DE20308055U1

DE20308055U1 - Elektro-pneumatischer Steuerblock

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Publication number: DE20308055U1
Application number: DE20308055U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-05-21
Filing date: 2003-05-21
Publication date: 2004-02-12
Anticipated expiration: 2013-05-22

Abstract

Sicherheitswechselventil (1–4) enthaltend ein Gehäuse (8) mit einem Strömungsmediumdurchströmbaren Innenraum, vorzugsweise gasförmig. Mit Anschlusseite (1) nach DIN/VDI/VDE 3845. Mit Innengewinde zur Befestigung der beidseitigen Abschlussdeckel. Mit Antrieb-Steuermediumanschluß (4) und davon verzweigengenden Bohrungen die das Steuermedium über die beidseitigen Deckel an die Steuerventile (10 und 12) als Hauptversorgung weiterleiten. Mit Dichtflächen zentrisch liegend, die die beidseitigen Abschlussdeckel zum Innenraum und nach außen mittels Elastomerdichtung abdichten. Weiter zum Zentrum auf jeder Deckelinnenseite eine Dichtfläche die im Zusammenspiel mit den beiden außenliegenden Kolbendichtungen des Differenzdruckwechselkolben bei ungewolltem absteuern eines Steuerventils (10 oder 12) durch eine Störung, eine Rückströmung des Steuermediums vom Antrieb verhindert und eine ungewollte Umschaltung des Antriebs und somit der Armatur ausschließt. Die Kolbendurchmesser sind zum Innenraumdurchmesser ringspaltmäßig so angepaßt, daß das vorbeiströmende Steuermedium den max Kv-Werten der jeweils an die Abschlussdeckel angebauten Magnetventile entspricht.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektro-pneumatisches Steuersystem gemäß der im Oberbegriff des Gebrauchsmuster 1 angegebenen Merkmale.
In Förder- und Produktionsanlagen werden von automatischen Stellarmaturen die Abläufe gesteuert. Der Verfahrensablauf bevorzugt überwiegend einfachwirkende mit Federrückstellung betägtigte Armaturen. Dazu werden Hub- und Schwenkantriebe eingesetzt die mit der Hilfsenergie Druckluft angesteuert werden. Diese Druckluft wird über Steuerungen mittels einem 3/2 Wege-Magnetventil diesen Antrieben vorgenannter Art zugeführt. Das Magnetventil wird mit einer elektrischen Hilfsenergie angesteuert. Dieser elektrische Funktionskreis, zwischen der Energiequelle und der Magnetspule ist mit folgenden Systemfehlern behaftet.

1) Ausfallende Sicherung die den Drahtweg zwischen der Energiequelle und der Magnetspule absichert.
2) Sich lösende Drahtverbindungsklemmstellen.
3) Zuleitungsdrahtbruch durch verschiedene Einwirkungen.
4) Ausfallende Sicherung in der Magnetspule.
5) Drahtbruch oder Kurzschluß in der Magnetspule.

Jeder dieser vorgenannten Fehler können einzelne wichtige Anlagenteile bis hin zum totalen Anlagenausfall führen. Die daraus resultierenden Terminprobleme sowie hohe finanzielle Verluste sind hinlänglich bekannt.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten nur sehr schwer abstellbare Systemfehler derart zu kontrollieren und steuern, dass die Anlagen störungsfrei durchlaufen.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der im Gebrauchsmuster 1 angegebenen Merkmale.
Die vorgeschlagene elektro-pneumatische Antriebssteuerung ist wie folgt beschrieben redundant aufgebaut und hundertprozentig überwacht.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten besonderen Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass insoweit eine Beschränkung erfolgt. Es zeigen:
1 Wechselventil Teil 8 mit angebauten Magnetventilen MV1 und MV2 die durch je 1 Stück Näherungsinitiator überwacht werden.
2 Wechselventil Teil 8 mit angebauten Magnetventilen MV1 und MV2 die durch je 1 Stück Druckschalter überwacht werden.
3 Wechselventil Teil 8 mit angebauten Magnetventilen MV1 und MV2 die durch je 1 Stück Näherungsinitiator und Druckschalter überwacht werden.
4 Wechselventil Teil 8 mit angebauten Magnetventilen MV1 und MV2 die durch je 2 Stück Näherungsinitiator, oder je 2 Stück Druckschalter überwacht werden. Zusätzlich mit Schnellentlüftungsventil
1 Steuerblock mit den Bezugszeichen:

8 Spezial-Sicherheitswechselventil mit angepaßtem Kolben ausgelegt auf die Kv-Werte der vorgeschalteten Magnetventile (10) und (12). Das System ist so ausgelegt, daß bei dem größtmöglichen Luftdurchsatz in Richtung Antrieb, noch eine sichere Kolben-Zwangswegeschaltung bei umgekehrter Luftführung durch das Differenzkolbenprinzip mit anschließender Absperrung auf der Magnetventilseite erfolgt, die durch eine Störung des jeweiligen Magnetventil bzw. des Ansteuerkreis ausgelöst wird. Durch das Überwachungssystem der Näherungsinitiatoren (12) oder (14) der Druckschalter (18) oder (20) wird eindeutig das jeweils defekte bzw. abgesteuerte Magnetventil angezeigt. Dadurch kann einer der vorgenannten Systemfehler behoben bzw. ausgetauscht werden, ohne daß der Antrieb ungewünscht umsteuert und eine Anlagenstörung entsteht. Anschlußseite 1 zum Antrieb,Namuranschluß nach VDI/VDE 3845 flanschbar, sowie 2 x G1/4" Innengewinde für offene Verrohrung. Anschlußseite 2 und 3 je zu den Magnetventilen MV1 und MV2, Namuranschluß nach VDINDE3845 flanschbar. Zuluftanschluß 4 Innengewinde G1/4", auf Wunsch mit integriertem oder eingeschraubtem Rückschlagventil für Zuluftabblockung, damit die Hilfsenergie Luft bei plötzlichem Ausfall nicht aus dem Antrieb entweicht und die Armatur eine zu diesem Zeitpunkt nicht gewünschte andere Stellung anfährt. Sofern die Bauart der Magnetventile MV1 und MV2 eine Zuluftversorgung direkt über das Wechselventil Teil 8 nicht erlaubt, muß die Zuluftversorgung direkt an jedem Ventil erfolgen. Wenn die Magnetventile MV1 und MV2 nicht an die Anschlußseite 1 oder 2 angeflanscht werden können oder sollen, ist eine offene Verrohrung möglich, ohne daß die redundante Sicherheit und die Funktionsüberwachung nachhaltig gestört ist.
10 Magnetventil MV1 zur Betätigung des Antriebes. Bei Anlegung der elektrischen Hilfsenergie an die Magnetspule schaltet das Magnetventil um. Die Luft strömt durch das Magnetventil,durch das Wechselventil Teil 8 zum Antrieb, der somit umsteuert, sofern dieser von dem MV2 Teil 12 noch nicht angesteuert wurde.
12 Magnetventil MV2 zur Betätigung des Antriebes. Bei Anlegung der elektrischen Hilfsenergie an die Magnetspule schaltet das Magnetventil um. Die Luft strömt durch das Magnetventil,durch das Wechselventil Teil 8 zum Antrieb, der somit umsteuert, sofern dieser von dem MV1 Teil 10 noch nicht angesteuert wurde.
14 Näherungsinitiator eingebaut in dem Teil 10 zur Stellungsüberwachung. Wenn das Magnetventil ungewollt und nicht gewünscht die angesteuerte Stellung Belüftung des Antriebes verläßt, erfolgt über die vorgeschaltete Steuerung eine Störmeldung. Somit kann der Fehler behoben, und die Steuereinheit auf volle redudante Funktion gebracht werden.
16 Näherungsinitiator eingebaut in dem Teil 12 zur Stellungsüberwachung. Wenn das Magnetventil ungewollt und nicht gewünscht die angesteuerte Stellung Belüftung des Antriebes verläßt, erfolgt über die vorgeschaltete Steuerung eine Störmeldung. Somit kann der Fehler behoben werden, und die Steuereinheit auf volle redudante Funktion gebracht werden.

2 Steuerblock mit den Bezugszeichen:

8 Spezial-Sicherheitswechselventil mit angepaßtem Kolben ausgelegt auf die Kv-Werte der vorgeschalteten Magnetventile (10) und (12). Das System ist so ausgelegt, daß bei dem größtmöglichen Luftdurchsatz in Richtung Antrieb, noch eine sichere Kolben-Zwangswegeschaltung bei umgekehrter Luftführung durch das Differenzkolbenprinzip mit anschließender Absperrung auf der Magnetventilseite erfolgt, die durch eine Störung des jeweiligen Magnetventil bzw. des Ansteuerkreis ausgelöst wird. Durch das Überwachungssystem der Näherungsinitiatoren (12) oder (14) der Druckschalter (18) oder (20) wird eindeutig das jeweils defekte bzw. abgesteuerte Magnetventil angezeigt. Dadurch kann einer der vorgenannten Systemfehler behoben bzw. ausgetauscht werden, ohne daß der Antrieb ungewünscht umsteuert und eine Anlagenstörung entsteht. Anschlußseite 1 zum Antrieb,Namuranschluß nach VDINDE 3845 flanschbar, sowie 2 x G1/4" Innengewinde für offene Verrohrung. Anschlußseite 2 und 3 je zu den Magnetventilen MV1 und MV2, Namuranschluß nach VDI/VDE3845 flanschbar. Zuluftanschluß 4 Innengewinde G1/4", auf Wunsch mit integriertem oder eingeschraubtem Rückschlagventil für Zuluftabblockung, damit die Hilfsenergie Luft bei plötzlichem Ausfall nicht aus dem Antrieb entweicht und die Armatur eine zu diesem Zeitpunkt nicht gewünschte andere Stellung anfährt. Sofern die Bauart der Magnetventile MV1 und MV2 eine Zuluftversorgung direkt über das Wechselventil Teil 8 nicht erlaubt, muß die Zuluftversorgung direkt an jedem Ventil erfolgen. Wenn die Magnetventile MV1 und MV2 nicht an die Anschlußseite 1 oder 2 angeflanscht werden können oder sollen, ist eine offene Verrohrung möglich, ohne daß die redundante Sicherheit und die Funktionsüberwachung nachhaltig gestört ist.
10 Magnetventil MV2 zur Betätigung des Antriebes. Bei Anlegung der elektrischen Hilfsenergie an die Magnetspule schaltet das Magnetventil um. Die Luft strömt durch das Magnetventil,durch das Wechselventil Teil 8 zum Antrieb, der somit umsteuert, sofern dieser von dem MV1 Teil 10 noch nicht angesteuert wurde
12 Magnetventil MV2 zur Betätigung des Antriebes. Bei Anlegung der elektrischen Hilfsenergie an die Magnetspule schaltet das Magnetventil um. Die Luft strömt durch das Magnetventil,durch das Wechselventil Teil 8 zum Antrieb, der somit umsteuert, sofern dieser von dem MV1 Teil 10 noch nicht angesteuert wurde.
18 Druckschalter angebaut an das Teil 8, zur Drucküberwachung zwischen dem Magnetventil MV1 und dem Antrieb. Sobald das Magnetventil ungewollt und nicht gewünscht die angesteuerte Stellung Belüftung des Antriebes verläßt, wird dieser Weg entlüftet, das Wechselventil schließt, der Steuerdruck wird über das abgesteuerte Magnetventil entspannt. Dadurch wird der erforderliche Steuerdruck am Druckschalter unterschritten und ein Schaltbefehl ausgelößt. Somit erfolgt über die vorgeschaltete Steuerung eine Störmeldung. Der Fehler kann behoben, und die Steuereinheit auf volle redudante Funktion gebracht werden.
20 Druckschalter angebaut an das Teil 8, zur Druckübewachung zwischen dem Magnetventil MV2 und dem Antrieb. Sobald das Magnetventil ungewollt und nicht gewünscht die angesteuerte Stellung Belüftung des Antriebes verläßt, wird dieser Weg entlüftet, das Wechselventil schließt, der Steuerdruck wird über das abgesteuerte Magnetventil entspannt. Dadurch wird der erforderliche Steuerdruck am Druckschalter unterschritten und ein Schaltbefehl ausgelößt. Somit erfolgt über die vorgeschaltete Steuerung eine Störmeldung. Der Fehler kann behoben, und die Steuereinheit auf volle redudante Funktion gebracht werden.

3 Steuerblock mit den Bezugszeichen:

8 Spezial-Sicherheitswechselventil mit angepaßtem Kolben ausgelegt auf die Kv-Werte der vorgeschalteten Magnetventile (10) und (12). Das System ist so ausgelegt, daß bei dem größtmöglichen Luftdurchsatz in Richtung Antrieb, noch eine sichere Kolben-Zwangswegeschaltung bei umgekehrter Luftführung durch das Differenzkolbenprinzip mit einschließender Absperrung auf der Magnetventilseite erfolgt, die durch eine Störung des jeweiligen Magnetventil bzw. des Ansteuerkreis ausgelöst wird. Durch das Überwachungssystem der Näherungsinitiatoren (12) oder (14) der Druckschalter (18) oder (20) wird eindeutig das jeweils defekte bzw. abgesteuerte Magnetventil angezeigt. Dadurch kann einer der vorgenannten Systemfehler behoben bzw. ausgetauscht werden, ohne daß der Antrieb ungewünscht umsteuert und eine Anlagenstörung entsteht. Anschlußseite 1 zum Antrieb,Namuranschluß nach VDI/VDE 3845 flanschbar, sowie 2 x G1/4" Innengewinde für offene Verrohrung. Anschlußseite 2 und 3 je zu den Magnetventilen MV1 und MV2, Namuranschluß nach VDINDE3845 flanschbar. Zuluftanschluß 4 Innengewinde G1/4", auf Wunsch mit integriertem oder eingeschraubtem Rückschlagventil für Zuluftabblockung, damit die Hilfsenergie Luft bei plötzlichem Ausfall nicht aus dem Antrieb entweicht und die Armatur eine zu diesem Zeitpunkt nicht gewünschte andere Stellung anfährt. Sofern die Bauart der Magnetventile MV1 und MV2 eine Zuluftversorgung direkt über das Wechselventil Teil 8 nicht erlaubt, muß die Zuluftversorgung direkt an jedem Ventil erfolgen. Wenn die Magnetventile MV1 und MV2 nicht an die Anschlußseite 1 oder 2 angeflanscht werden können oder sollen, ist eine offene Verrohrung möglich, ohne daß die redundante Sicherheit und die Funktionsüberwachung nachhaltig gestört ist.
10 Magnetventil MV2 zur Betätigung des Antriebes. Bei Anlegung der elektrischen Hilfsenergie an die Magnetspule schaltet das Magnetventil um. Die Luft strömt durch das Magnetventil,durch das Wechselventil Teil 8 zum Antrieb, der somit umsteuert, sofern dieser von dem MV1 Teil 10 noch nicht angesteuert wurde
12 Magnetventil MV2 zur Betätigung des Antriebes. Bei Anlegung der elektrischen Hilfsenergie an die Magnetspule schaltet das Magnelventil um. Die Luft strömt durch das Magnetventil,durch das Wechselventil Teil 8 zum Antrieb, der somit umsteuert, sofern dieser von dem MV1 Teil 10 noch nicht angesteuert wurde.
18 Druckschalter angebaut an das Teil 8, zur Drucküberwachung zwischen dem Magnetventil MV1 und dem Antrieb. Sobald das Magnetventil ungewollt und nicht gewünscht die angesteuerte Stellung Belüftung des Antriebes verläßt, wird dieser Weg entlüftet, das Wechselventil schließt, der Steuerdruck wird über das abgesteuerte Magnetventil entspannt. Dadurch wird der erforderliche Steuerdruck am Druckschalter unterschritten und ein Schaltbefehl ausgelößt. Somit erfolgt über die vorgeschaltete Steuerung eine Störmeldung. Der Fehler kann behoben, und die Steuereinheit auf volle redudante Funktion gebracht werden.
20 Druckschalter angebaut an das Teil 8, zur Drucküberwachung zwischen dem Magnetventil MV2 und dem Antrieb. Sobald das Magnetventil ungewollt und nicht gewünscht die angesteuerte Stellung Belüftung des Antriebes verläßt, wird dieser Weg entlüftet, das Wechselventil schließt, der Steuerdruck wird über das abgesteuerte Magnetventil entspannt. Dadurch wird der erforderliche Steuerdruck am Druckschalter unterschritten und ein Schaltbefehl ausgelößt. Somit erfolgt über die vorgeschaltete Steuerung eine Störmeldung. Der Fehler kann behoben, und die Steuereinheit auf volle redudante Funktion gebracht werden.

4 Steuerblock wie 1 bis 3, jedoch mit zusätzlichem Schnellentlüftungsventil (22) für größere Entlüftungsleistung, damit alle pneum. gesteuerte Antriebe anlagenspezifische oder vorgeschriebene Sicherheitsöffnungs- bzw. Schließzeiten erreichen. Sonst wie vor beschrieben.

Bezugszeichen

1: Anschlußseite 1 zum Antrieb mit Namur VDI/VDE 3845 Anschlüsse
2: Anschlußseite 2 zu dem Magnetventilen MV1 mit Namur VDI/VDE 3845
: Anschlüsse
3: Anschlußseite 3 zu dem Magnetventilen MV2 mit Namur VDI/VDE 3845
: Anschlüsse
4: Zuluftanschluß 4 Innengewinde G1/4"
8: Sicherheitswechselventil mit Namur VDI/VDE 3845 Anschlüsse
10: Magnetventil MV1 mit Namur VDI/VDE 3845 Anschlüsse
12: Magnetventil MV2 mit Namur VDI/VDE 3845 Anschlüsse
14: Näherungsinitiator (MV1)
16: Näherungsinitiator (MV2)
18: Druckschalter P1
20: Druckschalter P2
22: Schnellentlüftungsventil mit Namur VDI/VDE 3845 Anschlüsse

Claims

Sicherheitswechselventil (1–4) enthaltend ein Gehäuse (8) mit einem Strömungsmedium durchströmbaren Innenraum, vorzugsweise gasförmig. Mit Anschlusseite (1) nach DIN/VDI/VDE 3845. Mit Innengewinde zur Befestigung der beidseitigen Abschlussdeckel. Mit Antrieb-Steuermediumanschluß (4) und davon verzweigengenden Bohrungen die das Steuermedium über die beidseitigen Deckel an die Steuerventile (10 und 12) als Hauptversorgung weiterleiten. Mit Dichtflächen zentrisch liegend, die die beidseitigen Abschlussdeckel zum Innenraum und nach außen mittels Elastomerdichtung abdichten. Weiter zum Zentrum auf jeder Deckelinnenseite eine Dichtfläche die im Zusammenspiel mit den beiden außenliegenden Kolbendichtungen des Differenzdruckwechselkolben bei ungewolltem absteuern eines Steuerventils (10 oder 12) durch eine Störung, eine Rückströmung des Steuermediums vom Antrieb verhindert und eine ungewollte Umschaltung des Antriebs und somit der Armatur ausschließt. Die Kolbendurchmesser sind zum Innenraumdurchmesser ringspaltmäßig so angepaßt, daß das vorbeiströmende Steuermedium den max Kv-Werten der jeweils an die Abschlussdeckel angebauten Magnetventile entspricht.
Ausführung (1) Sicherheitswechselventil (8) mit angebauten Magnetventilen (10) und (12) mit jeweils eingebautem Näherungsinitiator der die Stellung des Magnetventils überwacht. Sofern ein Magnetventil ungewollt die angesteuerte Stellung verläßt, erfolgt eine Meldung die dem Bedienerpersonal die Störung mitteilt. Das defekte Ventil bzw. der Steuerkreis kann überprüft und instandgesetzt werden,damit die 100 % tige reduntante Ausführung mit Stellungsüberwachung erneut hergestellt wird.
Ausführung (2) Sicherheitswechselventil (8) mit angebauten Magnetventilen (10) und (12). Mit 2 Druckschaltern (18) und (20). Je ein Druckschalter ist einem Magnetventil zur Überwachung zugeordnet. Sobald ein Magnetventil ungewollt die angesteuerte Stellung verläßt, entsteht ein Differenzdruck. Der Differenzdruckwechselkolben schließt den Weg zwischen dem Magnetventil und dem Antrieb. So entsteht eine drucklose Zone. Der Druckschalter unterschreitet seinen eingestellten Schaltpunkt. Somit erfolgt eine Meldung die dem Bedienerpersonal die Störung mitteilt. Das defekte Ventil bzw. der Steuerkreis kann überprüft und instandgesetzt werden, damit die 100 % tige reduntante Ausführung mit Stellungsüberwachung erneut hergestellt wird.
Ausführung (3) Sicherheitswechselventil (8) mit angebautem Magnetventil (10) und (12). Mit einem Druckschalter (20). Dieser Druckschalter überwacht den Druck zwischen dem Magnetventil (12) und dem Antrieb. Sobald das Magnetventil (10) ungewollt absteuert erfolgt der Ablauf wie unter Punkt 3 (2) beschrieben. Wenn das Magnetventil (12) absteuert entsteht ein Differenzdruck. Der Differenzdruckwechselkolben schließt den Weg zwischen dem Magnetventil (12) und dem Antrieb. So entsteht eine drucklose Zone. Der Druckschalter unterschreitet seinen Eingestellten Schaltpunkt. Somit erfolgt eine Meldung die dem Bedienerpersonal die Störung mitteilt. Das defekte Ventil (12) bzw. der Steuerkreis kann überprüft und instandgesetzt werden, damit die 100 % tige reduntante Ausführung mit Stellungsüberwachung erneut hergestellt wird.
Ausführung (4) Sicherheitswechselventil (8) mit angebautem Magnetventil (10) und (12). Mit einem Druckschalter (20). Dieser Druckschalter überwacht den Druck zwischen dem Magnetventil (12) und dem Antrieb. Sobald das Magnetventil (10) ungewollt absteuert erfolgt der Ablauf wie unter Punkt 3 (2) beschrieben. Wenn das Magnetventil (12) absteuert entsteht ein Differenzdruck. Der Differenzdruckwechselkolben schließt den Weg zwischen dem Magnetventil (12) und dem Antrieb. So entsteht eine drucklose Zone. Der Druckschalter unterschreitet seinen Eingestellten Schaltpunkt. Somit erfolgt eine Meldung die dem Bedienerpersonal die Störung mitteilt. Das defekte Ventil (12) bzw. der Steuerkreis kann überprüft und instandgesetzt werden, damit die 100 % tige reduntante Ausführung mit Stellungsüberwachung erneut hergestellt wird. Mit angebautem Schnellentlüftungsventil (22), das auch an die 1-3 angebaut weden kann.