-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Überwachung
der Ventilfunktion bei pneumatischen Wegeventilen, insbesondere
bei Wegeventilen mit Grundplatte zur Bildung einer Ventileinheit,
mit mindestens einem an einem Ventil- bzw. Grundplattengehäuse angeordneten
Arbeitsanschluss, Speisedruckanschluss und Entlüftungsanschluss, wobei binäre Drucküberwachungsmittel
für den
Arbeitsanschluss vorgesehen sind.
-
Eine
derartige Überwachung
einer Ventilfunktion gestattet eine direkte Rückmeldung eines in Arbeitsleitungen
des Wegeventils geschalteten Drucks als elektrisches Signal, welches
zu Diagnosezwecken während
der Wartung oder zur ständigen Betriebsüberwachung
verwendet werden kann. Festgestellt wird dabei nicht aber, welcher
konkrete Druckwert an einer von einem Wegeventil beaufschlagten
Arbeitsleitung anliegt, sondern es wird lediglich bestimmt, ob Druck
anliegt oder nicht. Die hier interessierende Einrichtung zur Überwachung
kann im Bereich eines Arbeitsanschlusses eines Ventilgehäuses angeordnet
sein. Falls das Wegeventil jedoch über eine fluidische Grundplatte
mit Druckluft versorgt wird und auch die Arbeitsanschlüsse seitens der
Grundplatte vorgesehen sind, ist die Anordnung der Einrichtung zur Überwachung
der Ventilfunktion auch seitens des Arbeitsanschlusses an der Grundplatte
möglich.
Beide Ausführungsvarianten
werden vom Rahmen der vorliegenden Erfindung umfasst.
-
Aus
dem allgemeinen Stand der Technik ist bekannt, zu dem vorstehend
erläuterten
erfindungsgegenständlichen
Zweck, separate Druckschalter in die vom Ventil beaufschlagten Arbeitsdruckleitung – vorzugsweise
in örtlicher
Nähe zum
Wegeventil – anzuordnen.
Derartige externe Druckschalter weisen meist das Prinzip eines mechanisch
betätigten
Elektrotasters mit Druckpunkt auf, worüber das Vorhandensein von Druck
in der Arbeitsleitung und damit am Arbeitsanschluss des Wegeventils
feststellbar ist. Die Verwendung derartiger separater Druckschalter
erfordert einen hohen Verschaltungs- und Verschlauchungsaufwand.
Denn es ist der separate Druckschalter mit dem Arbeitsanschluss
des Wegeventils zu verbinden und die Arbeitsleitung ist wiederum
ausgangsseitig des Druckschalter anzuschließen. Darüber hinaus ist die elektrische
Verkabelung der Druckschalter herzustellen. Insbesondere wenn mehrere Wegeventile
innerhalb einer Ventileinheit örtlich
zusammengefasst sind, ergibt sich durch die herkömmliche Lösung eine recht unübersichtliche
Verkabelung. Da die einzelnen Druckschalter in ihren geometrischen
Abmessungen meist größer sind
als die Breite der einzelnen Wegeventile der Ventileinheit, ist die Verschlauchung
recht umständlich
und die mit den Druckschaltern erzielte Überwachung der Ventilfunktion
geht zu Lasten der Kompaktheit der Ventileinheit.
-
Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gattungsgemäße Einrichtung
zur Überwachung
der Ventilfunktion bei pneumatischen Wegeventilen dahingehend weiter
zu verbessern, dass die hierzu verwendeten Mittel sich bauraumsparend
an den Wegeventilen anordnen lassen, und zwar unter minimalem Montagaufwand.
-
Die
Aufgabe wird ausgehend von einer Einrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch
1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die
nachfolgenden abhängigen
Ansprüche geben
vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
-
Die
Erfindung schließt
die technische Lehre ein, dass von einem zum Arbeitsanschluss führenden
Arbeitskanal ein Querkanal oder eine Abzweigung abgeht, der/die
in eine Messkammer eines in dem Ventil- oder Grundplattengehäuse integrierten binären Druckschalters
mündet,
dessen Druckschaltelement als eine vorgespannte, selbst rückstellende Schaltmembran
aus Metall ausgebildet ist.
-
Der
Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt
insbesondere darin, dass der Druckschalter nunmehr direkt im Ventilgehäuse oder
im Grundplattengehäuse
(bei Wegeventilen mit Grundplatte) im Bereich des Arbeitsanschlusses
integriert ist, so dass zusätzlicher
Verschlauchungsaufwand entfällt.
Die Arbeitsleitung kann weiterhin direkt an den Arbeitsanschluss
des Wegeventils angeschlossen werden. Der damit in Verbindung stehende
Montageaufwand entfällt.
Das Druckschaltelement des binären
Druckschalters ist besonders einfach ausgebildet. Da die Schaltmembran
aus Metall besteht, übernimmt
diese die Funktion eines elektrischen Schalters zur Überbrückung der
elektrischen Schaltkontakte. Da die Schaltmembran selbst rückstellend
ist, entfällt
eine ansonsten übliche
separate Rückstellfeder,
welche die Schaltmembran in die nicht-elektrisch kontaktierende
Ausgangsstellung bewegt, wenn kein Druck am Arbeitsanschluss anliegt.
Die Schaltmembran ist nach Art eines sogenannten Krackfrosches vorgespannt,
so dass dieser bei Druckabfall am Arbeitsanschluss selbsttätig wieder
in die Ausgangslage gelangt. Mit der erfindungsgemäßen Lösung ist
trotz des einfachen Aufbaus eine genaue Diagnose des Druckzustandes
einer an einem Wegeventil angeschlossenen Arbeitsleitung möglich. Dies
bildet die Basis dafür,
dass in relativ kurzer Zeit eine Fehlersuche bei Betriebsstörung realisierbar
ist.
-
Vorzugsweise
wirkt die aus einem Metallblech hergestellte Schaltmembran auf der
der Messkammer abgewandten Seite mit mindestens einem elektrischen
Kontakt zur Erzeugung eines elektrischen Schaltsignals nach Art
eines Schalter zusammen. Dieses setzt voraus, dass die Schaltmembran selbst
mit einem anderen elektrischen Kontakt – eventuelle peripher – in Verbindung
steht. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Schaltmembran selbst nicht
mit einem elektrischen Kontakt in Verbindung steht und genau zwei
elektrische Kontakte vorgesehen sind, die zur Bildung eines elektrischen
Schalters durch die Schaltmembran überbrückbar sind, sobald die Schaltmembran
in den betätigten
Zustand gelangt.
-
Die
erfindungsgegenständliche
Schaltmembran weist vorzugsweise eine runde Außenkontur auf und deren Durchmesser
liegt bevorzugt im Bereich von 5–15 mm, ganz bevorzugt im Bereich
von 8–12 mm.
Bei diesen Abmessungen und abgestimmt auf Material und Dicke sowie
Formgebung der Schaltmembran lassen sich Schaltschwellen von vorzugsweise
1–4 bar,
ganz bevorzugt von 2–3
bar realisieren, welche zuverlässig über den
Schaltzustand des pneumatischen Wegeventils Auskunft geben. Versuche
haben ergeben, dass geringere Schaltschwellen zu Fehlinformationen
führen
können;
bei zu hohen Schaltschwellen kann es zu Ausfällen bei der Überwachung
der Ventilfunktion kommen.
-
Zur
Realisierung eines einfachen und kompakten Aufbaus wird vorgeschlagen,
dass das Druckschaltergehäuse
kappenförmig
ausgebildet ist und im Inneren die Messkammer bildet, in welche
die Schaltmembran angeordnet ist. Dabei kann die Schaltmembran über einen Dichtring
innerhalb der Messkammer fixiert sein. Der Dichtring übernimmt
in funktionsintegrierter Weise gleichzeitig auch die Funktion der
Gehäuseabdichtung
zwischen dem Druckschaltergehäuse
und dem Ventilgehäuse
bzw. Grundplattengehäuse.
Zusätzliche
Dichtungsmittel können
somit entfallen.
-
Vorzugsweise
ist das kappenförmige
Druckschaltergehäuse
in eine korrespondierend geformte Ausnehmung seitens des Ventil-
bzw. Grundplattengehäuses
zumindest teilweise eingesetzt. Hierdurch lässt sich die erfindungsgemäße Einrichtung
besonders einfach montieren und die elektrischen Anschlüsse des
Druckschalters sind von außen
her gut zugänglich.
Die Befestigung des Druckschaltergehäuses innerhalb der Ausnehmung
am Ventil- bzw. Grundplattengehäuse
kann durch Einpressen, Einkleben, Einschrauben oder dergleichen
erfolgen.
-
Gemäß einer
weiteren, die Erfindung verbessernden Maßnahme ist vorgesehen, dass
in das Druckschaltergehäuse
eine Atmungsbohrung eingebracht ist, die eine Atmosphärendruckverbindung
zu der der Schaltmembran abgewandten Seite der Messkammer herstellt.
Da der insoweit hinterlüftete Bereich
der Messkammer durch die Schaltmembran gegen den Arbeitskanal abgegrenzt
ist, kann durch die Atmungsbohrung auch keine Flüssigkeit oder dergleichen in
den Arbeitskanal und damit in das pneumatische System gelangen.
Die Atmungsbohrung stellt ein exaktes Schalten des Druckschalters sicher.
Geringfügige Überströmverluste über den
eingelegten Dichtring können
hingenommen werden.
-
Weitere
die Erfindung verbessernde Maßnahmen
werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten
Ausführungsbeispiels
der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt.
-
Es
zeigt:
-
1 eine
schematische Seitenansicht eines Ventilgehäuses mit integriertem binären Druckschalter,
und
-
2 eine
Detaildarstellung aus 1 im Bereich des Druckschalters.
-
Gemäß 1 besteht
ein 3/2-Wegeventil aus einem Ventilgehäuse 1, in welchem
ein nach Art eines Schiebers ausgebildetes Schaltglied 2 untergebracht
ist. Durch axiale Bewegung des Schaltglieds 2 lässt sich
der Druckluftfluss zwischen den äußeren Anschlüssen schalten.
Hierbei ist ein Speisedruckanschluss P zur Druckluftversorgung sowie
ein Entlüftungsanschluss
R zur Entlüftung
vorgesehen. Ein Arbeitsanschluss A wird nach Maßgabe der Schaltstellung des
Schaltglieds 2 entweder belüftet oder entlüftet. Des
Weiteren ist ein von einem zum Arbeitsanschluss A führenden
ventilinternen Arbeitskanal 3 abzweigender Querkanal 4 vorgesehen.
Der Querkanal 4 weist einen deutlich geringeren Durchmesser
als der Durchmesser des Arbeitskanals 3 auf, welcher die
Durchflussrate des Wegeventils bestimmt. Der Querkanal 4 ist
Teil von Drucküberwachungsmitteln der
Arbeitsanschlusses A und steht insoweit mit einem Druckschalter 5 in
Verbindung.
-
Gemäß 2 mündet der
Querkanal 4 in eine Messkammer 6 des Druckschalters 5.
In der Messkammer 6 ist eine vorgespannte Schaltmembran 7 aus
Metall untergebracht. Die Schaltmembran 7 ist wegen ihrer
Vorspannung selbst rückstellend.
In dem hier dargestellten drucklosen Zustand des Arbeitskanals 3 befindet
die Schaltmembran 7 sich daher in der Ausgangsposition.
Ist eine Schaltschwelle von hier 2 bis 3 Bar erreicht, legt sich
die Schaltmembran 7 an der dem Querkanal 4 gegenüberliegenden Wandung
der Messkammer 6 an und überbrückt dabei zwei in diesem Bereich
angeordnete elektrische Kontakte 8a und 8b, welche
ein elektrisches Schaltsignal nach Art eines Schalters liefern,
das von einer – hier
nicht weiter dargestellten – elektronischen
Auswerteeinheit weiter verarbeitet wird.
-
Die
Messkammer 6 ist innerhalb eines kappenförmig ausgebildeten
Druckschaltergehäuses 9 angeordnet.
Die eine runde Außenkontur
aufweisende Schaltmembran 7 ist innerhalb der Messkammer 6 mit
einem Dichtring 10 fixiert. Der Dichtring 10 dient gleichzeitig
auch als Gehäusedichtung
zwischen dem Druckschaltergehäuse 9 und
dem Ventilgehäuse 1.
Das kappenförmige
Druckschaltergehäuse
ist innerhalb einer korrespondierenden Ausnehmung seitens des Ventilgehäuses 1 eingesetzt,
und zwar hier durch Einpressen.
-
Darüber hinaus
verfügt
das Druckschaltergehäuse 9 über eine
Atmungsbohrung 11. Die Atmungsbohrung 11 stellt
eine Atmosphärendruckverbindung
zu der der Schaltmembran 7 abgewandten Seite der Messkammer 6 her.
-
Die
Erfindung ist nicht beschränkt
auf das vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Es sind vielmehr
auch Abwandlungen hiervon denkbar, welche vom Schutzbereich der
nachfolgenden Ansprüche
umfasst sind. So ist die erfindungsgemäße Lösung nicht beschränkt auf
einen Einsatz bei einem Ventilgehäuse, sondern kann gleichfalls
auch bei Wegeventilen in Grundplattenausführung zum Einsatz kommen. In
diesem Falle kann die erfindungsgemäße Einrichtung zur Überwachung
der Ventilfunktion auch im Bereich des Arbeitsanschlusses des Grundplattengehäuses angeordnet werden.
Die erfindungsgemäße Lösung eignet
sich insbesondere für
Wegeventile zur Bildung einer Ventileinheit, bei welcher mehrere
Wegeventile blockartig aneinander gereiht sind. Denkbar ist jedoch
auch der Einsatz bei einzelnen Wegeventilen.
-
- 1
- Ventilgehäuse
- 2
- Schaltglied
- 3
- Arbeitskanal
- 4
- Querkanal
- 5
- Druckschalter
- 6
- Messkammer
- 7
- Schaltmembran
- 8
- elektrischer
Kontakt
- 9
- Druckschaltergehäuse
- 10
- Dichtring
- 11
- Atmungsbohrung
- P
- Speisedruckanschluss
- R
- Entlüftungsanschluss
- A
- Arbeitsanschluss