DE202005012837U1 - Einrichtung zur Überwachung der Ventilfunktion bei pneumatischen Wegeventilen - Google Patents

Einrichtung zur Überwachung der Ventilfunktion bei pneumatischen Wegeventilen Download PDF

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Abstract

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 (1) angeordneten Arbeitsanschluss (A), Speisedruckanschluss (P) und Entlüftungsanschluss (R), wobei binäre Drucküberwachungsmittel für den Arbeitsanschluss (A) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass von einem zum Arbeitsanschluss (A) führenden Arbeitskanal (3) ein Querkanal (4) oder eine Abzweigung abgeht, der/die in eine Messkammer (6) eines in dem Ventil- oder Grundplattengehäuse (1) integrierten binären Druckschalters (5) mündet, dessen Druckschaltelement als eine vorgespannte, selbst rückstellende Schaltmembran (7) aus Metall ausgebildet ist.

Description

  • 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

Claims (10)

  1. 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 (1) angeordneten Arbeitsanschluss (A), Speisedruckanschluss (P) und Entlüftungsanschluss (R), wobei binäre Drucküberwachungsmittel für den Arbeitsanschluss (A) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass von einem zum Arbeitsanschluss (A) führenden Arbeitskanal (3) ein Querkanal (4) oder eine Abzweigung abgeht, der/die in eine Messkammer (6) eines in dem Ventil- oder Grundplattengehäuse (1) integrierten binären Druckschalters (5) mündet, dessen Druckschaltelement als eine vorgespannte, selbst rückstellende Schaltmembran (7) aus Metall ausgebildet ist.
  2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgespannte, selbstrückstellende Schaltmembran (7) aus Metall auf der der Messkammer (6) abgewandten Seite mit mindestens einem elektrischen Kontakt (8a, 8b) zur Erzeugung eines elektrischen Schaltsignals nach Art eines Schalters zusammenwirkt.
  3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass genau zwei elektrische Kontakte (8a, 8b) vorgesehen sind, die zur Bildung eines elektrischen Schalters überbrückbar sind, sobald die Schaltmembran (7) in den betätigten Zustand gelangt.
  4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltmembran (7) eine runde Außenkontur aufweist, deren Durchmesser im Bereich von 5 bis 15 mm, vorzugsweise von 8 bis 12 mm liegt.
  5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltmembran (7) eine Schaltschwelle von 1 bis 4 Bar, vorzugsweise von 2 bis 3 Bar aufweist.
  6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckschaltergehäuse (9) kappenförmig ausgebildet ist und im Inneren die Messkammer (6) bildet, in der die Schaltmembran (7) angeordnet ist.
  7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltmembran (7) über einen Dichtring (10) innerhalb der Messkammer (6) fixiert ist, der gleichzeitig auch als Gehäusedichtung zwischen dem Druckschaltergehäuse (9) und dem Ventil- bzw. Grundplattengehäuse (1) dient.
  8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das kappenförmige Druckschaltergehäuse (9) zumindest teilweise in eine korrespondierende Ausnehmung seitens des Ventil- bzw. Grundplattengehäuses (1) eingesetzt ist.
  9. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in das Druckschaltergehäuse (9) eine Atmungsbohrung (11) eingebracht ist, die eine Atmosphärendruckverbindung zu der der Schaltmembran (7) abgewandten Seite der Messkammer (6) herstellt.
  10. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zur Messkammer (6) führende Querkanal (4) einen kleineren Durchmesser als der Arbeitskanal (3) aufweist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006062327A1 (de) * 2006-12-22 2008-06-26 Krones Ag Vorrichtung zum Abfüllen von Flüssigkeiten in Gefäße bzw. zum Rinsen von Gefäßen, sowie Verfahren zum Erkennen von Steuerfehlfunktionen in solchen Vorrichtungen

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102006062327A1 (de) * 2006-12-22 2008-06-26 Krones Ag Vorrichtung zum Abfüllen von Flüssigkeiten in Gefäße bzw. zum Rinsen von Gefäßen, sowie Verfahren zum Erkennen von Steuerfehlfunktionen in solchen Vorrichtungen

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