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TROMMELVERTEILER ZUR STEUERUNG DER
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ZYKLISCHEN GEGENSPULUNG VON FILTERN (Ausscheidung aus P 29 06 353.4-23)
TROMMELVERTEILER
ZUR STEUERUNG DER ZYKLISCHEN GEGENSPULUNG VON FILTERN Die Erfindung bezieht sich
auf einen Trommelverteiler der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.
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Bei der zyklischen Gegenspülung von Filtern durchdringt Staubluft
von außen die Filter, insbesondere Filterschläuche,und wird am oberen Austrittsende
der Filter-(schläuche)als gereinigte Luft gesammelt - und je nach Anlage - wieder
in den Betrieb oder ins Freie abgegeben.
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Obwohl jeder einzelne Filterschlauch eine verhältnismäßig große Luft-
und Staubmenge verarbeiten kann, ist wegen der enormen Belastung sowohl durch die
Luft- als auch durch die Staubmenge eine sehr große Anzahl Filterschläuche notwendig.
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Zwei Filtertypen stehen heute im Vordergrund.
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Der erste Filtertyp findet häufig Anwendung in Getreidemehlen und
ähnlichen Anlagen. In derartigen Anlagen wird durch die sehr grobe Vielzahl der
Staubluftquellen das Prinzip der dezentralen Luftreinigung mit verhältnisma#ßig
kleinen Filtereinheiten gefordert. Diese Filtereinheiten haben in der Regel 10 bis
50 - und in Extremfällen bis 100 -einzelne Filterschläuche. In einer Mühle werden
vielfach 10 bis 20 solcher Filtereinheiten eingesetzt. Der große Vorteil dieses
Systems liegt darin, daß die Luft-Sammelleitungen noch in den Betriebsräurnen geführt
und ebenso der Filter im Mühlengebäude untergebracht werden kann. Die Plazierung
des Filters im Mühlengebäude hat auch den Vorteil, daß Kondensationsprobleme vermieden
werden können. Dieser Filtertyp wird häufig Mühlenfilte genanlit.
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Der zweite Filtertyp kann als Industriefilter bezeichnet werden. Er
findet meistens Anwendung in der chemischen Industrie, z.B. Kunststoff- oder Zementindustrie.
Hierbei wird in der Regel die verunreinigte Luft in verhältnismäßig großen Filtereinheiten
zentral gesammelt und gereinigt.
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Diese Filter weisen 100 bis 1000 und teilweise mehr als 1000 Filterschläuche
auf. Die Hauptluft-Sammelleitung weist dabei einen Durchmesser von 1 bis 2 m und
mehr auf. Deswegen, aber auch wegen der Filtergröße, muß diese Anlage im Freien
aufgestellt werden.
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Bei den Mühlenfiltern wird meistens Niederdruckluft von weniger als
2 bar, in der Regel 1,5 bar verwendet. Die Niederdruckluft kann mit Membran- oder
Kreiskolbengebläsen ölfrei erzeugt werden. Um bei der Gegenspülung trotz der relativ
niedergespannten Spülluft genügend Effizienz zu erhalten, muß jedem einzelnen Filterschlauch
ein Gegenspülventil zugeordnet sein. Der ühlenfilter weist deshalb eine gleiche
Anzahl Filterschläuche und Gegenspülventile auf, also z.B. 10 bis 100 Stück.
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Der Mühlenfilter muß meistens eine große Anzahl einzelner Staubluftquellen
sammeln. Vielfach reagieren die einzelnen Luftverbraucher darüberhinaus auch äußerst
empfindlich auf Luftmengenschwankungen.
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Beim Gegenspülvorgang wird nun nicht nur ein Filterschlauch außer
Betrieb gesetzt; vielmehr wird noch eine Menge Energie in Form von Gegenspülluft
in das Filtergehäuse eingeblasen. Als Faustregel wird nun angenommen, daß nicht
mehr als 1/15 bis 1/30 der Filterschläuche gleichzeitig gereinigt werden darf, um
Schäden, insbesondere unerwünschte Rückwirkungen auf die Strömungsverhältnisse der
Luftverbraucher zu vermeiden. Der Spülvorgang dauert in der Praxis meistens weniger
als 1 Sekunde, häufig sogar nur 0,1 bis 0,3 Sekunden.
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Bei einem Filter mit mehreren, beispielsweise 25 Filterschläuchen,
werden je nach Luft- und Staubbelastung die einzelnen Filterschläuche zyklisch in
Zeitabständen von 10 bis 60 Sekunden der Gegenspülung unterworfen und dabei gereinigt.
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Sind alle Filterschläuche gereinigt, beginnt der Zyklus von vorne.
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Xhnlich arbeitet der#Industriefilter; nur daß dort meistens eine Anzahl
von beispielsweise 10 Filterschläuchen über eine gemeinsame Verteilleitung und ein
gemeinsames Ventil beaufschlagt werden. Hat der Filter 200 bis 300 Filterschläuce,
messen auch hier 20 bis 30 Ventile gesteuert werden.
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Die Entwicklung der Steuerung der fluidischen Betätigung der Spülluftventile
und dementsprechend auch die der ganzen Filteranlage hat in den vergangenen Jahrzehnten
mehrere Wandlungen durchgemacht. Nachdem mechanische und elektrische Steuerungen
schon bekannt waren, wurden bereits zu Beginn der Sechziger Jahre elektrisch-elektronische
Steuerungsgeräte von der Anmelderin (DE-AS 1 407 922) in aller Welt eingesetzt.
Die Anmelderin versuchte dann in jüngerer Zeit einen weiteren Schritt mit der Anwendung
einer ausschließlich fluidischen Steuerung gemäß der DE-OS 2 233 529 - dies, nachdem
die entsprechende elektrisch-mechanische Steuertechnik seit vielen Jahren eine ebenso
große Betriebssicherheit anbietet.
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Eine rein fluidische Steuerung hat jedoch zwei überzeugende Vorteile.
Der Filter kann mit der in ihm schon vorhandenen Energie, nämlich der Druckluft,
gesteuert werden. Zudem ist eine rein fluidische Steuerung explosionssicher, da
sie nicht mit der Gefahr einer Funkenbildung oder starken Erwärmung behaftet ist.
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Beim Mühlenfilter glaubte man - wollte man vom bewährten Prinzip der
Einzelschlauchreinigung nicht abgehen - sozusagen am Ende der Entwicklung zu stehen.
Demgemäß sind in jüngster Zeit auch immer mehr Bestrebungen bekannt geworden, die
sogenannten Hochdruck-Industriefilter mit 2 bis 8 bar Druckluft zu Mühlenfiltern
zu verkleinern. Da dann theoretisch etwa zehnmal weniger Ventile gebraucht würden,
würde auch der benötigte Steueraufwand entsprechend geringer. Dies wiederum würde
theoretisch dazu führen, daß ein entsprechend verkleinerter Industriefilter preisgünstiger
als der bisherige Mühlenfilter herstellbar wäre.
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Der gattungsgemäße Trommelverteiler ist aus der DE-OS 22 33 529 bekannt.
Der bekannte Trommelverteiler wird hierbei für ein Verfahren und eine Filtersteueranlage
zur zyklischen Gegenspülung von Filterschläuchen
mit jeweils zugeordnetem
Membranventil eingesetzt, wobei eine selbsttätige zyklische Ansteuerung der Membranventile
mittels einer rein pneumatisch-mechanischen Folgesteuerung sichergestellt und hierbei
die Spülstoßlänge und der Spülstoßabstand jeweils über eine verstellbare Drossel
variierbar sind. Die aus der DE-OS 22 33 529 bekannte Schaltung zur Steuerung der
zyklischen Gegenspülung von Filterschläuchen stellt eine Folgeschaltung dar, die
als ein geschlossenes Druckfluidsystem betrachtet werden kann.Demgemäß ist mittels
der aus der DE-OS 22 33 529 bekannten Steueranlage eine voneinander unabhängige
Veränderbarkeit der den Steuerzyklus kennzeichnenden Steuergrößen, beispielsweise
des Spülstoßabstandes und der Spülstoßlänge nicht in jedem Fall gewährleistet. Denn
bereits die Verstellung einer Drossel wirkt sich auf den gesamten Signalfluß im
Gesamtsystem aus. Das gesamte Steuersystem stellt bezüglich des Druckfluides bzw.
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der fluidischen Steuersignale ein gekoppeltes Schwingungssystem dar.
Ergänzend sei noch bemerkt, daß die Lehre der DE-OS 22 33 529 keinerlei elektronische
oder elektrische Bauteile aufweist, da sich die aus dieser Druckschrift bekannte
Filtersteueranlage zur Vermeidung von Explosionsgefahren ausdrücklioh von elektrischen-oder
elektronischen Bauteilen abwendet.
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Im übrigen werden gemäß der aus der DE-OS 22 33 529 bekannten Lehre
die den Filtern zugeordneten fluidisch betätigbaren Membranventile einzeln oder
gruppenweise direkt oder über Schnellventile angesteuert. Notwendiger Bestandteil
dieser bekannten, rein pneumatischen Folgesteuerung ist hierbei der gattungsgemäße
Trommelverteiler. Dieser Trommelverteiler erfüllt eine Doppelfunktion. Einerseits
versorgt derTrommelverteiler die Membranventile bzw. -gruppen bzw.
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Schnellventile dadurch mit Druckluft, daß sein Innenraum mit der Druckluftquelle
dauernd verbunden ist und seine Wandung als Signalausgänge wirkende Bohrungen, d.h.
die
Mündungen der ersten Fluidkanäle,aufweist. Andererseits stellt
der Trommelverteiler eine zyklische Entlüftung der Membranventile bzw. zyklische
Gegenspülung der Filter dadurch sicher, daß er den drehbar im Hohlraum angeordneten
Verteilerarm aufweist, welcher die Mündung des zweiten Fluidkanals nacheinander
in fluchtende Position vor die Mündungen der ersten Fluidkanäle bringt. Befinden
sich die Mündungen der beiden Fluidkanäle in fluchtender Position zueinander, dann
wird ein am in den Außenraum des Trommelverteilers führenden Ausgang des zweiten
Fluidkanals angeordnetes Entlüftungsventil betätigt. Der Verteilerarm wird im bekannten
Trommelverteiler mittels eines Klinkenrades und eines bistabilen pneumatischen Steuerelementes
nacheinander vor die Mündungen der ersten Fluidkanäle gedreht; dann wird entlüftet.
Die Entlüftung bewirkt einen Spülstoß in den Filter.
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Die Verwendung eines Trommelverteilers führt zu einer erheblichen
Vereinfachung der Steuermittel zur Steuerung der zyklischen Gegenspülung da über
eine einzige Entlüftungsleitung, nämlich den zweiten Fluidkanal und das an dessen
Ausgang vorgesehene Entlüftung.#ventil,die Steuerung sämtlicher Filter bewirkt werden
kann.
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Der gattungsgemäße Trommelverteiler hat jedoch den Nachteil, daß infolge
seines rein fluidischen Antriebes die Mündungen der ersten und zweiten Fluidkanäle
nicht immer lagegenau zueinander positionierbar sind.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, den gattungsgemäßen
Trommelverteiler, insbesondere dessen Steuerbarkeit unter weitestgehender Beibehaltung
seiner bisherigen Vorteile zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird durch das kennzeichnende Merkmal des Anspruchs
1 gelöst.
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Die erfindungsgemäße Lösung hat zunächst den Vorteil, daß der Trommelverteiler
nunmehr über elektronisch vorgegebene Taktsignale direkt steuerbar ist.
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Zwar ist es aus der DE-OS 14 07 922 bekannt, zur Steuerung des Gegenspülzyklus
von Filtern Taktsirinale elektronisch vorzuseben.
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Eine solche Maßnahme hat den Vorteil, daß sie äußerst preisgünstig
realisierbar ist, da zur Vorgabe der elektronischen Taktsignale jede elektronische
Uhr, beispielsweise ein Schwingquarz einsetzbar ist. Hinzu kommt, daß hierdurch
ein der Elektronik eigenes sehr hohes Maß an Genauigkeit dem Steuerzyklus des Trommelverteilers
von vorneherein aufgeprägt werden kann. Ferner wird zur Erzeugung der elektronischen
Taktsignale nur äußerst wenig Fremdenergie benötigt. Diejenigen Arbeitselemente,
die jedoch den größten Teil der insgesamt von der Steueranlage zur zyklischen Gegenspülung
von Filterschläuchen benötigten Energie verbrauchen, nämlich die fluidisch betätigten
Ventile,werden über fluidische Steuermittel betätigt. Hierzu ist aber die ohnehin
in einer Filtersteueranlage zur zyklischen Gegenspülung von Filtern vorhandene Druckluft
verwendbar.
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Darüber hinaus hat die erfindungsgemäße Lösung den Vorteil,.
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daß die taktweise Bewegung des Ankers im Schrittmotor durch die ortsfeste
Anordnung der Statorpole des Schrittmotors genau festgelegt wird. Die im Schrittmotor
vorgegebene Geometrie bestimmt demnach eindeutig die Bewegung des Verteilerarmes.
Hierdurch wird die Genauigkeit der Positionierung der Mündung des zweiten Fluidkanales
bezüglich der Mündungen der ersten Fluidkanäle erheblich erhöht und damit eine Verbesserung
der Steuerbarkeit erzielt.
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Weitere bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Trommelverteilers
ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 9.
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Die Maßnahme gemäß Anspruch 2 hat den Vorteil einer besonders einfachen
Ausgestaltung des Schrittmotors, wobei infolge der Ausgestaltung des Verteilerarmes
als Anker und der Lage der Statorpole eine Selbstjustierung der Mündungen der ersten
und zweiten Fluidkanäle erzielbar ist.
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Die Maßnahme gemäß Anspruch 3 hat den Vorteil einer minimalen Anzahl
von benötigten Statorpolen zur lagergenauen Selbstjustierung der Mündungen der ersten
und zweiten Fluidkanäle.
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Die Maßnahme gemäß Anspruch 4 hat den Vorteil einer hohen Symmetrie
des Ankers und damit einer besseren Steuerbarkeit desselben.
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Die Maßnahme gemäß Anspruch 5 hat den Vorteil, eine Reduzierung der
benötigten Ankerpole unter gleichzeitiger Ausnutzung der Maßnahmen gemäß Anspruch
3.
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Die Maßnahme gemäß Anspruch 6 dient der Erhöhung der Lagegenauigkeit
bei der Selbstjustie--ung der Mündungen der ersten und zweiten Fluidkanäle.
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Die Maßnahme gemäß Anspruch 7 stellt einen besonders einfach ansteuerbaren
Schrittmotor dar.
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Die Maßnahme gemäß Anspruch 8 hat den fertigungstechnischen Vorteil,
daß die Drehwelle des Verteilerarmes mit Spielpassung in der Axialbohrung des Trommelkörpers
angeordnet werden kann, gleichwohl aber eine druckfluiddichte Abdichtung zwischen
der Wandung der Axialbohrung und den Kugellagern - und damit eine Erhöhung der Steuergenauigkeit
gewährleistet ist.
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Die Maßnahme gemäß Anspruch 9 hat den Vorteil, daß die Steuerung zweier
eine zyklische Gegenspülung wesentlich kennzeichnender Steuergrößen, nämlich des
Spülstoßabstandes und der Spülstoßdauer, mit wenig Energie und gleichzeitig mit
einer der Elektronik eigenen Präzision durchführbar ist.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter
Heranziehung der beigefügten schematischen Darstellungen näher beschrieben.
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In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1 einen vollständigen Niederdruckfilter;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Steueranordnung für den Filter gemäß
Fig. 1; Fig. 3 eine vergrößerte schematische Schnittdarstellung eines Teiles der
Filtersteueranlage, wobei jedoch der Trommelverteiler nicht als Schrittmotor ausgebildet
ist; Fig. 4 eine Draufsicht auf den in Fig. 3 dargestellten Teil der Filtersteueranlage;
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäß
zu einem Schrittmotor ausgestalteten Trommelverteilers; Fig. 6 ein schematisches
Schaltschema der elektronischen Steuereinheit er Filtersteueranlage; und Fig. 7
das vom Schaltschema gemäß Fig. 6 abgegebene Impulsmuster.
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Der in Fig. 1 dargestellte Nie<1erdruckfilter weist eine zylindrische
Gehäusewand 3 auf und ist im wesentlichen in eine Staubluftkammer 13, eine Reinluftkammer
6 und einen Spüllufttank 8 unterteilt. Die Staubluftkammer 13 wird durch einen verschieblichen
Boden 14 gegen einen Austl-agstrichter 15 abgetrennt. Statt des verschiebliachten
Bodens 14 kann auch eine andere Schleuse zur Verbindung der Staubluftkammer 13 nach
außen vorgesehen sein. Der Filter weist ferner einen Eintrittsstutzen 16 zur Zuführung
der staubhaltigen Luft in die Staubkammer13 auf. Die Staubluftkammer ist mittels
einer Abschlußplatte 12 von der Reinluftkammer 6 abgetrennt. An der Abschlußplatte
12 sind mehrere Filterschläuche 4, 4' aufgehängt.
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Die Filterschläuche bestehen im wesentlichen aus einem zylindrischen
Stützkorb 18 und einem darüber gestülpten rohrförmigen Filtergewebe. Jeder Filterschlauch
hat eine nach oben freie öffnung, durch die die durch das Filtergewebe gereinigte
Luft frei abströmen kann. Die gereinigte Luft strömt in die Reinluftkammer 6 und
von dort über einen Austragstutzen 17 ins Freie oder zurück in den Arbeitsprozeß.
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Der Spüllufttank 8 ist innerhalb der Reinluftkammer 6 und im Abstand
über der Staubluftkammer 13 so angeordnet, daß die Abluft ungehindert in die Reinluftkammer
6 stromen.
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kann.
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Wesentliches Element in der elektronischen Steuereinheit 2 ist ein
elektronischer Taktpulsgenerator 225(Fig. sl, ~der quasi als elektronische präzision
suhr der gesamten Steuerung vçrgeschaltet ist. Als derartige elektronische Präzisionsuhr
eignet sich beispielsweise ein Schwingquarz. Ausgehend von den elektronischen Taktsignalen
sind zenit hilfe ,der elektrqnischen Steuereinheit 2 und den
Steuermitteln 1 die Membranventilanordnungen 7 über die Druckluftschläuche 11 zyklisch
ansteuerbar, um die Filterschläuche 4, 4' zyklisch mit Druckluftstößen zu beaufschlagen.
Der nach jedem Spülstoß von der J#ilteraußenwandung abgefallene Staub sammelt sich
auf dem als Schieber ausgebildeten Boden 14 und kann über den Austragstrichter 15
abgezogen werden. Im Bereich des Austragstrichters 15 kann ein (nicht dargestellter)
Abklopfhammer vorgesehen sein, der zur Verhinderung von Brückenbildung periodisch
von der elektronischen Steuereinheit#nsteuerbar ist. Hierdurch wird ein unerwünschter
Materialstau im Bereich des Austragstrichters 15 bzw. des Bodens 14 und damit eine
unerwünschte Druckveränderung in der Staubluftkammer 13 vermieden.
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Gemäß Fig. 2 u. 3 sImdle Membranventilanordnungen 7, 7' jeweils aus
einer Ventilmembran 42, 42' mit darüber angeordneter Gegendruckkammer 41, 41' sowie
die Gegen-
8 wird über eine Leitung 9 von einem Niederdruckluftverdichter 10, beispielsweise
einem Kreiskolbenverdichter mit öl- und kondenswasserfreier Druckluft von etwa
1,5 bar
beaufschlagt. Per im Spüllufttank R herrschende nruck jiett beim dargestellten Ausführungsbeispiel
demnach um etwa 0,5 bar über dem in der @einluftkammer 6 @errschenden Druck. Der
Seül-@u@ttank weist eine ausreichende Kapazität zur Lieferung der für die Spülung
der Filterschläuche notwendigen Druckluftstöße auf.
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Die Spülstöße werden nun durch die im Spüllufttank 8 angeordzieten
Blasdüsen 5, 5' in die Filterschläuche 4, 4' eingeblasen. folie Blasdüsen 5, 5'
sind mittig über den Filterschläuchen 4, 4' im Spüllufttank angeordnet und ragen
ausgangsseitig aus dem Spüllufttank heraus.
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Eingangsseitig sind sie in Ruhestellung von einer Membranventilanordnung
7 gegen den Außenraum und den Spüllufttank 8 abgedichtet. Von jeder Membranventilanordnung
7 führt ein Druckluftschlauch 11 zu
Steuermitteln 1, die am oberteil des Filters angeordnet sind. Die
Steuermittel 1 werden von einer elektronischen Steuereinheit 2, die in Bedienungs@öhe
an der Filterwand angeordnet ist, über eine @eitung 20 betätigt. Bevorzugt wird
auch der Niederdrucklti#tverdid)t.e# 10 von zur Steu@rein@eit 2 über eine Leitung
19 angesteuert, insbesondere eine und aus<ieschaltet.
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druckkamner4l, 41' mit dem Spüllufttank 8 verbindenden Drosselöffnungen
43, 43' und die Gegendruckkammer 41, 41' im Bereich der Reinluftkammer 6 abdeckenden
Schnellventilen 40, 40' aufgebaut. Die aus Ventilmembran 42, 42', Gegendruckkammer
41, 41' und Drosselöffnungen 43, 43' bestehende Ventilanordnung ist aus der DE-PS
1 407 922 bekannt. Das Schnellventil 40, 40' ist aus der DE-OS 2 233 529 bekannt.
Gemäß den Fig. 2 und 3 sind die Schnellventile 40, 40' über Druckluftschläuche 11,
11' mit einem Trommelverteiler 102 verbunden. Der Trommelverteiler 102 weist hierbei
eine Trommelausnehmung 131 auf, von welcher rohrstutzenförmige Nippel 134,
134", 134"' nach außen abstehen und mit den DrucEuftschläuchen 11, 11' verbunden
sind. Im Trommelverteiler 102 ist ein Verteilerarm 130 so drehbar gelagert, daß
eine im Verteilerarm 130 vorgesehene Armbohrung 121 nacheinander unmittelbar vor
die rohrförmigen Nippel 134 bis 134"' gedreht werden kann. Die, Ar,mtohrung 121
geht in eine in der Drehwelle
122 über.
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Die Wellenbohrung 122 geht in eine im Verteilerblock 127 des Trommelverteilers
102 vorgesehene Querbohrung 125 über, an deren Ausgang ein über eine Magnetspule
betätigbares elektropneumatisches Ventil 116 angeschlossen ist.
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Der Trommelverteiler wird über einen Hauptschlauch 135 und einen Hauptnippel
133 mit einem Niederdruck-Fluid, im
einfachsten Falle Druckluft1
beaufschlagt. Diese Niederdruckluft drückt die Schnellventile 40, 40' gegen die
in die Reinluftkammer 6 ragenden Stutzen der Gegendruckkammern 41, 41' der Membranventile
42, 42'. Hierdurch herrscht wegen der Drosselöffnungen 43, 43' in den Gegendruckkammern
41, 41' der im
herrschende Druck. Dies wiederum hat zur Folge, daß auch die Ventilmembrane 42,
42' gegen die Blasdüsen 5,5' angedrückt werden und diese luftdicht gegen
8 8 verschließen. Die geschilderten Druck-bzw. Membranverhältnisse liegen auch dann
vor, wenn die Armbohrung 121 mit einem der Nippel 134 bis 134"' fluchten und das
Entlüftungsventil 116 geschlossen ist.
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Wird nun das Entlüftungsventil 116 geöffnet, - dieser Zustand ist
in Fig. 2 an der rechten Ventilanordnung dargestellt dann hebt sich das Schnellventil
40 schlagartig vom Stutzen der Gegendruckkarrrrer 41 ab, so daß der Druck in der
Gevendruckkammer 41 schlagartig abfällt. Dies wiederum hat zur Folge, daß die Ventilmembran
42 schlagartig von der Blasdüse 5 abhebt und der Filterschlauch 4 mit einem Spülstoß
beaufschlagt wird.
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Bei einer größeren Anzahl von Filterschläuchen 4 ist es von Vorteil,
mehrere Membranventilanordnungen 7, 7' über Druckluft-Zweigleitungen 11z mit
Nippel
102 zu verbinden. Durch diese Maßnahme ist der Steueraufwand reduzierbar.
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Gemäß Fig. 2 werden von der elektronischen Steuereinheit 2 das Entlüftungsventil
116 und der Trommelverteiler 102, genauer die Drehung von dessen Verteilerarm 130
mit e darin vorgeseheSt Armbohrung 121 angesteuert. Diese Maßnahre hat bei entsprechender
Auslegung der Elektronik den Vorteil, daß die Spülstoßdauer und die Spülstoßabstände
unabhängig voneinander steuer- bzw. veränderbar sind. Selbstverständlich werden
hierbei das Entlüftungsventil 116 und der Trommelverteiler 102 nur insoweit unabhängig
voneinander angesteuert, als das Entlüftungsventil 116 nur dann öffnet,wenn die
Armbohrung 121 mit einem Nippel 134 bis 134"' fluchtet.
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Gemäß Fig. 3 ist der Trommelverteiler 102 auf einer Grundplatte 101
montiert. In der Grundplatte 101 sind Bohrungen vorgesehen,durch welche die r9hr?#rtiq
ausgestalteten Nippel
in Winkelbohrungen 120 über, welche im Trommelverteilerblock 127 ausgebohrt sind.
Die Winkelbohrungen 120 münden in die Trommelausnehmung 131 im Trommelverteiler
102. Die aus der Grundplatte 101 herausragenden Enden der Nippel 134
sind profiliert, um dem über diese Nippelenden vae gezogenen Verteilerschlauch 11
ausreichend Halt zu geben.selheverständlich kann der Schlauch 11 auch noch
zusätzlich
mit Schlauchklemmen am Nippel 134 befestigt werden. Die Trommelverteilerausnehmung
131 hat eine zylindrische Form. Die Mündungen der Winkelbohrungen 120 in die Trommelverteilerausnehmung
131 sind in gleichem Winkelabstand voneinander angeordnet. Das in Fig. 3 auf der
rechten Seite dargestellte Ausführungsbeispiel für eine Winkelbohrung 120' zeigt
eine zusätzliche Anschlußmöglichkeit für einen Schlauch 11.
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Bei der Winkelbohrung 120' kann ein Schlauch 11 mit Hilfe eines Nippels
sowohl an der Seitenwandung des Trommelverteilers 1021als auch - wie bei der Winkelbohrung
120 - unterhalb der Grundplatte 101 befestigt werden. Es kann auch an beiden Ausgängen
der Winkelbohrung 120' gleichzeitig je ein Schlauch befestigt werden. Diese Schläuche
sind dann bezüglich der Winkelbohrung 120' parallel geschaltet und entsprechen den
beiden Druckschläuchen 11 und 11 bzw. 11' und 11' z z in Fig. 2. Falls ein oder
beide Ausgänge der Trommelverteilerbohrung 120' nicht benötigt werden, sind diese
mittels Stopfen 132 und 136 druckdicht verschließbar. Diese Lösung hat den Vorteil,
daß ein und derselbe Trommelverteiler 102 für eine unterschiedliche Anzahl von Filterschläuchen
4, 4' bzw. diesen zugeordneten Druckschläuchen 11, 11' verwendbar ist, wobei je
nach Anzahl der zu bespülenden Filterschläuche 4, 4' einzelne Winkelbohrungen 120
bzw. 120'
132, 136 verschlossen oder geöffnet werden.
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Durch die Grundplatte 101 ist
weiterer rohrförmiger Nippel, der Hauptnippel 133, geführt. Der Hauptnippel 133
ist über
135 mit einer Niederdruckquelle, beispielsweise dem Niederdruckverdichter 10 verbunden.
Über den Hauptnippel 133 werden die Trornmelverteilerausnehmung 131 und davon ausgehend
die Druckverteilschläuche 11, die Armbohrung 121 und der sich daran anschließende
Raum mit Niederdruckluft beaufschlagt. Diese Beaufschlagung mit Niederdruckluft
sorgt dafür, daß die Membranventilanordnungen 7 bzw. die Schnellventile 40 und 40'
sowie die Ventilmembrane 42 und 42' die darunterliegenden Räume jeweils abschließen.
Zwischen dem Trommelverteiler 102 und der Grundplatte 101 sind Dichtungen 103 angeordnet,
um einen druckdichten Abschluß des Trommelverteilers 102 geüber der Grundplatte
101 zu gewährleisten.
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In der Trommelverteilerausnehmung 131 ist der Verteilerarm 130 drehbar
gehaltert. Zu diesem Zweck ist der Verteilerarm 130 an
Welle 109 befestigt, die über Kugellager 110, 110' in einer axial durch den Trommelverteilerblock
127 geführten Axialbohrung 124 gehaltert ist. Die Kugellager 110 und 110' sind mittels
Sicherungsringen 112 und 113 in der Axialbohrung 124 gehaltert.
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Durch die Welle 109 ist in axialer Richtung
Wellenbohrung 122 geführt, die an ihrem verteilerarmseitigen Ende in die Armbohrung
121 und an ihrem anderen Ende in eine Querbohrung 123 übergeht. Die Querbohrung
123 mündet in die Axialbohrung 124 im Trommelverteilerblock 127. Die Axialbohrung
124 ist über
im Trommelverteilerblock 127 vorgesehene Querbohrung 125 fluidisch mit dem als elektropneumatisches
Ventil ausgestalteten Entlüftungsventil 116 verbunden. Das Entlüftungsventil 116
ist über einen Winkelschwenkverteiler 114 am Trommelverteilerblock 127 befestigt.
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Zwischen der Wandung der Axialbohrung 124 im Verteilerblock 127 und
den Kugellagern 110 und 110' sind O-Ringe 111 und 111' angeordnet. Diese Maßnahme
hat den Vorteil, daß die Kugellager 110 und 110' mitt
in der Axialbohrung 124 gehaltert werden können, gleichwohl aber druckdicht mit
der Wandung der Axialbohrung 124 verbunden sind.
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Auf dem aus dem Trommelverteilerblock 127 herausragenden Ende der
Welle 109 ist eine Profilscheibe 107 mittels einer Gewindeschraube 137 justierbar
befestigt. Die Profilscheibe 107 weist Ausnehmungen 117 auf, in welche die Kugeln
einer Kugelsaite 108 eingreifen. Der Trommelverteiler 102 ist über die als Untersetzungsgetriebe
wirkende Profilscheibe 107, Kugelsaite 108 und eine
Profilscheibe
106 eines Schrittmotors 105 mit letzterem verbunden. Auch die Profilscheibe 106
weist Ausnehmungen 118 für den Eingriff der Kugeln der Kugelsaite 108 auf.
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Das Untersetzungsverhältnis ist im dargestellten Ausführungsbeispiel
1 : 4 gewählt. D.h., daß nach vier dem Schrittmotor zugeführten Takten bzw. viermaligem
Weiterrücken der als Anker ausgebildeten Blockscheibe 151 des Schrittmotors 105,der
der Blockscheibe 161 entsprechende Verteilerarm 130 des Trommelverteilers 102 eine
Position weiterrückt derart, daß die Armbohrung 111 mit der Mündung der Winkelbohrung
120 bzw. 120' fluchtet.
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Beim Ausführungsbeispi,el gemäß den Figuren 3 und 4 ist ein
Statorspulen 155 bzw. acht Statorpolen 154 und einem Schrittwinkel von 150 vorgesehen.
Der im dargestellten Ausführungsbeispiel wiedergegebene Trommelverteiler 102 weist
24 Winkelbohrungen 120, 120' auf, die demgemäß untereinander ebenfalls einen Winkelabstand
von 150 haben.
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Der Schrittmotor 105 ist mittels Justierschrauben 139 an einer Motorplatte
104 aufgehängt. Die Justierschrauben 139 sind in Langlöchern 144 geführt. Die Langlöcher
144 erstrecken sich in Längsrichtung der Motorplatte 104.
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Hierdurch ist eine Längsverschiebung und damit eine Justiermöglichkeit
für den Schrittmotor 105 gegeben.
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Zur gegenseitigen Einjustierung des Verteilerarmes 130 und der Anker
bzw. Blockscheibe 151 ist ferner neben der Gewindeschraube 137 an der Profilscheibe
107 eine weitere Gewindeschraube 146 an der Profilscheibe 106 vorgesehen. Die Gewindeschraube
146 greift an der Motorwelle 145 an. Mittels der Gewindeschrauben137 und 146 ist
zumindest eine Vorjustierung möglich. Eine Feinjustierung derart, daß die Armbohrung
121 genau dann mit der Winkelbohrung 120 fluchtet, wenn die llagnetankerpole 152,
153 den magnetisierbaren Statorpolen 154 bzw. den Statorspulen 155 gegenüberliegen,
ist mittels
weiterer Justierschrauben 138 oder 138' möglich. Die Justierschrauben 138 oder 138'
ermöglichen eine Verschwenkung der Motorplatte 104 gegenüber dem Trommelverteilerblock
127. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Schrittmotor 105 lediglich an
der #otorplatte 104 befestigt und weist einen Abstand von der Grundplatte 101 auf.
Hierdurch wird die Verschwenkbarkeit des Schrittmotors erleichtert. Der Schrittmotor
ist über eine Abschlußplatte
gegenüber der Grundplatte
abgeschlossen.
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Zur Veranschaulichung der eingangs genannten "eindeutigen Abbildung"
der geometrischen Anordnung der Statorpole 154 auf die Mündungen'der Winkelbohrungen
120 im Trommelverteiler 102 mittels der als Anker wirkenden Block-
scheibe
151, dem UntersetungsgetriebeYbestehend aus der Profilscheibe 106, der Kugelsaite
108 und der Profilscheibe 107-und dem Verteilerarm 130 sind der Schrittmotor 105
und der Trar#ielvertei1er 102 weitestgehend gleich ausgestaltet. I)emgemäß ist auch
die Blockscheibe 151 - wie der vertsilerarm 130 - mittels der Motorwelle 145, den
Kugeilagern 147, 147' den Sicherungsringen 149, 150 und den O-Ringen 148,
in einer zylindrischen Ausnehmung im Schrittmotorblock gehaltert. Statt des dargestellten
Schrittmotors 105 können auch andere handelsübliche Schrittmotoren verwendet werden.
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Die Versorgungsleitungen für die elektrische Energie werden über das
Steuer- und Versorgungskabel 141 dem Schrittmotor 105 und dem Entlüftungsventil
116 zugeführt. I)as steuer- und Versorgungskabel 141 ist mittels einer Kabelverschraubung
119 an der Grundplatte 101 gehaltert. I)er Schrittmotot 105 und das Entlüttungsventil
116
über eine Bandklemme 142 mit dem Steuer-und Versorgungskabel 141 verbunden.
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Die elektronische Sleuereinheit 2 ist nun so ausgelegt, daß das Entlüftungsventil
116
einen Steuerimpuls enthält, wenn die Armbohrung 121 mit der Mündung einer Winkelbohrung
120 fluchtet. Aufgrund des Steuerimpulses
öffnet das Entlüftungsventil
116, so daß der Druck in der Kelmnlet b#w. den Kammern der zugeordneten Membranventilanordnung
7 abfallt und ein Spülstoß eingeleitet wird. Die Spülstoßdauer wird imwesentlichen
Wi1w.:cI durch die öffnungsdauer des Entlüftungsventils 116 bestimmt.
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Die in den Fig. 3 und 4 dargestellte Anordnung der fluidischen Steuermittei
und elektro-mechanischen Wandelelemente läßt sich nun dadurch explosionssicher ausgestalten,
daß diese Elemente von einer Haube 128 und der Grundplatte 101 gasdicht gegen den
Außenraum abgeschirmt und mit Inertgas gefüllt sind. Hierzu ist die gasundurchlässige
Haube 128 über eine Dichtung 115 mittels eines Schnellverschlusses 129 gasdicht
auf der Grundplatte 101 befestigt. Über den Hauptnippel 133 wird nun der in den
Fig. 3 und 4 dargestellten Anordnung unter Niederdruck stehendes Inertgas zugeführt.
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Gemäß Fig. 5 ist der Trommelverteiler 207 qleichzeitia Schrittmotor.
Demgemäß weist er zunächst den anhand der Fig. 3 und 4 dargestellten Aufbau eines
Trommelverteilers mit einer zylindrischen Trommelausnehmung 210, darin drehbaremTrommelverteiler-
bzw. Ankerarm 192 und im Ankerarm 192 vorgesehener Ankerarmbohrung 193 auf.
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Die Ankerarmbohrung 193 entspricht der Armbohrung 121 des in den Fig.
3 und 4 dargestellten Ausführungs-
beispiels. Der Ankerarm ist
an einer Ankerarmwelle 190 befestigt, die beispielsweise entsprechend dem in den
Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiel für die Welle 109 ausgestaltet ist.
Auch die Halterung der Ankerarmwelle 190 entspricht der Halterung der Armwelle 109
des in Fig. 3 dargestellten Trommelverteilers 102. Die Ankerarmbohrung 193 ist über
eine Ankerarmwellenbohrung 191 mit dem Entlüftungsventil 116 verbunden.
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Die fluidische Verbindung ist beispielsweise gemäß dem in Fig. 3 dargestellten
Ausführungsbeispiel ausgestaltet.
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In der Trommelwand 211 sind Trommelwandbohrungen 213 und 214 vorgesehen,
die den Winkelbohrungen 120 und 120' gemäß Fig. 3 entsprechen. Der
so in der
angeordnet, daß dessen Ankerarmbohrung 193 zyklisch in fluchtende Position mit den
Trommelwandbohrungen 213, 214 drehbar ist. Der als Schrittmotor ausgebildete Trommelverteiler
20, weist im dargestellten Ausführungsbeispiel einen ortsfest zur Mündung der Ankerarmbohrung
193 angeordneten permanenten Nordpol 195 auf. Der Ankerarm 192 ist symmetrisch zur
und weist an seinem dem Nordpol 195 gegenüberliegenden Ende einen permanenten Südpol
194 auç. Zwar gibt es keine magnetischen Monopole, gleichwohl aber sind der Nord-
und der Südpol als einzelne Pole dargestellt, da es lediglich darauf ankommt, daß
die beiden gegenüberliegenden Enden des Ankerarmes
192 zumindest
in einem Teilbereich eine entsprechende magnetische Polung aufweisen. Hierzu eignen
sich beispielsweise im Handel erhältliche Kleinstpermanentmagnete, die an den gegenüberliegenden
Enden des Ankerarmes 192 angeordnet sind.
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Ferner sind bezüglich der Trommelwandbohrungen 213 und 214 Statorpole
196, 196' ortsfest angeordnet. Die Statorpole bestehen aus einem magnetisierbaren
Material, und sind über ein Statorjoch 197 miteinander verbunden.
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Jedes Statorjoch trägt eine Statorwicklung 1981 bzw.
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1982. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Statorjochwicklungen
1981 und 1982 für den Betrieb eines Unipolar - Schrittmotors gewickelt. Die Statorpole
196, 196' sind über die Statorwicklungen 1981, 1982, die Schalter S1, S2 und die
Batterie 199 umpolbar. Durch entsprechendes An takten der Schalter S1, S2 kann nun
die Ankerarmbohrung 193 nacheinander in fluchtende Position zu den Trommelwandbohrungen
213 und 214 gedreht werden. Der Vorteil dieser Anordnung liegt darin, daß eine Justierung
zwischen zwei getrennten Einheiten, nämlich einem Trommelverteiler und einem Schrittmotor
nicht erforderlich ist.
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Vorzugsweise bestehen die Trommelwand 211 und der Ankerarm192 aus
nicht-magnetisierbarem Material. Stattdessen können aber auch die Statorpole 196,
196' und die
Permanentmagnete 194, 195 durch magnetische Abschirmung
von den übrigen Teilen magnetisch isoliert werden.
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Gemäß dem in Fig. 6 dargestellten Blockschaltbild geht die Steuensq
von einem Oszillator 225 aus.
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Der Oszillator 225, die nachfolgenden elektronischen Elemente und
die elektro-mechanischen
werden von einem mit Netzanschluß versehenen Gleichrichter 220 mit elektrischer
Energie versorgt. Der Gleichrichter 220 weist drei Ausyänge 221, 222 und 223 auf,
von denen in der angegebenen Reihenfolge der erste auf einem Potential von 24 Volt,
der zweite auf einem Potential von 12 Volt und der dritte auf
Massepotential liegt.
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Der Abstand der am Oszillatorausgang abgegebenen Impulse ist über
ein Potentimeter 228 steuerbar. Eine weitere Steuerung dieses Impulsabstandes ist
über einen Umschalter 230 möglich, der in seiner einen Stellung eine Steuerung des
Pulsabstandes mit Hilfe des Potentiometers 228 im Bereich von 2 bis 20 Sekunden
und in seiner anderen Stellung eine Steuerung des Pulsabstandes im Bereich von 10
bis 100 Sekunden zuläßt. Die entsprechenden Schalterstellungen sind demgemäß mit
x 1 und x 5 bezeichnet.
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Mit Hilfe des Potentiometers 228 und des Umschalters 230 ist der Spülstoßabstand
steuerbar.
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Dem Oszialltor 225 ist ein Binärteiler 232 nachgeschaltet. Im dargestellten
Ausführungsbeispiel handelt es 10 sich um einen 2 -Binärteiler, der eine auf die
abfallende Flanke des Impulses ansprechende Monostabile Kippstufe 234 ansteuert.
Die monostabile Kippstufe 234 definiert die Ausgangsimpulsbreite, die mindestens
so groß sein muß, daß der
dieser Zeit von einem Statorpol zum nächsten gerückt werden kann. Die von der monostabilen
Kippstufe ausgehenden Impulse werden einemEals1 aus 4 Decoder"ausgestalteten Zähler
236 zugeführt. Jeder Zählerausgang 240, 242, 244, 246 ist
dem einen Steuereingang eines von vier UND-Gliedern 250, 252, 254 und 256 zugeordnet.
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Der jeweils andere Steuereingang der zweistfigen UND-Glieder 250 bis
256 ist über eine gemeinsame Zweigleitung 238 mit dem Ausgang der monostabilen Kippstufe
234 verbunden. Bei dieser Schaltung bestimmt die von der monostabilen Kippstufe
234 abgegebene Impulsbreite die Ansprechdauerder UND-Glieder 250 bis 256. Die Zählerausgänge
240 bis 246 legen das jeweils ansprechende UND-Glied fest. Den UND-Gliedern 250
bis 256 sind vier Treiberstufen 260 bis 266 nachgeordnet, wobei jede Treiberstufe
von genau einem UND-Glied 250 bis 256 angesteuert wird. Die Treiberstufen steuern
die
Umschalter für vier Statorspulen 261, 263, 265 und 267 eines
unipolaren Schrittmotors.
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Beim dargestellten Ausführungsbeispiel wird von einem Schrittmotor
mit vier Statorspulen bzw. acht Statorpolen und einem Untersetzungsverhältnis von
1 : 4 zwischen Schrittmotor und Trormelverteiler ausgegangen.
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Das dem vierten Ausgang 246 des Zählers 236 zugeordnete UND-Glied
256 steuert den Eingang einer monostabilen o Kippstufe 272. Auch diese montabile
Kippstufe spricht auf die abfallende Flanke an. Demgemäß ist sichergestellt, daß
die monostabile Kippstufe erst dann ein Signal abgibt, wenn der Schrittmotor einen
Schritt ausgeführt hat und demgemäß der Verteilerarm im Trommelverteiler mit der
entsprechenden Winkelbohrung 120 bzw. Trommelwandbohrung 213 fluchtet. Der monostabile
Zustand der Kippstufe 272 und damit die Breite ues von ihm abgegebenen Impulses
ist mittels eines Potentiometers 274 steuerbar. Die monostabile Kippstufe 274 steuert
eine Treiberstufe 276 und diese wiederum das Entlüftungsventil 116 an. Demgemäß
ist mit Hilfe des Potentiometers 274 die Spüldauer unabhängig vom Spülstoßabstand
veränderbar, wobei die Unabhängigkeit selbstverständlich nur soweit geht, daß das
Spülventil solange offengehalten wird, wie der Verteilerarm und die
Membranventilanordnungen
miteinander fluidisch verbunden sind.
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Der Ausgang der monostabilen Kippstufe 272 ist über eine Steuerleitung
280 mit dem Eingang eines Binärzählers 282 verbunden. Der Binärzähler 282 weist
drei Ausgänge, nämlich 2, >:#8,1>:321,auf, die die über einen Umschalter 284
jeweils mit dem Steuereingang einer monostabilen Kippstufe 286 verbindbar sind.
Demgemäß kann die monostabile Kippstufe 286 nach jedem zweiten, nach jedem achten
oder nach jedem zweiunddreißigsten Impuls angesteuert werden.Auch die monostabile
Kippstufe 286 spricht auf die abfallende Impulsflanke an. Der Ausgang der monostabilen
Kippstufe 286 ist mit dem Eingang einer Treiberstufe 288 verbunden. Die Treiberstufe
288 steuert ein Hammerventil 290 zur Betätigung des Abschlaghammers.
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Auch in diesem Fall ist wegen des Ansprechverhaltens der monostabilen
Kippstufe 286 sichergestellt, daß der Abschlaghammer erst nach Beendigung des Spülvorganges
anspricht.
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In Fig. 7 ist das von der Schaltung gemäß Fig. 6 abgegebene Impulsschema
dargestellt. Die Breite der den Spulen 1,2, 3 und 4 zugeordenten Impulse wird durch
die Kippzeit der monostabilen Kippstufe 234 bestimmt.
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Der gegenseitige Impulsabstand wird durch den Oszillator 225 bzw.
das Potentiometer 228 und den Umschalter 230 festgelegt. Aufgrund des Zählers 236
und der nach-
geschalteten UND-Glieder 250 bis 256 ergibt sich
die Versetzung der Impulse von Spule zu Spule.
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Die ansteigende Flanke der dem Spülen zugeordneten Impulse stimmt
mit der abfallenden Flanke der Impulse für die Spule 4 überein. Die Breite der Spülimpulse
und damit die Spüldauer ist mittels des Potentiometers 274 steuerbar. Aufgrund des
dargestellten Impulsschemas zeigt sich, daß die Spüldauer und der Spülstoßabstand
in weiten Grenzen unabhängig voneinander steuerbar sind.
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Die ansteigende Flanke der dem Abklopfen zugeordenten Impulse stimmt
mit der abfallenden Flanke jedes zweiten Spülimpulses überein. Durch Umschalten
des Schalters 284 kann dafür Sorge getragen werden, daß jeder Abklopfimpuls nur
mit dem achten oder gar zweiunddreißigsten Spülimpuls übereinstimmt, der Abklopfhammer
also erst nach jedem achten oder zweiunddreißigsten Spülimpuls klopft.
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In Ubereinstimmuns mit Fig. 1 ist in der Schaltung gemäß den Fi#.
6 und 7 eine nicht dargestellte Einheit vorgesehen, welche den Niederdruckluftverdichter
10 steuert, insbesondere ein- und ausschaltet. Vorzuasweise wird hierbei ein Einschaltimpuis
vor Ansteuerung des Schrittmotors 105 abgegeben.