DE19502212C1

DE19502212C1 - Electropneumatic converter for positional control of a control element with a pneumatic drive

Info

Publication number: DE19502212C1
Application number: DE1995102212
Authority: DE
Inventors: Lothar Kemmler
Original assignee: Samson AG
Current assignee: Samson AG
Priority date: 1995-01-25
Filing date: 1995-01-25
Publication date: 1996-07-11
Anticipated expiration: 2015-01-26

Abstract

The converter has two functional units (10,14) for generating a pneumatic operating pressure for the pneumatic drive, each with an electropneumatic front stage with an electrically controllable precontrol valve (20,2), esp. a magnetic valve, and a main stage (24,26) which applies the operating pressure to the pneumatic drive. One functional unit (10) supplies air to the pneumatic drive and the other (14) vents air from it. A pneumatic interconnection (66,68) arranged between the precontrol output of the precontrol valve of the supplying functional unit and the venting unit acts as an 'Inclusive-OR' (XOR-gate) element and causes the main stage (26) of the venting unit to close when there is a forepressure at the precontrol output of the air supply unit's precontrol valve.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektropneumatischen Umformer nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to an electropneumatic converter according to the preamble of claim 1.

Entsprechend dem Stand der Technik werden elektropneu matische Umformer, die zur Stellungsregelung an einem Stellglied mit pneumatischem Antrieb verwendet werden, zweistufig aus einer elektropneumatischen Vorsteuerstufe und einer pneumatischen Hauptstufe aufgebaut. Diese Trennung wird vorgenommen, um die elektrische Leistungsaufnahme zu minimieren. Meist werden Zweileitergeräte eingesetzte die mit üblicherweise verwendeten Einheitssignalen zwischen 4 mA und 20 mA mit 4 mA lebendem Nullpunkt und somit nur minimaler zur Verfügung stehender Leistung angesteuert werden. Insbesondere für digital arbeitende elektropneumatische Umformer bietet es sich an, die Vorsteuerstufe aus zwei Ventilen aufzubauen, von denen ein Ventil zum Be- und eines zum Entlüften eingesetzt wird. Jedes der beiden Vorsteuerventile steuert dabei eine zugeordnete pneumatische Hauptstufe.According to the state of the art are electropneu Matic converter, which is used for position control on a Actuator with pneumatic actuator can be used two stages from an electropneumatic pilot stage and a pneumatic main stage. This separation is made to the electrical power consumption minimize. Usually two-wire devices are used with commonly used standard signals between 4 mA and 20 mA with 4 mA live zero point and therefore only minimal available power can be controlled. Especially for digitally working electropneumatic It makes sense to use a pre-control stage consisting of two Build valves, one valve for loading and one is used for venting. Each of the two Pilot valves control an associated pneumatic Main level.

Von besonderer Bedeutung ist in diesem Zusammenhang die Forderung nach einer Sicherheitsstellung des Ventils, in der der pneumatische Antrieb das Ventil bei Ausfall der Stromversorgung in eine definierte End-Stellung bringt, so daß der pneumatische Antrieb entlüftet wird und gleichzeitig das für die Zuluft zuständige Ventil ein Füllen des Antriebs verhindert.In this context, the Demand for a safety position of the valve in which the pneumatic actuator drives the valve in the event of failure Brings power supply to a defined end position, see above that the pneumatic drive is vented and at the same time the valve responsible for the supply air is filling the actuator prevented.

Bekannt sind mit Piezo-Ventilen schaltende Vorsteuerstufen, bei denen sich ein piezoelektrisches Biegeelement beim Anlegen einer Spannung biegt und hierdurch einen pneumatischen Signalgeber steuert. Derart gestaltete piezo elektrische Biegewandler besitzen eine Sicherheitsstellung, da das Biegeelement ohne beaufschlagte Spannung im allgemeinen von einer Feder auf den Zuluftsitz gedrückt wird. Der ideale piezoelektrische Biegewandler stellt aus elektrischer Sicht einen Kondensator dar, der abgesehen vom Schaltvorgang auch bei angelegter Steuerspannung keine Leistung aufnimmt. Nachteilig sind die für die Piezoeffekte erforderlichen hohen Steuerspannungen, die zumeist wesentlich höher als die in den Anwendungen zur Verfügung stehenden Versorgungsspannungen konventioneller Elektronik bauteile sind.Pilot control stages switching with piezo valves are known, in which a piezoelectric bending element when Applying a voltage bends and thereby one pneumatic signal transmitter controls. Piezo designed in this way electric bending transducers have a safety position, since the bending element in the generally pressed onto the air intake seat by a spring becomes. The ideal piezoelectric bending transducer exhibits electrical view is a capacitor that apart from the Switching process even when control voltage is applied Power consumes. The disadvantage for the piezo effects required high control voltages, mostly much higher than that available in the applications supply voltages of conventional electronics are components.

Dies bedeutet zusätzlichen Schaltungsaufwand zur Spannungs wandlung, verbunden mit einer nicht zu vermeidenden elektronischen Verlustleistung bei der Wandlung. Auch ändert sich das Schaltverhalten piezoelektrischer Biegebalken in starkem Maße und oft undefinierbar unter Temperatureinfluß. Um ein in weiten Temperaturbereichen sicheres Durchschalten zu gewährleisten, müssen daher kompensierende Maßnahmen getroffen werden, die wiederum die elektrischen Verluste steigern und zusätzliche Kosten verursachen.This means additional circuitry for voltage change associated with an unavoidable electronic power loss during conversion. Also changes the switching behavior of piezoelectric bending beams strong and often indefinable under the influence of temperature. To ensure safe switching in wide temperature ranges To ensure this, must therefore take compensatory measures be taken, which in turn the electrical losses increase and cause additional costs.

Weiterhin bekannt sind elektromagnetisch arbeitende Umformer mit monostabilen Ventilen, insbesondere Magnetventilen, für die Wandlung von elektrischen Signalen in einen Vorsteuer druck. Der Einsatz solcher Magnetventile wird bisher dadurch erschwert, daß sie in mindestens einem pneumatischen Zustand einen Haltestrom benötigen. Eine vorteilhafte Eigenschaft der Magnetventile ist demgegenüber die leicht realisierbare Sicherheitsstellung, die bei Magnetventilen konventioneller Bauart in Form von federnden Elementen meist vorhanden ist. Magnetventile genügen außerdem hohen Anforderungen an Robustheit und Zuverlässigkeit.Electromagnetic converters are also known with monostable valves, especially solenoid valves, for the conversion of electrical signals into input tax print. So far, the use of such solenoid valves complicates that they are in at least one pneumatic condition need a holding current. An advantageous property In contrast, the solenoid valve is the most easily implemented Safety position, which is more conventional for solenoid valves Design in the form of resilient elements is usually present. Solenoid valves also meet high requirements Robustness and reliability.

Aus der DE 42 33 299 C1 ist ein elektropneumatisch arbeitender Umformer der eingangs genannten Art bekannt, bei dem sich eine oben beschriebene Sicherheitsstellung des Stellgliedes mittels der dabei vorgesehenen zwei monostabilen Ventile, insbesondere Magnetventile, und der jeweils zugeordneten pneumatischen Hauptstufe dadurch realisieren läßt, daß bei ausgefallener elektrischer Stromversorgung das die Zuluft schaltende Magnetventil geschlossen und das die Entlüftung schaltende Magnetventil geöffnet wird. Umgekehrt folgt daraus die Notwendigkeit, daß zum Belüften des pneumatischen Antriebs die Entlüftung geschlossen und die Belüftung geöffnet sein muß. Dies bedeutet bei dem bekannten Stellungsregler, daß zum Belüften des pneumatischen Antriebs beide Magnetventile elektrische Leistung in Form eines Haltestroms benötigen. Aufgrund der nur minimalen zur Verfügung stehenden elektrischen Leistung erschwert die Tatsache des permanent benötigten Haltestroms, der im Belüftungsfall doppelt so groß wie der für ein Magnetventil notwendige Haltestrom sein muß, den Einsatz von Magnetventilen dieser Art in insbesondere digital arbeitenden elektropneumatischen Umformern.From DE 42 33 299 C1 is an electropneumatic working converter of the type mentioned above, at which is a security position of the Actuator by means of the two provided monostable valves, especially solenoid valves, and the assigned pneumatic main stage thereby realizes that with failed electrical Power supply to the solenoid valve that switches the supply air closed and the venting solenoid valve is opened. Conversely, this means that venting of the pneumatic actuator closed and the ventilation must be open. This means in the known positioner that for ventilation of the pneumatic actuator both solenoid valves electric Need power in the form of a holding current. Due to the only minimal electrical power available complicates the fact that the holding current is permanently required, which in the case of ventilation is twice as large as that for one Solenoid valve must be necessary holding current, the use of Solenoid valves of this type in particular digital working electropneumatic converters.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den gattungsgemäßen elektromagnetischen Umformer derart weiterzuentwickeln, daß die benötigte elektrische Leistung reduziert wird, so daß auch bei minimaler zur Verfügung stehender elektrischer Energie monostabile Vorsteuerventile, insbesondere Magnetventile, in der elektropneumatischen Vorsteuerstufe verwendet werden können, während gleichzeitig die Sicherheitsstellung des pneumatischen Antriebs bei Ausfall der Stromversorgung gewährleistet ist.The invention is therefore based on the object Generic electromagnetic converter such further develop that the required electrical power is reduced so that even minimal available standing electrical energy monostable pilot valves, especially solenoid valves, in the electropneumatic Pilot level can be used while at the same time the safety position of the pneumatic drive Failure of the power supply is guaranteed.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 genannten Merkmale gelöst.According to the invention, this object is achieved by means of of claim 1 mentioned features solved.

Besondere Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 7.Particular embodiments of the invention are the subject of subclaims 2 to 7.

Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, daß es gelingt, bei minimalem elektrischen Energieverbrauch eine zuverlässige Sicherheitsstellung des pneumatischen Antriebs bei Ausfall der Stromversorgung unter Verwendung monostabiler Vorsteuerventile, insbesondere Magnetventile, in den elektropneumatischen Vorsteuerstufen zu erreichen, indem die beiden monostabilen Ventile, insbesondere Magnet ventile, von denen eines der Belüftungseinheit und das andere der Entlüftungseinheit zugeordnet ist, jeweils zusammen mit einer zugeordneten pneumatischen Hauptstufe eine funktionale Einheit für das Be- bzw. Entlüften des pneumatischen Antriebs bilden, wobei eine pneumatische Wirkverbindung, die als ein "Inklusiv-Oder" wirkendes Funktionselement fungiert, zwischen dem Vorsteuerausgang der Belüftungseinheit und der Entlüftungseinheit vorgesehen ist. Funktionselemente, die pneumatisch ein logisches "Inklusiv- Oder" realisieren, sind nach dem Stand der Technik bekannt und können auf vielfältige Art und Weise realisiert werden. Solch ein Funktionselement bewirkt erfindungsgemäß bei anstehendem Vorsteuerdruck am Ausgang des Vorsteuerventils der Entlüftungseinheit ein Verschließen der Entlüftung, ohne daß das der Entlüftung zugeordnete Vorsteuerventil schalten müßte, somit also auch keine elektrischen Leistung benötigt.The invention is based on the surprising finding that it succeeds with minimal electrical energy consumption a reliable safety position of the pneumatic Drive in case of power failure using monostable pilot valves, especially solenoid valves, to achieve in the electro-pneumatic pilot control stages by the two monostable valves, especially solenoids valves, one of which is the ventilation unit and the other is assigned to the ventilation unit, each together with an assigned pneumatic main stage a functional unit for the ventilation of the Form pneumatic drive, with a pneumatic Active connection that acts as an "inclusive-or" Functional element acts between the pilot output of the Ventilation unit and the ventilation unit is provided. Functional elements that pneumatically create a logical "inclusive Or "realize are known in the art and can be implemented in a variety of ways. According to the invention, such a functional element brings about pending pilot pressure at the outlet of the pilot valve the venting unit closing the vent without switch the pilot valve assigned to the vent would therefore have no electrical power required.

Innerhalb des Erfindungsgedankens können Vorsteuerventile beliebiger Bauart verwendet werden. Da die Erfindung sich aber insbesondere auf die Minimierung der benötigten elektrischen Leistung im Belüftungsfall bezieht, sind die Vorteile der Erfindung vor allem bei der Verwendung monostabiler Magnetventile von Bedeutung, da diese in mindestens einem Schaltzustand einen Haltestrom benötigen.Pilot valves can be used within the inventive concept any type can be used. Since the invention itself but especially on minimizing what is needed electrical power in the case of ventilation, are the Advantages of the invention especially when used monostable solenoid valves are important because they are in require a holding current for at least one switching state.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachstehenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele anhand der schematischen Zeichnung im einzelnen erläutert sind.Further features and advantages of the invention result from the claims and from the description below, in of the embodiments with reference to the schematic drawing are explained in detail.

Dabei zeigt:It shows:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines elektro pneumatischen Umformers nach der Erfindung in diagrammartiger Darstellung; Figure 1 shows a first embodiment of an electro-pneumatic converter according to the invention in a diagrammatic representation.

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel des elektro pneumatischen Umformers nach der Erfindung in Fig. 1 entsprechender Darstellung; Figure 2 shows a second embodiment of the electro-pneumatic converter according to the invention in Figure 1 corresponding representation.

Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel des elektro pneumatischen Umformers nach der Erfindung in Fig. 1 entsprechender Darstellung; Figure 3 shows a third embodiment of the electro-pneumatic converter according to the invention in Figure 1 corresponding representation.

Fig. 4 ein viertes Ausführungsbeispiel des elektro pneumatischen Umformers nach der Erfindung in Fig. 1 entsprechender Darstellung; Fig. 4 shows a fourth embodiment of the electro-pneumatic converter according to the invention in Fig. 1 corresponding representation;

Fig. 5 ein fünftes Ausführungsbeispiel des elektro pneumatischen Umformers nach der Erfindung in Fig. 1 entsprechender Darstellung; und Figure 5 shows a fifth embodiment of the electro-pneumatic converter according to the invention in Figure 1 corresponding representation. and

Fig. 6 eine diagrammartige Darstellung eines elektro pneumatischen Umformers bekannter Bauart. Fig. 6 is a diagrammatic representation of an electro-pneumatic converter of known type.

Zur Erläuterung der Erfindung wird im folgenden zuerst der in Fig. 6 dargestellte elektropneumatische Umformer bekannter Bauart (DE 42 33 299 C1) beschrieben.To explain the invention, the electropneumatic converter of known design (DE 42 33 299 C1) shown in FIG. 6 is first described below.

Der bekannte elektropneumatische Umformer besteht gemäß Fig. 6 als einer Belüftungseinheit 10 zum Belüften eines pneumatischen Antriebs 12 und einer Entlüftungseinheit 14 zum Entlüften des pneumatischen Antriebs 12. Sowohl die Belüftungseinheit 10 als auch die Entlüftungseinheit 14 entfalten jeweils ein über elektrische Anschlüsse 16, 18 elektrisch ansteuerbares monostabiles Vorsteuerventil 20, 22 und eine pneumatische Hauptstufe 24, 26.According to FIG. 6, the known electropneumatic converter consists of a ventilation unit 10 for ventilation of a pneumatic drive 12 and a ventilation unit 14 for ventilation of the pneumatic drive 12 . Both the ventilation unit 10 and the ventilation unit 14 each deploy a monostable pilot valve 20 , 22 that can be electrically controlled via electrical connections 16 , 18 and a pneumatic main stage 24 , 26 .

Die Vorsteuerventile 20, 22 besitzen jeweils Verschlußorgane 27, 29, die ohne elektrische Ansteuerung von einem Federelement 28, 30 in eine definierte Ruhelage gezwungen werden. Die Zuluft 32 wirkt über eine Drossel 34 auf die Vorsteuerventile 20, 22, die ohne elektrische Ansteuerung die Zuluftöffnungen verschlossen halten und Vorsteuerausgänge 36, 38 der Belüftungseinheit 10 bzw. der Entlüftungseinheit 14 mit einer Entlüftung 40 für die Abluft verbinden. Bei entsprechender elektrischer Ansteuerung über die elektrischen Anschlüsse 16, 18 schaltet das monostabile Vorsteuerventil 20 bzw. 22 das Verschlußorgan in den Zustand Öffnen, woraufhin dann ein Zuluftsystem 41 mit den Vor steuerausgängen 36, 38 pneumatisch verbunden ist.The pilot valves 20 , 22 each have closure members 27 , 29 which are forced into a defined rest position by a spring element 28 , 30 without electrical control. The supply air 32 acts via a throttle 34 on the pilot valves 20 , 22 , which keep the supply air openings closed without electrical control and connect pilot outputs 36 , 38 of the ventilation unit 10 or the ventilation unit 14 with a ventilation 40 for the exhaust air. With appropriate electrical control via the electrical connections 16 , 18 , the monostable pilot valve 20 or 22 switches the closure member to the open state, whereupon a supply air system 41 is pneumatically connected to the pre-control outputs 36 , 38 .

Dieser Vordruck wirkt an den pneumatischen Hauptstufen 24, 26 auf Steuerflächen 42, 44, die dadurch Ventilstößel 46, 48 gegen die Federkraft von Federn 50, 52 bewegen und in der Hauptstufe 24 der Belüftungseinheit 10 die Verbindung zur Zuluft öffnen, indem ein Ventilteller 54 einen Ventilsitz 56 freigibt, während in der Hauptstufe 26 der Entlüftungsein heit 14 die Entlüftung über einen Ventilteller 58 und einen Ventilsitz 60 bei vorhandenem Vordruck entsprechend ver schlossen wird. Der Arbeitsdruck im pneumatischen Antrieb 12 wird entsprechend den Zuständen Belüften, Entlüften oder Halten mit einem pneumatischen Signalausgang 62 gesteuert. Die Fig. 6 zeigt das Vorsteuerventil 22 in geöffnetem Zustand, während das Vorsteuerventil 20 geschlossen dar gestellt worden ist. Entsprechend dem Zustand der Vor steuerventile 20, 22 sind die Ventilsitze 56, 60 beide verschlossen gezeichnet, mit der Bedeutung, daß am pneumatischen Antrieb 12 eines Stellgliedes 64 der Zustand Halten realisiert ist.This form acts on the pneumatic main stages 24 , 26 on control surfaces 42 , 44 , which thereby move valve lifters 46 , 48 against the spring force of springs 50 , 52 and open the connection to the supply air in the main stage 24 of the ventilation unit 10 by a valve disk 54 Valve seat 56 releases, while in the main stage 26 of the Entlüftungsein unit 14, the ventilation via a valve plate 58 and a valve seat 60 is closed accordingly with the admission pressure present. The working pressure in the pneumatic drive 12 is controlled with a pneumatic signal output 62 in accordance with the states of venting, venting or holding. Fig. 6 shows the pilot valve 22 in the open state, while the pilot valve 20 has been closed. According to the state of the control valves 20 , 22 before, the valve seats 56 , 60 are both drawn closed, with the meaning that the state hold is realized on the pneumatic drive 12 of an actuator 64 .

Für die Aufgabenstellung der Erfindung ist dabei wesentlich, daß in der Sicherheitsstellung - die wegen eines möglichen Stromausfalls stets gefordert ist - die Belüftungseinheit 10 verschlossen und die Entlüftungseinheit 14 geöffnet ist. Umgekehrt ist es aus diesem Grund notwendig, zum Belüften des pneumatischen Antriebs 12 sowohl das Vorsteuerventil 20 als auch das Vorsteuerventil 22 elektrisch anzusteuern, um die pneumatische Hauptstufe 24 der Belüftungseinheit 10 zu öffnen und gleichzeitig die Entlüftung der pneumatischen Hauptstufe 26 der Entlüftungseinheit 14 zu verschließen.It is essential for the task of the invention that in the safety position - which is always required because of a possible power failure - the ventilation unit 10 is closed and the ventilation unit 14 is open. Conversely, for this reason, it is necessary to control both the pilot valve 20 and the pilot valve 22 electrically in order to vent the pneumatic drive 12 in order to open the main pneumatic stage 24 of the ventilation unit 10 and at the same time to close the vent of the main pneumatic stage 26 of the venting unit 14 .

Im Zustand des Belüftens des Antriebs 12 ist die benötigte elektrische Leistung bei einem elektropneumatischen Umformer nach dem herkömmlichen Stand der Technik deswegen doppelt so groß wie zur Ansteuerung eines einzelnen der monostabilen Vorsteuerventile 20, 22.In the state of venting the drive 12 , the electrical power required in an electropneumatic converter according to the conventional state of the art is therefore twice as large as for controlling a single one of the monostable pilot valves 20 , 22 .

Demgegenüber weist bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, die pneumatische Hauptstufe 22 der Entlüftungseinheit 14 im Gegensatz zum Stand der Technik gemäß Fig. 6 eine zweite Steuerfläche 66 neben der Steuerfläche 44 auf. Durch die konstruktive Gestaltung nach der Erfindung wird erreicht, daß der Ventilteller 58 den Ventilsitz 60 verschließt, wenn Vordruck am Vorsteuerausgang 36 der Belüftungseinheit 10 vorhanden ist und über eine pneumatische Verbindung 68 auf die Steuerfläche 44 wirkt, die dadurch den Ventilstößel 48 gegen die Federkraft der Feder 52 nach unten bewegt und somit den Ventilteller 58 in den Ventilsitz 60 drückt.In contrast, in the first exemplary embodiment of the invention, as shown in FIG. 1, the pneumatic main stage 22 of the ventilation unit 14, in contrast to the prior art according to FIG. 6, has a second control surface 66 next to the control surface 44 . The structural design according to the invention ensures that the valve plate 58 closes the valve seat 60 when there is pre-pressure at the pilot output 36 of the ventilation unit 10 and acts via a pneumatic connection 68 on the control surface 44 , which thereby causes the valve tappet 48 against the spring force of the Spring 52 moves downward and thus presses the valve plate 58 into the valve seat 60 .

Ebenso wird die Entlüftung verschlossen, wenn - wie auch gemäß dem Stand der Technik laut Fig. 6 - das Vorsteuerven til 22 entsprechend elektrisch angesteuert wird. Im Unter schied zum Stand der Technik gemäß Fig. 6 wird dabei die Entlüftung geschlossen, indem die Steuerfläche 66 über einen Stößel 70 die Steuerfläche 44 verschiebt und damit keine starre mechanische Kopplung zwischen der Steuerfläche 66 und dem Ventilteller besteht.Likewise, the vent is closed when - as in the prior art according to FIG. 6 - the pilot valve 22 is electrically controlled accordingly. In contrast to the prior art according to FIG. 6, the vent is closed by the control surface 66 displacing the control surface 44 via a plunger 70 and thus there is no rigid mechanical coupling between the control surface 66 and the valve disk.

Die beschriebene erste Ausführungsform realisiert mittels der pneumatischen Verbindung 68 und der Einbindung der zweiten Steuerfläche 66 auf vorteilhafte Weise ein pneumatisch schnell wirkendes "Inklusiv-Oder".The described first embodiment advantageously uses the pneumatic connection 68 and the integration of the second control surface 66 to implement a pneumatically fast-acting "inclusive or".

Bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel des elektro pneumatischen Umformers nach der Erfindung handelt es sich um eine konstruktiv sehr einfache Möglichkeit, den Grundge danken der Erfindung zu realisieren. Verglichen mit dem in Fig. 6 dargestellten bekannten Umformer ist eine pneumatische Verbindung 72 vorgesehen, die den Vorsteuerausgang 36 mit der auch bei dem Umformer nach dem Stand der Technik gemäß Fig. 6 vorhandenen Abluftöffnung des Vorsteuerventils 22 verbindet.In the embodiment shown in Fig. 2 of the electro-pneumatic converter according to the invention is a structurally very simple way to realize the Grundge thank the invention. Compared to the known converter shown in FIG. 6, a pneumatic connection 72 is provided which connects the pilot control outlet 36 to the exhaust air opening of the pilot valve 22 which is also present in the converter according to the prior art according to FIG. 6.

Diagrammartig dargestellt ist, daß das Vorsteuerventil 20 infolge elektrischer Ansteuerung entgegen der Federkraft des Federelementes 28 in den Zustand Öffnen schaltet und dadurch eine Verbindung vom Zuluftsystem 41 zum Vorsteuerausgang 36 besteht. Der Vordruck bewirkt sowohl ein Öffnen der pneu matischen Hauptstufe 24 als auch ein Verschließen der pneu matischen Hauptstufe 26, die von dem Vordruck über die pneumatische Verbindung 72 und durch das Vorsteuerventil 22 hindurch angesteuert wird. Umgekehrt entweicht beim Entlüften der Druck im Vorsteuerausgang 38 über beide Vor steuerventile 22 und 20 zur Entlüftung.It is shown in a diagram that the pilot valve 20 switches to the open state as a result of electrical actuation against the spring force of the spring element 28 and there is a connection from the supply air system 41 to the pilot control output 36 . The form causes both an opening of the pneumatic main stage 24 and a closing of the pneumatic main stage 26 , which is controlled by the pre-pressure via the pneumatic connection 72 and through the pilot valve 22 . Conversely, when venting, the pressure in the pilot control outlet 38 escapes via both before control valves 22 and 20 for venting.

Bei einem dritten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 wird das Konzept der Erfindung, daß ein Verschließen der Entlüftung erreicht werden muß, wenn entweder das Vorsteuerventil 20 oder das Vorsteuerventil 22 geöffnet ist, dadurch verwirklicht, daß ein 3/2-Wegeventil 74 vorgesehen ist, das ein pneumatisches logisches "Inklusiv-Oder"-Element darstellt.In a third exemplary embodiment according to FIG. 4, the concept of the invention, that the ventilation has to be closed when either the pilot valve 20 or the pilot valve 22 is opened, is realized in that a 3/2-way valve 74 is provided which represents a pneumatic logical "inclusive-or" element.

Die zwei Eingänge des 3/2-Wegeventils 74 werden von den Vorsteuerausgängen 36, 38 angesteuert. Eine Kugel 76 als bewegliches Schaltelement bewirkt eine pneumatische Verbindung zwischen dem Vorsteuerausgang mit dem größeren Vordruck 36 bzw. 38 und der Steuerfläche 44 der pneumatischen Hauptstufe 26 der Entlüftungseinheit 14. Die Wirkungsweise der pneumatischen Hauptstufen 24 und 26 entspricht den bereits beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung. The two inputs of the 3/2-way valve 74 are controlled by the pilot control outputs 36 , 38 . A ball 76 as a movable switching element effects a pneumatic connection between the pilot control outlet with the larger admission pressure 36 or 38 and the control surface 44 of the pneumatic main stage 26 of the ventilation unit 14 . The mode of operation of the pneumatic main stages 24 and 26 corresponds to the exemplary embodiments of the invention already described.

Ein weiteres, viertes Ausführungsbeispiel des pneumatischen Umformers nach der Erfindung zeigt Fig. 4, wobei ein Ventil 78 ähnlich demjenigen, welches bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 vorgesehen ist, eingesetzt wird. Die beiden Eingänge des Ventils 78 werden von den Vorsteuerausgängen 36 und 38 angesteuert. Die Ausgangsöffnung ist mit der pneumatischen Hauptstufe 26 verbunden. Eine Steuerfläche 80 verschließt eine der Düsen 82, 84 entsprechend den Vordrücken in den Vorsteuerausgängen 36 und 38. Schaltet das Vorsteuerventil 22 auf, so wird die Düse 82 verschlossen, und der Vorsteuerausgang 38 ist über eine Ausgangsöffnung 86 pneumatisch mit der Steuerfläche 44 verbunden, wodurch ein Verschließen der Entlüftung erreicht wird. Öffnet an schließend das Vorsteuerventil 20, während das Vorsteuerventil 22 schließt, so wird die Düse 84 geschlossen, und der Steuerdruck vor der Steuerfläche 44 kann nicht entweichen, so daß die Entlüftung über den Ventilsitz 60 verschlossen bleibt. Da der Zustand des Belüftens voraussetzt, daß vorher der Haltezustand erreicht war, muß zur Realisierung des erfindungsgemäßen Konzeptes mit einem als "Inklusiv-Oder" wirkenden Funktionselement nicht notwendigerweise ein Massenstrom vom Vorsteuerausgang 36 zur pneumatischen Hauptstufe vorgesehen sein. FIG. 4 shows a further, fourth exemplary embodiment of the pneumatic converter according to the invention, a valve 78 similar to that which is provided in the exemplary embodiment according to FIG. 3 being used. The two inputs of valve 78 are controlled by pilot outputs 36 and 38 . The outlet opening is connected to the main pneumatic stage 26 . A control surface 80 closes one of the nozzles 82 , 84 in accordance with the pre-pressures in the pilot control outputs 36 and 38 . If the pilot valve 22 switches on, the nozzle 82 is closed, and the pilot control outlet 38 is pneumatically connected to the control surface 44 via an outlet opening 86 , as a result of which the vent is closed. Then opens the pilot valve 20 , while the pilot valve 22 closes, the nozzle 84 is closed, and the control pressure in front of the control surface 44 cannot escape, so that the ventilation via the valve seat 60 remains closed. Since the state of the ventilation presupposes that the holding state had previously been reached, a mass flow from the pilot control output 36 to the pneumatic main stage does not necessarily have to be provided in order to implement the concept according to the invention with a functional element acting as an “inclusive or”.

Fig. 5 zeigt ein weiteres, fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei ebenfalls, wie auch anhand von Fig. 4 oben beschrieben, keine pneumatische Verbindung vorgesehen ist, die einen Massenstrom von dem Vorsteuerausgang 36 zur pneumatischen Hauptstufe 26 erlaubt. Zwei Eingänge eines Ventils 78 werden von dem Vorsteuerausgang 36 und der in Fig. 1 als Abluftöffnung des Vorsteuerventils 22 wirkenden Gehäuseöffnung angesteuert. Eine Ausgangsöffnung des Ventils wirkt als Entlüftung 40. Wird das Vorsteuerventil 22 durch elektrische Ansteuerung geöffnet, so bewirkt der Druck im Vorsteuerausgang 38 das Verschließen der Entlüftung in gleicher Art und Weise, wie dies weiter oben unter Bezug nahme auf Fig. 2 und Fig. 6 beschrieben wurde. Zum Belüften des Antriebes 12 wird das Vorsteuerventil 20 infolge elektrischer Ansteuerung geöffnet, und das Vorsteuerventil 22 schaltet in die Ruhelage. Die Steuerfläche 80 verschließt dabei die Düse 84, und der Druck im Vorsteuerausgang 38 kann nicht über das Vorsteuerventil 22, die Düse 84 und die Entlüftung entweichen. FIG. 5 shows a further, fifth exemplary embodiment of the invention, and likewise, as also described with reference to FIG. 4 above, no pneumatic connection is provided which allows a mass flow from the pilot control output 36 to the pneumatic main stage 26 . Two inputs of a valve 78 are controlled by the pilot control output 36 and the housing opening which acts as the exhaust air opening of the pilot control valve 22 in FIG. 1. An outlet opening of the valve acts as a vent 40 . Was the pilot valve is opened by electrical control 22, so causing the pressure in the pilot output 38 the closing of the vent in the same manner as acceptance above with reference to FIG. 2 and FIG. 6 described. To vent the drive 12 , the pilot valve 20 is opened as a result of electrical activation, and the pilot valve 22 switches to the rest position. The control surface 80 closes the nozzle 84 , and the pressure in the pilot control outlet 38 cannot escape via the pilot valve 22 , the nozzle 84 and the vent.

Die in der vorstehenden Beschreibung und in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesent lich sein.The in the foregoing description and in the claims disclosed features of the invention can be used both individually and also in any combination for the realization of the Invention in its various embodiments essential be.

BezugszeichenlisteReference list

10 Belüftungseinheit
12 pneumatischer Antrieb
14 Entlüftungseinheit
16 Elektrische Anschlüsse
18 Elektrische Anschlüsse
20 Monostabiles Vorsteuerventil zum Belüften
22 Monostabiles Vorsteuerventil zum Entlüften
24 Pneumatische Hauptstufe zum Belüften
26 Pneumatische Hauptstufe zum Entlüften
27 Verschlußorgane der monostabilen Ventile
28 Federelemente
29 Verschlußorgane der monostabilen Ventile
30 Federelemente
32 Zuluft
34 Drossel
36 Vorsteuerausgang der Belüftungseinheit
38 Vorsteuerausgang der Entlüftungseinheit
40 Entlüftung
41 Zuluftsystem
42 Steuerflächen
44 Steuerflächen
38 Vorsteuerausgang der Entlüftungseinheit
46 Ventilstößel
48 Ventilstößel
50 Federn
52 Federn
54 Ventilteller
56 Ventilsitze
58 Ventilteller
60 Ventilsitze
62 pneumatischer Signalausgang
64 Stellglied
66 Steuerfläche
68 pneumatische Verbindung der Be- und Entlüftungseinheit
70 Stößel
72 pneumatische Verbindung der Be- und Entlüftungseinheit
74 Ventil zum Schließen der Entlüftung
76 Kugel
78 Ventil zum Schließen der Entlüftung
80 Steuerfläche
82 Düsen
84 Düsen
86 pneumatische Ausgangsöffnung des Verriegelungsventils 10 ventilation unit
12 pneumatic drive
14 ventilation unit
16 Electrical connections
18 Electrical connections
20 Monostable pilot valve for ventilation
22 Monostable pilot valve for venting
24 Pneumatic main stage for ventilation
26 Pneumatic main stage for venting
27 closing elements of the monostable valves
28 spring elements
29 closing elements of the monostable valves
30 spring elements
32 supply air
34 throttle
36 Pilot control output of the ventilation unit
38 Pilot control output of the ventilation unit
40 ventilation
41 Supply air system
42 control surfaces
44 control surfaces
38 Pilot control output of the ventilation unit
46 valve lifters
48 valve lifters
50 feathers
52 springs
54 valve disc
56 valve seats
58 valve disc
60 valve seats
62 pneumatic signal output
64 actuator
66 control surface
68 pneumatic connection of the ventilation unit
70 pestles
72 pneumatic connection of the ventilation unit
74 Valve for closing the vent
76 bullet
78 Valve for closing the vent
80 control surface
82 nozzles
84 nozzles
86 pneumatic outlet opening of the locking valve

Claims

1.Electropneumatic converter for position control on an actuator with a pneumatic drive or the like, with two functional units for generating a pneumatic working pressure for the pneumatic drive, each of which is an electropneumatic preliminary stage with an electrically controllable pilot valve, in particular a solenoid valve, and one of a pneumatic preliminary pressure Supply pilot output of the pilot valve controlled pneumatic main stage for loading the pneumatic drive with the working pressure, characterized in that one of the functional units ( 10 , 14 ) as a ventilation unit ( 10 ) and the other as a ventilation unit ( 14 ) for the pneumatic drive ( 12 ) is trained; and that between the pilot output ( 36 ) of the pilot valve ( 20 ) of the ventilation unit ( 10 ) and the ventilation unit ( 14 ) a pneumatic operative connection ( 66 , 68 , 72 , 74 , 76 , 78 , 80 ) is provided, which as an "inclusive -Or "acting functional element functions and, when the upstream pressure is present at the pilot control outlet ( 36 ) of the pilot valve ( 20 ) of the ventilation unit ( 10 ), closes the main stage ( 26 ) of the ventilation unit ( 14 ).

2. Electropneumatic converter according to claim 1, characterized in that the pneumatic operative connection ( 66 , 68 , 72 , 74 , 76 , 78 , 80 ) by a pneumatic connection ( 72 ) between the pilot output ( 36 ) of the ventilation unit ( 10 ) and Exhaust air opening of the pilot valve ( 22 ) of the ventilation unit ( 14 ) is realized.

3. Electropneumatic converter according to claim 1, characterized in that a 3/2-way valve ( 74 ) designed as a pneumatic logical "inclusive or" can be controlled by both pilot control outputs ( 36 , 38 ) and its output is the main stage ( 26 ) of the ventilation unit ( 14 ) acted upon.

4. Electropneumatic converter according to claim 3, characterized in that a 3/2-way valve ( 74 ) has a ball ( 76 ) as a movable switching element.

5. Electropneumatic converter according to claim 1, characterized in that the two pilot outputs ( 36 , 38 ) are connected to the inputs of a valve ( 78 ) which has a control surface ( 80 ) which, depending on the pilot pressures, each one of two nozzles ( 82 , 84 ) closes and that an outlet opening ( 86 ) of the valve ( 78 ) is pneumatically connected to the main stage ( 26 ) of the ventilation unit ( 14 ).

6. Electropneumatic converter according to claim 1, characterized in that the pilot control output ( 36 ) of the ventilation unit ( 10 ) and the exhaust air opening of the pilot valve ( 22 ) of the ventilation unit ( 14 ) are connected to the inputs of a valve ( 78 ) which a control surface ( 80 ), which closes a nozzle ( 84 ) at the pilot pressure outlet ( 36 ) of the ventilation unit ( 10 ); and that the valve ( 78 ) is provided with an exhaust air opening ( 40 ).

7. Electropneumatic converter according to claim 1, characterized in that the pneumatic operative connection by a pneumatic connection ( 68 ) between the pilot output ( 36 ) of the pilot valve ( 20 ) of the ventilation unit ( 10 ) and an additional input to the pneumatic main stage ( 26 ) Venting in cooperation with an additional control surface ( 66 ), which has a pneumatic connection to the pilot control output ( 38 ) of the ventilation unit ( 14 ) and which is connected via a tappet ( 70 ) to another with the pilot control output ( 36 ) of the pilot control valve ( 20 ) of the ventilation unit ( 10 ) the pneumatic connection ( 68 ) having control surface ( 44 ) is connected.