EP1818547A2

EP1818547A2 - Druckluft-Wartungsvorrichtung

Info

Publication number: EP1818547A2
Application number: EP07000219A
Authority: EP
Inventors: Frank Schnabel; Manfred Jainczyk
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 2006-02-10
Filing date: 2007-01-08
Publication date: 2007-08-15
Anticipated expiration: 2027-01-08
Also published as: EP1818547B1; CN101016913B; CN101016913A; EP1818547A3; DE202006002145U1

Abstract

Es handelt sich um eine Druckluft-Wartungsvorrichtung, mit einer einen Druckluft-Einlass (8) und einen Druckluft-Auslass (9) aufweisenden Modulanordnung (2), die mehrere aneinandergesetzte und durch Befestigungsmittel (5) miteinander verbundene wartungsmodule (3) enthält. Die Modulanordnung (2) beinhaltet eine Druckverstärkereinrichtung (15), die in der Lage ist, den Druck der eingespeisten Druckluft auf einen gegenüber dem Einspeisedruck höheren Arbeitsdruck anzuheben.

Description

Die Erfindung betrifft eine Druckluft-Wartungsvorrichtung, mit einer einen Druckluft-Einlass und einen Druckluft-Auslass aufweisenden Modulanordnung, die mehrere aneinandergesetzte und durch Befestigungsmittel miteinander verbundene Wartungsmodule enthält, insbesondere mindestens ein Filtermodul, Ölermodul und/oder Einschaltmodul.
Druckluft-Wartungsvorrichtungen werden im allgemeinen eingesetzt, um die in pneumatischen Anlagen verwendete Druckluft nach bestimmten Kriterien aufzubereiten bzw. zu behandeln. Sie können verschiedene Arten von Wartungsmodulen, häufig auch als Wartungsgeräte bezeichnet, enthalten, beispielsweise Filtermodule, Druckregelmodule, Ölermodule, Einschaltmodule, Entlüftungsmodule, usw..
Gemäß DE 202 10 016 U1 , die eine Druckluft-Wartungsvorrichtung der eingangs genannten Art zeigt, sind die verschiedenen Wartungsmodule in einer Aufreihungsrichtung aneinander gesetzt und durch Befestigungsmittel insbesondere lösbar miteinander verbunden. Die zu behandelnde Druckluft wird über einen Druckluft-Einlass, von einer Druckluftquelle kommend, in die Modulanordnung eingespeist und tritt nach der gewünschten Behandlung an einem Druckluft-Auslass der Modulanordnung wieder aus, von wo aus sie zu einem oder mehreren mit der Druckluft zu versorgenden Verbrauchern gelangt.
Beim Einsatz pneumatischer Komponenten können Anwendungsfälle auftreten, die kurzzeitig oder längerfristig eines höheren pneumatischen Druckes bedürfen, als er durch eine vorhandene Druckluftquelle zur Verfügung gestellt wird. In solchen Fällen ist vor Ort der Einsatz sogenannter Druckverstärker möglich, wie sie exemplarisch in der EP 1 042 615 B1 oder in dem Patent Abstracts of Japan zur JP 101 69 567 A beschrieben werden. Es handelt sich dabei um sogenannte Stand-alone-Geräte, die über Druckluftleitungen einerseits unmittelbar an die Druckluftquelle oder an das von einer Druckluft-Wartungsvorrichtung gespeiste Druckluftnetz und andererseits an den zu versorgenden Verbraucher angeschlossen werden.
Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, den Einsatz von Druckverstärkern zu optimieren.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, dass die Modulanordnung der Druckluft-Wartungsvorrichtung eine Druckverstärkereinrichtung beinhaltet, die in der Lage ist, den Druck der eingespeisten Druckluft auf einen gegenüber dem Einspeisedruck höheren Arbeitsdruck anzuheben.
Auf diese Weise liegt eine Druckluft-Wartungsvorrichtung mit in deren Modulanordnung integrierter Druckverstärkereinrichtung vor. Diese Druckverstärkereinrichtung kann ausgangsseitig einen höheren Arbeitsdruck liefern, als er am Druckluft-Einlass zur Verfügung gestellt wird. Somit eignet sich die Druckluft-Wartungsvorrichtung besonders für Anwendungsfälle, bei denen Verbraucher mit einem Druck versorgt werden müssen, der über dem normalerweise von einer Druckluftquelle, beispielsweise einem von einem Kompressor gespeisten Druckspeicher, zur Verfügung gestellten Druck liegt. Durch die Integration in mindestens ein Wartungsmodul lässt sich eine Druckluft-Wartungsvorrichtung optional mit der Druckverstärkereinrichtung ausstatten und kann die Druckverstärkereinrichtung praktisch im Zusammenhang mit beliebigen weiteren Wartungsmodulen eingesetzt werden.
Die Druckluft-Wartungsvorrichtung kann ein als Druckverstärkermodul ausgebildetes Wartungsmodul aufweisen, das sich mit anderen Wartungsmodulen beliebig kombinieren lässt und das die Druckverstärkereinrichtung ganz oder teilweise beinhaltet. Eine nur teilweise Integration der Druckverstärkereinrichtung in ein Druckverstärkermodul kann auch vorteilhaft sein, wenn mindestens eine Komponente der Druckverstärkereinrichtung separat platziert oder in ein anderes Wartungsmodul integriert werden soll. Hier ist beispielsweise an eine eine variable Vorgabe des Arbeitsdruckes ermöglichende Druckregeleinheit gedacht oder auch an eine elektronische Steuereinheit oder ein Umschaltventil.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform entspricht der prinzipielle Aufbau der Druckverstärkereinrichtung dem aus der EP 1 042 615 B1 bekannten Druckverstärker. Durch ein Umschaltventil wird eine aus zwei Arbeitskolben und einer die Arbeitskolben verbindenden Verbindungsstange bestehende Arbeitseinheit zu einer oszillierenden Linearbewegung angetrieben, wobei die beiden Arbeitskolben abwechselnd, mit verstärkter Kraft, zuvor eingespeiste Druckluft in Richtung des Druckluft-Auslasses verdrängen, wobei sich der erhöhte Arbeitsdruck aufbaut. Insbesondere bei einer Integration in ein eigenständiges Druckverstärkermodul empfiehlt sich hier eine dahingehende Anordnung, dass die Längsachse und gleichzeitig Bewegungsrichtung der Arbeitseinheit rechtwinkelig zur Aneinanderreihungsrichtung der Wartungsmodule der Modulanordnung ausgerichtet ist. Hier lässt sich das Druckverstärkermodul relativ einfach in das standardisierte Modulraster eingliedern.
Die Druckverstärkereinrichtung kann auch mehrstufig aufgebaut sein. Sie enthält dann zweckmäßigerweise mehr als zwei jeweils einen Arbeitskolben aufnehmende Kolbenkammern, wobei die mehr als zwei Arbeitskolben zu der Arbeitseinheit zusammengefasst sind. Auf diese Weise können Bauformen realisiert werden, die trotz schlanker Abmessungen eine hohe Druckverstärkung ermöglichen.
Die Arbeitsbewegung der Arbeitseinheit wird durch ein Umschaltventil gesteuert, das seinerseits anhand von Steuersignalen aktiviert wird, die zweckmäßigerweise in Abhängigkeit von der Position der Arbeitseinheit generiert werden.
Bei einer rein pneumatischen Ausführung handelt es sich bei den Steuersignalen um pneumatische Steuersignale, die von pneumatischen Steuerventilen erzeugt werden. Hierbei kann es sich beispielsweise um mechanische Tastventile handeln, die durch die Arbeitseinheit mechanisch betätigt werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die die beiden Arbeitskolben verbindende Verbindungsstange selbst die Ventilglieder der pneumatischen Steuerventile bildet, wie dies exemplarisch in der EP 1 042 615 B1 beschrieben ist.
Es besteht ferner die Möglichkeit, die Axialposition der Arbeitseinheit durch eine Positionserfassungseinrichtung zu detektieren, wobei dann eine elektronische Steuereinheit anhand der Sensorsignale elektrische Steuersignale zur Aktivierung des Umschaltventils hervorruft. Die elektronische Steuereinheit ist hierbei zweckmäßigerweise ein Bestandteil der Modulanordnung, wobei sie beispielsweise als Komponente eines Druckverstärkermoduls oder auch eines eigenständigen Steuermoduls ausgeführt sein kann. In allen Fällen kann sie über einen internen elektrischen Bus der Modulanordnung mit weiteren elektrischen und/oder elektronischen Komponenten der Modulanordnung gekoppelt sein. Eine bevorzugt vorhandene elektrische Schnittstelle kann die Kommunikation mit einer externen elektronischen Steuereinrichtung ermöglichen, wobei die Schnittstelle auch eine drahtlose Schnittstelle sein kann, beispielsweise eine Funkschnittstelle.
Enthält die Druckluft-Wartungsvorrichtung eine Druckverstärkereinrichtung mit einer durch ein Betätigungsfluid zu einer oszillierenden Arbeitsbewegung antreibbaren Arbeitseinheit, ist eine vorzugsweise vorhandene Druckregeleinheit zweckmäßigerweise so ausgebildet, dass sich mit ihr der Betätigungsdruck eines Betätigungsfluides einstellen lässt, das der Arbeitseinheit alternierend mit einander entgegengesetzten Wirkungsrichtungen aufgeschaltet wird. Hier ist die Druckverstärkereinrichtung stets nur solange aktiv, bis auslassseitig der gewünschte Arbeitsdruck ansteht, der geringer sein kann, als der maximal mögliche Arbeitsdruck:
Bei einer anderen Ausführungsform erzeugt die Druckverstärkereinrichtung ständig den maximal möglichen Arbeitsdruck und es kann, zur Einstellung eines diesbezüglich geringeren Ausgangsdruckes, eine Druckregeleinheit nachgeschaltet sein, insbesondere in Gestalt eines eigenständigen, als Druckregelmodul ausgebildeten Wartungsmoduls.
Vorzugsweise beinhaltet die Druckluft-Wartungsvorrichtung auch mindestens einen By-pass-Kanal, der die Druckverstärkereinrichtung umgeht und der bei aktiver Druckverstärkereinrichtung absperrbar ist. Wird einmal kein erhöhter Druck benötigt und reicht es aus, wenn am Druckluft-Auslass ein Auslassdruck ansteht, der maximal dem Einlassdruck entspricht, kann der By-pass-Kanal geöffnet werden, um eine direkte Fluidverbindung zwischen dem Druckluft-Einlass und dem Druckluft-Auslass freizuschalten.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. In dieser zeigen:

Figur 1: in schematischer Darstellung eine bevorzugte erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen DruckluftWartungsvorrichtung mit pneumatischer Ansteuerung der Druckverstärkereinrichtung, und
Figur 2: in wiederum schematischer Darstellung eine weitere Ausführungsform der Druckluft-Wartungsvorrichtung mit elektrischer Ansteuerung der Druckverstärkereinrichtung.

Die in ihrer Gesamtheit mit Bezugsziffer 1 bezeichnete Druckluft-Wartungsvorrichtung enthält eine Modulanordnung 2, die eine Vielzahl von Wartungsmodulen 3 umfasst, die in einer durch einen Doppelpfeil angedeuteten Aufreihungsrichtung 4 aneinandergereiht sind.
Durch gestrichelt angedeutete Befestigungsmittel 5 sind die aneinandergesetzten Wartungsmodule 3 in der Aufreihungsrichtung 4 lösbar miteinander verspannt. Dadurch bilden.sie eine Baugruppe.
Die Befestigungsmittel 5 sind beim Ausführungsbeispiel jeweils unmittelbar zwischen in der Aufreihungsrichtung 4 aufeinanderfolgenden Wartungsmodulen 3 wirksam. Mit einander zugewandten Fügeflächen 6 sind die Wartungsmodule 3 aneinandergesetzt, wobei sich die Befestigungsmittel 5 im Bereich der Fügeflächen 6 befinden. Die Befestigungsmittel können beispielsweise durch einen Schraubvorgang betätigbare Spannmittel sein.
Bei einer nicht gezeigten Ausführungsform werden die Wartungsmodule 3 durch zugankerartige Befestigungsmittel 5 zusammengehalten. Die gezeigte Ausführungsform hat demgegenüber den Vorteil, dass sich einzelne Wartungsmodule 3 lösen lassen, ohne den Zusammenhalt der anderen Wartungsmodule 3 zu verlieren.
Durch die Modulanordnung 2 hindurch verläuft ein Fluidkanal 7, der an den beiden stirnseitigen Wartungsmodulen 3 ausmündet, und zwar im einen Fall mit einem Druckluft-Einlass 8 und im anderen Fall mit einem Druckluft-Auslass 9. Diese beiden Anschlüsse 8, 9 können prinzipiell beliebig platziert und orientiert sein, befinden sich beim Ausführungsbeispiel jedoch an den beiden in der Aufreihungsrichtung 4 orientierten Stirnflächen des die Modulanordnung 2 jeweils abschließenden Wartungsmoduls 3.
Der Druckluft-Einlass 8 und der Druckluft-Auslass 9 sind jeweils ausgebildet, um eine Druckluftleitung 12a, 12b, bevorzugt lösbar, anschließen zu können. Diese Druckluftleitungen 12a, 12b sind regelmäßig Bestandteil eines am Einsatzort der Druckluft-Wartungsvorrichtung 1 verlegten Rohrleitungssystems. Im Betrieb der Druckluft-Wartungsvorrichtung 1 wird dieser über die eine Druckluftleitung 12a unbehandelte Druckluft zugeführt, welche nach Hindurchströmen durch die Modulanordnung 3 in wunschgemäß aufbereiteter Form über die andere Druckluftleitung 12b zu einem oder mehreren angeschlossenen Verbrauchern abgeführt wird. Der Druckluft-Einlass 8 und der Druckluft-Auslass 9 können beispielsweise mit Gewindemitteln und/oder mit Steckverbindungseinrichtungen für den Anschluss der Druckluftleitungen 12a, 12b ausgestattet sein.
Der Fluidkanal 7 setzt sich aus mehreren in den einzelnen Wartungsmodulen 3 verlaufenden Fluidkanalabschnitten zusammen, die beim Zusammenbau der Wartungsmodule 3 unter Abdichtung miteinander verbunden werden und sich zu dem Fluidkanal 7 ergänzen. Im Bereich der Fügeflächen 6 sind zu diesem Zweck geeignete Abdichtmittel vorgesehen, die die miteinander fluchtenden Kanalmündungen umschließen, beispielsweise Dichtungsringe, die in der Zeichnung jedoch nicht weiter abgebildet sind.
Die Anzahl, Art und Reihenfolge der in der Modulanordnung 2 zusammengefassten Wartungsmodule 3 ist prinzipiell beliebig, und orientiert sich am Bedarf des Anwenders. Beim Ausführungsbeispiel der Figur 1 handelt es sich, wobei sich die Reihenfolge auf die durch Pfeile angedeutete Strömungsrichtung der den Fluidkanal 7 durchströmenden Druckluft bezieht, um ein Einschaltmodul 3a, ein Filtermodul 3b, ein Druckverstärkermodul 3c und - optional und daher nur strichpunktiert angedeutet - ein Druckregelmodul 3d.
Das Ausführungsbeispiel der Figur 2 unterscheidet sich von demjenigen der Figur 1 durch ein zwischen das Filtermodul 3b und das Druckverstärkermodul 3c eingeschaltetes, auch als Controllermodul bezeichenbares elektronisches Steuermodul 3e und ein an Stelle des Druckregelmoduls 3d endseitig angebautes Druckspeichermodul 3f.
Bei beiden Ausführungsbeispielen befindet sich der Druckluft-Auslass 9 am Druckverstärkermodul 3c, verlagert sich jedoch gegebenenfalls zu dem optionalen Druckregelmodul 3d bzw. Druckspeichermodul 3f.
Das Einschaltmodul 3a enthält eine schematisch angedeutete, elektrisch oder manuell betätigbare Absperrventileinrichtung 13, durch die der Durchfluss durch den Fluidkanal 7 wahlweise abgesperrt oder freigegeben werden kann. Das Filtermodul 3b enthält mindestens eine von der Druckluft durchströmte Filtereinrichtung 14, in der Verunreinigungen aus der Druckluft herausgefiltert werden.
Das Druckverstärkermodul 3c enthält beim Ausführungsbeispiel der Figur 1 die Gesamtheit und beim Ausführungsbeispiel der Figur 2 relevante Komponenten einer insgesamt mit Bezugsziffer 17 bezeichneten Druckverstärkereinrichtung, die den Druck der über den Druckluft-Einlass 8 eingespeisten Druckluft über den Einspeisedruck hinaus verstärken kann, sodass sich am Ausgang 16 der Druckverstärkereinrichtung 15 ein im Vergleich zum Einspeisedruck höherer Arbeitsdruck abgreifen lässt.
Bei beiden Ausführungsbeispielen ist die Druckverstärkereinrichtung 15 mit einer Druckregeleinheit 17 ausgestattet, die eine variable und insbesondere stufenlose Vorgabe des Arbeitsdruckes ermöglicht. Dadurch kann einem sich verändernden Druckbedarf Rechnung getragen werden.
Alternativ kann die Druckverstärkereinrichtung 15 auch so ausgeführt sein, dass sie stets einen gleichbleibenden Arbeitsdruck liefert, der jedoch um einen gewissen Faktor höher ist, als der über den Druckluft-Einlass 8 zugeführte Einspeisedruck, wobei der besagte Faktor von der Auslegung der Druckverstärkereinrichtung 15 abhängt.
Insbesondere in Verbindung mit einer einen unveränderlichen Arbeitsdruck liefernden Druckverstärkereinrichtung 15 kann sich an das Druckverstärkermodul 3c das schon erwähnte Druckregelmodul 3d anschließen, durch das der am Druckluft-Auslass 9 abgreifbare Druck bei Bedarf auf einen Auslassdruck herabregelbar ist, der geringer ist als der von der Druckverstärkereinrichtung 15 maximal erzeugbare Arbeitsdruck.
Üblicherweise wird die Druckluft-Wartungsvorrichtung 1 so betrieben, dass der von den angeschlossenen Verbrauchern abgenommene Volumenstrom kleiner oder maximal gleich groß ist, wie die Förderleistung der Druckverstärkereinrichtung 15. Zumindest in Fällen, in denen die Förderleistung übersteigende Bedarfsspitzen auftreten können, empfiehlt es sich, der Druckverstärkereinrichtung 15 ein Druckspeichermodul 3f nachzuschalten, das einen Druckluftspeicher mit ausreichend großem Aufnahmevolumen besitzt. In diesem Fall wird das Druckspeichermodul 3f vom Druckverstärkermodul 3c gespeist und der Druckluft-Auslass 9 findet sich an dem Druckspeichermodul 3f oder an einem diesem nachgeordnetem weiteren Wartungsmodul.
Bei beiden Ausführungsbeispielen beinhaltet das Druckverstärkermodul 3c eine Druckverstärkereinheit 18, die die für die Druckerhöhung erforderliche Arbeit verrichtet. Betrieben wird sie mit einem unter einem vorbestimmten Betätigungsdruck stehendem pneumatischen Betätigungsfluid, insbesondere Druckluft.
Allen Wartungsmodulen 3 ist das Vorhandensein eines bevorzugt kubischen Grundkörpers 22 gemeinsam, an dem sich die Fügeflächen 6 befinden. Im Falle des Filtermoduls 3b ist der Grundkörper 22 gleichzeitig Träger der quer zur Aufreihungsrichtung 4, in der Regel nach unten, wegragenden Filtereinrichtung 14. Bei dem Druckverstärkermodul 3c bildet der Grundkörper 22 eine Trennwand 23, die zwei Kolbenkammern 24, 25 voneinander abteilt, die jeweils gemeinsam von dem Grundkörper 22 und einem an diesem angesetzten, ein- oder mehrteiligen Gehäusekörper 26, 27 definiert werden. Die beiden Gehäusekörper 26, 27 sitzen an einander entgegengesetzten, rechtwinkelig zur Aufreihungsrichtung 4 orientierten Seiten der Trennwand 23, sodass das Druckverstärkermodul 2c insgesamt eine längliche Gestalt besitzt, mit einer zur Aufreihungsrichtung 4 rechtwinkeligen Längsachse 28. Wird die Druckluft-Wartungsvorrichtung 1 vor einer Tragwand installiert, lässt sich das Druckverstärkermodul 3c somit bequem mit vertikaler Längsachse 28 platzsparend anordnen.
In den beiden Kolbenkammern 24, 25 ist jeweils ein in Richtung der Längsachse 28 unter Abdichtung verschiebbarer Arbeitskolben 24', 25' angeordnet, die durch eine die Trennwand 23 durchsetzende Verbindungsstange 32 zu einer nur gemeinsam verschiebbaren Baueinheit zusammengefasst sind. Diese Baueinheit sei im Folgenden als Arbeitseinheit 33 bezeichnet, ihre Längsachse und Bewegungsrichtung ist mit der Längsachse 28 identisch.
Durch die Arbeitskolben 24', 25' wird die jeweils zugeordnete Kolbenkammer 24, 25 in einen von der Verbindungsstange 32 durchsetzten inneren Arbeitsraum 24a, 25a kleineren Querschnittes und einen axial entgegengesetzten äußeren Arbeitsraum 24b, 25b größeren Querschnittes unter Abdichtung unterteilt. Die Verbindungsstange 32 durchsetzt die Trennwand 23 so, dass durch die Trennwand 23 hindurch keine fluidische Verbindung zwischen den beiden inneren Arbeitsräumen 24a, 25a möglich ist.
Im Innern des Druckverstärkermoduls 3c ist der Fluidkanal 7 so unterteilt, dass die Verbindung zwischen dem Druckluft-Einlass 8 und dem Druckluft-Auslass 9 nur über die beiden inneren Arbeitsräume 24a, 25a möglich ist. Der mit dem Druckluft-Einlass 8 verbundene einlassseitige Kanalabschnitt 7a des Fluidkanals 7 steht über je ein Zuström-Rückschlagventil 34 und der auslassseitige Kanalabschnitt 7b des Fluidkanals 7 mit je einem Ausström-Rückschlagventil 35 mit den beiden inneren Arbeitsräumen 24a, 25a in fluidischer Verbindung. Die beiden Rückschlagventile 34, 35 haben jeweils ein federbelastetes Ventilglied, wobei das Zuström-Rückschlagventil 34 eine Fluidströmung in den angeschlossenen inneren Arbeitsraum 24a, 25a zulässt und in der Gegenrichtung verhindert. Bei den Ausström-Rückschlagventilen 35 sind die Gegebenheiten gerade umgekehrt, sie lassen eine Fluidströmung aus den inneren Arbeitsräumen 24a, 25a in Richtung zum Druckluft-Auslass 9 zu.
Bei beiden Ausführungsbeispielen gehört zu der Druckverstärkereinheit 18 auch ein an oder in dem Druckverstärkermodul 3c angeordnetes Umschaltventil 36. Über einen Speisekanal 37 wird das Umschaltventil 36 aus dem einlassseitigen Kanalabschnitt 7a mit Druckluft versorgt, die als das weiter oben erläuterte Betätigungsfluid fungiert. Von dem Umschaltventil 36 führt je ein Betätigungskanal 38, 39 zu den beiden äu-ßeren Arbeitsräumen 24b, 25b.
Das Umschaltventil 36 kann die beiden Betätigungskanäle 38, 39 und mithin die beiden äußeren Arbeitsräume 24b, 25b abwechselnd gegensinnig mit dem Speisekanal 37 verbinden oder zur Atmosphäre entlüften. Dadurch wird die Arbeitseinheit 33 zu einer linearen Arbeitsbewegung in der einen oder anderen Richtung veranlasst.
Bei jeder Arbeitsbewegung resultieren die erforderlichen Stellkräfte daraus, dass in der Verstellrichtung das über das Umschaltventil 36 gesteuerte Betätigungsfluid im einen der äußeren Arbeitsräume 24b, 25b auf die große Kolbenfläche wirkt, während die beiden entgegengesetzten kleineren Kolbenflächen beider Arbeitskolben 24', 25' über die Zuström-Rückschlagventile 34 gleichzeitig dem Einspeisedruck ausgesetzt sind. Daraus resultiert ein die Arbeitseinheit 33 verlagernder Kraftüberschuss, mit gleichzeitiger Verdrängung von Druckluft aus dem sein Volumen momentan verringernden inneren Arbeitsraum in den auslassseitigen Kanalabschnitt 7b. Durch eine hin und her gehende Pumpbewegung der Arbeitseinheit 33 kann auf diese Weise im auslassseitigen Kanalabschnitt 7b ein Arbeitsdruck aufgebaut werden, der höher ist als der Einspeisedruck und dessen maximale Höhe vom Betätigungsdruck des Betätigungsfluides und vom Flächenverhältnis der beaufschlagbaren Kolbenflächen der beiden Arbeitskolben 24', 25' abhängt.
Weitere Details zum möglichen Aufbau und zur möglichen Funktionsweise der Druckverstärkereinrichtung 15 können der EP 1 042 615 B1 entnommen werden, auf die ausdrücklich verwiesen wird.
Zu seiner Betätigung wird das Umschaltventil 36 mit Steuersignalen versorgt. Um diese zu generieren bestehen, mehrere Möglichkeiten. Das Ausführungsbeispiel der Figur 1 sieht eine nicht elektrische Betätigung mittels pneumatischer Steuersignale vor, die dem Umschaltventil 36 mittels zweier Steuerkanäle 42 aufgeschaltet werden. Genauer gesagt verfügt das nicht weiters gezeigte Ventilglied des Umschaltventils 36 über einander entgegengesetzte Beaufschlagungsflächen, die über die Steuerkanäle 42 abwechselnd mit unter einem Steuerdruck stehender Druckluft beaufschlagbar sind.
Jeder Steuerkanal 42 ist an ein ihm eigens zugeordnetes pneumatisches Steuerventil 43 der Druckverstärkereinrichtung 15 angeschlossen. Dieses Steuerventil 43 wird in Abhängigkeit von der Position der Arbeitseinheit 33 betätigt. Bei der abgebildeten bevorzugten Bauform bildet die Trennwand 23 das Gehäuse der beiden Steuerventile 43 und die Verbindungsstange 32 repräsentiert gleichzeitig zwei ventilglieder, die in der Lage sind, stellungsabhängig den zugeordneten Steuerkanal 32 wahlweise mit dem benachbarten inneren Arbeitsraum 24a, 25a zu verbinden oder von diesem abzutrennen. Die konkrete Ausgestaltung kann derjenigen entsprechen, wie es in der EP 1 042 615 B1 beschrieben ist.
Bei einer anderen, in Figur 1 strichpunktiert angedeuteten Ausführungsform sind gesonderte pneumatische Steuerventile 43' vorhanden, die als Tastventile ausgebildet sind und mechanisch von der Arbeitseinheit 33 betätigt werden, wenn diese bei Erreichen einer Endstellung auf einen mit dem Ventilglied des Steuerventils 43' verbundenen Betätigungsstößel aufläuft.
Die rein pneumatisch gesteuerte Druckverstärkereinrichtung 15 des in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiels wird jeweils in Abhängigkeit von dem am Umschaltventil 36 anliegenden Betätigungsdruck sowie in Abhängigkeit vom Fluidbedarf am Druckluft-Auslass 9 und mithin vom momentan herrschenden Auslassdruck selbsttätig aktiviert und deaktiviert. Soll der am Ausgang 16 abgreifbare Arbeitsdruck verändert werden, kann dies durch eine Veränderung der Einstellung der Druckregeleinheit 17 geschehen. Diese ist in den Verlauf des Speisekanals 37 eingeschaltet und ermöglicht somit eine variable Vorgabe des sich auf den Arbeitsdruck einwirkenden Betätigungsdruckes für die Arbeitseinheit 33. Die Druckregeleinheit 17 kann hier wie ein konventionelles pneumatisches Druckregelventil ausgebildet sein, bei dem der am Ausgang des Speisekanals 37 herrschende Druck gegen die Stellkraft einer Feder arbeitet, wobei entsprechend den herrschenden Kräfteverhältnissen ein Ventilglied des Druckregelventils mehr oder weniger weit öffnet oder schließt. Durch manuelle Veränderung der Federvorspannung kann der abgreifbare Betätigungsdruck verändert werden.
Aus Figur 1 ist ersichtlich, dass die Druckregeleinheit 17 als Bestandteil des Druckverstärkermoduls 3c ausgeführt werden kann.
Das Ausführungsbeispiel der Figur 2 zeigt eine Möglichkeit zur Realisierung einer elektrischen Ansteuerung der Druckverstärkereinrichtung 15.
Hierbei sind die Steuersignale für das Umschaltventil 36 elektrische Steuersignale, die von einer elektronischen Steuereinheit 44 erzeugt werden. Diese elektronische Steuereinheit kann eine bezüglich der Modulanordnung 2 gesonderte, externe Komponenten sein, wie dies in Figur 2 strichpunktiert bei 44' angedeutet ist. Es kann sich hier beispielsweise um eine elektronische Steuereinheit handeln, die gleichzeitig auch für die Ansteuerung nicht näher gezeigter Ventile verantwortlich ist. Sie kann hierbei unmittelbarer Bestandteil einer mehrere Ventile beinhaltenden Ventilbatterie sein.
Als besonders vorteilhaft wird allerdings eine Bauform eingeschätzt, bei der die elektronische Steuereinheit 44 ein unmittelbarer Bestandteil der Modulanordnung 2 ist. Die Figur 2 zeigt hierzu eine vorteilhafte Realisierungsform, bei der sich die elektronische Steuereinheit 44 in einem als elektronisches Steuermodul 3e ausgebildeten Wartungsmodul 3 der Modulanordnung 2 befindet. Eine andere, in Figur 2 bei 44'' strichpunktiert angedeutete Möglichkeit sieht vor, die elektronische Steuereinheit als unmittelbare Komponente des Druckverstärkermoduls 3c auszubilden. Dadurch kann auf ein zusätzliches, gesondertes elektronisches Steuermodul 3e bei Bedarf verzichtet werden.
Bei der elektrisch ansteuerbaren Variante ist das Umschaltventil 36 ein elektrisch betätigbares Ventil, insbesondere ein vorgesteuertes Mehrwegeventil. Als Antriebe für das Umschaltventil 36 kommen Magnetventile oder andere elektrisch betätigbare Ventile in Frage.
Die elektronische Steuereinheit 44 generiert die für das Umschaltventil 36 bestimmten Steuersignale auf der Basis von Positionssignalen, die ihr von einer Positionserfassungsseinrichtung 45 zugeführt werden. Diese spricht auf die Umschaltpositionen der Arbeitseinheit 33 an, insbesondere auf vorbestimmte Kolbenpositionen der Arbeitskolben 24', 25'. Exemplarisch umfasst die Positionserfassungseinrichtung 45 beim Ausführungsbeispiel pro Arbeitskolben 24', 25' einen an dem Gehäusekörper 26, 27 angeordneten Positionssensor, beispielsweise ein Reed-Schalter, ein Hall-Sensor oder ein magnetoresistiver Sensor.
Die elektrische Verbindung der Positionserfassungseinrichtung 45 mit der elektronischen Steuereinheit 44, 44" kann beispielsweise über einen internen elektrischen Bus 46 der Druckluft-Wartungsvorrichtung 1 erfolgen, der in Figur 2 schematisch angedeutet ist. Über diesen elektrischen Bus 46 können bei Bedarf auch noch weitere elektrische und/oder elektronische Komponenten der Modulanordnung 2 miteinander vernetzt werden.
Der an oder in der Modulanordnung 2 angeordneten elektronischen Steuereinheit 44, 44" kann eine elektrische Schnittstelle 47 zugeordnet sein, die eine zur Signalübertragung dienende Verbindung mit einer externen elektronischen Steuereinrichtung 48 ermöglicht. Hierbei kann in beiden Richtungen ein Datenaustausch vorgesehen sein.
Um eine Druckregelungsfunktion in Bezug auf den Arbeitsdruck zu realisieren, ist bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 2 die Druckregeleinheit 17 als Bestandteil der elektronischen Steuereinheit 44 ausgebildet. Sie ist in diesem Fall an einen elektrischen Drucksensor 52 angeschlossen, der den im auslassseitigen Kanalabschnitt 7b herrschenden Arbeitsdruck erfasst. Die elektronische Steuereinheit 44 kann auf diese Weise stets dann eine Aktivierung der Druckverstärkereinheit 18 hervorrufen, wenn der über den Drucksensor 52 erfasste Arbeitsdruck den vorbestimmten Sollwert unterschritten hat.
In Figur 1 ist noch angedeutet, dass die Modulanordnung über einen strichpunktiert angedeuteten By-pass-Kanal 53 verfügen kann, der im freigeschalteten Zustand eine direkte Verbindung zwischen dem einlassseitigen Kanalabschnitt 7a und dem auslassseitigen Kanalabschnitt 7b herstellt und dadurch die Druckverstärkungseinrichtung 15 umgeht. Eine Ventileinrichtung 54 ermöglicht ein wahlweises Freigeben oder Absperren des By-pass-Kanals 53. Sie kann rein manuell betätigbar ausgeführt sein oder als elektrisch betätigbare Ventileinrichtung 54, letzteres insbesondere bei einer Ausführungsform vergleichbar derjenigen in Figur 2. Hier kann die Ventileinrichtung 54 über die elektronische Steuereinheit 44, 44'-, 44" und/oder die externe elektronische Steuereinrichtung 48 nach Bedarf in die gewünschte Stellung geschaltet werden.
Die Ventileinrichtung 54 kann beispielsweise als 3/2-Wegeventileinrichtung ausgeführt sein, die bei freigeschaltetem By-pass-Kanal 53 gleichzeitig die Druckluftzufuhr zur Druckverstärkereinrichtung 15 absperrt, um deren Druckluftversorgung komplett abzusperren.

Claims

Druckluft-Wartungsvorrichtung, mit einer einen Druckluft-Einlass (8) und einen Druckluft-Auslass (9) aufweisenden Modulanordnung (2), die mehrere aneinandergesetzte und durch Befestigungsmittel (5) miteinander verbundene Wartungsmodule (3) enthält, insbesondere mindestens ein Filtermodul, Ölermodul und/oder Einschaltmodul, dadurch gekennzeichnet, dass die Modulanordnung (2) eine Druckverstärkereinrichtung (15) beinhaltet, die in der Lage ist, den Druck der eingespeisten Druckluft auf einen gegenüber dem Einspeisedruck höheren Arbeitsdruck anzuheben.
Druckluft-Wartungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckverstärkereinrichtung (15) eine Druckverstärkereinheit mit mindestens zwei in getrennten Kolbenkammern (24, 25) angeordneten und mit einer eine zwischen den Kolbenkammern (24, 25) angeordnete Trennwand (23) durchsetzenden Verbindungsstange (32) zu einer als Einheit verschiebbaren Arbeitseinheit (33) zusammengefasste Arbeitskolben (24', 25') aufweist, wobei jede Kolbenkammer (24, 25) durch den in ihr befindlichen Arbeitskolben (24', 25') in einen von der Verbindungsstange (32) durchsetzten inneren Arbeitsraum (24a, 25a) kleineren Querschnittes und einen diesem axial entgegengesetzten äußeren Arbeitsraum (24b, 25b) größeren Querschnittes unterteilt ist, und wobei jeder innere Arbeitsraum (24a, 25a) über ein ein Zuströmen von Druckluft ermöglichendes Zuström-Rückschlagventil (34) mit dem Druckluft-Einlass (8) und über ein ein Ausströmen von Druckluft ermöglichendes Ausström-Rückschlagventil (35) mit dem Druckluft-Auslass (9) verbunden ist, und dass die Druckverstärkereinrichtung (15) ein Umschaltventil (36) aufweist, das in der Lage ist, auf Grund ihm zugeführter Steuersignale die äußeren Arbeitsräume (24b, 25b) abwechselnd gegensinnig zu entlüften oder mit einem unter einem Betätigungsdruck stehenden Betätigungsfluid zu beaufschlagen.
Druckluft-Wartungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuersignale für das Umschaltventil (36) pneumatische Steuersignale sind, die von in Abhängigkeit von der Position der Arbeitseinheit (33) betätigten pneumatischen Steuerventilen (43, 43') erzeugt werden.
Druckluft-Wartungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstange (32) die Ventilglieder der pneumatischen Steuerventile (43) bildet.
Druckluft-Wartungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuersignale für das Umschaltventil (36) elektrische Steuersignale sind, die eine elektronische Steuereinheit (44, 44', 44'') in Abhängigkeit von Positionssignalen ausgibt, die durch eine von der Arbeitseinheit (33) betätigbare Positionserfassungseinrichtung (45) hervorrufbar sind.
Druckluft-Wartungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionserfassungseinrichtung (45) pro Arbeitskolben (24', 25') je mindestens einen auf mindestens eine Kolbenposition ansprechenden Positionssensor aufweist, beispielsweise ein Reed-Schalter, ein Hall-Sensor oder ein magnetoresistiver Sensor, der mit der elektronischen Steuereinheit (44, 44', 44'') elektrisch verbunden oder verbindbar ist.
Druckluft-Wartungsvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit ein Bestandteil der Modulanordnung (2) ist.
Druckluft-Wartungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit (44'') Bestandteil eines als Druckverstärkermodul (3c) ausgebildeten Wartungsmoduls (3) ist.
Druckluft-Wartungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit (44) Bestandteil eines als elektronisches Steuermodul (3e) ausgebildeten Wartungsmoduls (3) ist.
Druckluft-Wartungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit (44, 44") über einen internen elektrischen Bus der Druckluft-Wartungsvorrichtung (1) mit weiteren elektrischen und/oder elektronischen Komponenten (36, 54) der Modulanordnung (2) vernetzt ist.
Druckluft-Wartungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der elektronischen Steuereinheit (44, 44") eine elektrischen Schnittstelle (47) zur Verbindung mit einer externen elektronischen Steuereinrichtung (48) zugeordnet ist.
Druckluft-Wartungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit (44") eine bezüglich der Modulanordnung (2) externe Komponenten ist.
Druckluft-Wartungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckverstärkereinheit (18) so ausgebildet ist, dass die Längsachse (28) der Arbeitseinheit (33) rechtwinkelig zur Aneinanderreihungsrichtung der Wartungsmodule (3) verläuft.
Druckluft-Wartungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckverstärkereinrichtung (15) über eine Druckregeleinheit (17) verfügt, die eine variable Vorgabe des Arbeitsdruckes ermöglicht.
Druckluft-Wartungsvorrichtung nach Anspruch 14 in Verbindung mit Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckverstärkereinheit (17) zwischen dem Druckluft-Einlass (8) und das Umschaltventil (36) zwischengeschaltet ist und eine Einstellung des den Arbeitskolben (24', 25') aufschaltbaren Betätigungsdruckes ermöglicht.
Druckluft-Wartungsvorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckregeleinheit (17) ein pneumatisches Druckregelventil beinhaltet.
Druckluft-Wartungsvorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckregeleinheit (17) Bestandteil einer elektrische Steuersignale für das Umschaltventil (36) liefernden elektronischen Steuereinheit (44, 44', 44") ist, an die ein den Arbeitsdruck erfassender Drucksensor (52) angeschlossen ist.
Druckluft-Wartungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckverstärkereinrichtung (15) zumindest teilweise als Bestandteil eines als Druckverstärkermodul (3c) ausgebildeten Wartungsmoduls (3) ausgeführt ist.
Druckluft-Wartungsvorrichtung nach Anspruch 18 in Verbindung mit Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckverstärkermodul (3c) zumindest die Druckverstärkereinheit (18) beinhaltet.
Druckluft-Wartungsvorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckverstärkermodul (3c) eine Druckregeleinheit (17) zur variablen Vorgabe des Arbeitsdruckes enthält.
Druckluft-Wartungsvorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass dem Druckverstärkermodul (3c) ein Druckregelmodul (3d) nachgeschaltet ist.
Druckluft-Wartungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckverstärkereinrichtung (15) ein als Druckspeichermodul (3f) ausgeführtes Wartungsmodul (3) nachgeschaltet ist.
Druckluft-Wartungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Modulanordnung (3) mindestens einen durch eine Ventileinrichtung (54) nach Wahl freigebbaren oder absperrbaren, die Druckverstärkereinrichtung (15) umgehenden By-pass-Kanal (53) enthält.
Druckluft-Wartungsvorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung ausgebildet ist, um wahlweise den Eingang der Druckverstärkereinrichtung (15) oder den By-pass-Kanal (54) mit dem Druckluft-Einlass (8) zu verbinden.
Wartungsmodul für eine Druckluft-Wartungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 24, gekennzeichnet durch eine Ausgestaltung als eine Druckverstärkereinrichtung (15) teilweise oder komplett enthaltendes Druckverstärkermodul (3c).