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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Nachrüstung
von Behältern oder Apparaten für die Ventilansteuerung,
Ventilregelung und/oder Ventilzustandsmessung gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Im
Lebensmittelbereich, in der Agrarwirtschaft oder im Weinbau werden
Behälter und Apparate für die Durchführung
von Prozessen für die Herstellung oder Verarbeitung von
künstlichen oder natürlichen Stoffen oder Stoffgemischen
eingesetzt. Im Bereich des Weinbaus dienen Gärbehälter
oder Maischebehälter zur Herstellung von Wein und erfordern eine
ständige Kontrolle des in dem Behälter stattfindenden
Gärprozesses. Bei der Gärung dürfen bestimmte
Temperaturen nicht überschritten werden, um die Qualität
des Prozesses und letztendlich des darin entstehenden Produktes
nicht zu gefährden. Daher sind beispielsweise Kühlsysteme
bekannt, welche entweder manuell oder in Abhängigkeit der Temperatur
geschaltet werden können, so dass der Kühlkreislauf
in Gang gesetzt wird. In diesen Systemen werden häufig
fest installierte Ventile, insbesondere Magnetventile als Aktoren
eingesetzt. Diese werden über eine feste Signalleitung
gespeist, wofür zumeist fest installierte Systeme verwendet
werden. Soll der Prozess aus irgendeinem Grund unterbrochen, geändert
oder gestoppt werden, so ist hierfür eine Änderung
der Installation erforderlich. Bislang musste beispielsweise die
Signalzuleitung unterbrochen und ggf. weitere Schaltschränke
installiert werden. Für Diagnosezwecke musste der Betreiber
der Anlage für die Messung des Leistungsverbrauchs des
Ventils die Leitung unterbrechen, das Messgerät dazwischenschalten
und den Stromkreis für die Signalleitung wieder schließen.
Alle diese Vorgänge sind zeitintensiv, arbeitsaufwändig
und somit teuer.
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Ventilsteuerungsvorrichtungen
sind an sich bekannt. Man vergleiche beispielsweise die
DE 101 50 123 B4 ,
in der eine Ventilsteuervorrichtung zum Verändern einer Öffnungs-
und Verschließzeiteinstellung von einem Einlass- oder einem
Auslassventil beschrieben ist. In der
DE 41 11 075 C2 ist eine temperaturabhängige
Ventilanordnung für einen Sterilisierbehälter
beschrieben, die einen Medienaustausch innerhalb eines Sterilisators
bis in die Vakuum-Trocknungsphase hinein ermöglicht.
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Vor
diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
Vorrichtung zur Ventilansteuerung, Ventilregelung und/oder Ventilzustandsmessung
anzugeben, welche zur Nachrüstung von Behältern
oder Apparaten geeignet ist.
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Diese
Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen
des Anspruchs 1.
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Bevorzugte
Ausführungsformen finden sich in den Unteransprüchen
wieder.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung kann in bereits bestehende
Behälter oder Apparate integriert werden und unterschiedliche
Funktionen erfüllen. So ist eine Ventilansteuerung, Ventilregelung
und/oder Ventilzustandsmessung möglich. Bei einer Ventilansteuerung
werden Steuerungssignale an das Ventil oder die Ventileinheit gesendet.
Die Ventilregelung sorgt für ein Öffnen und Verschließen
des Ventils in Abhängigkeit des Steuersignals. Für
Diagnosezwecke kann eine Ventilzustandsmessung erforderlich sein,
um beispielsweise den Leistungszustand des Ventils zu ermitteln,
um so Rückschluss auf die Viskosität des durch
die Leitung strömenden Mediums (beispielsweise Flüssigkeit
oder Gas) zu erhalten.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung wird üblicherweise
in bereits bestehende Ventilsteuerleitungen integriert. Daher besteht
es aus einem Gehäuse mit wenigstens einer Ventilsteuerleitung
und wenigstens einem Anschluss für die Signalzuleitung.
Das über die Signalzuleitung ankommende Signal wird einer
elektronischen Schalteinheit zugeführt, welche in Abhängigkeit
zuvor programmierter Parameter den Ventilzustand steuert. Die Vorrichtung
besteht ferner aus einer Messleitung und einer elektronischen Schalteinheit
zur Ansteuerung, Regelung oder Messung einzelner Ventilzustände.
Erfindungsgemäß wird die Ventilansteuerung, Ventilregelung
und/oder Ventilmessung durch die elektronische Schalteinheit in
Abhängigkeit von dem über die Messleitung empfangenen
und mit einem Sollwert verglichenen Messsignal bewerkstelligt.
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Die
elektronische Schaltung kann entweder von dem ankommenden Schaltsignal
oder über die Messleitung gespeist sein.
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Das
Gehäuse besitzt vorzugsweise zusätzliche Anzeige-
und/oder Eingabeelemente zur Darstellung des Ventilzustandes und/oder
von elektrischen Funktionszuständen. Der Ausdruck ”Ventilzustand” umfasst
sowohl die Ventilstellung als auch den Leistungsverbrauch des Ventils
oder der Ventileinheit.
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Vorzugsweise
ist die Messleitung mit einem Sensor verbunden, mit dem eine Temperatur-, Druck-,
Geschwindigkeits- oder Füllstandsmessung möglich
ist.
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Überschreitet
beispielsweise die Temperatur einen bestimmten, zuvor festgelegten
Sollwert, so kann je nach Anlagentyp zur Vermeidung einer Überhitzung
die Ventilansteuerung unterbrochen werden, um die Anlage zu schützen. Über
eine optionale, zusätzlich integrierte Alarmeinrichtung
kann ein Alarm ausgelöst werden (z. B. akustisch, optisch
oder elektrisch), wenn bestimmte, zuvor definierte Sollwerte und/oder
Ventilzustände überschritten werden. Die Messung
des Ventilzustandes kann beispielsweise die Messung des Spulenstroms
oder der Spulenspannung umfassen. Auf diese Weise ist es möglich, defekte
Spulen zu erkennen und ggf. zu ersetzen. Über eine Alarmeinrichtung
kann dieser Prozess automatisiert werden, um bei einer fehlerhaften
Spule sofortigen Alarm auszulösen.
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In
einer weiteren Ausführungsform umfasst die elektrische
Steuerung eine Bussteuerung, so dass computergesteuert mehrere Ventile
oder Ventileinheiten eines Behälters oder Apparates oder
einer gesamten Anlage angesteuert, geregelt oder gemessen werden
können. Für einen Datenaustausch und auch zur Übertragung
von Messdaten ist vorzugsweise ein oder mehrere Anschlüsse
für Daten oder Netzwerk vorgesehen. Dadurch ist eine Einflussnahme auf
die Schaltfunktion des Ventils möglich.
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Vorzugsweise
sind die Anschlüsse an dem Gehäuse oder den Leitungen
so ausgestattet, dass die ohnehin vorhandenen genormten Stecker
oder Buchsen zur Kontaktierung verwendet werden können.
Durch die Verwendung zueinander passender Stecker-Buchsen-Kombinationen
können unterschiedliche Funktionen bedarfsweise hintereinander gereiht
werden. Beispielsweise ist die Anreihung eines Moduls zur Ventilsteuerung
und eines Moduls zur Anzeige des Spulenstroms (beispielsweise zur
Fehlersuche, Fehlerdiagnose) denkbar. Der Einbau von Funkübertragungseinrichtungen
zur Übermittlung von Schaltzuständen und Messwerten
erleichtert gerade an schwer zugänglichen Anlageteilen
die Fehlersuche und Diagnostik erheblich. Optionale Schaltelemente
wie Taster oder Schalter sind am Gehäuse anbringbar, beispielsweise
für die Konfiguration der elektronischen Schaltung, zur
Umpolung oder Unterbrechung der Ansteuerung.
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Die
an dem Gehäuse möglichen Anzeigelemente können
beispielsweise den Schaltzustand des ankommenden Schaltsignals und/oder
des über die Ventilsteuerleitung abgehenden Schaltsignals
zum Ventil optisch darstellen. Hierfür können
die an sich bekannten Anzeigemittel wie LED, LCD oder Zeigerinstrumente
Verwendung finden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem
Behälter um einen Gärbehälter, bei dem
eine Überwachung des Gärprozesses durch Messung
der Temperatur und/oder Gärgeschwindigkeit des aus dem
Behälter strömenden Gärgases erfolgt.
Durch Messung der Temperatur und/oder der Gärgeschwindigkeit
ist ein Rückschluss auf den Fortschritt des Gärprozesses
möglich, so dass ggf. eine Einflussnahme erfolgen kann.
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Die
Erfindung wird in der nachfolgenden Zeichnung näher erläutert.
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In 1 ist
eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung gezeigt. Diese besteht aus einem Gehäuse 1 einer
Ventilsteuerleitung 14 und wenigstens einem Anschluss 18 für
eine Signalzuleitung (nicht gezeigt). Im einfachsten Fall wird das Gehäuse 1 einfach
an eine bestehende Signalleitung angeschlossen und mit dem Ventil
oder der Ventileinheit verbunden. Über einen genormten
Stecker 10 erfolgt die Kontaktierung mit dem Ventil oder
der Ventileinheit. Über eine Messleitung 16 werden
die für die Ventilansteuerung, Ventilregelung und/oder
Ventilzustandsmessung erforderlichen Signale erhalten. Hierbei kann
es sich um Messsignale handeln, die von einem Sensor gemessen wurden.
Bei dem Sensor kann es sich um einen Temperatur-, Druck-, Geschwindigkeits-
oder Füllstandssensor handeln. An dem Gehäuse 1 sind
zusätzliche Anzeige- und/oder Eingabeelemente 17 angebracht,
um beispielsweise die Schaltzustände des Ventils und/oder
anderer elektrischer Funktionszustände darzustellen. In
der gezeigten Ausführungsform handelt es sich bei den Bauteilen 12, 13, 15 um
einfache Kabeldurchführungen, wobei die eigentliche elektrische
Kontaktierung im Inneren des Gehäuses erfolgt.
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Bei
dem Ventilanschluss 10 kann es sich um einen Stecker oder
eine Buchse handeln.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung ist schnell und ohne
großen Arbeitsaufwand in ein bestehendes System zur Nachrüstung
von Behältern oder Apparaten integrierbar und bei Bedarf
an unterschiedlichen Stellen im System einsetzbar. Durch die Verwendung
normierter Stecker oder Buchsen wird die Integration nochmals erleichtert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10150123
B4 [0003]
- - DE 4111075 C2 [0003]