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Die
vorliegende Erfindung hat als Gegenstand eine Montagevorrichtung
von mindestens zwei Steuerelementen für ein unter Druck stehendes
Fluid, und besteht aus einem Anschlußelement, auf dem die genannten
Steuerelemente fixiert sind, die im wesentlichen pneumatisch sind.
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Das
technische Gebiet der vorliegenden Erfindung ist der Bereich der
Herstellung von Steuergehäusen
für Zylinder,
mit denen Ventile bzw. Schieber betätigt werden, die für die Agrar- und Ernährungsindustrie
und die sanitäre
Industrie bestimmt sind.
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Ein
derartiges Steuergehäuse
weist unterschiedliche Elemente auf, wie beispielsweise elektrische
Anschlüsse,
Detektoren, elektronische Module zur Steuerung und Kontrolle und
zur Regelung, ebenso wie alle Arten von Elementen zur Steuerung
durch ein unter Druck stehendes Fluid, wie beispielsweise Elektroventile
oder elektrische Wegeventile, die es ermöglichen, indem sie den Durchgang
eines Steuerfluids, bei dem es sich vorzugsweise um Druckluft handelt,
zulassen oder nicht, die Öffnung
und/oder die Schließung
eines betroffenen Ventils zu bewirken. Diese Steuergehäuse sind
im allgemeinen unmittelbar auf der Oberseite des betroffenen Ventils angebracht,
um auf der einen Seite die Montage des Ventils insgesamt zu vereinfachen
und die Längen der
Steuerkanäle
zu verringern, und um auf der anderen Seite dank einer Vorrichtung
mit Nocken und Aufnehmern die Position von beweglichen Organen des
Ventils zu steuern, von denen ein Teil wie beispielsweise der Endabschnitt
der Stange des Zylinders, auf diese Weise in das Innere des Gehäuses vorstehen
kann.
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In
den Gehäusen,
die heutzutage bekannt sind, wenn man darin zumindest zwei Elemente
zur Steuerung unterbringen muß,
die sich außerhalb
des eigentlichen Blocks befinden, auf denen sie befestigt sind,
wie beispielsweise auf Elektroventilen, steht man vor der Wahl,
deren Größe, sei
es die Höhe
oder der Durchmesser, zu vergrößern, was
störend
ist, da dies den Platzbedarf insgesamt des Ventils bzw. dessen Sperrigkeit
vergrößert, oder
aber die Größe der Elektroventile
zu verkleinern, dann allerdings auf Kosten von deren freiem Querschnitt
zum Durchgang des Steuerfluids, wodurch sich die Schnelligkeit der Ansteuerung
zur Schließung
oder Öffnung
des Ventils verschlechtert.
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Der
Platz, der in diesen Gehäusen
zur Verfügung
steht, im allgemeinen von zylindrischer Form, ist, damit er kontinuierlich
mit der Form des Grundkörpers
des Ventils ausgebildet ist, begrenzt aufgrund der zahlreichen Elemente,
die darin untergebracht werden müssen:
Auch wenn man heute zumindest zwei Elemente zur Steuerung verwenden möchte, wie
beispielsweise zwei Elektroventile, die auf einem gemeinsamen Block
als Anschlußelement montiert
sind, der die Zirkulation des Steuerfluids ermöglicht, ist es unmöglich, ohne
die Größe des Gehäuses zu
vergrößern oder
die der Elektroventile zu verkleinern, diese zusammen mit ihrem
Anschlußelement-Block
anzuordnen, da der auf diese Weise gebildete Aufbau ein Element
mit einer im Ganzen parallelepipedischen Form darstellt, das ein
relativ großes
Volumen einnimmt.
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Das
Patentdokument
EP 0 142 281 beschreibt
beispielsweise eine Einheit, die aus einer Montagevorrichtung von
zumindest zwei Steuerelementen zusammengesetzt ist. Diese Montagevorrichtung
weist eine einzige Fläche
auf, die dafür
angepaßt
ist, mehrere Steuerelemente aufzunehmen, und zwei weitere Flächen, die
dazu angepaßt
sind, um durch Kanäle
mit Betätigungsorganen
wie etwa Zylindern verbunden zu werden. Wenn ein Steuerelement auf
einer solchen Montagevorrichtung hinzugefügt werden soll, ist es nötig:
- – die
Größe der Vorrichtung
zu vergrößern, oder genauer
gesagt die der Oberfläche,
die dazu bestimmt ist, das neue Steuerelement aufzunehmen, oder
- – die
Größe der Steuerelemente
zu verkleinern.
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Das
Problem, das sich stellt, besteht darin, derartige Steuergehäuse für Zylinder
von Ventilen zu realisieren, die insbesondere für die Agrar- und Nahrungsmittelindustrie
und die sanitäre
Industrie bestimmt sind, in denen man zumindest zwei, wenn nicht
zumindest drei oder mehr Steuerelemente unterbringen kann, wie beispielsweise
Elektroventile, elektrische Wegeventile und jegliche logischen Elemente,
die durch ein unter Druck stehendes Fluid versorgt werden (im wesentlichen
pneumatische Elemente, die in der vorliegenden Beschreibung unter der
allgemeinen Bezeichnung von „Steuerelementen" angesprochen werden,
oder mehr speziell unter der Bezeichnung „Elektroventil"), mit einem reduzierten
Platzbedarf und mit einem Volumen einer gekrümmten äußeren Form im Inneren, wie
etwa ein Drehzylinder, wobei dies erreicht werden soll, ohne die
Durchsatzleistung des Steuerfluids der Ventilzylinder zu verschlechtern.
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Eine
Lösung
für das
gestellte Problem besteht in einer Montagevorrichtung von mindestens zwei
Steuerelementen für
ein unter Druck stehendes Fluid, und bestehend aus einem Anschlußelement, auf
dem die genannten Steuerelemente fixiert sind und das die Kanäle für die Zirkulation
des Fluids aufweist, bei dem es sich vorzugsweise um Druckgas und
auch um Druckluft handelt. Diese Kanäle verbinden insbesondere zumindest
die Öffnungen
für die Versorgung
und den Ausgang dieser Steuerelemente, die die Öffnung und das Schließen von
zumindest einem Ventil eines Transportkreises für Nahrungsmittelprodukte betätigen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung weist das genannte Anschlußelement zumindest zwei Flächen oder
Seitenflächen
auf, die miteinander einen Winkel α bilden, der zwischen 30 und
60° liegt
und in einer besonderen Ausführungsform
bei etwa 45° liegt,
und die dazu geeignet sind, jeweils zumindest eines der genannten
Steuerelemente aufzunehmen; wobei zumindest eine der genannten Seiten
des Anschlußelements
dazu geeignet ist, selbst zumindest zwei Steuerelemente aufzunehmen.
Diese Flächen befinden
sich nämlich
in radialen Ebenen, senkrecht zu Tangenten an die Krümmung der äußeren Form des
Gehäuses,
in der man den Anschlußelement-Block
unterbringen möchte:
Wenn diese Krümmung
ein Kreis ist, und das Gehäuse
somit ein Drehzylinder ist, befinden sich diese Seiten in diametralen Ebenen.
Die anderen Seiten, durch die sie verbunden sind, folgen, worauf
verwiesen sei, auf der einen Seite dieser äußeren Form, von der sie somit
die Kreissehnen darstellen, und auf der anderen Seite der ihres
zentralen Abschnitts, so daß die
Ansicht des genannten Blocks oder Anschlußelements, in einer Ebene,
die senkrecht zu den genannten Seiten verläuft, eine im wesentlichen dreieckige
Form erhält.
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Das
Ergebnis ist eine neuartige Montagevorrichtung von zumindest zwei
Steuerelementen auf einem Anschlußelement-Block, der es ermöglicht,
auf zwei gestellte Probleme einzugehen: Dadurch, daß zumindest
zwei Steuerelemente auf zwei unterschiedlichen Seiten des Anschlußelements
befestigt werden, und die miteinander einen Winkel bilden, der der
Krümmung
der äußeren Form
des Gehäuses
entspricht, in dem man sie unterbringen möchte, kann man die genannten
Steuerelemente soweit wie möglich
gemäß dieser äußeren Form
anordnen, wobei auf diese Weise ein weitestgehend reduzierter Platzbedarf
vorhanden ist; auf diese Weise wird der Rest des inneren Raums des
genannten Gehäuses
freigegeben, um darin andere Elemente unterzubringen, aus denen
es besteht, und dies, ohne daß die
Notwendigkeit be steht, die Größe der Steuerelemente zu
verkleinern, um beispielsweise für
Elektroventile einen optimalen Durchsatz zu gewährleisten, wie etwa 3,66 × 10–3 Nm–3/sec
für Druckluft
und ohne die Abmessungen des Gehäuses
zu vergrößern.
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Auf
diese Weise besteht mit drei Steuerelementen wie etwa Elektroventilen,
die gemäß der vorliegenden
Erfindung zusammengesetzt sind und zumindest den vorstehend genannten
Durchsatz gewährleisten,
die Möglichkeit,
auf diese Weise die Abmessungen des genannten Gehäuses auf
einen Durchmesser und eine Höhe
von 130 mm zu begrenzen, während
die Gehäuse,
die heutzutage existieren und zumindest drei Elektroventile mit
dem gleichen Durchsatz aufweisen, eine Höhe in der Größenordnung
von 230 mm bei einem Durchmesser von 180 mm aufweisen, was außerdem den
Preis erhöht. Um
in den Abmessungen von 130 mm zu bleiben, sowohl was die Höhe als auch
den Durchmesser betrifft, verwenden bestimmte Hersteller Elektroventile mit
einem geringeren Durchsatz wie etwa 1,5 oder 1,66 × 10–3 Nm3/sec, wodurch die Leistung der Ventile verschlechtert
wird und was mit den Anforderungen an die Schnelligkeit der Vorgänge bei
der modernen Fabrikation in der Agrar- und Nahrungsmittelindustrie
und der Sanitärindustrie
nicht in Einklang steht.
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Man
könnte
weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung nennen, wobei aber die
vorstehend genannten Vorteile bereits ein ausreichender Hinweis
sind, um die Neuheit und die Erfindungshöhe der Erfindung zu belegen.
Die Beschreibung und die beigefügten
Zeichnungen stellen ein Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung dar, wobei man hierfür eine Vorrichtung für drei Elektroventile
dargestellt hat, womit allerdings keinerlei Beschränkung verbunden
ist: Andere Ausführungsformen
sind im Rahmen der Reichweite und des Schutzbereichs der vorliegenden
Erfindung möglich,
insbesondere dadurch, daß die
Formen der Seitenflächen,
die keine Steuerventile tragen, verändert werden, daß die dargestellten
Elektroventile durch ein oder mehrere andere Steuerelemente ersetzt
werden, daß die
Anzahl dieser Steuerelemente vergrößert wird, wie etwa zwei Steuerelemente
je Seite, oder im Gegenteil, daß deren
Anzahl mit einem einzigen je Seite verringert wird:
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1 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines Anschlußelement-Blocks, der es ermöglicht,
eine Montagevorrichtung nach der vorliegenden Erfindung zu realisieren;
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2 zeigt
eine Draufsicht auf ein Steuergehäuse, das verschiedene Elemente
aufweist, die die Steuerung von Zylindern ermöglichen, die ein Ventil betätigen, und
zwar insbesondere die Montagevorrichtung nach der vorliegenden Erfindung;
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3 zeigt
eine seitliche Ansicht von außen von
einer Seitenfläche
des Anschlußelement-Blocks nach 1,
der dazu geeignet ist, zwei Elektroventile aufzunehmen;
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4 zeigt
eine Ansicht von unten des gleichen Anschlußelement-Blocks, der in 1 und 3 dargestellt
ist;
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5 zeigt
eine Schnittansicht entlang der Linie V, V' des genannten Anschlußelementen- Blocks,
der in 3 dargestellt ist;
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6 ist
eine Schnittansicht entlang der Linie VI, VI' in 3 des gleichen
Anschlußelement-Blocks,
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7 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines Gehäuses gemäß 2 und ohne
Deckel.
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Die
Erfindung ist ganz besonders an Formen angepaßt, wie sie bei Steuergehäusen 17 üblich sind, die
umfassen:
- – einen
ebenen Sockel 19, der üblicherweise kreisförmig ist
und alle Mittel zur unmittelbaren Befestigung auf der Oberseite
des Zylinders, der das Ventil betätigt, umfaßt, die pneumatischen Anschlüsse, die
mit den Elektroventilen 2 verbunden sind, die Stopfbüchse oder
den Verbinder, der mit dem Anschluß der elektrischen oder elektronischen
Funktionen verbunden ist, die in das Ventil integriert sind, und
auf dem die das genannte Gehäuse 17 bildenden
Elemente fixiert sind;
- – einen
Verschlußdeckel,
der im allgemeinen zylindrisch ist und auf eine stabile und dichte
Weise auf dem Sockel 19 befestigt ist, der den Schutz der
das Steuergehäuse 17 bildenden
Elemente gewährleistet,
und der in 2 in der Draufsicht und in einer
perspektivischen Ansicht in 7 dargestellt
ist, allerdings ohne seinen oberen Deckel.
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Dank
der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung kann die äußere Form
des genannten Gehäuses,
die somit hier durch einen Zylinder dargestellt wird, exakt den
gleichen Durchmesser aufweisen wie der des Kopfs des Grundkörpers des
Zylinders, der das genannte Ventil 19 betätigt. Das
innere Volumen, das durch diese äußere Form
festgelegt ist, kann die unterschiedlichen Elemente 2, 18 aufnehmen,
die das Gehäuse
bilden, ohne daß die
Notwendigkeit besteht, die Elemente übereinander anzuordnen, nämlich:
- – nicht
nur die genannten Steuerelemente 2 wie etwa die Elektroventile
oder die elektrischen Wegeventile, oder logische Zellen, einschließlich eines
Schalters für
einen Nothalt oder einen sonstigen Schalter, im wesentlichen pneumatische
Positionsdetektoren usw., mit ihrem Anschlußelement-Block 1,
- – sondern
auch die elektrischen Anschlüsse
der elektronischen Elemente wie etwa Detektoren, Module zur Steuerung
und Regelung, die elektrische Verkabelung, wobei die Öffnung für den Austritt
der Stange 183 freigelassen wird.
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Die
Montagevorrichtung nach der vorliegenden Erfindung und gemäß der Darstellung
der beigefügten
Zeichnungen für
drei Elektroventile 2 ist aus einem Anschlußelement 1 zusammengesetzt,
auf dem die genannten Elektroventile fixiert sind und das die Kanäle 3, 4, 7 für die Zirkulation
des Fluids aufweist, bei dem es sich in bevorzugter Weise um Druckluft
handelt, und die die Versorgungs- und Ausgangsöffnungen davon miteinander
verbinden, um die Öffnung
und das Schließen
des Ventils 19 anzusteuern; wobei dieses auf einer Schaltung
eines Kanalsystems zum Transport von Nahrungsmittelprodukten angebracht
ist.
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Gemäß 3 ist
eine der genannten Seitenflächen 122 des Anschlußelements 1 dazu geeignet, zwei
Elektroventile 2 aufzunehmen, während die andere Seitenfläche 121 nur ein Elektroventil aufnimmt, und
weiterhin eine Aussparung 15 aufweist, um den Durchgang
einer beweglichen Stange 183 zu
ermöglichen.
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Der
genannte Block als Anschlußelement 1 weist
drei Bohrungen 9 zwischen seiner oberen Oberfläche 13 und
seiner unteren Oberfläche 14 auf, um
seine Befestigung auf dem Sockel oder der Basis 19 des
Gehäuses 17 zu
ermöglichen.
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Die
beiden unterschiedlichen Flächen 12,
die die genannten Elektroventile 2 aufnehmen, sind eben und
bilden miteinander einen vorbestimmten Winkel α, so daß sich die distalen Endabschnitte
der Elektroventile 2, die auf dem genannten Anschlußelement-Block 1 befestigt
sind, sich in die gekrümmte Form
des Gehäuses 17 und
seines Sockels 19 einfügen.
Dieser Winkel α kann
somit zwischen 5° und 175° liegen,
entsprechend der jeweiligen Größe oder Abmessungen
der genannten Elektroden 2 des Anschlußelement-Blocks 1 und
des Gehäuses 17,
wobei der Winkel in bevorzugter Weise zwischen 30° und 60° liegt, und
wie es bei der Ausführungsform dargestellt
ist, bei etwa 45°,
wobei die Steuerelemente oder Elektroventile 2 auf der
einen und der anderen Seite des Anschlußelement-Blocks 1 verkehrt
herum angeordnet sind.
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Die
Form der Oberfläche 16,
die die genannten Seitenflächen 12 auf
der Seite ihres divergierenden Randes miteinander verbindet, die
die Steuerelemente 2 tragen, kann eine beliebige Form aufweisen,
wie etwa eine ebene oder gekrümmte
oder mit Facetten versehene Form, um sich ebenfalls so gut wie möglich an
die Form des Gehäuses 17 anzupassen,
wobei die Durchbohrung mit der Gesamtheit der Kanäle 3, 4, 7 wie
auch zur Befestigung 9 möglich sein muß.
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Die
obere Oberfläche 13 und
die untere Oberfläche 14 des
Anschlußelements 1 sind
zueinander parallel und senkrecht zu den Flächen 12 zur Befestigung
der Steuerelemente 2; die genannten Flächen 12 können unter
der Bildung des Winkels α aneinander
anschließen,
entlang einer senkrechten Kante an den genannten oberen und unteren
Oberflächen,
oder sie können
durch eine andere Fläche 20 miteinander
verbunden sein, die bevorzugt senkrecht zu einer der Flächen 12 verläuft. Die
genannten Steuerelemente 2 sind ebenfalls senkrecht sowohl
zu diesen Flächen 12 als
auch zu den oberen 13 und unteren 14 Oberflächen befestigt,
dank der Durchbohrungen 101 und 102 , die auf den genannten konvergenten
bzw. divergenten Flächen 12 ausgebildet sind.
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Soweit
die Kanäle 3, 4, 7 für die Zirkulation des
Fluids betroffen sind, bei dem es sich etwa um Druckluft handeln
kann, in dem Anschlußelement-Block 1,
sind deren Durchgangsquerschnitte angepaßt, um einen Luftdurchsatz
von wenigstens 3,33 × 10–3 Nm3/sec für
jedes Elektroventil 2 mit einem Betriebsdruck von 6 bar
zu gewährleisten,
bei einer Temperatur, die zwischen –40° C und 130° C liegt, und in einer sehr
feuchten Umgebung:
- – ein Netz von Kanälen 3 allein
für den
Auslaß des Fluids
verbindet die Ausgangsöffnungen
der Steuerelemente wie etwa der Elektroventile in Richtung auf eine
alleinige Auslaßöffnung 5,
die sich auf der unteren Basis 14 des Anschlußelements 1 befindet,
wie dies in 5 dargestellt ist;
- – ein
Netz von Kanälen 7 allein
für die
Versorgung verbindet alle Öffnungen
für die
Versorgung mit Druckluft der genannten Steuerelemente, wie etwa
der Elektroventile 2, ausgehend von einer ausschließlich der
Versorgung dienenden Öffnung 8,
die sich ebenfalls auf der unteren Fläche 14 des Anschlußelement-Blocks 1 befindet;
- – dagegen
ist jedes Steuerelement wie etwa ein Elektroventil 2 einem
Kreis von Kanälen 4 zugeordnet,
der zu jeweils einem Steuerelement gehört und der in eine entsprechende Öffnung 6 mündet, die
sich ebenfalls auf der unteren Oberfläche 4 des Anschlußelement-Blocks 1 befindet, wobei
auf 6 verwiesen sei.
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Die
pneumatischen Abdichtungen der Öffnungen
der Kanalanordnungen 3, 4, 7 für die Zirkulation
des Fluids, bei der es sich um ein wesentliches Sicherheitsmerkmal
handelt, werden durch Dichtungen gewährleistet, die speziell der
Funktion angepaßt
sind, die jeder Öffnung
zugeordnet ist:
- – auf der Seite der Steuerelemente 2,
wie etwa der Elektroventile, auf den Seitenflächen 121 und 122 , die diese über die speziellen ebenen Dichtungen
eines jeden Steuerelements wie etwa Elektroventils 2 aufnehmen;
- – auf
dem Sockel 19 des Gehäuses 17 durch
eine Reihe von torusförmigen
Dichtungen, die in Ansenkungen untergebracht sind, die für diesen Zweck
um die Öffnungen 5, 61 , 62 und 8 des
Anschlußelements 1 vorgesehen
sind, oder durch eine spezielle, mit einer Borte versehene ebene Dichtung.
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Alle Öffnungen
der Kanalsysteme 3, 4, 7 für die Zirkulation
eines Fluids wie etwa unter Druck stehende Luft oder Gas, die die
Zuführungs-
und Austrittsöffnungen
der genannten Steuerelemente 2 verbinden, sind somit alle
auf der unteren Oberfläche 14 des
genannten Anschlußelements 1 angeordnet, aber
sie könnten
auf einer oder mehreren seitlichen Flächen angeordnet sein.
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Dieses
pneumatische Anschlußelement 1 kann
ebenfalls vollständig
in den Sockel 19 des Gehäuses 1 integriert
sein und aus einem einstückigen, einheitlichen
Block bestehen, der beispielsweise durch Gießen oder Abformen hergestellt
ist.
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Die
Bohrung der Gesamtheit der Kanalsysteme für die Zirkulation von Fluid
in dem Anschlußelement-Block 1 wird
ausgehend von einer jeden Seitenfläche des genannten Blocks ausgeführt; auf
diese Weise sind diejenigen, die sich benachbart zu den Seitenflächen 12 befinden,
die die Steuerelemente wie etwa die Elektroventile 2 aufnehmen,
bevorzugt senkrecht zu diesen, um zu ermöglichen, daß Bohrungen 111 zur
Verbindung zwischen bestimmten inneren Leitungen hergestellt werden,
wobei dann deren äußere Öffnungen 112 anschließend geschlossen werden, wobei
auf 5 und 6 verwiesen sei.
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Der
genannte Anschlußelement-Block 1 kann
aus jeglichem metallischen Material hergestellt werden, beispielsweise
und insbesondere aus Aluminium oder aus Kunststoff und durch alle
bekannten Verfahren zur Herstellung.
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Ein
weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß sich die
Montagevorrichtung an alle Bauarten von Steuerelementen wie etwa
Elektroventile anpassen kann, und daß das Gehäuse 17, das diese
aufnimmt, sich an jegliches existierende Ventil anpassen kann, wobei
es dann genügt,
lediglich das Gehäuse
zu verändern,
ohne die Ventile zu modifizieren.
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Es
versteht sich von selbst, daß die
Erfindung nicht auf das Beispiel beschränkt ist, das vorstehend beschrieben
worden ist, und daß zahlreiche Modifikationen
daran vorgenommen werden können, ohne
daß der
Rahmen der Erfindung verlassen wird.