die das Ventil in der zweiten Schaltstellung hält. Die Ventile können durch die elektrofluidische Vorsteuerstufe einfach in eine automatisierte Schalteinrichtung integriert werden. Die elektrofluidische Vorsteuerstufe kann auch separate Druckquellenanschlüsse aufweisen.
Alternativ können Betätigungseinrichtungen verwendet werden, die als eine nicht vorgesteuert, direkte Betätigung der Ventile ausgeführt sind.
Ferner kann ein Detektorglied zum Bestimmen der Schaltstellung jeweils einem Ventil zugeordnet sein. Das Detektorglied kann einen elektrischen Schalter, der zum Beispiel magnetisch oder kapazitiv, oder einen mechanischen Schalter, der durch eine mechanische Kraft betätigt wird, aufweisen. Das Detektorglied kann auch ein Prüfsignal ausgeben, welches durch einen Rechner verarbeitet und durch ein Anzeigemittel, wie eine LED oder einem Monitor, angezeigt werden kann. Hierdurch kann eine automatisierte Überwachungseinrichtung und/oder ein Nutzer der Schalteinrichtung die Schaltstellungen der Ventile überprüfen und feststellen, welcher der Anschlüsse fluidbeaufschlagt ist. Insbesondere kann über die Schaltstellungsabfrage ein Fehlverhalten der Ventilkombination festgestellt werden, um eine Sicherheitsreaktion auszulösen.
Besonders bevorzugt ist ein fluidbetätigter Aktuator an die Arbeitsanschlüsse angeschlossen, wobei der Aktuator insbesondere ein Pneumatikzylinder ist. Der Aktuator hat eine in einem Gehäuse angeordnete vordere und eine hintere Kammer, wobei der erste Arbeitsanschluss ständig mit der hinteren und der zweite Arbeitsanschluss ständig mit der vorderen Kammer verbunden ist. Die beiden Kammern sind durch einen mit einem beweglichen Antriebsglied des Aktuators verbundenen Kolben fluidisch getrennt. Der fluidbetätigte Aktuator kann ein doppelwirkender Aktuator sein, der in der ersten Konfiguration eine zur zweiten Konfiguration unterschiedliche Wirkrichtung ausbildet.
Besonders vorteilhaft kann es sein, die beiden Ventile auf einer Anschlussplatte zu befestigen. Die Anschlussplatte beinhaltet wenigstens das Zwischenkanalsystem. Die Anschlüsse des Zwischenkanalsystems, welche in der Anschlussplatte ausgebildet sind, werden wenigstens mit den Primäranschlüssen und den Sekundäranschlüssen fluidisch verbunden. Die Abzweigung, welche durch den zweiten Zwischenkanal des Zwischenkanalsystems gebildet ist, kann in der Anschlussplatte ausgebildet sein. Ferner kann die Anschlussplatte eine Fluidverbindung zu den Entlüftungsanschlüssen des ersten beziehungsweise des zweiten Ventils aufweisen. Es kann ein Entlüftungskanal für den jeweiligen Entlüftungsanschluss des ersten und des zweiten Ventils in der Anschlussplatte ausgebildet sein, wobei auch ein Anschluss für ein Schalldämpferelement in der Anschlussplatte vorgesehen sein kann. Ferner können Vorsteuerkanäle der elektrofluidische Vorsteuerstufe in der Anschlussplatte ausgebildet werden. Die Anschlussplatte kann als Metallplatte ausgebildet sein. Die Anschlussplatte kann mit den beiden Ventilen eine Ventilbaugruppe bilden, die als eine sogenannte Ventilinsel bezeichnet wird.
Die Druckquelle kann entweder über die Anschlussplatte an das Ventil angeschlossen werden. Allerdings kann aufgrund der vorteilhaften Reihenschaltung des ersten und des zweiten Ventils eine separater Fluidkanal für die Druckquelle in der Anschlussplatte vermieden werden, sodass dies besonders einfach und mit wenigen Fertigungsschritten bereitstellbar ist. Der Speiseanschluss, welcher mit der Druckquelle kommuniziert, kann unabhängig von der Anschlussplatte unmittelbar auf dem ersten Ventil angeordnet werden und es kann somit eine direkte Fluidverbindung zwischen Druckquelle und erstem Ventil hergestellt werden. Ebenso können die beide Arbeitsanschlüsse ohne Mitwirkung der Anschlussplatte unmittelbar auf dem zweiten Ventil angeordnet werden, sodass eine direkte Fluidverbindung mit dem Aktuator herstellbar ist, ohne auf einen Fluidkanal in der Anschlussplatte zurückgreifen zu müssen. Hiernach wird eine besonders einfache Anschlussplatte realisierbar, die keiner Speiseanschlüsse und keiner Arbeitsanschlüsse bedarf, sodass vorzugsweise nur das Zwischenkanalsystem in der Arbeitsplatte angeordnet ist. Ferner können zusätzlich bei einer derart vorteilhaften Anschlussplatte sogenannte Muffenventile als erstes und zweite Ventil verwendet werden, bei denen Fluidverbindungen wenigstens teilweise unmittelbar mit dem Gehäuse des Muffenventils ausgebildet sind.
Die vorteilhafte Anschlussplatte verbindet das Zwischenkanalsystem insbesondere ausschließlich mit dem ersten, dem zweiten und dem dritten Primäranschluss und dem ersten sowie zweiten Sekundäranschluss, sodass das erste und das zweite Ventil eine Fluidverbindung, abgesehen von etwaigen fluidischen Betätigungselementen, insbesondere ausschließlich über die Anschlussplatte aufweisen. Die Anschlussplatte ist vorzugsweise einstückig und wird aus einem monolithischen Metallkörper gewonnen. Ferner kann ein Entlüftungskanal in der Anschlussplatte ausgebildet sein, der mit dem Entlüftungsanschluss verbunden werden kann.
Alternativ oder ergänzend können die Fluidkanäle aus Rohren und/oder Schläuchen gebildet werden. Ferner können die Anschlüsse Verschraubungen und/oder Steckverbindungen aufweisen. Die Anschlüsse können Schneid- und/oder Klemmringe aufweisen, die die Fluidkanäle fluiddicht in den Anschlüssen fixieren. Ferner können auch schellenförmige Befestigungsmittel verwendet werden, um die Fluidkanäle an den Anschlüssen zu befestigen.
Ferner kann unter Fluiden ein Gas oder eine Flüssigkeit verstanden werden. Unter Belüftung und Entlüftung kann das Druckbeaufschlagen mit einem Gas oder einer Flüssigkeit verstanden werden. Die Schalldämpfung kann bei einer Flüssigkeit als eine Rückführung in ein Reservoir verstanden werden.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehenden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination verwendbar sind. Beispielsweise können separate schlauch- oder rohrförmige Fluidkanäle mit einer Anschlussplatte kombiniert werden. Auch können die Primäranschlüsse, die Sekundäranschlüsse, die Arbeitsanschlüsse und der Speiseanschluss in einem sich aus der Schaltungslogik ergebenden Umfang vertauscht werden. Dies betrifft genauso die Entlüftungsanschlüsse der beiden Ventile. Ebenso kann das zweite Ventil die Funktion des ersten Ventils übernehmen, während das erste Ventil die Funktion des zweiten Ventils übernimmt. Der Rahmen der Erfindung ist nur durch die Ansprüche definiert.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Diese zeigen

1 eine Schalteinrichtung mit einem ersten und einem zweiten jeweils in einer ersten Schaltstellung befindlichen Ventil, die durch ein Zwischenkanalsystem miteinander verbunden sind,
2 die Schalteinrichtung mit den beiden Ventilen jeweils in einer zweiten Schaltstellung,
3 die Schalteinrichtung mit dem ersten Ventil in der zweiten Schaltstellung und dem zweiten Ventil in der ersten Schaltstellung,
4 die Schalteinrichtung mit dem ersten Ventil in der ersten Schaltstellung und dem zweiten Ventil in der zweiten Schaltstellung, und
5 die Schalteinrichtung aus den 1 bis 4, wobei die beiden Ventile auf einer Anschlussplatte befestigt sind.

Beschreibung der Figuren
Die in ihrer Gesamtheit mit Bezugsziffer 10 bezeichnete Schalteinrichtung ist für Fluide vorgesehen. Die Fluide können vorzugsweise Gase oder Flüssigkeiten sein. Insbesondere kann unter dem Fluid Druckluft verstanden werden, die in die Schalteinrichtung 10 eingeleitet wird.
Die Schalteinrichtung 10 umfasst gemäß 1 ein erstes Ventil 100 und ein zweites Ventil 200, die durch ein Zwischenkanalsystem 16 miteinander fluidisch kommunizieren. Das erste Ventil 100 weist einen Speiseanschluss 102 auf, der insbesondere an einem Gehäuse des ersten Ventils 100 ausgebildet sein kann. Der Speiseanschluss 102 ist mit einer externen Druckquelle 12 durch einen Speisekanal 28 verbunden, der zum Zuführen des Fluids vorgesehen ist. Die Druckquelle 12 beaufschlagt die Schalteinrichtung 10 beispielsweise mit Druckluft, die über den Speiseanschluss 102 in das Zwischenkanalsystem 16 und die beiden Ventile 100, 200 der Schalteinrichtung 10 geleitet wird. Ferner umfasst das erste Ventil 100 einen mit einer Drucksenke verbundenen Entlüftungsanschluss 105, der zum Entlüften vorgesehen ist und ebenfalls in einem Gehäuse des ersten Ventils 100 ausgebildet sein kann. Über den Entlüftungsanschluss 105 kann das Fluid beispielsweise in Form von Druckluft aus der Schalteinrichtung 10 entlassen werden. Das erste Ventil 100 weist zudem einen ersten, einen zweiten und einen dritten Primäranschluss 104, 106, 108 auf, wobei die Primäranschlüsse 104, 106, 108 insbesondere an einem Gehäuse des ersten Ventils 100 ausgeformt sein können.
Die beiden Ventile 100, 200 werden mittels jeweils einer Betätigungseinrichtungen 118, 218 umgeschaltet. Jede Betätigungseinrichtung 118, 218 umfasst bevorzugt eine elektrofluidische Vorsteuerstufe. Die Betätigungseinrichtungen 118, 218 sind jeweils direkt am Ventil 100, 200 angeordnet. Die Betätigungseinrichtungen 118, 218 sind mit der Druckquelle 12 und insbesondere mit dem Speiseanschluss 102 durch an einer ersten Abzweigung 181 angeschlossene Vorsteuerkanäle 22, 24 verbunden, die in dem Speisekanal 28 ausgebildet ist. Dabei ist eine erste Betätigungseinrichtung 118 des ersten Ventils 100 über einen ersten Vorsteuerkanal 22 und eine zweite Betätigungseinrichtung 218 des zweiten Ventils 200 über einen zweiten Vorsteuerkanal 24 durch die erste Abzweigung 181 mit der Druckquelle 12 fluidisch verbunden.
Das zweite Ventil 200 weist einen ersten und einen zweiten Sekundäranschluss 204, 206 auf. Der erste Sekundäranschluss 204 ist mittels eines einzelnen ersten Zwischenkanals 111 des Zwischenkanalsystems 16 mit dem zweiten Primäranschluss 106 des ersten Ventils 100 fluidverbunden. Der zweite Sekundäranschluss 206 ist mit dem ersten und dem dritten Primäranschluss 104, 108 fluidverbunden, wobei ein zu dieser Fluidverbindung vorgesehener zweiter Zwischenkanal 112 des Zwischenkanalsystems 16 eine zweite Abzweigung 182 aufweist, sodass ein Sekundäranschluss 204 mit zwei Primäranschlüssen 104, 108 fluidisch verbunden werden kann. Die zweite Abzweigung 182 ist außerhalb des ersten und zweiten Ventils 100, 200 angeordnet und kann T-förmig sein.
Die beiden Zwischenkanäle 111, 112, die eine ständige Fluidverbindung zwischen den Primäranschlüssen 104, 106, 108 und den Sekundäranschlüssen 104, 106 bereitstellen, bilden das Zwischenkanalsystem 16 aus. Das Zwischenkanalsystem 16 umfasst vorzugsweise ausschließlich den ersten und den zweiten Zwischenkanal 111, 112. Die drei Primäranschlüsse 104, 106, 108 und die beiden Sekundäranschlüsse 204, 206 sind ausschließlich mit dem Zwischenkanalsystem 16 unmittelbar verbunden. Die Zwischenkanäle 111, 112 des Zwischenkanalsystems 16 sind hierbei unmittelbar an die drei Primäranschlüsse 104, 106, 108 und die beiden Sekundäranschlüsse 204, 206 fluidisch angekoppelt, ohne dass ein weiteres Ventil oder sonstiges fluidtechnisches Bauteil dazwischengeschaltet ist.
Ferner beinhaltet das zweite Ventil 200 einen ersten sowie einen zweiten Arbeitsanschluss 210, 212, die mit einem fluidbetätigten Aktuator 14 über Arbeitskanäle 32, 34 verbunden sind. Bevorzugterweise ist der Aktuator 14 ein doppelwirkender Pneumatikzylinder. Der Aktuator 14 hat zweckmäßigerweise in einem Aktuatorgehäuse 143 eine hintere Kammer 141 und eine durch einen Kolben 145 abgetrennte vordere Kammer 142, wobei er Kolben 145 Bestandteil eines relativ zu dem Aktuatorgehäuse 143 bewegbaren Antriebsglieds 144 ist. Wird die hintere Kammer 141 mit einem Fluid beaufschlagt und die vordere Kammer 142 entlüftet, dann fährt das Antriebsglied 144 aus dem Aktuatorgehäuse 143 aus. Wird im Gegensatz dazu die vordere Kammer 142 mit einem Fluid beaufschlagt und die hintere Kammer 141 entlüftet, fährt das Antriebsglied 144 in das Aktuatorgehäuse 143 ein. Der erste Arbeitsanschluss 210 ist mit einem ersten Arbeitskanal 32 ständig mit der hinteren Kammer 142 fluidisch verbunden. Der zweite Arbeitsanschluss 212 ist mit einem zweiten Arbeitskanal 34 ständig mit der vorderen Kammer 142 fluidisch verbunden. Die Arbeitsanschlüsse 210, 212 können auch in umgekehrter Reihenfolge an die Kammern 141, 142 des Aktuators 14 angeschlossen sein.
Weiterhin umfasst das zweite Ventil 200 einen Entlüftungsanschluss 205 zum Entlüften der Arbeitskanäle 32, 34. Die Anschlüsse 204, 205 206, 210, 212 des zweiten Ventils 200 sind in einem Gehäuse des zweiten Ventils 200 ausgebildet.
Das erste und das zweite Ventil 100, 200 weisen jeweils eine erste Schaltstellung 114, 214 und eine zweite Schaltstellung 116, 216 auf. Beide Ventile 100, 200 können zwischen den beiden Schaltstellungen 114, 116, 214, 216 umgeschaltet und wahlweise in der ersten und der zweiten Schaltstellung positioniert werden. Durch das Umschalten eines Ventils 100, 200 wird die Fluidverbindung, welche sich von einem einzelnen Anschluss 102, 104, 105, 106, 108, 204, 205, 206, 210, 212 zu einem anderen einzelnen Anschluss 102, 104, 105, 106, 108, 204, 205, 206, 210, 212 durch das jeweilige Ventil 100, 200 erstreckt, innerhalb des Ventils 100, 200 durch ein Ventilglied variiert.
Die Primäranschlüsse 104, 106, 108 werden entsprechend der Schaltstellung 114, 116 des ersten Ventils 100 mit einer sich durch das erste Ventil 100 erstreckenden Fluidverbindung mit dem Speiseanschluss 102 und dem Entlüftungsanschluss 105 verbunden. Die Fluidverbindungen der Primäranschlüsse 104, 106, 108 mit dem Speiseanschluss 102 und dem Entlüftungsanschluss 105 des ersten Ventils 100 weisen innerhalb des ersten Ventils 100 keine Abzweigungen auf, sodass ein einzelner Primäranschluss 104, 106, 108 nur mit dem Speiseanschluss 102 oder mit dem Entlüftungsanschluss 105 verbunden ist. Dabei wird am ersten Ventil 100 in der ersten Schaltstellung 114, der in 1 und 4 dargestellt ist, der Speiseanschluss 102 nur mit dem dritten Primäranschluss 108 verbunden. In der ersten Schaltstellung 14 wird der zweite Primäranschluss 106 nur mit dem Entlüftungsanschluss 105 verbunden. Der erste Primäranschluss 104 wird im ersten Ventil 100 fluiddicht abgesperrt, sodass durch den ersten Primäranschluss 104 kein Fluid fließen kann. In der zweiten Schaltstellung 116 des ersten Ventils 100, die in 2 und 3 dargestellt ist, ist der Speiseanschluss 102 nur mit dem zweiten Primäranschluss 106 und der Entlüftungsanschluss 105 des ersten Ventils 100 nur mit dem ersten Primäranschluss 104 verbunden. Der dritte Primäranschluss 108 ist abgesperrt.
Die beiden Sekundäranschüsse 204, 206 werden entsprechend der beiden Schaltstellungen 214, 216 des zweiten Ventils 200 jeweils einzeln durch das zweite Ventil 200 hindurch mit einem einzelnen Arbeitsanschluss 210, 212 verbunden oder durch das zweite Ventil 200 abgesperrt. Die Fluidverbindungen zwischen den Sekundäranschlüssen 204, 206 und den Arbeitsanschlüssen 210, 212 weisen innerhalb des zweiten Ventils 200 keine Abzweigungen auf. In der ersten Schaltstellung 114 des zweiten Ventils 200 ist gemäß 1 und 3 der erste Arbeitsanschluss 210 nur mit dem Entlüftungsanschluss 205 des zweiten Ventils 200 und der zweite Arbeitsanschluss 212 nur mit dem zweiten Sekundäranschluss 206 verbunden. Der erste Sekundäranschluss 204 ist im zweiten Ventil 200 abgesperrt. In der zweiten Schaltstellung 216 des zweiten Ventils 200 ist nach 2 und 4 der erste Arbeitsanschluss 210 nur mit dem ersten Sekundäranschluss 204 und der zweite Arbeitsanschluss 212 mit dem Entlüftungsanschluss 205 des zweiten Ventils 200 verbunden. Der zweite Sekundäranschluss 206 ist abgesperrt.
Das erste und das zweite Ventil 100, 200 sind als 5/2-Ventile ausgeführt, die zwei Schaltstellungen 114, 116, 214, 216 und je Ventil 100, 200 fünf Anschlüsse 102, 104, 105, 106, 108, 204, 205, 206, 210, 212 aufweisen. Die 5/2-Ventile sind als monostabile Ventile ausgeführt, die mittels einer mechanischen oder fluidischen Feder 20 vorgespannt sind. Ein monostabiles Ventil weist lediglich eine stabile Schaltstellung 114, 214 auf, die ohne eine Kraft, welche durch die Betätigungseinrichtung 118, 218 erzeugt wird, dauerhaft in dieser Schaltstellung 114, 214 gehalten wird. Diese stabile Schaltstellung ist die erste Schaltstellung 114, 214. Durch die Federkraft der Feder 20 wird das Ventil 100, 200 in seiner ersten Schaltstellung 114, 214 gehalten. Die Betätigungseinrichtung 118, 218 wirkt der Federkraft entgegen. Übersteigt die durch die Betätigungseinrichtung 118, 218 erzeugte Kraft die Federkraft, wird das Ventil 100, 200 in die zweiten Schaltstellung 116, 216 umgeschaltet und gehalten. Wird die durch die Betätigungseinrichtung 118, 218 zur Überwindung der Federkraft erzeugte Kraft wieder entfernt, schaltet die Federkraft das Ventil 100, 200 in die erste Schaltstellung 114, 214 zurück.
Es ist jeweils ein Detektorglied 26 zum Bestimmen der Schaltstellung 114, 116, 214, 216 an die beiden Ventile 100, 200 angebracht. Das Detektorglied 26 beinhaltet insbesondere einen berührungslos auslösenden Schalter, der ein Signal erzeugt, welches über ein Bussystem an eine elektronische Auswerteeinrichtung übermittelt wird. Die elektronische Auswerteeinrichtung wertet das Signal aus und leitet das Ergebnis der Auswertung beispielsweise an ein Anzeigemittel weiter, wie eine LED oder einen Monitor oder veranlasst eine weitere Datenverarbeitung.
In 1 befindet sich das erste Ventil 100 in der ersten Schaltstellung 114 und das zweite Ventil 200 ebenfalls in der ersten Schaltstellung 214. Bei dieser ersten Konfiguration 1 ist der Speiseanschluss 102 mit dem dritten Primäranschluss 108 verbunden. Die erste Konfiguration 1 ist ein normaler Betriebszustand der Schalteinrichtung 10, bei der der Aktuator 14 in Betrieb ist. Hierbei ist die hintere Kammer 141 des Aktuators 24 durch den ersten Arbeitsanschluss 210 und den Entlüftungsanschluss 205 des zweiten Ventils 200 entlüftet, während die vordere Kammer 142 durch den zweiten Sekundäranschluss und den zweiten Arbeitsanschluss 212 mit dem Fluid beaufschlagt ist. Die Arbeitskanäle 32, 34 können alternativ vertauscht werden, sodass eine umgekehrte Druckbeaufschlagung der Kammern 141, 142 erfolgt. Der an dem dritten Primäranschluss 108 angeschlossene zweite Zwischenkanal 112 des Zwischenkanalsystems 16 wird hierzu mit dem Fluid beaufschlagt. Der zweite Zwischenkanal 112 leitet das Fluid in der ersten Konfiguration 1 nur zu dem zweiten Sekundäranschluss 206 und über die zweite Abzweigung 182 im Zwischenkanalsystem 16 zu dem ersten abgesperrten Primäranschluss 104. Der zweite Zwischenkanal 112 ist ein einzelner Fluidkanal. Das Fluid wird in der ersten Konfiguration 1 vom zweiten Sekundäranschluss 206 ausschließlich durch das zweite Ventil 200 geleitet und strömt nur über den zweiten Arbeitsanschluss 212 in den Aktuator 14. Im Aktuator 14 baut das Fluid einen Druck auf, der den Aktuator 14 antreibt. Gleichzeitig ist in der ersten Konfiguration 1 der erste Zwischenkanal 111 druckfrei, da der Entlüftungsanschluss 105 des ersten Ventils 100 mit dem zweiten Primäranschluss 106 verbunden und der erste Sekundäranschluss 204 gesperrt ist. Der in der ersten Konfiguration 1 nur zwischen dem zweiten Primäranschluss 106 und dem ersten Sekundäranschluss 204 angeordnete erste Zwischenkanal 111 beinhaltet somit kein unter Druck stehendes Fluid. Das Zwischenkanalsystem 16 beinhaltet also einen fluidbeaufschlagten zweiten Zwischenkanal 112 und einen entlüfteten ersten Zwischenkanal 111. Der erste Arbeitsanschluss 210 wird nur über den Entlüftungsanschluss 210 des zweiten Ventils 200 entlüftet. Der Aktuator 14, das zweite Ventil 200 und das erste Ventil 100 sind in Reihe geschaltet.
In 2 ist eine zweite Konfiguration 2 der beiden Ventile 100, 200 gezeigt, bei der das erste Ventil 100 in der zweiten Schaltstellung 116 und das zweite Ventil 200 in der zweiten Schaltstellung 214 positioniert ist. Die zweite Konfiguration 2 stellt einen weiteren normalen Betriebszustand dar, bei dem der Aktuator einseitig fluidbeaufschlagt ist. In der zweiten Konfiguration 2 der beiden Ventile 100, 200 wird eine durchgehende Fluidverbindung zwischen dem ersten Arbeitsanschluss 210 und dem Speiseanschluss 102 ausgebildet. Dazu ist der erste Zwischenkanal 111 nur mit dem zweiten Primäranschluss 106 und nur mit dem ersten Sekundäranschluss 204 fluidisch verbunden. Der erste Zwischenkanal 111 ist dabei fluidbeaufschlagt. Der zweite Zwischenkanal 112 ist über den Entlüftungsanschluss 105 des ersten Ventils 100 entlüftet. Ferner ist der zweite Zwischenkanal 112 mit dem ersten und dem dritten Primäranschluss 104, 108 und dem zweiten Sekundäranschluss 206 verbunden, wobei der dritte Primäranschluss 104, 108 und der zweite Sekundäranschluss 206 durch die zweiten Schaltstellungen 116, 216 der Ventile 100, 200 abgesperrt sind.
In der ersten Konfiguration 1 der 1 und der zweiten Konfiguration 2 der 2 ist ausschließlich der Entlüftungsanschluss 205 des zweiten Ventils 200 mit einem der Arbeitsanschlüsse 210, 212 fluidverbunden. In der zweiten Konfiguration 2 der 2 ist der zweite Arbeitsanschluss 212 mit dem Entlüftungsanschluss 205 des zweiten Ventils 200 nur über das zweite Ventil 200 verbunden. Hierdurch wird die vordere Kammer 142 entlüftet, während der erste Arbeitsanschluss 210 die hintere Kammer 142 mit dem Fluid aus dem Speiseanschluss 102 beaufschlagt. Ist der Aktuator 14 doppelwirkend und einseitig beaufschlagt, dann lenkt er in der zweiten Konfiguration 2 in eine im Verhältnis zur ersten Konfiguration 1 entgegengesetzten Richtung aus.
3 zeigt eine dritte Konfiguration 3 der Schaltstellung 10 der beiden Ventile 100, 200, wobei das erste Ventil 100 in die zweite Schaltstellung 116 und das zweite Ventil 200 in die ersten Schaltstellung 214 einnimmt. Hierbei handelt es sich um einen fehlerhaften Betriebszustand, der daraus resultiert, dass eines der beiden Ventile 100, 200 nicht wunschgemäß umschaltet. In der zweiten Konfiguration 2 ist der erste Arbeitsanschluss 210 nur mit dem Entlüftungsanschluss 205 des zweiten Ventils 200 fluidverbunden. Der zweite Arbeitsanschluss 212 ist nur mit dem Entlüftungsanschluss 105 des ersten Ventils 100 durch den zweiten Zwischenkanal 112 fluidverbunden. Dadurch sind beide Arbeitsanschlüsse 210, 212 entlüftet und der angeschlossenen Aktuator 14 ist demnach ebenfalls beidseitig entlüftet. Der zweite Zwischenkanal 112 ist entlüftet, da er nur mit dem ersten entlüfteten und dem dritten abgesperrten Primäranschluss 104, 108 und dem ersten abgesperrten Sekundäranschluss 204 verbunden ist. Der erste Zwischenkanal 111 ist nur an dem zweiten Primäranschluss 106, der mit dem Speiseanschluss 102 fluidverbunden ist, und nur an dem ersten Sekundäranschluss 204, der abgesperrt ist, angeschlossen. Der erste Zwischenkanal 111 ist in der dritten Konfiguration 3 fluidbeaufschlagt. Das Entlüften der Arbeitsanschlüsse 210, 212, der Arbeitskanäle 32, 34 und beide Kammern 141, 142 des Aktuators 14 ist insbesondere in einem Fehlerfall der Schalteinrichtung 10 hilfreich, da dann ein Eingriff in die Schalteinrichtung 10 vorgenommen werden kann, ohne die gesamte Schalteinrichtung 10 entlüften zu müssen.
In 4 ist eine vierte Konfiguration 4 dargestellt, die einen weiteren fehlerhaften Betriebszustand vorgibt und bei der das erste Ventil 100 in der ersten Schaltstellung 114 und das zweite Ventil 200 in der zweiten Schaltstellung 216 positioniert sind. Der dem ersten Ventil 100 zugeordnete Speiseanschluss 102 ist hierbei fluidisch nur mit dem am zweiten Ventil 200 fluidisch abgesperrten zweiten Sekundäranschluss 206 und dem am ersten Ventil 100 abgesperrten ersten Primäranschluss 104 über die Abzweigung 18 des zweiten Zwischenkanals 112 verbunden. Dadurch beaufschlagt der mit der Druckquelle kommunizierende Speiseanschluss 102 den zweiten Zwischenkanal 112, während die Arbeitsanschlüsse 210, 212 entlüftet sind. Der erste Arbeitsanschluss 210 wird nur über den an den ersten Sekundäranschluss 204 und den zweiten Primäranschluss 106 angeschlossenen Zwischenkanal 111 entlüftet. Dessen Entlüftung erfolgt über den Entlüftungsanschluss 105 des ersten Ventil 100. Der zweite Arbeitsanschluss 212 ist lediglich über den Entlüftungsanschluss 205 des zweiten Ventils 200 entlüftet.
Die Schalteinrichtung 10 kann gemäß 5 eine Ventilbaugruppe 300 bilden, indem die beiden Ventile 100, 200 auf einer Anschlussplatte 30 befestigt sind. Die Ventile 100, 200 werden vorzugsweise mit ihren Gehäusen fluiddicht auf die Anschlussplatte 30 geschraubt. Die Anschlussplatte 30 ist vorzugsweise eine einstückig ausgebildete Metallplatte, die aus einem monolithischen Metallkörper gewonnen wird. Der erste und der zweite Zwischenkanal 111, 112 sind in der Anschlussplatte 30 angeordnet. Die zweite Abzweigung 182 des zweiten Zwischenkanals 112 kann durch zwei zueinander quer verlaufende Fluidkanäle erzeugt werden. Die Anschlussplatte 30 beinhaltet hinsichtlich der Verknüpfung der beiden Ventile 100, 200 nur das Zwischenkanalsystem 16. Die in der Anschlussplatte 30 ausgebildeten Anschlüsse des Zwischenkanalsystems 16 sind nur mit den Primäranschlüssen 104, 106, 108 und den Sekundäranschlüssen 204, 208 fluiddicht verbunden.
Bei eine weiteren Ausführungsform der Anschlussplatte 30 ist wenigstens ein Entlüftungsanschluss 105, 205 des ersten beziehungsweise des zweiten Ventils 100, 200 mit der Anschlussplatte 30 verbunden, sodass zusätzlich zum Zwischenkanalsystem 16 ein Entlüftungskanal in der Anschlussplatte 30 ausgebildet ist. Hierzu kann ein separater Fluidkanal für jeden Entlüftungsanschluss 105, 205 oder ein gemeinsamer Entlüftungskanal für beide Entlüftungsanschlüsse 105, 205 in der Anschlussplatte 30 ausgebildet sein. Es kann auch ein Anschluss für ein Schalldämpferelement in der Anschlussplatte 30 ausgebildet sein, welcher mit dem entsprechenden Entlüftungskanal verbunden ist. Vorzugsweise ist nur der Entlüftungsanschluss 205 des zweiten Ventils 200 in der Anschlussplatte 30 abgeordnet.
Die Druckquelle 12 kann durch ein in der Anschlussplatte 30 beinhalteten Speisekanal 28 oder alternativ direkt an das erste Ventil 100 angeschlossen sein.
Ferner können der erste und/oder der zweite Vorsteuerkanal 22, 24 der Betätigungseinrichtungen 118, 218 ganz oder teilweise in der Anschlussplatte 30 ausgebildet sein. Ebenso kann die erste Abzweigung 181 in der Anschlussplatte 30 ausgebildet sein.
Die beide Arbeitsanschlüsse 210, 212 können gemäß einer nicht illustrierten alternativen Ausführungsform zusätzlich mit der Anschlussplatte 30 verbunden werden, wobei die den Arbeitsanschlüssen 210, 212 zugeordneten Arbeitskanäle 32, 34 in der Anschlussplatte 30 angeordnet sind, sodass ein Aktuator 14 mit der Anschlussplatte 30 zur Verbindung mit den Arbeitskanälen 32, 34 verbunden werden kann.

Claims

Schalteinrichtung (10) für Fluide umfassend - wenigstens ein erstes Ventil (100) und ein zweites Ventil (200), die fluidisch miteinander verbunden sind, - wobei das erste Ventil (100) einen Speiseanschluss (102) aufweist, der mit einer externen Druckquelle (12) zum Belüften fluidverbindbar ist, und einen Entlüftungsanschluss (105) aufweist, der zum Entlüften vorgesehen ist, und mehrere Primäranschlüsse (104, 106, 108) aufweist, die fluidisch mit mehreren Sekundäranschlüssen (204, 206) des zweiten Ventils (200) mittels eines Zwischenkanalsystems (16) verbunden sind, wobei das erste Ventil (100) einen ersten, zweiten und dritten Primäranschluss (104, 106, 108) und das zweite Ventil (200) einen ersten und zweiten Sekundäranschluss (204, 206) aufweist, - wobei dem zweiten Ventil (200) ein erster und ein zweiter Arbeitsanschluss (210, 212) zugeordnet sind, die zur fluidischen Verbindung mit einem Aktuator (14) vorgesehen sind, und das zweite Ventil (200) wenigstens einen Entlüftungsanschluss (205) aufweist, und - die Ventile (100, 200) jeweils wenigstens eine erste Schaltstellung (114, 214) und wenigstens eine zweite Schaltstellung (116, 216) aufweisen, wobei zwischen der ersten Schaltstellung (114, 214) und der zweiten Schaltstellung (116, 216) die jeweiligen Ventile (100, 200) mittels Betätigungseinrichtungen (118, 218) umschaltbar sind, dadurch gekennzeichnet, - dass die Primäranschlüsse (106, 108, 110) und die Sekundäranschlüsse (204, 206) jeweils ausschließlich mit dem Zwischenkanalsystem verbunden sind, wobei die beiden Arbeitsanschlüsse (210, 212) zu ihrer Belüftung und Entlüftung ausschließlich durch das zweite Ventil (200) hindurch fluidisch mit dem Zwischenkanalsystem (16) und den beiden Entlüftungsanschlüssen (105, 205) verbindbar sind, - dass das Zwischenkanalsystem (16) einen ersten Zwischenkanal (111) und einen zweiten Zwischenkanal (112) beinhaltet, wobei zwei der Primäranschlüsse (104, 108) gleichzeitig fluidisch mit nur einem der Sekundäranschlüsse (206) durch eine Abzweigung (182) in dem zweiten Zwischenkanal (112) verbunden sind, - und dass einer der Primäranschlüsse (104, 108) am ersten Ventil (100) abgesperrt ist, wobei wenn sich das erste Ventil (100) in seiner ersten Schaltstellung (114) befindet, der zweite Zwischenkanal (112) mit dem Speiseanschluss (102) fluidverbunden ist und der abgesperrte Primäranschluss (104) über die Abzweigung (182) mit dem Fluid beaufschlagt ist und wobei wenn sich das erste Ventil (100) in seiner zweiten Schaltstellung (116) befindet, der zweite Zwischenkanal (112) mit dem Entlüftungsanschluss (105) des ersten Ventils (100) fluidverbunden ist und der abgesperrte Primäranschluss (108) über die Abzweigung (182) entlüftet ist.
Schalteinrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei gleichzeitiger Einnahme der ersten Schaltstellung (114, 214) oder der zweiten Schaltstellung (116, 216) der beiden Ventile (100, 200) der eine der Arbeitsanschlüsse (210, 212) mit dem Speiseanschluss (102) und der andere der Arbeitsanschlüsse (210, 212) mit einem der Entlüftungsanschlüsse (105, 205) verbunden ist, und dass bei einer gleichzeitigen Einnahme der ersten Schaltstellung (114) des ersten Ventils (100) und der zweiten Schaltstellung (216) des zweiten Ventils (200) oder bei der gleichzeitigen Einnahme der zweiten Schaltstellung (116) des ersten Ventils (100) und der ersten Schaltstellung (214) des zweiten Ventils (200) eine durchgehende Fluidverbindung zwischen jedem der Arbeitsanschlüsse (210, 212) und einem der Entlüftungsanschlüsse (105, 205) vorliegt und beide Arbeitsanschlüsse (210, 212) entlüftet sind.
Schalteinrichtung (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer gleichzeitigen Einnahme der ersten Schaltstellung (114) des ersten Ventils (100) und der zweiten Schaltstellung (216) des zweiten Ventils (200) oder bei der gleichzeitigen Einnahme der zweiten Schaltstellung (116) des ersten Ventils (100) und der ersten Schaltstellung (214) des zweiten Ventils (200) jeder Arbeitsanschluss (210, 212) jeweils mit nur einem der beiden Entlüftungsanschlüsse (105, 205) fluidisch verbunden ist, wobei die Fluidverbindung wenigstens abschnittsweise durch das zweite Ventil (200) hindurchgeführt ist.
Schalteinrichtung (10) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer gleichzeitigen Einnahme der ersten Schaltstellung (114) des ersten Ventils (100) und der zweiten Schaltstellung (216) des zweiten Ventils (200) oder bei der gleichzeitigen Einnahme der zweiten Schaltstellung (116) des ersten Ventils (100) und der ersten Schaltstellung (214) des zweiten Ventils (200) der Speiseanschluss (102) fluidisch mit einem am zweiten Ventil (200) fluidisch abgesperrten Sekundäranschluss (204, 206) verbunden ist, wobei die Fluidverbindung nur durch das erste Ventil (100) hindurchgeführt ist.
Schalteinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine durchgehende Fluidverbindung zwischen wenigstens einem der Arbeitsanschlüsse (210, 212) und dem Speiseanschluss (102) vorliegt, wenn das erste Ventil (100) in der ersten Schaltstellung (114) und das zweite Ventil (200) in der ersten Schaltstellung (214) ist, oder das erste Ventil (100) in der zweiten Schaltstellung (116) und das zweite Ventil (200) in der zweiten Schaltstellung (216) ist, wobei die Fluidverbindung ausgehend von dem Speiseanschluss (102) zuerst durch das erste und anschließend durch das zweite Ventil (100, 200) hindurchgeführt ist.
Schalteinrichtung (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ausschließlich ein Entlüftungsanschluss (205) des zweiten Ventils (200) mit einem der Arbeitsanschlüsse (210, 212) fluidverbunden ist.
Schalteinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass einer der beiden Primäranschlüsse, insbesondere der zweite Primäranschluss (106), mit einem, insbesondere dem ersten, der Sekundäranschlüsse (204) durch den ersten Zwischenkanal (111) verbunden ist, wobei der erste Zwischenkanal (111) mit dem Fluid beaufschlagt ist, wenn sich das erste Ventil (100) in der zweiten Schaltstellung (116) befindet, oder der erste Zwischenkanal (111) entlüftet ist, wenn sich das erste Ventil (100) in der ersten Schaltstellung (114) befindet.
Schalteinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Ventile (100, 200) 5/2-Ventile mit zwei Schaltstellungen und fünf Anschlüssen sind, wobei die Ventile (100, 200) insbesondere als monostabile Ventile (100, 200) ausgebildet sind.
Schalteinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zum Umschalten zwischen den Schaltstellungen (114, 116, 214, 216) die Betätigungseinrichtungen (118, 218) eine elektrofluidische Vorsteuerstufe beinhalten.
Schalteinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Detektorglied (26) zum Bestimmen der Schaltstellung (114, 116) jeweils einem Ventil (100, 200) zugeordnet ist.
Schalteinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein fluidbetätigter Aktuator (14) an die Arbeitsanschlüsse (210, 212) angeschlossen ist, der vorzugsweise als Pneumatikzylinder ausgebildet ist.
Schalteinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Ventile (100, 200) auf einer Anschlussplatte (30) befestigt sind, wobei die Anschlussplatte (30) wenigstens das Zwischenkanalsystem (16) aufweist, wobei das Zwischenkanalsystem (16) in der Anschlussplatte (30) wenigstens mit den Primäranschlüssen (104, 106, 108) und den Sekundäranschlüssen (204, 206) fluidisch verbunden ist.