DE4331930A1 - Druckregelvorrichtung für pneumatische oder hydraulische Medien - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Druckregelvorrichtung für pneumatische oder hydraulische Medien, die aus einer Kombination verschiedener Ventilarten mit unterschiedlich angesteuerten Elektromagneten besteht, zur Einstellung eines Solldrucks.

Es ist bekannt, bei der Automatisierung von Prozessen, in denen geregelte Drücke oder von Druck abhängige physikalische Größen eine Rolle spielen, einen Druckregler einzusetzen, der elektronisch einstellbar ist. Zwischen dem pneumatischen Ausgang und dem elektronischen Eingang besteht ein linear-proportionaler Zusammenhang. Der vorgewählte Ausgangsdruck muß genau eingehalten werden.

Es ist schon vorgeschlagen worden, zwei Stück 2/2-Wege-Schaltmagnete in Verbindung mit einer Pulsbreitenmodulation zwischen einem Vergleicher und einem elektronischen Sollwerteinsteller anzuwenden. Nachteilig ist hierbei eine stufige Kennlinie. Es fehlt daher an einem feinfühligen Regelverhalten. Sobald Druckmedienverluste auftreten, z. B. durch Undichtigkeiten im Drucksystem, tritt ein dauerndes Ein- und Abschalten auf. Der Vorgang äußert sich in einem "Klappern". Dieses "Klappern" verringert die Lebensdauer der Druckregelvorrichtung.

Weiterhin ist es bekannt (Knorr-elektropneumatischer Umformer EPU), zwei Proportionalmagnete mit 2/2-Wege-Ventilen zu verbinden. Solche Proportionalmagnete besitzen ein großes Bauvolumen und eine große elektrische Leistungsaufnahme. Sie sind sehr schwer und nur für kleine Nennweiten einsetzbar. Im Direktbetrieb entstehen hohe Kosten und außerdem sind solche Proportionalmagnete sehr teuer.

Den in den Ansprüchen 1, 5, 7 und 10 angegebenen Gegenständen liegt das Problem zugrunde, eine Druckregelvorrichtung für eine feinfühlige Druckregelung auch bei undichten Systemen oder bei permanenter Druckmedien-Entnahme und kostengünstiger Herstellung zu erzielen.

Die gestellte Aufgabe wird aufgrund eines ersten Vorschlags (A) erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kombination aus zwei Schaltventilen gebildet ist, von denen jeweils ein Schaltventil belüftend und das andere Schaltventil entlüftend ausgeführt bzw. geschaltet ist. Vorteilhaft wird dadurch die kostengünstigste Bauweise bei ausreichend genauer Feinfühligkeit der Druckregelung erzielt, wobei auch Leckverluste noch ausgeglichen werden können, ohne das erwähnte Klappern zu erzeugen. Für eine höhere Genauigkeit könnte außerdem mit einer Pulsbreitenmodulation gearbeitet werden.

Eine Verbesserung dieses Vorschlags besteht darin, daß das eine Schaltventil für die Belüftungsfunktion mit einem drückenden Elektromagneten und das andere Schaltventil mit einem ziehenden Elektromagneten versehen ist, der jeweils eine Rückführeinrichtung aufweist. Vorteilhafterweise können diese Funktionen mit äußerst preiswerten, leicht- und kleinbauenden Ventilarten durchgeführt werden.

Eine andere Ausgestaltung besteht darin, daß das eine Schaltventil für die Entlüftungs-Funktion mit einem drückenden Elektromagneten und das andere Schaltventil mit einem ziehenden Elektromagneten versehen ist, der jeweils eine Rückführeinrichtung aufweist. Auch dafür gilt der Vorteil der leichten und preiswerten Bauweise.

Hierbei besteht die Möglichkeit, in größten Stückzahlen hergestellte Wege-Ventile einzusetzen, indem die Kombination aus zwei 2/2-Schalt- oder 3/2-Schalt-Wege-Ventilen besteht.

Die gestellte Aufgabe wird ferner aufgrund eines zweiten Vorschlags (B) dadurch gelöst, daß die Kombination aus jeweils zwei gleich ausgeführten 3/2-Wege-Ventilen besteht, daß in der Normal-Schließstellung die A nach R-Durchgangsfunktion eingeschaltet ist, daß das erste 3/2-Wege-Ventil jeweils an den Belüftungsanschluß anschließbar ist und daß das zweite 3/2-Wege-Ventil jeweils an eine Arbeitsleitung auf der Entlüftungsseite anschließbar ist.

Eine besonders vorteilhafte Gestaltung besteht darin, daß das erste 3/2-Wege-Ventil über einen Ausgang seines Druck-Anschlusses mit einem Druck-Eingang des zweiten 3/2-Wege-Ventils verbindbar ist, daß eine Arbeitsleitung mit den entsprechenden Eingängen des ersten und des zweiten 3/2-Wege-Ventils verbindbar ist und daß ein Ausgang des zweiten 3/2-Wege-Ventils mit der Entlüftung verbindbar ist.

Die gestellte Aufgabe wird weiterhin aufgrund eines dritten Vorschlags (C) dadurch gelöst, daß die Kombination aus jeweils einem Schaltventil und einem Proportionalventil besteht und daß das Proportionalventil entweder auf einer Belüftungsseite oder auf einer Entlüftungsseite angeordnet ist. Diese Lösung ist deshalb sehr wirtschaftlich, weil die Proportionalventile nur noch mit ziehenden oder drückenden Elektromagneten ausgestattet werden müssen, ansonsten aber völlig gleich sein können.

Vorteilhaft ist außerdem, weil sehr wirtschaftlich, daß auf der Entlüftungsseite entweder 2/2- oder 3/2-Wege-Schaltventile vorgesehen sind.

Eine andere Verbesserung der dritten Alternative (C) besteht darin, daß auf der Belüftungsseite entweder 2/2- oder 3/2-Wege-Schaltventile vorgesehen sind.

Die gestellte Aufgabe wird aufgrund eines vierten Vorschlags (D) dadurch gelöst, daß die Kombination aus zwei unterschiedlichen Proportionalventilen besteht, deren Elektromagnete ziehend oder drückend ausgestaltet sind.

Eine Weiterentwicklung dieser vierten Alternative besteht darin, daß der drückende Elektromagnet entweder auf der Belüftungsseite oder auf der Entlüftungsseite angeordnet ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1a, 1b und 1c Kombinationen aus Schaltventilen gemäß einer ersten Ausführungsform (A),

Fig. 2a, 2b und 2c Kombinationen von Schaltventilen gemäß der ersten Variante (A),

Fig. 3a, 3b und 3c eine Ausführungsform (B) für Kombinationen, die nur aus 3/2-Wege-Schaltventilen besteht,

Fig. 4a, 4b und 4c eine Ausführungsform (C), die aus einer Kombination von Schalt- und Proportionalventilen besteht,

Fig. 5a, 5b und 5c, ebenfalls zur dritten Variante (C) gehörend, Kombinationen von Schalt- und Proportionalventilen,

Fig. 6a, 6b und 6c ebenfalls Kombinationen von Schalt- und Proportionalventilen entsprechend der dritten Variante (C),

Fig. 7a, 7b, 7c ebenfalls Kombinationen von Schalt- und Proportionalventilen entsprechend der Variante (C) und

Fig. 8a und 8b Kombinationen von Proportionalventilen mit besonderen, ziehenden oder drückenden Elektromagneten der Ausführungsform (D).

Die Druckregelvorrichtung nach der Ausführungsform (A) - (Fig. 1a bis 1c) bildet eine Kombination aus zwei Schaltventilen 1 und 2, die aus zwei 2/2-Wege-Schaltventilen bestehen. Das eine 2/2-Schaltventil 1 ist in der Normalschließstellung (NC = normal closed), d. h. bei Null-Volt-Spannung am Elektromagneten sowohl an der Druckmedienzuführung P sperrend als auch an der Entlüftung R (Fig. 1a).

Im Belüftungszustand (Druckmedium wird eingespeist) hingegen ist das Schaltventil 1 abgeschlossen und das Schaltventil 2 belüftet, wobei das eine Schaltventil 2 für die Belüftungs-Funktion mit einem drückenden Elektromagneten 3 und das andere Schaltventil 1 mit einem ziehenden Elektromagneten 4 versehen ist; die beiden Elektromagnete 3 und 4 sind jeweils mit Rückführungseinrichtungen 5, z. B. mit einer Druckfeder 5a ausgestattet - Null-Volt-Spannung vorausgesetzt (Fig. 1b).

Im Entlüftungszustand ist das eine Schaltventil 1 für die Entlüftungs-Funktion mit einem drückenden Elektromagneten 3 und das andere Schaltventil 2 mit einem ziehenden Elektromagneten 4 versehen, wobei ebenfalls als Rückführeinrichtung 5 eine Druckfeder 5a vorgesehen ist - Null-Volt-Spannung vorausgesetzt - (Fig. 1c).

Es sind Varianten der Ausführungsform A (Fig. 2a bis 2c) vorhanden, die zwei zusammengeschaltete 3/2-Wege-Schaltventile 6 zeigen. Im Zustand U = null Volt (der bei allen drei Darstellungen vorausgesetzt wird), ist sowohl die Druckmedienzuführung P sperrend als auch die Entlüftung R, so daß die Situation vergleichbar der Schaltung gemäß Fig. 1a ist.

Die Belüftungs-Funktion (Fig. 2b) ist dieselbe wie schon zu Fig. 1b beschrieben.

Ebenfalls stimmt die Entlüftungs-Funktion (Fig. 2c) mit derjenigen gemäß Fig. 1c überein.

Eine weitere Alternative (B) gemäß den Fig. 3a bis 3c zeigt körperlich gleich ausgeführte 3/2-Wege-Schaltventile 7, wobei in einer Normal-Schließstellung (Null-Volt-Spannung vorausgesetzt) die A-nach- R-Durchgangs-Funktion (Druckmedienzuführung P) eingeschaltet ist (Fig. 3a). Die Schaltfunktion entspricht derjenigen von Fig. 1a.

Das erste 3/2-Wege-Ventil 7a (Schaltventil) ist über den Ausgang 8a seines Druck-Anschlusses 11 mit einem Druck-Eingang 12 des zweiten 3/2-Wege-Ventils 7b verbindbar. Eine Arbeitsleitung 9 ist mit den entsprechenden Druck-Eingängen 12 des ersten bzw. zweiten 3/2-Wege-Ventils 7a bzw. 7b verbindbar. Ein Ausgang 13 des zweiten 3/2-Wege-Ventils 7b ist mit einer Entlüftungsleitung 10a verbindbar, wobei jeweils die Situation im spannungslosen Zustand der jeweiligen Elektromagnete dargestellt ist (Fig. 3b).

Ein erstes 3/2-Wege-Ventil 7a ist jeweils an einen Belüftungs-Anschluß 8 anschließbar und ein zweites 3/2-Wege-Ventil 7b ist jeweils an die Arbeitsleitung 9 auf der Entlüftungsseite 10 anschließbar. Im spannungslosen Zustand U = null Volt ist die Druckmedienzuführung P abgeschlossen und die Arbeitsleitung 9 entlüftet (Fig. 3c).

Zwischen den Kombinationen der Fig. 3a und 3b besteht der Unterschied einer rückgeführten Druckmedienzuführung P. Gegenüber den Kombinationen der Fig. 3a und 3b ist gemäß Fig. 3c die Arbeitsleitung 9 an die Entlüftung R geführt.

Eine weitere Ausführungsform (C) gemäß den Fig. 4a bis 4c, 5a bis 5c, 6a bis 6c und 7a bis 7c sieht eine Kombination aus jeweils einem Schaltventil 1 und einem Proportionalventil 14 vor, wobei das Schaltventil 1 und das Proportionalventil 14 entweder auf einer Belüftungsseite 15 oder auf der Entlüftungsseite 10 angeordnet sein können.

Die jeweils wiederum für den spannungslosen Zustand gezeichneten Kombinationen zeigen, daß auf der Entlüftungsseite 10 entweder 2/2-Wege-Ventile (Fig. 4a bis Fig. 4c) oder 3/2-Wege-Schaltventile vorgesehen sind.

Ferner können auf der Belüftungsseite 15 entweder 2/2- oder 3/2-Wege-Schaltventile vorgesehen sein (Fig. 6a bis 6c und 7a bis 7c).

Hierbei ergibt sich für den Fall der auf der Belüftungsseite 15 angeordneten Proportionalmagnetventile 14 in Fig. 4a ein ziehender Elektromagnet 4, gemäß Fig. 4b ein drückender Elektromagnet 3 und in Fig. 4c wiederum ein ziehender Elektromagnet 4.

Analog sind die Elektromagnete 3 und 4 bei den Varianten der Fig. 5a bis 5c ausgeführt.

Für den Fall der Anordnung von Proportionalmagnetventilen 14 auf der Entlüftungsseite 10 (Fig. 6a bis 6c und 7a bis 7c) ergeben sich (Fig. 6a und 6b bzw. 7a und 7b) ziehende Elektromagnete 4 in der spannungslosen Schließstellung und der Belüftungs-Funktion und ein drückender Elektromagnet 3 in der Entlüftungs-Funktion (Fig. 6c bzw. Fig. 7c).

Die vierte Ausführungsform (D) - Fig. 8a und 8b - geht von einer Kombination zweier Proportionalmagnetventile 14 aus, die jedoch unterschiedlich sind, weil im spannungslosen Zustand für die Belüftungs-Funktion ein ziehender Elektromagnet 4 und ein drückender Elektromagnet 3 vorgesehen sind (Fig. 8a) und für die Entlüftungs-Funktion im spannungslosen Zustand ein drückender Elektromagnet 3 und ein ziehender Elektromagnet 4 (Fig. 8b).

Bezugszeichenliste

 1 Schaltventil
 2 Schaltventil
 3 drückender Elektromagnet
 4 ziehender Elektromagnet
 5 Rückführeinrichtung
 5a Druckfeder
 6 3/2-Wege-Schaltventile
 7 gleiche 3/2-Wege-Ventile
 7a erstes 3/2-Wege-Ventil
 7b zweites 3/2-Wege-Ventil
 8 Belüftungs-Anschluß
 8a Ausgang
 9 Arbeitsleitung
10 Entlüftungsseite
10a Entlüftungsleitung
11 Druckanschluß
12 Druck-Eingang
13 Ausgang
14 Proportionalmagnetventil
15 Belüftungsseite

Claims (11)

1. Druckregelvorrichtung für pneumatische oder hydraulische Medien, die aus einer Kombination verschiedener Ventilarten mit unterschiedlich angesteuerten Elektromagneten besteht, zur Einstellung eines Solldrucks, dadurch gekennzeichnet, daß die Kombination aus zwei Schaltventilen (1, 2) gebildet ist, von denen jeweils ein Schaltventil (1, 2) belüftend und das andere Schaltventil (1, 2) entlüftend ausgeführt bzw. geschaltet ist.

2. Druckregelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Schaltventil (2) für die Belüftungs-Funktion mit einem drückenden Elektromagneten (3) und das andere Schaltventil (1) mit einem ziehenden Elektromagneten (4) versehen ist, der jeweils eine Rückführeinrichtung (5) aufweist.

3. Druckregelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Schaltventil (1) für die Entlüftungs-Funktion mit einem drückenden Elektromagneten (3) und das andere Schaltventil (2) mit einem ziehenden Elektromagneten (4) versehen ist, der jeweils eine Rückführeinrichtung (5) aufweist.

4. Druckregelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kombination aus zwei 2/2-Schalt- oder 3/2-Schalt-Wege-Ventilen (6) besteht.

5. Druckregelvorrichtung für pneumatische oder hydraulische Medien, die aus einer Kombination mehrerer Ventile mit unterschiedlich angesteuerten Elektromagneten zur Einstellung eines Solldrucks besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Kombination aus jeweils zwei gleich ausgeführten 3/2-Wege-Ventilen (7) besteht, daß in der Normal-Schließstellung die A-nach- R-Durchgangs-Funktion eingeschaltet ist, daß das erste 3/2-Wege-Ventil (7a) jeweils an den Belüftungsanschluß (8) anschließbar ist und daß das zweite 3/2-Wege-Ventil (7b) jeweils an eine Arbeitsleitung (9) auf der Entlüftungsseite (10) anschließbar ist.

6. Druckregelvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erste 3/2-Wege-Ventil (7a) über einen Ausgang (8a) seines Druck-Anschlusses (11) mit einem Druck-Eingang (12) des zweiten 3/2-Wege-Ventils (7b) verschiebbar ist, daß eine Arbeitsleitung (9) mit den entsprechenden Eingängen (12; 12) des ersten und des zweiten 3/2-Wege-Ventils (7a; 7b) verbindbar ist und daß ein Ausgang (13) des zweiten 3/2-Wege-Ventils (7b) mit der Entlüftungsleitung (10a) verbindbar ist.

7. Druckregelvorrichtung für pneumatische oder hydraulische Medien, die aus einer Kombination verschiedener Ventilarten mit unterschiedlich angesteuerten Elektromagneten besteht zur Einstellung eines Solldrucks, dadurch gekennzeichnet, daß die Kombination aus jeweils einem Schaltventil (1) und einem Proportionalventil (14) besteht und daß das Proportionalventil (14) entweder auf einer Belüftungsseite (15) oder auf einer Entlüftungsseite (10) angeordnet ist.

8. Druckregelvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Entlüftungsseite (10) entweder 2/2- oder 3/2-Schaltventile (6) vorgesehen sind.

9. Druckregelvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Belüftungsseite (15) entweder 2/2- oder 3/2-Schaltventile (6) vorgesehen sind.

10. Druckregelvorrichtung für pneumatische oder hydraulische Medien, die aus einer Kombination verschiedener Ventilarten mit unterschiedlich angesteuerten Elektromagneten besteht zur Einstellung eines Solldruckes, dadurch gekennzeichnet, daß die Kombination aus zwei unterschiedlichen Proportionalventilen (14) besteht, deren Elektromagnete (3, 4) ziehend oder drückend ausgestaltet sind.

11. Druckregelvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der drückende Elektromagnet (3) entweder auf der Belüftungsseite (15) oder auf der Entlüftungsseite (10) angeordnet ist.