DE19736703A1

DE19736703A1 - Vorrichtung zur Ansteuerung eines Quetschventils

Info

Publication number: DE19736703A1
Application number: DE1997136703
Authority: DE
Inventors: Bernhard Dipl Ing Bischof
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1997-08-20
Filing date: 1997-08-20
Publication date: 1999-03-18
Anticipated expiration: 2017-08-21
Also published as: DE19736703C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ansteuerung eines Quetschventils, insbesondere für eine Saugluft-Förderanlage, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Quetschventile der hier interessierenden Art bestehen im Wesentlichen aus einem pneumatisch über eine Anschlußleitung beaufschlagbaren oder evakuierbaren ringförmigen elastischen Körper. Infolge einer Beaufschlagung verringert der ringförmige Körper in Abhängigkeit des Beaufschlagungsgrades seinen Innendurchmesser. Über diese Durchmesserveränderung sind Durchflüsse von strömenden Medien schaltbar.

Ein gattungsgemäßes Quetschventil ist u. a. aus dem Produktkatalog der Firma EBRO-Armaturen GmbH bekannt und wird beispielsweise als Absperrorgan in eine Förderleitung von Saugluft-Förderanlagen eingesetzt. Derartige Saugluft- Förderanlagen sind aus dem Taschenbuch für den Maschinenbau (Dubbel), 16. Auflage, 1987, Seite T58 bekannt.

Zum Öffnen des Quetschventils wird dieses in der Praxis an eine elektrisch betriebene Vakuumpumpe, beispielsweise eine Drehschieber-Vakuumpumpe, angeschlossen. Die Vakuumpumpe evakuiert den elastischen Körper des Quetschventils, so daß sich dieser an die Innenwandung der Förderleitung anlegt und den Durchmesser der Förderleitung freigibt. Die Betriebszustände Beaufschlagung und Evakuierung sind hierbei über ein pneumatisches Wegeventil schaltbar.

Bei dieser in der Praxis verwendeten Vorrichtung zur Ansteuerung eines Quetschventils tritt das Problem auf, daß die elektrische Vakuumpumpe - bedingt durch ihre Anlaufphase - ständig in Betrieb sein muß, um im Bedarf durch einfaches Schalten des Wegeventils eine sofortige Evakuierung des ringförmigen Körpers und damit ein Öffnen des Quetschventils einzuleiten. Wegen des Dauerbetriebes der elektrischen Vakuumpumpe führt dies zu einem hohen Verschleiß, was einen hohen Wartungsaufwand nach sich zieht. Weiterhin verzehrt die elektrische Vakuumpumpe - bedingt durch den Dauerbetrieb - auch erhebliche elektrische Energie und verursacht damit hohe Betriebskosten.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine kostengünstige Vorrichtung zur Ansteuerung eines Quetschventils zu schaffen, die wartungsarm ist und sich durch niedrige Betriebskosten auszeichnet.

Die Erfindung wird ausgehend vom Oberbegriff des Patentanspruches 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst.

Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, daß ein Wegeventil (neben einer ersten Schaltstellung a zur Beaufschlagung des Quetschventils über eine Speisedruckleitung) zur Evakuierung in einer zweiten Schaltstellung b eine mit dem Quetschventil verbundene Anschlußleitung mit einer Vakuumleitung einer druckluftbetriebenen Strahlpumpe verbindet und gleichzeitig eine Druckluftleitung der Strahlpumpe mit der Speisedruckleitung verbindet. In einer dritten Schaltstellung c sperrt das Wegeventil alle an ihm befindlichen Leitungsanschlüsse ab.

Die erfindungsgemäße Verknüpfung einer druckluftbetriebenen Strahlpumpe mit einem Wegeventil, welches in einer ersten Schaltstellung a die Beaufschlagung in einer zweiten Schaltstellung b die Evakuierung und in einer zusätzlichen dritten sperrenden Schaltstellung c den aktuellen Druckzustand des Quetschventils quasi einfriert, gewährleistet einen kostengünstigen Aufbau und Betrieb einer Quetschventilansteuerung. Ein einziges Wegeventil übernimmt dabei die Schaltung der Betriebszustände des Quetschventils und gleichzeitig die Schaltung der Strahlpumpe. Die kostengünstige Strahlpumpe - die nach Art eines Ejektors aufgebaut ist - nutzt dabei zu ihrem Betrieb den zur Beaufschlagung des Quetschventils ohnehin zur Verfügung stehenden Speisedruck. Der Speisedruck kann beispielsweise aus einem innerbetrieblichen Druckluftversorgungsnetz oder bei mobilem Einsatz einer Druckluftversorgung eines Fahrzeuges entnommen werden.

Da die Strahlpumpe durch die erfindungsgemäße Verschaltung mit dem Wegeventil nur dann in Betrieb genommen wird, wenn eine Evakuierung des elastischen Körpers des Quetschventils erfolgen soll, zeichnet sich die Ansteuerungsvorrichtung auch durch einen geringen Luftverbrauch aus. Das Wegeventil ist vorzugsweise als ein elektromagnetisches zweidrucktaugliches 5/3-Wegeventil ausgeführt. Um einen stromsparenden Betrieb des Wegeventils zu ermöglichen, ist dieses so aufgebaut, daß es bei Abschalten des elektrischen Ansteuersignals selbsttätig die dritte Schaltstellung c einnimmt. Da diese dritte Schaltstellung c als Absperrstellung am häufigsten bei Betrieb der Ansteuervorrichtung eingenommen wird, trägt diese Maßnahme zu einer optimalen Abstimmung des Betriebsverhaltens der Ansteuervorrichtung bei. In der Absperrstellung findet zudem kein Luftverbrauch statt. Vorteilhafter Weise ist die Beaufschlagung des Quetschventils über ein dem Wegeventil vorgeschalteten Druckminderer beeinflußbar. Damit ist die Aufblasgeschwindigkeit des elastischen Körpers des Quetschventils flexibel einstellbar. Zur Verminderung der Geräuschemission trägt die Strahlpumpe vorzugsweise einen dem Strahlausgang nachgeschalteten Geräuschdämpfer.

Eine weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahme besteht darin, daß das Wegeventil als Stellglied das Quetschventil als Regelstrecke über einen den Druckwert im Quetschventil aufnehmenden Sensor als Istwertaufnehmer unter Vorgabe eines zu haltenden Soll-Überdruck- bzw. Soll-Unterdruckwertes geregelt ansteuert. Durch diesen Regelkreis ist es möglich, undichtigkeitsbedingte Überdruck- bzw. Unterdruckverluste im elastischen Körper des Quetschventils zu erkennen und automatisch auszugleichen. Derartige Undichtigkeiten können durch Diffusionserscheinungen oder kleine Leckagen am elastischen Körper des Quetschventils verursacht werden. Fällt dadurch bedingt bei geschlossen zu haltendem und insoweit beaufschlagtem Quetschventil und bei sich in Sperrstellung c befindlichem Wegeventil der Überdruck unter einen Grenzwert, so wird dies über einen Soll-Ist-Vergleich von dem Regler erkannt und das Wegeventil wird in seine Schaltstellung a zur Beaufschlagung gebracht, bis sich wieder ein genügend großer Überdruck im elastischen Körper des Quetschventils aufgebaut hat.

Umgekehrt - also bei offen zu haltendem Quetschventil - wobei sich das Wegeventil ebenfalls in der Sperrstellung c befindet, soll ein gewisser Unterdruck im Quetschventil herrschen. Steigt dieser Druck jedoch bis zu einem vorgebbaren Grenzwert, so ist dies ebenfalls vom Regler erfaßbar. Das Wegeventil wird nun in seine Schaltstellung Evakuieren b gebracht und der elastische Körper des Quetschventils wird solange entlüftet, bis sich wieder ein genügend großer Unterdruck aufgebaut hat.

Eine weitere erfindungsgemäße Maßnahme sieht vor, die Schalthäufigkeit des Wegeventils zu zählen und davon abhängig, den Verschleißzusand des elastischen Körpers des Quetschventils zu ermitteln. Der elastische Körper des Quetschventiles unterliegt wegen seiner Wechselbeanspruchung und seiner Reibbeanspruchung einem Verschleiß, was zu vermehrten Druckkorrekturen des Reglers führt. Um beispielsweise das Quetschventil in der beaufschlagten Schaltstellung a zu halten, muß häufiger ein Beaufschlagen des elastischen Körpers stattfinden. Zählt man nun die Schalthäufigkeit dieser Druckkorrekturen, beispielsweise mittels einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS), und gibt nach Erreichen eines gewissen Grenzwertes pro Zeiteinheit ein Signal aus, so können teuere von einem Riß des elastischen Körpers verursachte Ausfallzeiten erkannt und rechtzeitig behoben werden, ehe es zum Gesamtausfall des Quetschventils kommt.

Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung anhand der Figur näher dargestellt.

Die einzige Figur zeigt eine Schaltungsanordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Ansteuerung eines Quetschventils.

Der elastische ringförmige Körper 1 des Quetschventils 2 ist in eine Förderleitung 3 einer Saugluft-Förderanlage eingesetzt. Zur Steuerung des Fördergutstromes ist der elastische Körper 1 des Quetschventils 2 über eine pneumatische Anschlußleitung 4 mit Druckluft beaufschlagbar oder evakuierbar. Der Betrieb des Quetschventiles 2 wird über ein 5/3-Wegeventil 5, das über die Schaltstellungen Beaufschlagen a, Entlüften b und Sperren c verfügt, gesteuert. Das 5/3-Wegeventil 5 wird über Elektromagneten 6, 6' angesteuert. Es verfügt über eine pneumatische Vorsteuerung 7, 7' und ist über Federn 8, 8' rückgestellt. In dieser Ruheposition, also im stromlosen Zustand, nimmt das 5/3-Wegeventil 5 seine Sperrstellung c ein. In der Beaufschlagungsstellung a ist die Speisedruckleitung 9, die von einer Druckquelle 10 ausgeht, über einen Druckminderer 11 mit der Anschlußleitung 4 verbunden. In der Evakuierungsstellung b verbindet das 5/3-Wegeventil 5 die Anschlußleitung 4 mit einer Vakuumleitung 12 einer Strahlpumpe 13. Gleichzeitig wird auch eine zum Einschalten der Strahlpumpe 13 dienende Druckluftleitung 14 mit der Speisedruckleitung 9 verbunden, so daß die Strahlpumpe 13 erst in Betrieb gesetzt wird, wenn das 5/3-Wegeventil 5 seine Evakuierungsstellung einnimmt. Dem Strahlausgang 15 der Strahlpumpe 13 ist ein Geräuschdämpfer 16 nachgeschaltet. Der aktuelle Überdruck- oder Unterdruckzustand des elastischen Körpers 1 des Quetschventils 2 ist über einen an der Anschlußleitung 4 angeordneten Sensor 17 in Form eines Druckschalters erfaßbar. Dieser wirkt auf das 5/3-Wegeventil 5 derart ein, daß im Sinne einer Regelung bei Erreichen eines undichtigkeitsbedingten Grenzdruckes eine Nachbeaufschlagung bzw. Nachevakuierung des elastischen Körpers 1 des Quetschventils 2 erfolgt. Über eine speicherprogrammierbare Steuerung 18 (SPS) ist die Schalthäufigkeit des 5/3-Wegeventils 5 zur Verschleißzustandsprognose erfaßbar. Das Erreichen einer vorgegebenen Schaltanzahl pro Zeiteinheit kann dabei als Verschleißgrenze des elastischen Körpers 1 des Quetschventils 2 gewertet werden und über die speicherprogrammierbare Steuerung 18 angezeigt werden, so daß ein Austauschzeitpunkt des elastischen Körpers 1 des Quetschventils 2 prognostizierbar ist.

Bezugszeichenliste

1

Körper

2

Quetschventil

3

Förderleitung

4

Anschlußleitung

5

Wegeventil, 5/3

6

Elektromagnet

7

Vorsteuerung

8

Feder

9

Speisedruckleitung

10

Druckquelle

11

Druckminderer

12

Vakuumleitung

13

Strahlpumpe

14

Druckluftleitung

15

Strahlausgang

16

Geräuschdämpfer

17

Sensor

18

Steuerung (SPS)

Claims

1. Vorrichtung zur Ansteuerung eines Quetschventils (2), insbesondere für eine Saugluft-Förderanlage, das aus einem elastischen ringförmigen Körper (1) besteht, der mit Druckluft beaufschlagbar oder evakuierbar ist, wobei zur Beaufschlagung ein Wegeventil (5) in einer Schaltstellung a eine Anschlußleitung (4) mit einer Speisedruckleitung (9) verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß zur Evakuierung das Wegeventil (5) in einer zweiten Schaltstellung b die Anschlußleitung (4) mit einem Vakuumleitung (12) einer druckluftbetriebenen Strahlpumpe (13) verbindet und gleichzeitig eine Druckluftleitung (14) der Strahlpumpe (13) mit der Speisedruckleitung (9) verbindet, wobei das Wegeventil (5) in einer dritten Schaltstellung c alle seine Leitungsanschlüsse (4, 9, 12, 14) absperrt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wegeventil (5) als ein elektromagnetisches zweidrucktaugliches 5/3- Wegeventil ausgeführt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wegeventil (5) bei Abschalten des elektrischen Ansteuersignals die dritte Schaltstellung c einnimmt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beaufschlagung des Quetschventils (2) über ein dem Wegeventil (5) vorgeschalteten Druckminderer (11) beeinflußbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verringerung der Geräuschemission dem Strahlausgang (15) der Strahlpumpe (13) ein Geräuschdämpfer (16) nachgeschaltet ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Wegeventil (5) als Stellglied das Quetschventil (2) als Regelstrecke über einen den Druckwert im Quetschventil (2) aufnehmenden Sensor (17) als Istwertaufnehmer unter Vorgabe eines zu haltenden Soll-Überdruck- bzw. Soll- Unterdruckwertes geregelt ansteuert.

7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verschleißzustandserkennung des elastischen Körpers (1) des Quetschventils (2) eine speicherprogrammierbare Steuerung (18) die Schalthäufigkeit des Wegeventils (5) erfaßt und zur Anzeige bringt.