DE202006000916U1

DE202006000916U1 - Control actuator modular system for pneumatic operating device has control actuator casing, first flange block and control valve whereby flange block is integratable in control actuating casing and flange block has a first flange surface

Info

Publication number: DE202006000916U1
Application number: DE200620000916
Authority: DE
Original assignee: Buerkert Werke GmbH and Co KG
Current assignee: Buerkert Werke GmbH and Co KG
Priority date: 2006-01-20
Filing date: 2006-01-20
Publication date: 2006-03-09
Anticipated expiration: 2016-01-21

Abstract

The control actuator modular system has a control actuator casing, a first flange block and a control valve. The flange block can be integrated in the control actuating casing whereby the flange block has a first flange surface (10) with a pneumatic compressed air connection (P), two pneumatic working connections (A,B) and two pneumatic air discharge ports (R,S). The control valve is detachably connected with the first flange surface and is lockable to one of the pneumatic connections.

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuerkopf-Modulsystem für eine pneumatische Stellvorrichtung mit einem Steuerkopfgehäuse.The The invention relates to a control head module system for a pneumatic actuator with a steering head housing.

Pneumatische Stellvorrichtungen mit pneumatisch betätigten Prozeßstellgeräten mit Schaltfunktion werden zum Beispiel in der Getränke- und Lebensmittelindustrie und in der Pharmazie eingesetzt. Es ist bekannt, zu ihrer Automatisierung einen Steuerkopf einzusetzen, der direkt am pneumatischen Stellantrieb oder dezentral abgesetzt montiert wird. Im Steuerkopf erfolgt das Durchschalten oder Entlüften der pneumatischen Hilfsenergie in den Stellantrieb. Häufig erhält der Steuerkopf auch eine Rückmeldung über die Position der Ventilspindel in den Stellantrieben. Es ist ferner bekannt, Steuerköpfe mit einer Anschaltungselektronik zu versehen, die eine Diagnoselogik umfaßt, dabei wird sowohl eine Diagnose der Steuerkopffunktion als auch der Funktion des Stellantriebs durchgeführt. Häufig sind Steuerköpfe mit einer Kommunikations-/Feldbusschnittstelle ausgerüstet.pneumatic Actuators with pneumatically actuated process control devices with Switching function, for example, in the beverage and food industry and used in pharmacy. It is known to their automation to use a control head directly on the pneumatic actuator or remotely mounted remotely. In the control head is the Switching on or venting the pneumatic auxiliary power in the actuator. Often the control head receives also a feedback on the Position of the valve stem in the actuators. It is further known, control heads to be provided with an interface electronics, a diagnostic logic comprises this will be both a diagnosis of the control head function and performed the function of the actuator. Often, control heads are with a communication / fieldbus interface equipped.

Je nach Art des zu automatisierenden Prozeßstellgerätes wird eine unterschiedliche Anzahl pneumatischer Schaltausgänge zur Betätigung der Antriebsfunktionen benötigt. Die Schaltausgänge werden in der Regel unabhängig voneinander betätigt. Mindestumfang einer pneumatischen Stellvorrichtung ist immer ein pneumatischer Schaltausgang zur Betätigung des Haupthubes des Ventilsitzes im Prozeßventil.ever in the manner of the process control device to be automated is a different Number of pneumatic switching outputs for operation the drive functions needed. The switching outputs will be usually independent operated from each other. Minimum size of a pneumatic actuator is always on pneumatic switching output for actuating the main stroke of the valve seat in the process valve.

Im Zuge immer kleiner werdender Armaturnennweiten steigt auch der Bedarf an Steuerköpfen kompakterer Bauform. Gleichzeitig steigen die Anforderungen an die Funktionalität der Steuerung. So müssen die Steuerköpfe an geänderte Prozeßstellgeräte möglichst ohne eine Abschaltung des Systems anpaßbar sein und häufig sind für ein Prozeßventil zwei oder mehr Steuerventile notwendig. Ebenso kann bei komplexen Steueraufgaben eine Steuerhilfsluft notwendig sein oder eine Drosselung des Luftdurchflusses zur Verlangsamung der Öffnungs- und Schließgeschwindigkeit des gesteuerten Antriebs.in the With ever-smaller fitting nominal widths, demand is also increasing more compact on control heads Design. At the same time, the demands on the functionality of the controller increase. So have to the control heads changed Process control devices as possible be adaptable and frequent without a shutdown of the system for a process valve two or more control valves necessary. Similarly, in complex A control auxiliary air or throttling may be necessary for control tasks the air flow to slow down the opening and closing speed of the controlled drive.

Die Erfindung stellt ein Steuerkopf-Modulsystem für eine pneumatische Stellvorrichtung zur Verfügung, das sowohl eine hohe Flexibilität in der zur Verfügung gestellten Funktionalität aufweist, als auch eine sehr kompakte Bauform bietet. Hierzu umfaßt das Steuerkopf-Modulsystem gemäß Anspruch 1 ein Steuerkopfgehäuse, in dem wenigstens ein erster Flanschblock integrierbar ist. Der Flanschblock weist eine erste Flanschfläche auf mit einem pneumatischen Druckluftanschluß, zwei pneumatischen Arbeitsanschlüssen und zwei pneumatischen Entlüftungsanschlüssen. Ferner umfaßt das Steuerkopf-Modulsystem wenigstens ein Steuerventil, das mit der ersten Flanschfläche lösbar verbindbar ist und an wenigstens einige der pneumatischen Anschlüsse anzuschließen ist. Durch die Bereitstellung eines Flanschblocks mit einer Flanschfläche, die fünf pneumatische Anschlüsse aufweist, können bereits in einer ersten Ausbaustufe des Steuerkopf-Modulsystems verschiedene Funktionalitäten vorgehalten werden, die leicht nachrüstbar sind und keine Vergrößerung der Baubreite zur Folge haben.The The invention provides a control head module system for a pneumatic actuator to disposal, that both a high flexibility in the available provided functionality has, as well as offers a very compact design. This includes the control head module system according to claim 1 a steering head housing, in which at least one first flange block can be integrated. Of the Flange block has a first flange with a pneumatic Compressed air connection, two pneumatic working connections and two pneumatic vent ports. Further comprises the control head module system at least one control valve with the first flange surface solvable is connectable and to connect to at least some of the pneumatic connections. By providing a flange block with a flange surface, the five pneumatic connections has, can already in a first expansion stage of the control head module system different functionalities be held, which are easy to retrofit and no increase in the Construction width result.

In einer ersten Ausführungsform handelt es sich bei dem Steuerventil um ein 3-/2-Wegeventil. Mit diesem sind einfache Steuerfunktionen möglich, d.h. die Betätigung eines Stellantriebs mit einfacher Ein-/Aus-Funktion. In einer weiteren Ausführungsform umfaßt das Steuerkopf-Modulsystem ein doppeltes 3-/2-Wegeventil. Dieses an der ersten Flanschfläche anschließbare und mit ihr lösbar verbindbare Steuerventil erlaubt die Be- und Entlüftung zweier unabhängiger Schaltausgänge.In a first embodiment If the control valve is a 3- / 2-way valve. With this simple control functions are possible i.e. the operation an actuator with simple on / off function. In another embodiment comprises the control head module system a double 3/2-way valve. This can be connected to the first flange and releasably connectable with it Control valve allows the ventilation of two independent switching outputs.

In einer weiteren Ausführungsform umfaßt das Steuerkopf-Modulsystem ein 5-/2-Wegeventil. Hiermit ist eine invers gekoppelte Be- bzw. Entlüftung von zwei pneumatischen Schaltausgängen möglich.In a further embodiment includes that Control head module system a 5- / 2-way valve. This is an inverse coupled ventilation of two pneumatic switching outputs possible.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Steuerkopf-Modulsystem weiterhin eine pneumatische Stellvorrichtung, die wenigstens ein Prozeßventil mit einer Arbeitskammer und einer Federkammer umfaßt. Das Steuerkopf-Modulsystem umfaßt dann ferner ein Steuerventil, das ein NOT-Element ist. Dieses wird durch einen abfallenden Druck in der Arbeitskammer des Prozeßventils geschaltet und beaufschlagt die Federkammer des Prozeßventils mit Druck. Dies erhöht zusätzlich zur Federkraft des Prozeßventils die Schließkraft auf den Ventilsitz. Diese erhöhte Schließkraft verhindert auch bei Auftreten von Druckstößen ein Leckwerden des Ventilsitzes. Die Gestaltung der ersten Flanschfläche erlaubt vorteilhafter Weise einen gleichzeitigen Anbau eines NOT-Elements und eines 3-/2-Wegeventils an der Flanschfläche, wobei NOT-Element und 3-/2-Wegeventil an die pneumatischen Anschlüsse anschließbar sind. Damit kann bei immer noch gleicher Baubreite ein Stellantrieb geschaltet und die Schließkraft dieses Stellantriebs durch eine Druckbeaufschlagung erhöht werden.In a preferred embodiment comprises the control head module system further comprises a pneumatic actuator, the at least one process valve comprising a working chamber and a spring chamber. The Control head module system then includes Further, a control valve, which is a NOT element. This is going through switched a falling pressure in the working chamber of the process valve and pressurizes the spring chamber of the process valve. This increases in addition to the spring force of the process valve the closing force on the valve seat. This increased closing force Prevents leakage of the valve seat even when pressure surges occur. The design of the first flange advantageously allows a simultaneous attachment of an emergency element and a 3- / 2-way valve the flange surface, where emergency element and 3/2-way valve can be connected to the pneumatic connections. Thus, an actuator can be switched while still the same width and the closing force this actuator can be increased by pressurizing.

Vorteilhafterweise umfaßt das Steuerkopf-Modulsystem einen zweiten Flanschblock, der ebenfalls im Steuerkopfgehäuse integrierbar ist, und eine gleiche Baubreite b wie der erste Flanschblock aufweist. Der zweite Flanschblock weist eine zweite Flanschfläche auf mit einem pneumatischen Druckluftanschluß, einem pneumatischen Arbeitsanschluß und einem pneumatischen Entlüftungsanschluß. Er stellt damit weniger pneumatische Verbindungsanschlüsse bereit als der erste Flanschblock auf seiner ersten Flanschfläche. Der zweite Flanschblock ermöglicht einen gezielten Ausbau eines Steuerkopfes entsprechend den Anforderungen durch die pneumatische Stellvorrichtung.Advantageously, the control head module system comprises a second flange block, which is also integrated in the control head housing, and has a same width b as the first flange block. The second flange block has a second flange surface with a pneumatic compressed air port, a pneumatic working port and a pneumatic vent port. He thus makes less pneumatic Verbindungsan ready as the first flange block on its first flange. The second flange allows a targeted expansion of a control head according to the requirements of the pneumatic actuator.

In einer weiteren Ausführungsform umfaßt das Steuerkopf-Modulsystem einen dritten Flanschblock, der die gleiche Baubreite b wie der erste Flanschblock aufweist, wobei der dritte Flanschblock zwei Flanschflächen aufweist, die einander gegenüber liegen und wobei es sich um zwei erste Flanschflächen, zwei zweite Flanschflächen oder um eine erste und eine zweite Flanschfläche handeln kann. Damit kann bei gleichbleibender Ventil- und Flanschbaubreite eine größere Anzahl von Steuerventilen auf einem Flanschblock untergebracht werden. Das Steuerkopf-Modulsystem enthält in einer weiteren Ausführungsform auch einen vierten Flanschblock, der eine Baubreite 2b hat, die doppelt so groß ist wie die Baubreite des ersten Flanschblocks, wobei der vierte Flanschblock zwei Flanschflächen aufweist, die nebeneinander liegen. Auch hierbei kann es sich um zwei erste Flanschflächen, zwei zweite Flanschflächen oder um eine erste und eine zweite Flanschfläche handeln. Der vierte Flanschblock kann zum Einsatz kommen, wenn eine Bestückung mit Steuerventilen nur von einer Seite des Flanschblocks aus gewünscht ist. Innerhalb eines Steuerkopfgehäuses können mehrere Flanschblöcke frei kombiniert werden, auch Flanschblöcke verschiedener Bauart.In a further embodiment, the control head module system comprises a third flange block which has the same width b as the first flange block, the third flange block having two flange surfaces facing each other and being two first flange surfaces, two second flange surfaces or a first and a second flange can act. This can be accommodated on a flange block with the same valve and Flanschbaubreite a larger number of control valves. The control head module system also includes, in another embodiment, a fourth flange block having a width 2 B has twice the width of the first flange block, wherein the fourth flange block has two flange surfaces which are adjacent to each other. These may also be two first flange surfaces, two second flange surfaces or a first and a second flange surface. The fourth flange block can be used when a control valve assembly is desired only from one side of the flange block. Within a control head housing several flange blocks can be freely combined, also flange blocks of different design.

Um weitere Funktionalitäten für die Ansteuerung von Prozeßstellgeräten zur Verfügung zu stellen, ist in einer Ausführungsform in wenigstens einem Flanschblock wenigstens eine Druckluftkanalabsperrung realisiert. Damit kann der Tausch eines Steuerventils ohne Abschaltung der pneumatischen Versorgungsluft erfolgen, lediglich der vom Umbau betroffene pneumatische Schaltausgang ist vorübergehend nicht ansteuerbar.Around additional functionalities for the Control of process control devices for disposal It is in one embodiment at least one Druckluftkanalabsperrung in at least one flange block realized. This allows the replacement of a control valve without shutdown the pneumatic supply air take place, only that of the conversion affected pneumatic switching output is temporarily not controllable.

In einer weiteren Ausführungsform ist wenigstens in einem Flanschblock wenigstens ein Funktionselement zur Drosselung der Druckluftzufuhr bzw. zur Druckluftentlastung des Stellantriebs realisiert. Mit dieser Drosselung des Luftdurchflusses kann die Öffnungsgeschwindigkeit bzw. die Schließgeschwindigkeit des Stellantriebs an die jeweiligen Anforderungen angepaßt werden.In a further embodiment At least in a flange block is at least one functional element for throttling the compressed air supply or compressed air relief realized the actuator. With this throttling of the air flow can the opening speed or the closing speed of the actuator can be adapted to the respective requirements.

In einer weiteren Ausführungsform ist in wenigstens einem Flanschblock wenigstens ein Rückschlagventil integriert. Das Rückschlagventil verhindert die ungewollte gegenseitige Beeinflussung bzw. Betätigung mehrer Antriebsfunktionen über den gemeinsam verwendeten Entlüftungskanal.In a further embodiment is at least one check valve in at least one flange integrated. The check valve Prevents the unwanted mutual influence or operation of several Drive functions via the shared venting channel.

In einer weiteren Ausführungsform ist in wenigstens einem Flanschblock wenigstens ein Funktionselement zur Versorgung des Steuerventils mit Steuerhilfsluft realisiert, die vorzugsweise in dem Flanschblock auch gefiltert wird. In einem Flanschblock kann auch eine Filterung der Druckluft vorgesehen sein. Durch Integration eines oder mehrerer der vorgenannten Funktionselemente in einen oder mehrere Flanschblöcke wird die durch den Steuerkopf zur Verfügung gestellte Funktionalität noch einmal erhöht, ohne daß dabei die Baubreite verändert werden muß.In a further embodiment is at least one functional element in at least one flange block to supply the control valve with auxiliary pilot air, which is preferably also filtered in the flange block. In one Flange block can also be provided a filtering of the compressed air. By integration of one or more of the aforementioned functional elements in one or more flange blocks the functionality provided by the control head is repeated once more elevated, without it changed the width must become.

In der Zeichnung zeigenIn show the drawing

1 eine erste Flanschfläche; 1 a first flange surface;

2 eine zweite Flanschfläche; 2 a second flange surface;

3 die Verschaltung eines NOT-Elements mit einem 3-/2-Wegeventil zur Ansteuerung eines Prozeßventils. 3 the connection of a NOT element with a 3- / 2-way valve for controlling a process valve.

1 zeigt eine erste Flanschfläche 10 eines ersten Flanschblocks. Die Flanschfläche 10 hat eine Baubreite b. Sie stellt fünf pneumatische Anschlüsse zur Verfügung: Einen Druckluftanschluß P, zwei Arbeitsanschlüsse A, B und zwei Entlüftungsanschlüsse R, S. Für den Anschluß eines einfachen 3-/2-Wegeventils als Steuerventil wird neben dem Druckluftanschluß P nur je ein Arbeitsanschluß und ein Entlüftungsanschluß benötigt, bei einem doppelten 3-/2-Wegeventil oder bei einem 3-/2-Wegeventil als Steuerventil werden alle fünf pneumatischen Anschlüsse belegt. Des weiteren kann ein kombiniertes Steuerventil (Doppelventil) mit den Funktionen 3/2-Wegeventil und NOT-Element gemäß 3 angebaut und angeschlossen werden. 1 shows a first flange 10 a first flange block. The flange surface 10 has a width b. It provides five pneumatic connections: One compressed air connection P, two working connections A, B and two venting ports R, S. To connect a simple 3- / 2-way valve as a control valve, only one working connection and one vent connection are required in addition to the compressed air connection P. , with a double 3- / 2-way valve or with a 3- / 2-way valve as a control valve, all five pneumatic connections are used. Furthermore, a combined control valve (double valve) with the functions 3/2-way valve and emergency element according to 3 be grown and connected.

Im Betrieb wird zur Belüftung eines Prozeßstellantriebes der Weg vom Druckluftanschluß P zum Arbeitsanschluß A oder gegebenenfalls der Weg vom Druckluftanschluß P zum Arbeitsanschluß B durch das Steuerventil freigeschaltet und zum Entlüften des Prozeßstellantriebes wird der Weg zwischen dem Arbeitsanschluß A und dem Entlüftungsanschluß R, bzw. der Weg zwischen dem Arbeitsanschluß B und dem Entlüftungsanschluß S freigeschaltet.in the Operation becomes aeration a process actuator the way from the compressed air connection P to work connection A or optionally the path from the compressed air connection P to the working port B through the Control valve released and for venting the process actuator the path between the working port A and the vent port R, or the path between the working port B and the vent port S unlocked.

2 zeigt eine zweite Flanschfläche. Diese weist nur einen Druckluftanschluß P, einen Arbeitsanschluß A und einen Entlüftungsanschluß R auf. Diese pneumatischen Anschlüsse genügen zum Be- und Entlüften eines Schaltausgangs. Es kann ein 3-/2-Wegeventil oder ein NOT-Element angebaut und angeschlossen werden. 2 shows a second flange. This has only a compressed air connection P, a working port A and a vent port R. These pneumatic connections are sufficient for ventilation and venting of a switching output. A 3- / 2-way valve or a NOT-element can be attached and connected.

3 zeigt eine schematische Darstellung der Verschaltung eines 3-/2-Wegeventils 14 mit einem NOT-Element 16 zur Ansteuerung eines Prozeßventils 18. Das 3-/2-Wegeventils 14 ist an einer ersten Flanschfläche eines nicht dargestellten Flanschblocks an dem Druckluftanschluß P, an dem Arbeitsanschluß A und an dem Entlüftungsanschluß R angeschlossen. Das NOT-Element 16 ist mit dem Druckluftanschluß P, dem Arbeitsanschluß B und dem Entlüftungsanschluß S verbunden. Das Prozeßventil 18 umfaßt eine Arbeitskammer 20, eine Federkammer 22 mit einer Feder 24 und einen Ventilsitz 26. Der Flanschblock weist Arbeitsanschlüsse A' und B' auf, die durch den Flanschblock mit den Arbeitsanschlüssen A bzw. B verbunden sind, und an die Prozeßstellgeräte angeschlossen werden können. Der Arbeitsanschluß A' des Flanschblocks ist mit der Arbeitskammer 20 des Prozeßventils 18 verbunden, während der Arbeitsanschluß B' mit der Federkammer 22 des Prozeßventils 18 verbunden ist. 3 shows a schematic representation of the interconnection of a 3- / 2-way valve 14 with a NOT element 16 for controlling a process valve 18 , The 3/2-way valve 14 is at a first flange of a not shown Flange block at the compressed air connection P, connected to the working port A and to the vent port R. The NOT element 16 is connected to the compressed air port P, the working port B and the vent port S. The process valve 18 includes a working chamber 20 , a feather chamber 22 with a spring 24 and a valve seat 26 , The flange block has working ports A 'and B', which are connected by the flange block with the working ports A and B, and can be connected to the process control devices. The working port A 'of the flange block is connected to the working chamber 20 of the process valve 18 connected while the working port B 'with the spring chamber 22 of the process valve 18 connected is.

In der dargestellten Schaltstellung wird die Arbeitskammer 20 des Prozeßventils 18 über den Arbeitsanschluß A und den Entlüftungsanschluß R über das Steuerventil 14 entlüftet. Die Feder 24 in der Federkammer 22 drückt den Ventilstößel des Prozeßventils 18 nach unten und verschließt den Ventilsitz 26. Das NOT-Element 16 ist mit der Arbeitskammer 20 verbunden, wie durch eine gestrichelte Linie 28 angedeutet. Das NOT-Element umfaßt eine Feder 30, die bei abfallendem Druck in der Arbeitskammer 20 das NOT-Element schaltet, so daß ein Weg zwischen dem Druckluftanschluß P und dem Arbeitsanschluß B frei wird. Damit wird die Federkammer 22 des Prozeßventils 18 mit Druck beaufschlagt und die Schließkraft am Ventilsitz 26 erhöht.In the illustrated switching position, the working chamber 20 of the process valve 18 via the working port A and the vent port R via the control valve 14 vented. The feather 24 in the spring chamber 22 pushes the valve stem of the process valve 18 down and closes the valve seat 26 , The NOT element 16 is with the working chamber 20 connected, as by a dashed line 28 indicated. The NOT element comprises a spring 30 , which at decreasing pressure in the working chamber 20 the emergency element switches, so that a path between the compressed air connection P and the working port B is released. This will be the spring chamber 22 of the process valve 18 pressurized and the closing force on the valve seat 26 elevated.

Claims

Control head module system for a pneumatic actuator With - one Control head housing; - at least a first flange block, which is integrable in the control head housing, wherein the flange block has a first flange surface with a pneumatic Compressed air connection P, two pneumatic working connections A, B and two pneumatic venting ports R, S; and with - at least a control valve detachably connectable to the first flange surface and at least some the pneumatic connections is connectable.

A control head module system according to claim 1, wherein said Control head module system a control valve comprises which is a 3/2-way valve.

Control head module system according to one of the preceding Claims, wherein the control head module system comprises a control valve which is a double 3/2-way valve.

Control head module system according to one of the preceding Claims, wherein the control head module system comprises a control valve which a 5/2-way valve is.

Control head module system according to one of the preceding Claims, wherein the pneumatic actuator at least one process valve comprising a working chamber and a spring chamber and wherein the control head module system a control valve comprises which is a NOT element caused by a falling pressure in the Working chamber of the process valve is switched and pressurized the spring chamber of the process valve.

A control head module system according to claim 5, wherein simultaneously with the emergency element a 3/2-way valve with the first flange detachably connectable and to the pneumatic connections connectable is.

Control head module system according to one of the preceding claims with a second flange block which can be integrated in the control head housing, with a width b equal to the width of the first flange block is, wherein the second flange block has a second flange with a pneumatic compressed air connection P, a pneumatic working connection A and a pneumatic vent R.

Control head module system according to one of the preceding claims with a third flange block, which can be integrated in the control head housing is, with a width b, which is equal to the width of the first flange block is, wherein the third flange block has two flange surfaces, opposite each other lie and wherein it is two first flange, two second flange with each a pneumatic compressed air connection P, a pneumatic working port A and a pneumatic vent port R or is a first and a second flange.

Control head module system according to one of the preceding claims with a fourth flange block, which is integrated in the control head housing, with a width 2 B , which is twice as large as the width of the first flange block, wherein the fourth flange block has two flange surfaces which are adjacent to each other and which are two first flange surfaces, two second flange surfaces, each with a pneumatic compressed air connection P, a pneumatic working port A and a pneumatic Vent port R or is a first and a second flange.

Control head module system according to one of the preceding Claims, being several flange blocks inside a steering head housing can be combined.

Control head module system according to one of the preceding Claims, wherein in at least one flange block at least one Druckluftkanalabsperrung is realized.

Control head module system according to one of the preceding Claims, wherein in at least one flange block at least one functional element for Throttling the compressed air supply / compressed air relief of the actuator is realized.

Control head module system according to one of the preceding Claims, wherein at least one check valve is integrated in at least one flange block is.

Control head module system according to one of the preceding Claims, wherein in at least one flange block at least one functional element for Supply of the control valve is realized with auxiliary control air.

A control head module system according to claim 14, wherein in At least one flange block at least one filtering of the auxiliary control air he follows.

Control head module system according to one of the preceding Claims, wherein in at least one flange block at least one filtering the compressed air takes place.