DE102021200977A1 - Valve device and method - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Ventilvorrichtung (1), umfassend eine Vorsteuerkammer (2), ein Vorsteuerventil (3) zum Abführen von Druckluft aus der Vorsteuerkammer (2) und eine als Haupt-Ventilglied dienende Membran (4), die über Druckluft-Beaufschlagung der Vorsteuerkammer (2) wahlweise in eine geöffnete Membran-Stellung, in der die Membran (4) einen Druckluft-Pfad (11) von einem Druckluft-Zuführbereich (7) zu einem Druckluft-Abführbereich (8) freigibt, oder eine geschlossene Membran-Stellung, in der die Membran (4) den Druckluft-Pfad (11) sperrt, versetzbar ist, wobei die Membran (4) über eine Membran-Öffnung (15) verfügt, über die zumindest in der geöffneten Membran-Stellung Druckluft von dem Druckluft-Zuführbereich (7) in die Vorsteuerkammer (2) einleitbar ist, um dadurch in einem geschlossenen Zustand des Vorsteuerventils (3) die Druckluft-Beaufschlagung der Vorsteuerkammer (2) bereitzustellen, durch die die Membran (4) in die geschlossene Membran-Stellung versetzt wird.The invention relates to a valve device (1), comprising a pilot chamber (2), a pilot valve (3) for discharging compressed air from the pilot chamber (2) and a diaphragm (4) serving as the main valve element, which acts on the pilot chamber when compressed air is applied (2) optionally in an open membrane position, in which the membrane (4) releases a compressed air path (11) from a compressed air supply area (7) to a compressed air discharge area (8), or a closed membrane position, in which the membrane (4) blocks the compressed air path (11), the membrane (4) having a membrane opening (15) through which, at least in the open membrane position, compressed air is supplied from the compressed air supply area (7) can be introduced into the pilot control chamber (2), in order thereby to provide the compressed air loading of the pilot control chamber (2) when the pilot control valve (3) is in a closed state, through which the diaphragm (4) is placed in the closed diaphragm position.
Description
Die Erfindung betrifft eine Ventilvorrichtung, umfassend eine Vorsteuerkammer, ein Vorsteuerventil zum Abführen von Druckluft aus der Vorsteuerkammer und eine als Haupt-Ventilglied dienende Membran, die über Druckluft-Beaufschlagung der Vorsteuerkammer wahlweise in eine geöffnete Membran-Stellung, in der die Membran einen Druckluft-Pfad von einem Druckluft-Zuführbereich zu einem Druckluft-Abführbereich freigibt, oder eine geschlossene Membran-Stellung, in der die Membran den Druckluft-Pfad sperrt, versetzbar ist.The invention relates to a valve device, comprising a pilot chamber, a pilot valve for discharging compressed air from the pilot chamber and a membrane serving as the main valve member, which can be selectively moved to an open membrane position by pressurizing the pilot chamber with compressed air, in which the membrane generates a compressed air Releases a path from a compressed air supply area to a compressed air discharge area, or a closed membrane position in which the membrane blocks the compressed air path can be displaced.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine effiziente Möglichkeit zu schaffen, um die Membran in die geschlossene Membran-Stellung zu versetzen.An object of the invention is to provide an efficient way to place the diaphragm in the closed diaphragm position.
Die Aufgabe wird durch eine Ventilvorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Die Membran der Ventilvorrichtung verfügt über eine Membran-Öffnung, über die zumindest in der geöffneten Membran-Stellung Druckluft von dem Druckluft-Zuführbereich in die Vorsteuerkammer einleitbar ist, um dadurch in einem geschlossenen Zustand des Vorsteuerventils die Druckluft-Beaufschlagung der Vorsteuerkammer bereitzustellen, durch die die Membran in die geschlossene Membran-Stellung versetzt wird.The object is achieved by a valve device according to
Die Ventilvorrichtung nutzt also zur Druckluft-Beaufschlagung der Vorsteuerkammer diejenige Druckluft, deren Druckluft-Fluss mit dem Haupt-Ventilglied gesteuert - also wahlweise gesperrt oder freigegeben - wird. Dementsprechend benötigt die Ventilvorrichtung zur Druckluft-Beaufschlagung der Vorsteuerkammer keine von extern zugeführte Steuerluft, insbesondere keine Steuerluft, die separat und/oder zusätzlich zu der durch den Druckluft-Zuführbereich geleiteten Druckluft bereitgestellt wird. Die Einleitung der Druckluft von dem Druckluft-Zuführbereich in die Vorsteuerkammer erfolgt über die Membran-Öffnung und ist folglich mit einem einfachen Aufbau realisierbar.To apply compressed air to the pilot chamber, the valve device therefore uses that compressed air whose compressed air flow is controlled with the main valve member—that is, selectively blocked or released. Accordingly, the valve device for pressurizing the pilot chamber with compressed air does not require any externally supplied control air, in particular no control air that is provided separately and/or in addition to the compressed air routed through the compressed air supply area. The compressed air is introduced from the compressed air supply area into the pilot control chamber via the diaphragm opening and can therefore be implemented with a simple structure.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous developments are the subject of the subclaims.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betrieb der Ventilvorrichtung. Das Verfahren umfasst den Schritt: wenn sich die Membran in der geöffneten Membran-Stellung befindet, Versetzen des Vorsteuerventils in den geschlossenen Zustand und Einleiten von Druckluft von dem Druckluft-Zuführbereich in die Vorsteuerkammer, um dadurch die Druckluft-Beaufschlagung der Vorsteuerkammer bereitzustellen, wodurch die Membran in die geschlossene Membran-Stellung versetzt wird.The invention also relates to a method for operating the valve device. The method includes the step of: when the diaphragm is in the diaphragm open position, placing the pilot valve in the closed state and introducing pressurized air from the pressurized air supply region into the pilot chamber to thereby provide the pressurized air supply to the pilot chamber, thereby causing the membrane is placed in the closed membrane position.
Weitere exemplarische Details sowie beispielhafte Ausführungsformen werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert. Dabei zeigt
-
1 eine schematische Darstellung einer Ventilvorrichtung mit einer Membran in einer geschlossenen Membran-Stellung und einem Vorsteuerventil in einem geschlossenen Zustand, -
2 eine schematische Darstellung der Ventilvorrichtung mit der Membran in der geschlossenen Membran-Stellung und dem Vorsteuerventil in einem geöffneten Zustand, -
3 eine schematische Darstellung der Ventilvorrichtung mit der Membran in einer geöffneten Membran-Stellung und dem Vorsteuerventil in dem geöffneten Zustand, -
4 eine schematische Darstellung der Ventilvorrichtung mit der Membran in der geöffneten Membran-Stellung und dem Vorsteuerventil in dem geschlossenen Zustand, -
5 eine schematische Darstellung der Ventilvorrichtung mit einem alternativ ausgeführten Blockierelement, -
6 eine Schnittdarstellung einer exemplarischen Ausgestaltung der Ventilvorrichtung, -
7 eine schematische Darstellung eines Systems mit der Ventilvorrichtung.
-
1 a schematic representation of a valve device with a membrane in a closed membrane position and a pilot valve in a closed state, -
2 a schematic representation of the valve device with the membrane in the closed membrane position and the pilot valve in an open state, -
3 a schematic representation of the valve device with the membrane in an open membrane position and the pilot valve in the open state, -
4 a schematic representation of the valve device with the membrane in the open membrane position and the pilot valve in the closed state, -
5 a schematic representation of the valve device with an alternatively designed blocking element, -
6 a sectional view of an exemplary embodiment of the valve device, -
7 a schematic representation of a system with the valve device.
Die
Exemplarisch verfügt die Ventilvorrichtung 1 über einen Hauptventil-Abschnitt 5, der einen Hauptventil-Körper 6, beispielsweise ein Hauptventil-Gehäuse, sowie die Vorsteuerkammer 2 und die Membran 4 umfasst. Die Vorsteuerkammer 2 und die Membran 4 sind in dem Hauptventil-Körper 6 angeordnet. Die Membran 4 begrenzt die Vorsteuerkammer 2. Das Vorsteuerventil 3 ist exemplarisch an dem Hauptventil-Abschnitt befestigt.By way of example, the
Die Ventilvorrichtung 1 verfügt über einen Druckluft-Zuführbereich 7 und einen Druckluft-Abführbereich 8, die insbesondere in dem Hauptventil-Körper 6 angeordnet sind. Der Druckluft-Zuführbereich 7 ist insbesondere als Druckluft-Zuführkanal ausgeführt und dient dazu, Druckluft, die insbesondere von außerhalb der Ventilvorrichtung 1 zugeführt wird, zu der Membran 4 zu führen. Der Druckluft-Abführbereich 8 ist insbesondere als Druckluft-Abführkanal ausgeführt und dient zweckmäßigerweise dazu, Druckluft, die insbesondere zu außerhalb der Ventilvorrichtung 1 ausgegeben werden soll, von der Membran 4 abzuführen. Der Hauptventil-Abschnitt 5 umfasst zweckmäßigerweise den Druckluft-Zuführbereich 7 und den Druckluft-Abführbereich 8.The
Exemplarisch verfügt die Ventilvorrichtung 1 über einen Zuführ-Anschluss 9, der insbesondere als Zuführ-Schlauchanschluss ausgeführt ist und zweckmäßigerweise außen an dem Hauptventil-Körper 6 angeordnet ist. Der Zuführ-Anschluss 9 stellt eine pneumatische Verbindung von außerhalb der Ventilvorrichtung 1 zu dem Druckluft-Zuführbereich 7 bereit, insbesondere nur zu dem Druckluft-Zuführbereich 7. Über den Zuführ-Anschluss 9 ist Druckluft in den Druckluft-Zuführbereich 7 zuführbar.By way of example, the
Exemplarisch verfügt die Ventilvorrichtung 1 ferner über einen Abführ-Anschluss 10, der insbesondere als Abführ-Schlauchanschluss ausgeführt ist und zweckmäßigerweise außen an dem Hauptventil-Körper 6 angeordnet ist. Der Abführ-Anschluss 10 stellt eine pneumatische Verbindung von dem Druckluft-Abführbereich zu außerhalb der Ventilvorrichtung 1 bereit. Über den Abführ-Anschluss 10 ist Druckluft aus dem Druckluft-Abführbereich 8 abführbar.By way of example, the
Die Ventilvorrichtung 1 verfügt über einen Druckluft-Pfad 11 (eingezeichnet in den
Die Ventilvorrichtung 1 verfügt ferner über einen zweiten Druckluft-Pfad 12 (eingezeichnet in den
Die Ventilvorrichtung 1 verfügt exemplarisch über einen ersten internen Druckluft-Kanal 16, der von der Vorsteuerkammer 2 zu dem Vorsteuerventil 3 verläuft, und über einen zweiten internen Druckluft-Kanal 17, der von der Vorsteuerkammer 2 zu dem Abführbereich 8 und/oder dem Abführ-Anschluss 10 verläuft. Der Druckluft-Pfad 12 verläuft von der Vorsteuerkammer 2 über den ersten internen Druckluft-Kanal 16 zu dem Vorsteuerventil 3 und von dort über den zweiten internen Druckluft-Kanal 17 zu dem Abführbereich 8 und/oder dem Abführ-Anschluss 10.The
Von dem Zuführbereich 7 zu dem Abführbereich 8 verlaufen der ersten Druckluft-Pfad 11 und der zweite Druckluft-Pfad 12 parallel zueinander.The first
Bevorzugt sind der erste interne Druckluft-Kanal 16 und die Membran-Öffnung 15 die einzigen pneumatischen Zugänge zu der Vorsteuerkammer 2.The first internal
Die Membran 4 ist über Druckluft-Beaufschlagung der Vorsteuerkammer 2 wahlweise in eine geöffnete Membran-Stellung (gezeigt in den
Die Membran 4 ist exemplarisch scheibenförmig ausgeführt und zweckmäßigerweise mit ihrem äußeren Rand, insbesondere ihrem gesamten äußeren Rand, an dem Hauptventil-Körper 6 befestigt.The
Exemplarisch liegt die Membran 4 in der geschlossenen Membran-Stellung auf dem Ventilsitz 14 auf, insbesondere mit einem zentralen Membranbereich. Der Ventilsitz 14 umfasst exemplarisch eine insbesondere geschlossene Kontaktkontur, die den Ausgang des Zuführbereichs 7 darstellt. Die Kontaktkontur ist beispielsweise kreisförmig. In der geschlossenen Membran-Stellung liegt die Membran 4 auf der Kontaktkontur auf und deckt so den Ausgang des Zuführbereichs 7 ab, wodurch der erste Druckluft-Pfad 11 von dem Zuführbereich 7 zu dem Abführbereich 8 unterbrochen wird.In the closed membrane position, the
Die Membran 4 verfügt über die Membran-Öffnung 15, die eine pneumatische Verbindung von dem Zuführbereich 7 zu der Vorsteuerkammer 2 bereitstellt. Die Membran-Öffnung 15 ist vorzugsweise als Durchgangsloch ausgeführt. Die Membran-Öffnung 15 ist insbesondere mittig angeordnet und hat vorzugsweise einen kreisförmigen Querschnitt. Die Membran-Öffnung 15 verläuft von der dem Zuführbereich 7 zugewandten Seite der Membran 4 zu der der Vorsteuerkammer 2 zugewandten Seite der Membran 4.The
Über die Membran-Öffnung 15 ist zumindest in der geöffneten Membran-Stellung Druckluft von dem Druckluft-Zuführbereich 7 in die Vorsteuerkammer 2 einleitbar, um dadurch in einem geschlossenen Zustand des Vorsteuerventils 3 die Druckluft-Beaufschlagung der Vorsteuerkammer 2 bereitzustellen, so dass die Membran 4 in die geschlossene Membran-Stellung versetzt wird.At least in the open diaphragm position, compressed air can be fed from the compressed
Das Vorsteuerventil 3 ist exemplarisch als 2/2-Wegeventil ausgeführt und insbesondere zwischen den ersten internen Druckluft-Kanal 16 und den zweiten internen Druckluft-Kanal 17 geschaltet. Das Vorsteuerventil 3 ist insbesondere elektrisch ansteuerbar. Beispielsweise ist das Vorsteuerventil 3 ein Magnetventil. In einem geöffneten Zustand des Vorsteuerventils 3 ist Druckluft aus der Vorsteuerkammer 2 abführbar, insbesondere in den Druckluft-Abführbereich 8, um dadurch den Druck in der Vorsteuerkammer 2 relativ zu dem Druck in dem Druckluft-Zuführbereich 7 zu verringern, so dass die Membran 4 in die geöffnete Membran-Stellung versetzt wird.The
Bevorzugt umfasst die Ventilvorrichtung 1 ferner ein Blockierelement 18, das in der geschlossenen Membran-Stellung die Membran-Öffnung 15 teilweise (z.B. in der Ausgestaltung gemäß
Bevorzugt blockiert das Blockierelement 18 die Membran-Öffnung 15 in der geöffneten Membran-Stellung weniger stark als in der geschlossenen Membran-Stellung. Exemplarisch hat der Blockierabschnitt 19 einen sich in Auslenkungsrichtung verjüngenden Außenumfang. Insbesondere hat der Blockierabschnitt 19 einen ersten Längsabschnitt 21 und einen zweiten Längsabschnitt 22, der sich in Auslenkungsrichtung (und/oder Längsrichtung des Blockierabschnitts 19) an den ersten Längsabschnitt 21 anschließt. Der zweite Längsabschnitt 22 endet exemplarisch an dem freien Ende des Blockierabschnitts 19. Der Außenumfang des ersten Längsabschnitts 21 ist größer als der Außenumfang des zweiten Längsabschnitts 22.The blocking
In der geschlossenen Membran-Stellung befindet sich der erste Längsabschnitt 21 in der Membran-Öffnung 15 und bewirkt, dass für den Druckluft-Fluss von dem Zuführbereich 7 in die Vorsteuerkammer 2 durch die Membran-Öffnung 15 ein erster Durchfluss-Querschnitt zur Verfügung steht, der insbesondere durch einen Spalt, exemplarisch einen Ringspalt, zwischen dem Außenumfang des ersten Längsabschnitts 21 und dem Innenumfang der Membran-Öffnung 15 gebildet wird.In the closed membrane position, the first
In der geöffneten Membran-Stellung befindet sich der zweite Längsabschnitt 22 in der Membran-Öffnung 15 und bewirkt, dass für den Druckluft-Fluss von dem Zuführbereich 7 in die Vorsteuerkammer 2 durch die Membran-Öffnung 15 ein zweiter Durchfluss-Querschnitt zur Verfügung steht, der insbesondere durch einen Spalt, exemplarisch einen Ringspalt, zwischen dem Außenumfang des zweiten Längsabschnitts 22 und dem Innenumfang der Membran-Öffnung 15 gebildet wird. Der zweite Durchfluss-Querschnitt ist exemplarisch größer als der erste Durchfluss-Querschnitt.In the open membrane position, the second
Das Blockierelement 18, insbesondere der Blockierabschnitt 19, ist bevorzugt fest mit dem Hauptventil-Gehäuse und/oder dem Ventilsitz 14 verbunden. Das Blockierelement 18, insbesondere der Blockierabschnitt 19, ist insbesondere relativ zum Hauptventil-Gehäuse und/oder dem Ventilsitz 14 stationär angeordnet. Das Blockierelement 18 und/oder der Blockierabschnitt 19 kann ein Teil des Hauptventil-Gehäuses sein.The blocking
Bevorzugt umfasst die Ventilvorrichtung 1 den Ventilsitz 14, an dem die Membran 4 in der geschlossenen Membran-Stellung anliegt, um den ersten Druckluft-Pfad 11 zu sperren. Der Ventilsitz 14 definiert in der geschlossenen Membran-Stellung eine erste Wirkfläche 23 der Membran 4, auf die der in dem Druckluft-Zuführbereich 7 herrschende Druck wirkt und dadurch eine die Membran 4 in die geöffnete Membran-Stellung drängende Öffnungskraft 24 bereitstellt. Exemplarisch ist die erste Wirkfläche 23 derjenige dem Druckluft-Zuführbereich 7 zugewandte Oberflächenbereich der Membran 4, der sich innerhalb der Kontaktkontur des Ventilsitzes 14 befindet. Der Ventilsitz 14 umfasst einen insbesondere ringförmigen oder hohlzylindrischen Kontaktabschnitt 25. Der Kontaktabschnitt 25 stellt die Kontaktkontur bereit, auf der die Membran 4 in der geschlossenen Membran-Stellung aufliegt. Die Kontaktkontur ist exemplarisch ringförmig. Exemplarisch verläuft der Kontaktabschnitt 25, insbesondere die Kontaktkontur, um den Blockierabschnitt 19 herum. Insbesondere ist der Kontaktabschnitt 25 koaxial zum Blockierabschnitt 19, insbesondere dessen Längsachse, angeordnet. In der ersten Wirkfläche 23 befindet sich exemplarisch die Membran-Öffnung 15.The
Die Membran verfügt ferner über eine zweite Wirkfläche 26, auf die der in der Vorsteuerkammer 2 herrschende Druck wirkt und dadurch eine die Membran 4 in die geschlossene Stellung drängende Schließkraft 27 bereitstellt. Die zweite Wirkfläche 26 ist der Vorsteuerkammer 2 zugewandt. In der zweiten Wirkfläche 26 befindet sich exemplarisch die Membran-Öffnung 15. Die zweite Wirkfläche 26 ist (insbesondere bei geschlossenem Vorsteuerventil 3) größer als die erste Wirkfläche 23, so dass bei geschlossenem Vorsteuerventil 3 die Schließkraft 27 größer ist als die Öffnungskraft 24 und die Membran 4 dadurch in der geschlossenen Membran-Stellung hält.The diaphragm also has a second
Die
Exemplarisch deckt das Blockierelement 18a insbesondere auf der Seite des Druckluft-Zuführbereichs 7 die Membran-Öffnung 15 in der geschlossenen Membran-Stellung vollständig ab und verschließt die Membran-Öffnung 15 dadurch. Exemplarisch verfügt das Blockierelement 18a, insbesondere der Blockierabschnitt 19a, über einen ersten Längsabschnitt 21a, der einen größeren Durchmesser als die Membran-Öffnung 15 aufweist und auf dem die Membran 4 in der geschlossenen Membran-Stellung aufliegt, so dass der erste Längsabschnitt 21a die Membran-Öffnung 15 verschließt. Der erste Längsabschnitt 21a ist exemplarisch zylindrisch ausgeführt. Die Membran 4 liegt auf der Stirnseite, insbesondere der Schnittkreisfläche, des ersten Längsabschnitts 21a auf.By way of example, the blocking
Rein exemplarisch verfügt das Blockierelement 18a ferner über einen zweiten Längsabschnitt 22a, der einen kleineren Durchmesser als der erste Längsabschnitt 21a aufweist und in der geschlossenen Membran-Stellung in der Membran-Öffnung 15 angeordnet ist. Der zweite Längsabschnitt 22a schließt sich in Längsrichtung des Blockierelements 18a an den ersten Längsabschnitt 21a an. Der zweite Längsabschnitt 22a ist auf der Stirnseite des ersten Längsabschnitts 21a angeordnet.Purely as an example, the blocking
Die
Der Hauptventil-Körper 6 umfasst einen Basisabschnitt 30, der einstückig ausgeführt sein kann. Im Basisabschnitt 30 ist eine erste Basisabschnitt-Bohrung 31 vorhanden, die exemplarisch in y-Richtung verläuft. Die erste Basisabschnitts-Bohrung 31 ist exemplarisch eine Durchgangsbohrung, die insbesondere von der Unterseite zu der Oberseite des Basisabschnitts 30 verläuft. Der Druckluft-Zuführbereich 7 wird von der ersten Basisabschnitt-Bohrung 31 gebildet, insbesondere zumindest teilweise. In die erste Basisabschnitt-Bohrung 31 ist insbesondere von unten ein Einsetzabschnitt 41 eingesetzt. An dem in die Basisabschnitt-Bohrung 31 eingesetzten oberen Endabschnitt 42 des Einsetzabschnitts 41 ist das Blockierelement 18 (oder das Blockierelement 18a) angeordnet. Der obere Endabschnitt 42 verfügt über eine in y-Richtung verlaufende Endabschnitt-Bohrung, in die das Blockierelement 18 (oder das Blockierelement 18a) eingesetzt ist. Der obere Endabschnitt 42 weist einen kleineren Durchmesser auf als die erste Basisabschnitt-Bohrung 31, so dass zwischen dem Außenumfang des oberen Endabschnitts 42 und dem Innenumfang der Basisabschnitt-Bohrung 31 ein Ringspalt vorhanden ist, der den Druckluft-Zuführbereich 7 bildet, insbesondere zumindest teilweise.The main valve body 6 includes a
Im Basisabschnitt 30 ist ferner eine zweite Basisabschnitt-Bohrung 32 vorhanden, die insbesondere in x-Richtung verläuft. Die zweite Basisabschnitt-Bohrung 32 erstreckt sich in die erste Basisabschnitt-Bohrung 31 hinein. Die zweite Basisabschnitt-Bohrung 32 bildet zusammen mit der ersten Basisabschnitt-Bohrung 31 den Druckluft-Zuführbereich 7. Die zweite Basisabschnitt-Bohrung 32 mündet an einer ersten Seite des Basisabschnitts 30 aus. In die zweite Basisabschnitt-Bohrung 32 ist der insbesondere zylindrisch und/oder als Zuführ-Schlauchanschluss ausgeführte Zuführ-Anschluss 9 eingesetzt, insbesondere eingeschraubt.In the
Im Basisabschnitt 30 ist ferner eine dritte Basisabschnitt-Bohrung 33 vorhanden, die insbesondere in x-Richtung verläuft. Die dritte Basisabschnitt-Bohrung 33 bildet den Druckluft-Abführbereich 8, insbesondere zumindest teilweise. Die dritte Basisabschnitt-Bohrung 33 erstreckt sich nicht in die erste Basisabschnitt-Bohrung 31 hinein. Die dritte Basisabschnitt-Bohrung 33 mündet an einer zweiten Seite des Basisabschnitts 30 aus. Die zweite Seite ist entgegengesetzt zur ersten Seite des Basisabschnitts 30 ausgerichtet. In die dritte Basisabschnitt-Bohrung 33 ist der insbesondere zylindrisch und/oder als Abführ-Schlauchanschluss ausgeführte Abführ-Anschluss 10 eingesetzt, insbesondere eingeschraubt.In the
An der Oberseite des Basisabschnitts 30 ist der Ventilsitz 14 vorhanden. Der Ventilsitz 14 ist exemplarisch Teil des Basisabschnitts 30. Auf der Oberseite des Basisabschnitts 30, insbesondere auf dem Ventilsitz 14, ist die Membran 4 angeordnet. Die Membran 4 ist mit ihrem äußeren Rand an der Oberseite des Basisabschnitts 30 befestigt.The
Auf die Oberseite des Basisabschnitts 30 ist exemplarisch ein Aufsatz-Abschnitt 43 aufgesetzt, der insbesondere die gesamte Oberseite des Basisabschnitts 30 abdeckt. An der der Oberseite des Basisabschnitts 30 zugewandten Unterseite des Aufsatz-Abschnitts 43 ist eine Aussparung 44 vorhanden, die die Vorsteuerkammer 2 bildet.An
Der Aufsatz-Abschnitt 43 verfügt über eine Aufsatz-Bohrung 45, die exemplarisch als Durchgangsbohrung ausgeführt ist und von der Oberseite des Aufsatz-Abschnitts 43 zu der Aussparung 44 verläuft. Die Aufsatz-Bohrung 45 bildet den ersten internen Druckluft-Kanal 16.The
Auf die Oberseite des Aufsatz-Abschnitts 43 ist das Vorsteuerventil 3 aufgesetzt. Exemplarisch ist das Vorsteuerventil 3 mittels einer oder mehreren Schrauben 46 an den Aufsatz-Abschnitt 43 angeschraubt. Das Vorsteuerventil 3 verfügt über einen elektrischen Anschluss 47, über den das Vorsteuerventil 3 elektrisch angesteuert werden kann. Als das Vorsteuerventil 3 kann ein konventionelles Vorsteuerventil, insbesondere ein konventionelles Magnetventil, beispielsweise das Magnetventil MHJ9 von Festo, verwendet werden.The
Die
Die erste Pneumatikeinheit 51 ist über einen ersten Schlauch 53 an dem Zuführ-Anschluss 9 angeschlossen. Die erste Pneumatikeinheit 51 gibt Druckluft aus, die der Ventilvorrichtung 1 über den ersten Schlauch 53 zugeführt wird.The first
Die zweite Pneumatikeinheit 52 ist über einen zweiten Schlauch 54 and dem Abführ-Anschluss 10 angeschlossen. Die zweite Pneumatikeinheit 52 empfängt die Druckluft, die von der Ventilvorrichtung 1 in den zweiten Schlauch 54 ausgegeben wird. Die von der Pneumatikeinheit 52 über den zweiten Schlauch 54 empfangene Druckluft stammt ursprünglich von der ersten Pneumatikeinheit 51.The second
Die Ventilvorrichtung 1 ist pneumatisch zwischen die erste Pneumatikeinheit 51 und die zweite Pneumatikeinheit 52 geschaltet. In der geschlossenen Membran-Stellung unterbricht die Ventilvorrichtung 1 die pneumatische Verbindung zwischen der ersten Pneumatikeinheit 51 und der zweiten Pneumatikeinheit 52. In der offenen Membran-Stellung gibt die Ventilvorrichtung 1 die pneumatische Verbindung zwischen der ersten Pneumatikeinheit 51 und der zweiten Pneumatikeinheit 52 frei.The
Die Ventilvorrichtung 1 ist über eine Steuerleitung 55 elektrisch mit der Steuerung 53 verbunden. Die Steuerung 53 steuert das Vorsteuerventil 3 elektrisch an, um wahlweise zu bewirken, dass die Membran 4 in die offene Membran-Stellung oder die geschlossene Membran-Stellung versetzt wird.The
Zur Versetzung der Membran 4 in die offene Membran-Stellung und in die geschlossene Membran-Stellung wird bevorzugt nur die über den ersten Schlauch 53 zugeführte Druckluft verwendet. Es wird also für die Betätigung der Membran 4 ausschließlich diejenige Druckluft verwendet, deren Fluss über die Membran 4 gesteuert werden soll. Die für die Betätigung der Membran 4 verwendete Druckluft wird zweckmäßigerweise vollständig der zweiten Pneumatikeinheit 52 über den zweiten Schlauch 54 zugeführt. Vorzugsweise geht also für die Betätigung der Membran 4 keine Druckluft verloren.To move the
Im Folgenden soll näher auf ein Verfahren zum Betrieb der Ventilvorrichtung 1 und/oder des Systems 50 eingegangen werden.A method for operating the
Exemplarisch befindet sich die Ventilvorrichtung 1 zunächst in dem in der
Die Steuerung 53 steuert das Vorsteuerventil 3 nun derart elektrisch an, dass das Vorsteuerventil 3 in einen geöffneten Zustand versetzt wird, so dass über das Vorsteuerventil 3 Druckluft aus der Vorsteuerkammer 2 in den Druckluft-Abführbereich 8 fließen kann. Die Ventilvorrichtung 1 wird dadurch in den in der
Sofern die Ventilvorrichtung 1 derart ausgestaltet ist, dass in der geschlossenen Membran-Stellung die Membran-Öffnung 15 nicht vollständig verschlossen ist, so ist der erste interne Druckluft-Kanal 16, das Vorsteuerventil 3 und/oder der zweite interne Druckluft-Kanal 17 zweckmäßigerweise derart ausgeführt, dass die Druckluft aus der Vorsteuerkammer 2 über das Vorsteuerventil 3 schneller abgeführt wird, als Druckluft über die Membran-Öffnung 15 in die Vorsteuerkammer 2 nachfließt, so dass der Druck in der Vorsteuerkammer 2 fließt. Beispielsweise ist der Durchfluss-Querschnitt des Vorsteuerventils 3, des ersten internen Druckluft-Kanals 16 und/oder des zweiten internen Druckluft-Kanals 17 größer als der in der geschlossenen Membran-Stellung gegebene erste Druckfluss-Querschnitt der Membran-Öffnung.If the
Die Membran 4 wird durch den verringerten Druck in der Vorsteuerkammer 2 in die geöffnete Membran-Stellung versetzt und in dieser geöffneten Membran-Stellung gehalten. Dieser Zustand ist in der
Die Steuerung 53 steuert das Vorsteuerventil 3 nun derart elektrisch an, dass das Vorsteuerventil 3 in den geschlossenen Zustand versetzt wird, so dass über das Vorsteuerventil 3 keine Druckluft aus der Vorsteuerkammer 2 in den Druckluft-Abführbereich 8 gelangen kann. Die Ventilvorrichtung 1 wird in den in der
In dem zweiten Übergangszustand bewirkt insbesondere die (durch die Druckluft in der Vorsteuerkammer 2 bereitgestellte) Schließkraft 27, dass die Membran in die geschlossene Membran-Stellung versetzt wird. Beispielsweise ist die Membran 4 derart ausgeführt und/oder in dem Hauptventil-Gehäuse installiert, dass in der geöffneten Membran-Stellung die zweite Wirkfläche 26 größer ist als die erste Wirkfläche 23, so dass vorzugsweise die Schließkraft 27 größer ist als die Öffnungskraft 24. Es können weitere Kräfte auf die Membran 4 wirken, die dazu beitragen, dass die Membran 4 in dem zweiten Übergangszustand in den geschlossenen Membran-Zustand versetzt wird. Beispielsweise kann die Membran 4 in der geöffneten Membran-Stellung elastisch verformt sein und in der geschlossenen Membran-Stellung nicht oder weniger elastisch deformiert sein, so dass die Membran 4 aufgrund ihrer Elastizität in den geschlossenen Membran-Zustand drängt. Ferner kann z.B. ein (relativ zum Druck in der Vorsteuerkammer 2) geringerer Druck in dem Druckluft-Abführbereich 8 und/oder der entlang des erste Druckluft-Pfads 11 an der Membran 4 strömende Druckluft-Fluss dazu beitragen, dass die Membran 4 in den geschlossenen Membran-Zustand versetzt wird.In the second transitional state, in particular the closing force 27 (provided by the compressed air in the pilot chamber 2) causes the diaphragm to be placed in the closed diaphragm position. For example, the
Mit der Ventilvorrichtung 1 kann insbesondere ein schnellschaltendes, vorgesteuertes 2/2-Membranventil bereitgestellt werden. Durch die Membran-Öffnung 15, die insbesondere als Loch ausgeführt ist, strömt an dem exemplarisch als Stift ausgeführten Blockierabschnitt 19 vorbei Druckluft in die Vorsteuerkammer 2 oberhalb der Membran 4. Durch die dadurch entstehende Druckkraft - die Schließkraft 27 - wird die Membran in den geschlossenen Membran-Zustand gedrückt. Der Blockierabschnitt 19 ist bevorzugt Teil des Gehäuses, insbesondere des Hauptventil-Gehäuses. Öffnet nun das Vorsteuerventil 3, bricht der Druck oberhalb der Membran 4 - also in der Vorsteuerkammer 2 - ein und die Membran 4 geht in den geöffneten Membran-Zustand über.In particular, the
Die Membran 4 ist insbesondere ein einziges Elastomerteil und ersetzt zweckmäßigerweise einen aufwändig aufgebauten Booster, der in konventionellen Ventilvorrichtungen eingesetzt wird.The
Bevorzugt ist die Ventilvorrichtung 1 ein Ventil mit interner Steuerluft: Die Ventilvorrichtung 1 kommt mit einer einzigen Druckversorgung aus. Insbesondere sind keine zwei verschiedenen Druckversorgungen für das Hauptventil und die Vorsteuerabluft notwendig und bevorzugt auch nicht vorhanden. Bevorzugt weist die Ventilvorrichtung 1 zusätzlich zu dem Zuführ-Anschluss 9 und dem Abführ-Anschluss 10 keine weiteren Druckluft-Anschlüsse auf. Die Ventilvorrichtung 1 hat also bevorzugt nur zwei Druckluft-Anschlüsse. Die Ventilvorrichtung 1 ist insgesamt ein 2/2-Wegeventil.The
Bevorzugt ist die Ventilvorrichtung 1 ein Ventil ohne separate Vorsteuerabluft. Insbesondere dient das Vorsteuerventil 3 nicht dazu, um die Vorsteuerkammer 2 zu belüften, sondern stattdessen dazu, um die Vorsteuerkammer 2 zu entlüften. Die Abluft des Vorsteuerventils 3 wird in den Ausgang des Hauptventils - nämlich den Druckluft-Abführbereich 8 und/oder den Abführ-Anschluss 10 - eingeleitet. Die Vorsteuerabluft muss dadurch nicht separat nach außen geführt werden. Die Ventilvorrichtung 1 ist insbesondere ein Ventil ohne Eigenluftverbrauch.The
Bei der in der
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DE102011050617A1 (en) | 2011-05-24 | 2012-12-13 | A. u. K. Müller GmbH & Co KG | Valve |
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DE112018004511T5 (en) | 2017-10-13 | 2020-06-10 | Smc Corporation | Pressurized fluid delivery control device |
-
2021
- 2021-02-03 DE DE102021200977.8A patent/DE102021200977A1/en active Pending
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