DE20116202U1 - Valve with valve position sensor - Google Patents
Valve with valve position sensorInfo
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Description
G 19793 - retet 14. September 2001G 19793 - saved September 14, 2001
FESTO AG & Co. Ruiter Straße 82. 73734 Esslinaen Ventil mit VentilstellungssensorFESTO AG & Co. Ruiter Straße 82. 73734 Esslinaen Valve with valve position sensor
Die Erfindung betrifft ein Ventil mit einem innerhalb eines Ventilgehäuses angeordneten Ventilglied und einem Sensor zur Positionsbestimmung des Ventilglieds, der einen elektromagnetische Wellen emittierenden Signalgeber und wenigstens einen Empfänger aufweist und der auf Grund der am Empfänger auftretenden elektromagnetischen Wellen bestimmt, ob sich das Ventilglied in einer Offen- oder Schließstellung des Ventils befindet. The invention relates to a valve with a valve member arranged within a valve housing and a sensor for determining the position of the valve member, which sensor has a signal transmitter emitting electromagnetic waves and at least one receiver and which determines, on the basis of the electromagnetic waves occurring at the receiver, whether the valve member is in an open or closed position of the valve.
Die DE 297 21 983 Ul zeigt eine Messvorrichtung zur Erfassung der Bewegung und/oder Position eines Messobjekts. Dabei sind als Signalgeber eine Lichtquelle und ein Empfänger vorgesehen, wobei beide an einer von der Messstrecke räumlich entfernten Stelle angeordnet sind. Die Lichtquelle und der Empfänger sind dabei jeweils über Koppelelemente mit Lichtleitern verbunden, die wiederum an ihrem anderen Ende über Optokoppler mit einer Auswerteelektronik verbunden sind. Die Messvorrichtung dient zur berührungslosen Erfassung von Messobjekten innerhalb der Messstrecke.DE 297 21 983 Ul shows a measuring device for detecting the movement and/or position of a measuring object. A light source and a receiver are provided as signal transmitters, both of which are located at a point spatially distant from the measuring section. The light source and the receiver are each connected to optical fibers via coupling elements, which in turn are connected to evaluation electronics at their other end via optocouplers. The measuring device is used for contactless detection of measuring objects within the measuring section.
Die DE 297 13 546 Ul zeigt eine optische Weg- und/oder Positionssensoranordnung, die insbesondere bei Ventilen zum Ein-DE 297 13 546 Ul shows an optical displacement and/or position sensor arrangement which is particularly suitable for valves for
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-2 fly. &Iacgr;:"·.&Ggr;:&Iacgr;-2 fly. &Iacgr;:"·.&Ggr;:&Iacgr;
satz kommt. Dabei ist ein mit dem Ventilglied innerhalb der Ventilkammer verbundenes lichtundurchlässiges Element vorgesehen, das aus dem Ventilgehäuse nach außen hervorragt und bei Bewegung des Ventilgliedes ebenfalls verstellt wird und dabei außerhalb des Ventilgehäuses hervorsteht. Das sich verstellende lichtundurchlässige Element verfährt dabei innerhalb eines von einer Lichtempfängeranordnung abgegebenen Lichtstrahls, wobei das Element je nach Position des Ventilglieds nur einen bestimmten Anteil von Licht durchlässt. Aus der beim Empfänger ankommenden Lichteinstrahlung wird dann auf die Position des Ventilglieds innerhalb der Ventilkammer zurückgeschlossen. Die Messanordnung mit dem Element zur Erfassung der Position des Ventilglieds befindet sich außerhalb des Ventils, so dass zusätzlich Dichtungen im Bereich des lichtundurchlässigen Elements erforderlich werden und die Baugröße des Ventils mit zugehöriger Messanordnung vergrößert ist.set is used. An opaque element is connected to the valve member inside the valve chamber, which protrudes outwards from the valve housing and is also adjusted when the valve member moves and protrudes outside the valve housing. The adjusting opaque element moves within a light beam emitted by a light receiver arrangement, with the element only letting through a certain amount of light depending on the position of the valve member. The position of the valve member inside the valve chamber is then deduced from the light radiation reaching the receiver. The measuring arrangement with the element for detecting the position of the valve member is located outside the valve, so that additional seals are required in the area of the opaque element and the size of the valve with associated measuring arrangement is increased.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ventil mit Ventilstellungssensor derart weiterzubilden, dass ein besonders kompaktes Ventil mit kleinen Abmessungen erzielbar ist.It is an object of the present invention to further develop a valve with a valve position sensor in such a way that a particularly compact valve with small dimensions can be achieved.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Danach ist der Signalgeber an einer Seite der sich beim Verstellen des Ventilgliedes in der Offenstellung bildenden Ventilöffnung und der Empfänger an der anderen Seite der Ventilöffnung innerhalb des Ventils angeordnet, so dass die Offenstellung des Ventils auf Grund derThis object is achieved according to the invention by the features of independent claim 1. According to this, the signal transmitter is arranged on one side of the valve opening that forms when the valve member is adjusted in the open position and the receiver is arranged on the other side of the valve opening within the valve, so that the open position of the valve can be determined on the basis of the
durch die Ventilöffnung fallenden elektromagnetischen Wellen am Empfänger detektierbar ist.electromagnetic waves falling through the valve opening can be detected at the receiver.
Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass ein Ventil mit integrierten Ventilstellungssensor und kleinen Abmessungen erzielbar ist, wenn der Signalgeber und der zugehörige Empfänger in der Ventilkammer angeordnet werden. Dabei wird die vom Signalgeber abgestrahlte elektromagnetische Strahlung durch die sich bei Öffnen des Ventils bildende Ventilöffnung abgestrahlt, so dass der Empfänger an der anderen Seite der Ventilöffnung die elektromagnetischen Wellen empfangen kann. Die vom Signalgeber ausgehenden elektromagnetischen Wellen dringen dabei durch die Ventilöffnung und treffen nach diffuser Reflexion auf einen Empfänger. Der Empfänger ist ein Sensor, der lediglich dann ein Signal empfängt, wenn der Strahlungsweg innerhalb der Ventilkammer nicht versperrt ist, wie dies in der Schließstellung des Ventils der Fall ist.According to the invention, it has been recognized that a valve with an integrated valve position sensor and small dimensions can be achieved if the signal generator and the associated receiver are arranged in the valve chamber. The electromagnetic radiation emitted by the signal generator is emitted through the valve opening that forms when the valve is opened, so that the receiver on the other side of the valve opening can receive the electromagnetic waves. The electromagnetic waves emitted by the signal generator penetrate through the valve opening and, after diffuse reflection, hit a receiver. The receiver is a sensor that only receives a signal when the radiation path within the valve chamber is not blocked, as is the case when the valve is in the closed position.
Bei dem erfindungsgemäßen Ventil ist ein Ventilstellungssensor vorgesehen, wobei die Gesamtanordnung besonders kleine Abmessungen aufweist, da die Sensorik innerhalb der Ventilkammer angeordnet ist. Dabei ergibt sich eine kompakte Anordnung im Vergleich zur externen Sensorik nach dem Stand der Technik. Insbesondere bei der Mikroventiltechnik lassen sich noch geringere Abmessungen erzielen. Da keine beweglichen Teile erforderlich sind, muss an der Ventilmechanik beim erfindungsgemäßen Einbau des innen liegenden Ventilstellungssensors keine Veränderung vorgenommen werden. Es entsteht einThe valve according to the invention is provided with a valve position sensor, whereby the overall arrangement has particularly small dimensions, since the sensor system is arranged inside the valve chamber. This results in a compact arrangement compared to external sensors according to the state of the art. Even smaller dimensions can be achieved, particularly with micro valve technology. Since no moving parts are required, no changes need to be made to the valve mechanism when installing the internal valve position sensor according to the invention. This creates a
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sehr robustes System bezüglich äußerer mechanischer Einflüsse auf das Ventil und das System ist darüber hinaus wenig störanfällig, da der Signalgeber beispielsweise über Lichtleiter ausgehend von der Ventilkammer mit einer externen Auswerteelektronik verbunden sein kann. Der Ventilstellungssensor lässt sich ohne große Änderungen innerhalb der Ventilkammer anbringen und es entsteht daher ein kostengünstiges System.Very robust system with regard to external mechanical influences on the valve and the system is also less susceptible to faults, as the signal generator can be connected to external evaluation electronics via a fiber optic cable, for example, from the valve chamber. The valve position sensor can be installed inside the valve chamber without major changes, thus creating a cost-effective system.
Der Weg des elektromagnetischen Signals kann ausgehend vom Signalgeber zum Empfänger innerhalb des Fluidwegs verlaufen. Dies lässt sich insbesondere dann sehr leicht verwirklichen, wenn das Fluid ein gasförmiges Fluid, beispielsweise Luft ist. Insbesondere wenn die elektromagnetische Strahlung außerhalb des sichtbaren Lichtbereichs liegt, beispielsweise Infrarotlicht oder höherfrequente Strahlung, kann der Ventilstellungssensor auch bei öligem bzw. flüssigem Fluid eingesetzt werden.The path of the electromagnetic signal can run from the signal transmitter to the receiver within the fluid path. This is particularly easy to achieve when the fluid is a gaseous fluid, such as air. In particular, when the electromagnetic radiation is outside the visible light range, such as infrared light or higher frequency radiation, the valve position sensor can also be used with oily or liquid fluid.
Beim Verstellen des Ventilglieds in die Offenstellung oder in die Schließstellung wird gleichzeitig das durch die Ventil-Öffnung zum Empfänger gelangende Signal ein- bzw. abgeschaltet. Auf Grund des erfassten Signals kann dann die Auswerteelektronik eine Offenstellung des Ventils feststellen, wobei bei fehlendem Signal entweder die Schließstellung oder ein Defekt erkennbar ist. Dabei kann die Auswerteelektronik einen Defekt separat erfassen.When the valve element is moved to the open or closed position, the signal that reaches the receiver through the valve opening is switched on or off at the same time. Based on the signal detected, the evaluation electronics can then determine that the valve is open. If there is no signal, either the closed position or a defect can be detected. The evaluation electronics can then detect a defect separately.
Bevorzugt stammen die elektromagnetischen Wellen von einer Lichtquelle, die sichtbares Licht oder Infrarotlicht abstrahlt. Dabei muss das Ventilgehäuse derart ausgebildet sein, dass von außerhalb kein externes Licht in die Ventilkammer einfällt, was die Erfassung des Ventilstellungssensors beeinträchtigen würde. Die Erfassung der Ventilstellung durch Licht ist auf gasförmiges oder durchsichtiges flüssiges Fluid beschränkt. Die Erfassung im sichtbaren Licht ist dabei eine besonders kostengünstige Methode, da bereits Signalgeber in Form von Licht-emitierenden Dioden (LED) oder in Form von direkt emittierenden Lichtwellenleitern vorhanden sind, die lediglich durch einen Kanal in die Ventilkammer geführt sein müssen und auch Sensoren zur Erfassung des vom Signalgeber ausgesendeten Lichts sind kostengünstig zu erhalten. Darüber hinaus sind derartige Signalgeber und Sensoren mittlerweile in sehr kleinen Bauformen erhältlich.The electromagnetic waves preferably come from a light source that emits visible light or infrared light. The valve housing must be designed in such a way that no external light falls into the valve chamber from outside, which would impair the detection of the valve position sensor. The detection of the valve position using light is limited to gaseous or transparent liquid fluid. Detection using visible light is a particularly cost-effective method, since signal generators in the form of light-emitting diodes (LEDs) or in the form of directly emitting optical fibers are already available, which only have to be guided through a channel into the valve chamber, and sensors for detecting the light emitted by the signal generator are also inexpensive to obtain. In addition, such signal generators and sensors are now available in very small designs.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung wird die elektromagnetische Welle oder das Licht gepulst oder frequenzmoduliert vom Signalgeber abgesendet. Mit der Information über die Pulsfolge, Taktfrequenz oder die Modulierung kann dann die Auswerteelektronik lediglich in den relevanten Zeiträumen oder bei relevanter Pulsfolge oder Frequenz die vom Sensor erfassten Signale auswerten, wodurch insbesondere das Problem entfällt, wenn zusätzliches Streulicht von außerhalb des Ventils in die Ventilkammer einfällt. Derartige Fehlmessungen durch externes Streulicht oder auch durch Verschmutzungserscheinungen inner-In a preferred development, the electromagnetic wave or light is sent by the signal generator in pulsed or frequency-modulated form. With the information about the pulse sequence, clock frequency or modulation, the evaluation electronics can then evaluate the signals recorded by the sensor only in the relevant time periods or at the relevant pulse sequence or frequency, which in particular eliminates the problem when additional scattered light from outside the valve enters the valve chamber. Such incorrect measurements due to external scattered light or due to contamination within the valve chamber can be caused by the sensor.
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halb der Ventilkammer sind durch die Modulation oder die Taktung des Lichtsignals am Signalgeber auszuschließen.inside the valve chamber can be excluded by modulating or timing the light signal at the signal generator.
Wenn das Licht ein getaktetes Lichtsignal ist und der Empfänger nur Licht mit der Taktfrequenz oder Pulsfolge des Signalgebers auswertet, können Fremdsignale, die die Messanordnung beeinflussen würden, aus den relevanten Signalen mittels geeigneter Elektronik herausgefiltert werden. Dieses Verfahren ist insbesondere bei starkem Hintergrundrauschen innerhalb
des elektrischen Signals oder bei schwankender Signalamplitude auf Grund stärkerer Toleranzen am Signalgeber besonders
geeignet. Auch können bei Modulation oder Taktung Lichtreflexe innerhalb der Ventilkammer durch die bereits vorhandene
Geometrie der Ventilkammer in ihrer das Ergebnis verfremdenden Wirkung kompensiert werden.If the light is a clocked light signal and the receiver only evaluates light with the clock frequency or pulse sequence of the signal generator, external signals that would influence the measuring arrangement can be filtered out of the relevant signals using suitable electronics. This method is particularly useful in the case of strong background noise within
of the electrical signal or in the case of fluctuating signal amplitude due to greater tolerances on the signal generator, particularly
Also, when modulating or timing, light reflections within the valve chamber can be caused by the already existing
The geometry of the valve chamber can be compensated for by its distorting effect on the result.
Der Vorteil bei Modulation oder Taktung besteht darin, dass
eine Kalibrierung bei Verschmutzungen innerhalb der Ventilkammer
nicht erforderlich ist. Insbesondere Fettablagerungen verändern auch die Lichtfarbe, was einen Einfluss auf die
Amplitude oder Frequenz des Lichts am Empfänger hat. Die Störung durch Verschmutzungseinflüsse ist besonders gering, da nicht die Signalamplitude des Signals, sondern die übertragene Frequenz, Pulsfolge oder Taktfrequenz bei einer Taktung
ausgewertet werden kann. Das System funktioniert dadurch bis zur Totalverschmutzung der Ventilöffnung relativ stabil. Bei der Modulation spielt die Farbe des Lichts des Trägersignals keine Rolle, da lediglich das aufmodulierte Signal ausgewer-The advantage of modulation or clocking is that
Calibration in case of contamination within the valve chamber
is not necessary. Fat deposits in particular also change the light colour, which has an influence on the
Amplitude or frequency of the light at the receiver. The interference caused by pollution is particularly low, since it is not the signal amplitude of the signal, but the transmitted frequency, pulse sequence or clock frequency in a clocking
can be evaluated. The system therefore functions relatively stably until the valve opening is completely contaminated. The color of the light of the carrier signal is not important during modulation, since only the modulated signal is evaluated.
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tet wird. Die Taktung oder Modulation funktioniert auch außerhalb des sichtbaren Lichts, d.h. bei UV- oder Infrarotlicht. The timing or modulation also works outside of visible light, i.e. with UV or infrared light.
Die elektronische Auswerteeinheit, die insbesondere außerhalb des Ventils angeordnet ist, kann eine Verschmutzungserfassungselektronik aufweisen, die bei Abnahme der Lichtintensität bei gleicher Ventilstellung eine Verschmutzung der Ventilöffnung oder der Ventilkammer sensiert. Auf diese Weise können die am Empfänger eingehenden Lichtsignale mit den vom Signalgeber abgesendeten Signalen verglichen werden, und auf Grund deren zeitlicher Veränderung, beispielsweise innerhalb eines Jahres, kann dann auf die Verschmutzung des Ventils geschlossen werden. Dadurch ist eine besonders umfassende Ventildiagnose möglich, die üblicherweise nur durch mechanische Öffnung der Ventilkammer durchgeführt werden kann.The electronic evaluation unit, which is arranged in particular outside the valve, can have contamination detection electronics that sense contamination of the valve opening or the valve chamber when the light intensity decreases while the valve position remains the same. In this way, the light signals received by the receiver can be compared with the signals sent by the signal generator, and the contamination of the valve can then be determined based on their change over time, for example within a year. This enables a particularly comprehensive valve diagnosis, which can usually only be carried out by mechanically opening the valve chamber.
Der Signalgeber kann innerhalb der Ventilkammer im Bereich der Ventilöffnung, d.h. des sich beim Öffnen des Ventils innerhalb der Ventilkammer bildenden Durchlasskanals, in eine Ausnehmung des Ventilgehäuses eingesetzt sein. Dabei sind der Signalgeber und der Empfänger jeweils an verschiedenen Seiten dieser Ventilöffnung vorgesehen. Beispielsweise kann die Ventilöffnung durch eine um ein kolbenförmiges Ventilglied mit einer Ringnut angeordnete Ringdichtung begrenzt werden, wobei der Signalgeber und der Empfänger jeweils an der anderen Seite dieser Dichtung in der Ventilkammer angeordnet sind. Die erfindungsgemäße Ventilstellungsmessanordnung kann aber auchThe signal transmitter can be inserted into a recess in the valve housing within the valve chamber in the area of the valve opening, i.e. the passage channel that forms within the valve chamber when the valve is opened. The signal transmitter and the receiver are each provided on different sides of this valve opening. For example, the valve opening can be limited by an annular seal arranged around a piston-shaped valve member with an annular groove, with the signal transmitter and the receiver each being arranged on the other side of this seal in the valve chamber. The valve position measuring arrangement according to the invention can also
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bei jedem beliebigen Ventil mit anderer Ventilkammergeometrie und anderem Typus von Ventilglied eingesetzt sein. Auf die konkrete Ausführung des Ventils kommt es hierbei nicht an, da innerhalb des Fluidweges gemessen wird, der auch bei anderen Ventiltypen vorhanden ist.can be used with any valve with a different valve chamber geometry and a different type of valve element. The specific design of the valve is not important here, since measurements are taken within the fluid path, which is also present in other valve types.
Bei einem Kolbenschieberventil ist das Ventilglied als zylinderförmiger Ventilkolben mit Ringnuten ausgebildet und die Ventilöffnung entsteht durch Verschieben des Ventilglieds in Längsrichtung. Dabei begrenzen die Ringnuten am Ventilglied und Ventilsitz-Dichtungen, bspw. Dichtringe, in der Ventilkammer die VentilÖffnung. Wenn eine Ringnut im Bereich eines Dichtrings liegt, kann das Fluid an diesem Dichtring vorbeiströmen. Bei einem Ventil mit zwei oder mehr Ein-/Auslasskanälen kann das Ventilglied dann auch zwei oder mehr Ringnuten aufweisen, die im Zusammenspiel mit den Dichtringen in der Offenstellung die Ventilöffnungen ausbilden. Dann können auch pro Ein- und Auslasskanal mindestens zwei Dichtringe angeordnet sein, die je nach Position des Ventilglieds den einen oder anderen Fluidweg durchschalten.In a piston valve, the valve member is designed as a cylindrical valve piston with ring grooves, and the valve opening is created by moving the valve member in the longitudinal direction. The ring grooves on the valve member and valve seat seals, e.g. sealing rings, in the valve chamber limit the valve opening. If a ring groove is in the area of a sealing ring, the fluid can flow past this sealing ring. In a valve with two or more inlet/outlet channels, the valve member can then also have two or more ring grooves, which, in conjunction with the sealing rings, form the valve openings in the open position. In this case, at least two sealing rings can be arranged per inlet and outlet channel, which switch through one or the other fluid path depending on the position of the valve member.
Der Signalgeber ist bei einem Ventil mit mehreren Ein- bzw. Auslasskanälen in der Ventilkammer gegebenenfalls zwischen mehreren, Ventilöffnungen angeordnet, so dass an den gegenüberliegenden Seiten der VentilÖffnungen dann mehrere Sensoren zum Empfang des von dem einen Signalgeber ausgesendeten Lichts vorgesehen sind.In the case of a valve with several inlet and outlet channels, the signal generator is arranged in the valve chamber between several valve openings, if necessary, so that several sensors are provided on the opposite sides of the valve openings to receive the light emitted by one signal generator.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Figurenbeschreibung erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are shown in the drawing and explained in the following description of the figures. They show:
Figur 1 eine vereinfachte Darstellung des Ventils mit Ventilstellungssensor und halbseitig geöffnetem Ventilgehäuse nach einer Ausführungsform als Kolbenschieberventil undFigure 1 is a simplified representation of the valve with valve position sensor and half-open valve housing according to an embodiment as a piston slide valve and
Figur 2 eine schematische Ansicht eines Ventils nach einer Ausführungsform der vorliegendem Erfindung.Figure 2 is a schematic view of a valve according to an embodiment of the present invention.
Das Ventil 1 weist ein innerhalb eines Ventilgehäuses 2 angeordnetes Ventilglied 3 auf. In einer radial an einer Ventilkammer 4 angeordneten Ausnehmung 24 ist ein Signalgeber 5 angeordnet, der elektromagnetische Wellen in Form von beispielsweise sichtbarem Licht in Richtung einer Ventilöffnung 6 und einer weiteren Ventilöffnung 7 aussendet. Auf der gegenüberliegenden Seite der Ventilöffnung 6, bezogen auf den Signalgeber 5, ist ein Empfänger 8 angeordnet, um das durch die Ventilöffnung 6 durchdringende Licht zu empfangen, wenn die Ventilöffnung 6 einen Durchlass für ein Fluid innerhalb der Ventilkammer 4 vorsieht.The valve 1 has a valve member 3 arranged within a valve housing 2. A signal transmitter 5 is arranged in a recess 24 arranged radially on a valve chamber 4, which emits electromagnetic waves in the form of, for example, visible light in the direction of a valve opening 6 and another valve opening 7. On the opposite side of the valve opening 6, relative to the signal transmitter 5, a receiver 8 is arranged to receive the light penetrating through the valve opening 6 when the valve opening 6 provides a passage for a fluid within the valve chamber 4.
Das Ventil 1 sieht im Ventilgehäuse 2 mehrere Ein- bzw. Auslasskanäle 9-12, 21 vor. Die Ein-/Auslasskanäle 9-12, 21 sind an der Außenseite des Ventilgehäuses mit Leitungen dichtend verbunden, die das Fluid vom Kompressor und beispiels-The valve 1 provides several inlet and outlet channels 9-12, 21 in the valve housing 2. The inlet/outlet channels 9-12, 21 are sealingly connected to lines on the outside of the valve housing, which carry the fluid from the compressor and, for example,
weise zu einer nicht dargestellten Werkzeugmaschine leiten. Als Fluid kann hier beispielsweise Pressluft oder auch ein Öl fungieren.to a machine tool (not shown). The fluid used here could be compressed air or oil, for example.
Jeweils beiderseits der Ein-/Auslasskanäle 9-12, 21 sind innerhalb der Ventilkammer 4 und um das zylinderförmige Ventilglied 3 herum greifend ringförmige Dichtungen 13 - 18 am Ventilgehäuse 2 derart vorgesehen, dass die Dichtungen 13, 14 beiderseits des Ein-/Auslasskanals 11, die Dichtungen 14, 15 beiderseits des Ein-/Auslasskanals 10, die Dichtungen 15, 16 beiderseits des Ein-/Auslasskanals 21, die Dichtungen 16, 17 beiderseits des Ein-/Auslasskanals 9 und die Dichtungen 17, 18 beiderseits des Ein-/Auslasskanals 12 angeordnet sind. Das Ventilglied 3 weist zwei Ringnuten 19 und 20 auf, die zusammen mit dem Ventilglied 3 in dessen Längsrichtung innerhalb der Ventilkammer 4 verschieblich sind.On both sides of the inlet/outlet channels 9-12, 21, ring-shaped seals 13 - 18 are provided on the valve housing 2 within the valve chamber 4 and around the cylindrical valve member 3 in such a way that the seals 13, 14 are arranged on both sides of the inlet/outlet channel 11, the seals 14, 15 on both sides of the inlet/outlet channel 10, the seals 15, 16 on both sides of the inlet/outlet channel 21, the seals 16, 17 on both sides of the inlet/outlet channel 9 and the seals 17, 18 on both sides of the inlet/outlet channel 12. The valve member 3 has two ring grooves 19 and 20 which are displaceable together with the valve member 3 in its longitudinal direction within the valve chamber 4.
In der in Figur l dargestellten Abbildung ist das Ventilglied 3 mit seiner Ringnut 19 derart angeordnet, dass das Fluid von dem Ein-/Auslasskanal 10 zu dem mittig angeordneten Ein-/Auslasskanal 21 durch die Ventilöffnung 6 strömen kann. Gleichzeitig ist die Ventilöffnung 7 geöffnet, um das Fluid von einem Ein-/Auslasskanal 9 zu dem Ein-/Auslasskanal 12 strömen zu lassen. Bei einem entsprechend der Ausführungsform vorgesehenen Ventil sind noch zwei weitere Fluidwege vorgesehen, nämlich von dem mittigen Ein-/Auslasskanal 21 zum Ein-/Auslasskanal 9 und vom Ein-/Auslasskanal 10 zum Ein-/Auslasskanal 11. Diese Fluidwege befinden sich in der darge-In the illustration shown in Figure 1, the valve member 3 with its annular groove 19 is arranged in such a way that the fluid can flow from the inlet/outlet channel 10 to the centrally arranged inlet/outlet channel 21 through the valve opening 6. At the same time, the valve opening 7 is opened in order to allow the fluid to flow from an inlet/outlet channel 9 to the inlet/outlet channel 12. In a valve provided according to the embodiment, two further fluid paths are provided, namely from the central inlet/outlet channel 21 to the inlet/outlet channel 9 and from the inlet/outlet channel 10 to the inlet/outlet channel 11. These fluid paths are located in the illustrated
stellten Position des Ventilglieds 3 jedoch in der Schließstellung. set position of the valve member 3, however, in the closed position.
Der lichtemittierende Signalgeber 5 strahlt innerhalb der Ventilkammer 4 Licht in Richtung der Ventilöffnung 6 ab, wobei in der dargestellten Position das Licht die Ventilöffnung 6 durchdringen kann, um zum Empfänger 8 zu gelangen. Die mit dem Signalgeber 5 und mit dem Empfänger 8 verbundene Auswerteelektronik 22 wird daher den Durchlasszustand der Ventilöffnung 6 feststellen. Ein zweiter zwischen den beiden beiderseits des Ein-/Auslasskanals 9 angeordneten Dichtungen 16, 17 positionierter Empfänger 23 erhält kein Licht vom Signalgeber 5, so dass die Auswerteelektronik 22 eine Schließstellung des Fluidwegs vom mittigen Ein-/Auslasskanal 21 zum Ein-/Auslasskanal 9 erkennt. Es können auch noch weitere Signalgeber im Bereich der Ein-/Auslasskanäle 11, 12 vorgesehen sein, die dann mit einer anderen Lichttaktung oder einer anderen Lichtfrequenz oder einem sich vom Signalgeber 5 unterscheidenden Modulationsverfahren arbeiten, so dass die Auswerteelektronik 22 auch bei Streulicht den jeweiligen Ventilöffnungen eindeutige Offen- oder Schließstellungen zuordnen kann.The light-emitting signal generator 5 emits light within the valve chamber 4 in the direction of the valve opening 6, whereby in the position shown the light can penetrate the valve opening 6 to reach the receiver 8. The evaluation electronics 22 connected to the signal generator 5 and the receiver 8 will therefore determine the open state of the valve opening 6. A second receiver 23 positioned between the two seals 16, 17 arranged on either side of the inlet/outlet channel 9 does not receive any light from the signal generator 5, so that the evaluation electronics 22 detects a closed position of the fluid path from the central inlet/outlet channel 21 to the inlet/outlet channel 9. Further signal transmitters can also be provided in the area of the inlet/outlet channels 11, 12, which then operate with a different light timing or a different light frequency or a modulation method that differs from the signal transmitter 5, so that the evaluation electronics 22 can assign clear open or closed positions to the respective valve openings even in the case of scattered light.
Die im Ventilgehäuse gegenüber dem mittigen Ein-/Auslasskanal 21 vorgesehene Ausnehmung 24 für den Signalgeber 5 ist derart ausgestaltet, dass eine lichtemittierende Diode (LED) oder ein Lichtleiter dichtend eingebaut werden kann, um als Signalgeber 5 zu fungieren. Auch für die Empfänger 8 und 23 sindThe recess 24 for the signal generator 5 provided in the valve housing opposite the central inlet/outlet channel 21 is designed in such a way that a light-emitting diode (LED) or a light guide can be installed in a sealed manner in order to function as a signal generator 5. The receivers 8 and 23 are also provided with
jeweils zwischen den Dichtungen 16, 17 bzw. 13, 14 Ausnehmungen im Ventilgehäuse 2 vorgesehen, um die Empfänger 8, 23 darin aufzunehmen und zu befestigen. Ebenso sind die Zuführleitungen für elektrische oder optische Verbindungen vorgesehen, je nachdem, ob im Falle eines Lichtleiters als Signalgeber 5 ein Optokoppler im Ventilgehäuse 2 eingebaut oder außerhalb des Ventilgehäuses 2, zum Beispiel dann in der Auswerteelektronik 22, angeordnet ist.Recesses are provided in the valve housing 2 between the seals 16, 17 and 13, 14, respectively, in order to accommodate and fasten the receivers 8, 23 therein. The supply lines are also provided for electrical or optical connections, depending on whether, in the case of a light guide as signal transmitter 5, an optocoupler is installed in the valve housing 2 or is arranged outside the valve housing 2, for example in the evaluation electronics 22.
Die Figur 2 zeigt eine schematische Ansicht einer ähnlichen Ventilanordnung mit Ventilglied 3, den beiden VentilÖffnungen 6, 7 und den lediglich teilweise dargestellten Dichtungen 26 - 29. Die Dichtungen sind bei dieser Ausführungsform ebenfalls als Ringdichtungen ausgebildet. Die Auswerteelektronik 22 steuert beispielsweise eine LED als Signalgeber 5 mit der vorgegebenen Lichtfrequenz und/oder mit einer vorgegebenen Taktung des Lichts 25, um den Signalgeber 5 klar gegenüber Streulicht von außerhalb des Ventils 1 bzw. von einem anderen Signalgeber zu unterscheiden. Das vom Signalgeber 5 emittierte Licht 25 durchdringt in der dargestellten Position die Ventilöffnung 7, so dass das Licht 25 vorbei an der Dichtung 28 zum Empfänger 23 gelangt. Das Signal des Empfängers 23 wird wiederum der Auswerteelektronik 22 zur Verfügung gestellt. Gleichzeitig erhält die Auswerteelektronik 22 vom zweiten Empfänger 8 ein Signal, das auf das Ausbleiben des Lichts vom Signalgeber 5 schließen lässt. Dadurch kann bei der Ventilöffnung 6 die Schließstellung und bei der Ventil-Figure 2 shows a schematic view of a similar valve arrangement with valve member 3, the two valve openings 6, 7 and the seals 26 - 29, which are only partially shown. The seals in this embodiment are also designed as ring seals. The evaluation electronics 22 controls, for example, an LED as a signal generator 5 with the specified light frequency and/or with a specified timing of the light 25 in order to clearly distinguish the signal generator 5 from scattered light from outside the valve 1 or from another signal generator. The light 25 emitted by the signal generator 5 penetrates the valve opening 7 in the position shown, so that the light 25 passes past the seal 28 to the receiver 23. The signal from the receiver 23 is in turn made available to the evaluation electronics 22. At the same time, the evaluation electronics 22 receives a signal from the second receiver 8, which indicates that there is no light from the signal generator 5. This allows the valve to be opened 6 and the valve to be closed
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Öffnung 7 die geöffnete Stellung des Ventils 1 erfasst werden. Opening 7 detects the open position of valve 1.
Mit dem Ventil 1 gemäß der vorliegenden Erfindung kann durch die sich mit der Zeit verändernde Frequenz bzw. der sich verringernden Signal- bzw. Lichtintensität auf eine Verschmutzung innerhalb der VentilÖffnungen 6, 7 bzw. innerhalb der Ventilkammer 4 geschlossen werden. Dadurch ist das Ventil 1 mit dem Ventilstellungssensor hervorragend auch zur Diagnose der internen Ventilkammer 4 geeignet. Dazu kann die Auswerteelektronik 22 einerseits mit einer Elektronik zur Positionserfassung des Ventilglieds 3 und andererseits mit einer E-lektronik zur Durchführung der Diagnose innerhalb der Ventilkammer 4 versehen sein. Durch die interne Anordnung des Signalgebers 5 und der Empfänger 8, 23 entsteht ein sehr kompaktes Ventil 1, welches auch mit sehr geringen Ausmaßen baubar ist.With the valve 1 according to the present invention, the frequency changing over time or the decreasing signal or light intensity can be used to determine whether there is contamination within the valve openings 6, 7 or within the valve chamber 4. As a result, the valve 1 with the valve position sensor is also excellently suited for diagnosing the internal valve chamber 4. For this purpose, the evaluation electronics 22 can be provided with electronics for detecting the position of the valve member 3 on the one hand and with electronics for carrying out the diagnosis within the valve chamber 4 on the other. The internal arrangement of the signal transmitter 5 and the receivers 8, 23 results in a very compact valve 1, which can also be built with very small dimensions.
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