EP2954379A1 - Pressure regulator - Google Patents

Pressure regulator

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Publication number
EP2954379A1
EP2954379A1 EP14703026.6A EP14703026A EP2954379A1 EP 2954379 A1 EP2954379 A1 EP 2954379A1 EP 14703026 A EP14703026 A EP 14703026A EP 2954379 A1 EP2954379 A1 EP 2954379A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pressure regulator
pressure
module
closing element
valve seat
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP14703026.6A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Hans-Peter PICHT
Rüdiger Schweikardt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eisenmann SE
Original Assignee
Eisenmann SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Eisenmann SE filed Critical Eisenmann SE
Publication of EP2954379A1 publication Critical patent/EP2954379A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K7/00—Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves
    • F16K7/12—Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves with flat, dished, or bowl-shaped diaphragm
    • F16K7/126—Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves with flat, dished, or bowl-shaped diaphragm the seat being formed on a rib perpendicular to the fluid line
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D16/00—Control of fluid pressure
    • G05D16/04—Control of fluid pressure without auxiliary power
    • G05D16/06—Control of fluid pressure without auxiliary power the sensing element being a flexible membrane, yielding to pressure, e.g. diaphragm, bellows, capsule
    • G05D16/063—Control of fluid pressure without auxiliary power the sensing element being a flexible membrane, yielding to pressure, e.g. diaphragm, bellows, capsule the sensing element being a membrane
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D16/00—Control of fluid pressure
    • G05D16/04—Control of fluid pressure without auxiliary power
    • G05D16/06—Control of fluid pressure without auxiliary power the sensing element being a flexible membrane, yielding to pressure, e.g. diaphragm, bellows, capsule
    • G05D16/063—Control of fluid pressure without auxiliary power the sensing element being a flexible membrane, yielding to pressure, e.g. diaphragm, bellows, capsule the sensing element being a membrane
    • G05D16/0644—Control of fluid pressure without auxiliary power the sensing element being a flexible membrane, yielding to pressure, e.g. diaphragm, bellows, capsule the sensing element being a membrane the membrane acting directly on the obturator
    • G05D16/0652—Control of fluid pressure without auxiliary power the sensing element being a flexible membrane, yielding to pressure, e.g. diaphragm, bellows, capsule the sensing element being a membrane the membrane acting directly on the obturator using several membranes without spring
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D16/00—Control of fluid pressure
    • G05D16/14—Control of fluid pressure with auxiliary non-electric power
    • G05D16/18—Control of fluid pressure with auxiliary non-electric power derived from an external source
    • G05D16/185—Control of fluid pressure with auxiliary non-electric power derived from an external source using membranes within the main valve
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K37/00—Special means in or on valves or other cut-off apparatus for indicating or recording operation thereof, or for enabling an alarm to be given
    • F16K37/0075—For recording or indicating the functioning of a valve in combination with test equipment
    • F16K37/0083—For recording or indicating the functioning of a valve in combination with test equipment by measuring valve parameters

Definitions

  • the invention relates to a pressure regulator for liquid media with a) a fürgangsströmungsweg extending between two ports for a medium-carrying line; b) a valve seat disposed in the passageway which may be released or closed by a closure member movably supported between a closed position and a release position.
  • Such pressure regulators are known for example from DE 44 19 168 AI and are used to regulate the pressure in a medium-carrying line with which an application device is fed.
  • pressure regulators are used in paint lines of a paint shop.
  • Other areas of application are the supply of material for the application of underbody protection or for seam sealing in vehicle bodies. The latter applications fall under the concept of a so-called thick matter supply, since the media applied there are usually very viscous.
  • the design and shape of the application beam depends, inter alia, significantly on the viscosity of the medium to be applied and it is the goal, with the help of the pressure regulator to ensure a uniform volume flow to the application device.
  • a pressure sensor and / or a volumetric flow sensor are usually present in the medium-carrying line.
  • the pressure regulator is controlled. If its passage flow path is open, an annular gap is formed between the closing element and the valve seat, whose passage cross-section depends on the position of the closing element relative to the valve seat.
  • the flow of the application medium can be regulated via this and via any variable volume flow spaces that may be present.
  • the invention is based on the recognition that it is possible to detect and monitor the state of the closing element and / or the valve seat directly on the pressure regulator.
  • signs of wear can be detected early, so that a required replacement of the pressure regulator or of individual components of the same can be carried out at a time at which there is no production disturbance.
  • the occurrence of first signs of wear usually does not lead to an immediate failure of the pressure regulator. Therefore, the required work can be carried out later, if the affected system is already idle anyway, for example in a standard break or on production-free weekends or the like.
  • the wear sensor device is set up such that the position of the closing element relative to a reference zero position can be detected. This means, for example, that the wear sensor device is calibrated when installing an unimpaired pressure regulator.
  • the reference zero position is preferably defined when the unobstructed closing element assumes its closed position and abuts against an undisturbed valve seat and closes it. A wear of the components is always expressed in another closed position of the closing element against the valve seat.
  • the wear sensor device detects the position of the closing element directly on the closing element itself. In this case, when replacing but possibly also the wear sensor device to be replaced. It is therefore advantageous if the position of the closing element can be indirectly detected by the wear sensor device.
  • the closing element is preferably coupled to an actuator and the wear sensor device is set up such that it determines the position of the closing element indirectly via the configuration and / or the position of this actuator.
  • the actuator is a pressure diaphragm which bulges by pressure, whereby a Axiälbewe- movement of the closing element can be effected by the pressure diaphragm;
  • the wear sensor device comprises a distance sensor, by which the distance between a measuring point on the pressure membrane and a reference point can be detected, so that the pressure membrane serves as a measuring membrane.
  • the measured change in distance can advantageously correspond to the movement path of the closing element.
  • the pressure regulator is equipped with a wear sensor device, it is particularly advantageous if the pressure regulator has a modular design and comprises a base housing with at least one module compartment for functional modules.
  • the pressure regulator comprises at least one exchangeable valve seat module, which is insertable into a module space of the base housing and having a flow channel in which the valve seat is arranged and which forms a portion of the fürflußströmungsweges when the valve seat module is inserted into the module space , If the valve seat is no longer faultless, the worn valve seat module can be exchanged for an unimpaired valve seat module without the pressure regulator having to be disconnected from the connected fluid-carrying line for this purpose.
  • the at least one valve seat module comprises the closing element.
  • the pressure regulator preferably includes at least one removable control piston module, which is used in egg ⁇ NEN module space of the base housing and having a control piston which partially defines a variable flow space which forms a portion of the through flow path when the control piston module is inserted into the module space.
  • the pressure regulator comprises an integrated Druckein ⁇ which built up from a plurality of pneumatic modules is, which each comprise a compressed air membrane, which bulges by pressure, wherein an axial movement of the closing element is effected by the pressure membranes.
  • the wear sensor device can always remain on the pressure unit.
  • the modular pressure regulator each comprises a set of valve seat modules, control piston modules and compressed air modules, each structurally different from a corresponding functional module of the same family.
  • the mode of action of the pressure regulator can be adjusted by replacing the function modules. This will be discussed again below.
  • the diameters of the closure member or the valve seat may vary with different valve seat modules.
  • FIG. 1 in section separately shown modules of a modular pressure regulator with a wear sensor device and with interchangeable valve seat modules and control piston modules and a pressure unit with coupled compressed air modules, each two different modules are shown, which can be combined with one and the same basic housing of the pressure regulator;
  • FIG. 2 is a section of an assembled pressure regulator in a closed configuration, the pressure unit comprising a single compressed air module;
  • FIG. 3 shows a section corresponding to FIG. 2 of an assembled pressure regulator in a flow-through configuration, the pressure unit of which comprises two compressed-air modules;
  • FIG. 4 shows a section of a pressure regulator with a further modified control piston module and valve seat module, so that the pressure regulator can operate as a back pressure regulator;
  • Figure 5 shows a section of a pressure regulator with wear sensor device in its closed position
  • Figure 6 is a section of the pressure regulator of Figure 5 in a flow configuration
  • Figure 7 shows a section of the pressure regulator according to Figures 5 and 6 ⁇ ⁇ its closed position, wherein a wear of a valve seat and a closing element are illustrated.
  • 10 designates a total of a modular pressure regulator, which is used for the regulation of the pressure in a not specifically shown medium-carrying line.
  • the pressure regulator 10 is used in a coating plant to regulate the pressure in a paint line,
  • an application device such as a spray gun or a rotary atomizer.
  • the modular pressure regulator 10 comprises a base housing 12, which with interchangeable function modules in the form of valve seat modules 14, control piston modules 16 and a pressure unit 18 which in turn can be built up as a compressed air cascade coupled compressed air modules 20 work together and can be combined.
  • a base housing 12 which with interchangeable function modules in the form of valve seat modules 14, control piston modules 16 and a pressure unit 18 which in turn can be built up as a compressed air cascade coupled compressed air modules 20 work together and can be combined.
  • the pressure unit 18 also includes a connecting element 22, which is formed in the present embodiment as a connection plate 24. This will be discussed again below.
  • FIGS. 2 to 7 each show an assembled pressure regulator 10 with the components 12, 14.1, 16.1, 20.1 or 20.1 and 20.2 and 22 respectively. There, for clarity, not all components are provided with reference numerals.
  • the base housing 12 of the pressure regulator 10 is designed as a housing body 26 with a cylindrical outer circumferential surface 28 and defines a first module space 30 for one of the valve seat modules 14 and a second module space 32 for one of the control piston modules 16.
  • the module spaces 30, 32 are coaxial with each other and in the axial direction one behind the other arranged and merge into each other, wherein the first module space 30 has a smaller cross-section than the second module space 32.
  • the transition between the two module spaces 30, 32 is formed as a circumferential step surface 34, which faces the second module space 32.
  • the module spaces 30 and 32 are each accessible from the opposite end faces 36 and 38 of the base housing 12 from the outside, so that valve seat modules 14 and control piston modules 16 in the first module ⁇ space 30 and the second module space 32 can be used or removed from these ,
  • the moduli spaces 30, 32 have in the present embodiment ⁇ example, a circular cross section, but may also have deviating cross sections thereof.
  • the base housing 12 further includes an inlet channel 40 extending between the outer jacket surface 28 and the first module space 30.
  • An angled outlet channel 42 extends between the step surface 34 and the outer lateral surface 28 of the base housing 12.
  • the inlet channel 40 and the outlet channel 42 can be connected by means of respective ports 40a and 42a to the medium-carrying line in which the pressure regulator 12 is to be arranged.
  • the valve seat modules 14 each have a hollow valve housing 44 with an outer contour which is complementary to the inner contour of the first module space 30 of the base housing 12.
  • the valve housing 44 defines a flow channel 46 that extends between an inlet opening 48 and an outlet opening 50.
  • the inlet port 48 is formed, positioned and dimensioned to be fluid tight with the inlet channel 40 of the base housing 12 when the valve seat module 14 is inserted into the first module space 30 of the base housing 12.
  • the outlet opening 50 then opens to the second module space 32 of the base housing 12.
  • a valve seat 52 is arranged, which can be closed or released by a closing element 54 which is movably mounted in the valve housing 44 between a closed position and a release position, so that the flow of medium can be selectively blocked or released.
  • the closing element 54 is biased by a spring 56 in its closed position.
  • valve seat modules 14.1 and 14.2 In the case of two mutually different valve seat modules 14.1 and 14.2, for example, the respective valve seats 52 and the respective flow channels 46 have at least in the region downstream of the valve seats 52 different diameters. Also, the closing elements 54 may have different configurations, which are adapted to the respective existing valve seat 52. This can be seen in Figure 1 the example of the two valve seat modules 14.1 and 14.2.
  • the control piston modules 16 each have a piston housing 58 with an outer contour which is complementary to the inner contour of the second module space 32 of the base housing 12.
  • the piston housing 58 delimits a piston chamber 62 which is open toward a flow side 60 of the piston housing 58.
  • a control piston 64 is slidably mounted, which carries a coaxial plunger 66 on its facing the flow side 60 piston surface.
  • a piston rod 68 which extends through the piston housing 58 and on a pressure side 70, which is the flow side 60, out of the Kol ⁇ bengephinuse 58 out.
  • the piston rod 68 carries a coupling stub 72, which in turn cooperates with a compressed air module 20. This will be returned further below.
  • a control piston module 16 is inserted with its flow side 60 and the plunger 66 ahead in the second module space 32 of the base housing 12 and is located with the flow ⁇ side 60 at the stage 32 of the base housing 12 at.
  • a valve seat module 12 is in the first module space 30 of the base ⁇ housing 12 projects the, plunger 66 through the outlet ⁇ opening 50 of the valve seat module 12 in the flow channel 46 into and rests against the closure element 54, as with reference to FIGS 2 to 7 can be seen.
  • the control piston 64 delimits a variable flow space 74 which extends between the flow channel 46 in the valve seat module 14 and the outlet channel 42 in the base housing 12.
  • the control piston 64 limits this variable flow space 74 together with the piston chamber 62, the step surface 34 and the valve seat module 14.
  • the volume of the variable flow chamber 74 depends on the one hand on the position of the control piston 64 and on the other hand from the dimensions of the piston chamber 62 and the control piston 64 from.
  • Diameter It may happen that these diameters are so small that the formed flow space 74 no longer leads directly to the outlet passage 42 in the main housing 12; This is illustrated for example in the control piston module 16.2 in Figure 1.
  • a branch channel 76 goes off, so that a flow connection between the flow chamber 74 and the outlet channel 42 is secured in the base housing 12, when the corresponding control piston module 16 in the second module ⁇ room 32nd located.
  • the valve seat 52 there is a total of one passage flow path 78 extending between the ports 40a and 42a and in which the valve seat 52 is disposed.
  • the naturalflußströmungsweg 78 is formed by the inlet channel 40 in the base housing 12, through the flow ⁇ channel 46 in the valve seat module 14, through the variable Strö ⁇ tion space 74 and through the outlet passage 42 in the base housing 12.
  • the closing element 54 By the closing element 54, the advertising by ⁇ gangsströmungsweg 78 thus released or closed the .
  • the flow path 78 can only be seen in FIGS. 2, 3 and 5 to 7. There and in FIG. 4, for the sake of clarity, not all of the explained components are provided with a reference numeral.
  • control piston 62 The control of the control piston 62 and in this way the control of the closing element 54 via the pressure unit 18 which is mounted on the operable pressure regulator 10 on the side of the base housing 12 on which the control piston module 16 is located.
  • An air pressure module 20 comprises a compressed air housing 80 with a working space 82 which is covered on one side by a pressure diaphragm 84, which can act on a guided in the working space 82 coupling piston 86.
  • the pressure module 20.1 shown in FIG. 1 is a coupling module 88 whose working space 82 is open on the side remote from the pressure membrane 84, so that the piston rod 68 of the control piston module 16 can project into the working space 82 of the coupling module 88 on its pressure side.
  • the coupling stub 72 of the piston rod 68 engages in the assembled state of the components in a coupling receptacle 90 in the coupling piston 86 a. This can be seen in Figures 2 to 7.
  • the printing unit 18 comprises the coupling module 88 and the above-mentioned at ⁇ closing plate 24.
  • the pressure chamber 92 of the connection plate 24 engages over the pressure membrane 84 of the coupling module 88 in the assembled state.
  • Closing element 54 and the valve seat 52 then forms a circumferential annular gap 96, as can be seen in Figures 3 and 6.
  • the curvature of the pressure membrane 84 causes an axial movement of the closing element 54.
  • the printing module 20.2 of the printing unit 18 shown in FIG. 1 is a reinforcing module 98.
  • components which correspond to those of the coupling module 88 are provided with the same reference numerals.
  • the local working space 82 is not open on the side remote from the pressure membrane 84, but closed by an intermediate wall 100 through which in turn a plunger 102 is guided, which is connected in the working space 82 with the coupling piston 86.
  • the working space 82 is connected via a not specifically shown bore for pressure relief with the environment in connection.
  • a connecting channel 104 is still present, which extends axially parallel to the working space 82 through the compressed air housing 80 and also through the pressure membrane 84 therethrough.
  • the amplifier module 98 is between the coupling. module 88 and the terminal plate 24 of the printing unit 18; This is shown in FIG. 3. If the connection 94 of the connection plate 24 is subjected to compressed air there, it first flows into the pressure chamber 92 above the pressure membrane 84 the amplifier module 98, where it acts on the pressure membrane 84. This presses the plunger 102 against the
  • Pressure diaphragm 84 of the coupling module 88 which again affects its coupling piston 86 and the control piston 64 coupled thereto and the closing element 54 of the valve seat module 14, as explained above.
  • compressed air also flows via the connecting channel 104 from the pressure chamber 92 of the amplifier module 98 into the pressure chamber 92 of the coupling module 88.
  • the pressure membrane 84 of the coupling module 88 on the one hand mechanically by the plunger 102 of the amplifier module 98 and on the other hand pneumatically by the applied compressed air acted upon with a force. Since the compressed air now acts on two pressure membranes 84, the effective area for the compressed air, which can be used to transmit a force to the control piston 64, about twice as large as in the case where only the coupling module 88 is used.
  • This pressure cascade can be extended if the Druckein ⁇ unit 18 is constructed not only of the coupling module 88 and a single amplifier module 98, but from the coupling module 88 and two or more amplifier modules 98.
  • the individual components of the printing unit 18 are coupled together by connecting screws 106, which are adapted in their length to the respective dimension of the resulting printing unit 18 and only in the figures 1 to 3 are marked.
  • Pressure regulator 10 according to Figures 1 to 3 and 5 to 7 is the case.
  • this modification come another modified Valve seat module 14.3 and another modified control piston module 16.3 to wear.
  • the closing element 54 is not arranged in the valve housing 44 of the valve seat module 14.3, but is supported by the control piston 64 of the control piston module 16.3 instead of the plunger 66.
  • the valve seat 52 is arranged corresponding to the closing element 54 in the flow channel 46 of the valve seat module 14.3.
  • the pressure regulator 10 also includes a wear sensor device 108, with which a wear on the closing element 54 and / or the valve seat 52 of the pressure regulator 10 can be monitored during operation.
  • the wear sensor device 108 is set up such that with it the position of the closing element 54 relative to a reference zero position can be detected.
  • the detection of the position of the closing element 54 can be effected indirectly or directly.
  • the reference zero position of a closing element 54 is defini ⁇ tion according to when an unobstructed Scheller ⁇ element 54 assumes its closed position and against a not ⁇ impaired valve seat 52 abuts and this closes.
  • the measurement of the position of the closing member 54 is effected as by indirectly ⁇ which is detected the configuration of at least one Druckmemb ⁇ ran 84 in the printing unit 18 as a measuring membrane 110 is used.
  • the configuration of the measuring diaphragm 110 reflects the position of the closing element 54 again.
  • the pressure membrane 84 of the compressed air module 20 adjacent to the connection plate 24 is always used as the measuring membrane 110. If one or more reinforcing modules 98 is present, this is then the pressure membrane 84 of the correspondingly arranged reinforcing module 98, otherwise the pressure membrane 84 of the coupling module 88 serves as the measuring membrane 110.
  • connection plate 24 carries a distance sensor 112 which can detect the distance between a measuring point 114 on the measuring diaphragm 110 and a reference point 116, for example an area of the distance sensor 112 itself. The measured distance in turn reflects the curvature of the measuring diaphragm 110 again.
  • the distance between the measuring point 114 and the reference point 116 is measured in a direction parallel to the direction of movement of the closing element 54.
  • the measurement is coaxial with it.
  • the measured curvature can be compared with a reference curvature which the measuring diaphragm 110 has when the closing element 54 assumes its reference zero position.
  • a reference curvature which the measuring diaphragm 110 has when the closing element 54 assumes its reference zero position.
  • the pressure diaphragm 84 in this case is in each case flat and the distance then measured by the distance sensor 112 defines the reference value for the reference curvature of the measuring diaphragm 110 and for the reference zero position of the closing element 54.
  • Closing element 54 away from the sealing seat 52 This is shown in FIGS. 3 and 6.
  • the passage cross-section of the above-described annular gap 96 can also be detected and monitored via the distance determined in this way.
  • the pressure diaphragm 84 serving as the measuring diaphragm 110 is, in general terms, an actuator which is coupled to the closing element 54, wherein the wear sensor device 108 determines the position of the closing element 54 indirectly via the configuration and / or position of this actuator.
  • control piston 64 could serve as such an actuator.
  • a piston which can be moved under pressure can serve as an actuator whose movement is transmitted to the closing element 54.
  • the coupling piston 86 can form the actuator and for this purpose abdich ⁇ th against the surrounding compressed air housing 80, wherein the coupling receptacle 90 is formed for the coupling sleeve 72 of the piston rod 68 in this case as a blind hole. Then possible to dispense with the pressure membrane 84 ..
  • the measuring point 114 is in this case on the sealing coupling piston 86 and the wear sensor 108 detects the distance between the coupling piston 86 and the Re ⁇ conference location 116.
  • FIG 7 now illustrates a wear of both the closure member 54 and the valve seat 52.
  • the head of the closure member 54 is for this purpose shown smaller than in Figures 5 and 6 and the valve seat 52 has none sharp peripheral edge more like in Figures 5 and 6, but is worn to a curved surface.
  • the closing element 54 projects further into the valve seat 52 in its closed position than is the case in the unworn configuration. This is also the case when only the closure member 54 or only the valve seat 52 show signs of wear.
  • control piston 64 is also further pushed back into the pressure unit 18 and the pressure membrane 84, i. the measuring diaphragm 110 is pressed further in the direction of the connection plate 24. Then, in the closed position of the closing element 54, the distance between the measuring point 114 of the measuring diaphragm 110 and the reference point 114 at the distance sensor 112 is smaller than in the case of the reference curvature of the measuring diaphragm 110.
  • the pressure regulator 10 of FIG. 4 When the pressure regulator 10 of FIG. 4 operates as a back pressure regulator, the conditions are reversed: If the closing element 54 and / or the valve seat 52 there is worn, the distance of the measuring point 114 of the measuring diaphragm 110 from the reference point 114 at the distance sensor 112 is greater than at Reference curvature of the measuring diaphragm 110.
  • a threshold value can be predetermined, which defines a tolerable deviation of the curvature of the measuring diaphragm 110 from the reference curvature and thus also a tolerable deviation of the position of the closing element 54 from its reference zero position, so that an indication of an indication only occurs when this threshold value is exceeded is.
  • the distance sensor 112 is formed as a tactile pressure sensor 118.
  • the pressure sensor 118 comprises a measuring plunger 120, which can press against the measuring diaphragm 110.
  • the pressure sensor 118 may be present as a piezoelectric pressure sensor known per se or else in the form of other customary pressure sensors, in particular capacitive or inductive pressure sensors may be considered.
  • the distance sensor 112 may be formed as a non-contact distance sensor. For this purpose, for example, an ultrasonic sensor or an optical sensor can be used, as they are known per se.
  • the position of the closure member 54 may also be detected and monitored immediately.
  • a distance sensor 112 may be installed on the valve seat module 14 used in each case, which detects the distance to the closing element 54.

Abstract

A pressure regulator for liquid media comprises a through-flow path (78) which extends between two connections (40a, 40b) for a medium-conducting line. The through-flow path (78) is equipped with a valve seat (52) which can be released or closed by a closing element (54) that is mounted in a movable manner between a closing position and a release position. A wear of the closing element (54) and/or the valve seat (52) can be monitored during ongoing operations using a wear sensor device (108).

Description

Druckregler  pressure regulator
Die Erfindung betrifft einen Druckregler für flüssige Medien mit a) einem Durchgangsströmungsweg, der sich zwischen zwei Anschlüssen für eine mediumführende Leitung erstreckt; b) einem in dem Durchgangsströmungsweg angeordneten Ventilsitz, der durch ein Schließelement freigegeben oder geschlossen werden kann, welches zwischen einer Schließstellung und einer Freigabestellung beweglich gelagert ist . The invention relates to a pressure regulator for liquid media with a) a Durchgangsströmungsweg extending between two ports for a medium-carrying line; b) a valve seat disposed in the passageway which may be released or closed by a closure member movably supported between a closed position and a release position.
Derartige Druckregler sind beispielsweise aus der DE 44 19 168 AI bekannt und werden dazu verwendet, den Druck in einer mediumführenden Leitung zu regeln, mit der eine Applikationseinrichtung gespeist wird. Beispielsweise werden solche Druckregler in Lackleitungen einer Lackieranlage eingesetzt. Andere Anwendungsgebiete sind die Materialversorgung für das Auftragen eines Unterbodenschutzes oder für das Nahtabdichten bei Fahrzeugkarosserien. Die letzteren Anwendungen fallen unter den Begriff einer sogenannten DickstoffVersorgung, da die dort applizierten Medien in der Regel sehr viskos sind . Such pressure regulators are known for example from DE 44 19 168 AI and are used to regulate the pressure in a medium-carrying line with which an application device is fed. For example, such pressure regulators are used in paint lines of a paint shop. Other areas of application are the supply of material for the application of underbody protection or for seam sealing in vehicle bodies. The latter applications fall under the concept of a so-called thick matter supply, since the media applied there are usually very viscous.
Die Ausbildung und Form des Applikationsstrahls hängt unter anderem wesentlich von der Viskosität des zu applizierenden Mediums ab und es ist das Ziel, mit Hilfe des Druckreglers einen gleichmäßigen Volumenstrom zur Applikationseinrichtung sicherzustellen . The design and shape of the application beam depends, inter alia, significantly on the viscosity of the medium to be applied and it is the goal, with the help of the pressure regulator to ensure a uniform volume flow to the application device.
Hierzu sind meist in der mediumführenden Leitung ein Drucksensor und/oder ein Volumenstromsensor vorhanden. Abhängig von den Ausgangssignalen des oder der Sensoren wird dann der Druckregler angesteuert. Wenn dessen Durchgangsströmungsweg offen ist, ist zwischen dem Schließelement und dem Ventilsitz ein Ringspalt ausgebildet, dessen Durchgangsquerschnitt von der Stellung des Schließelements bezogen auf den Ventilsitz abhängt. Hierüber und über gegebenenfalls vorhandene Strömungsräume mit variablem Volumen kann der Durchfluss des Applikationsmediums geregelt werden. For this purpose, a pressure sensor and / or a volumetric flow sensor are usually present in the medium-carrying line. Dependent from the output signals of the sensor or sensors then the pressure regulator is controlled. If its passage flow path is open, an annular gap is formed between the closing element and the valve seat, whose passage cross-section depends on the position of the closing element relative to the valve seat. The flow of the application medium can be regulated via this and via any variable volume flow spaces that may be present.
Im Laufe des Betriebs kommt es besonders an dem Schließelement und an dem Ventilsitz zu Verschleißerscheinungen in der Form, dass es zu einer mehr oder minder starken Abnutzung des Schließelements und des Ventilsitzes kommt. Diese Abnutzung tritt insbesondere auf, wenn das geförderte Applikationsmedium viskos, abrasiv oder aggressiv ist oder auch mehrere dieser Eigenschaften hat . In the course of operation, it is particularly on the closing element and on the valve seat to wear in the form that it comes to a more or less severe wear of the closing element and the valve seat. This wear occurs, in particular, when the delivered application medium is viscous, abrasive or aggressive or also has several of these properties.
Durch den Verschleiß kann es dazu kommen, dass die zusammenspielenden Komponenten Schließelement und Ventilsitz nicht mehr einwandfrei aufeinander abgestimmt sind. Dadurch ist die Betriebssicherheit des Druckreglers nicht mehr gewährleistet. Bislang kommt ein solcher Verschleiß erst durch eine bereits eingetretene Störung zu Tage, die zu einem Be¬ triebsstillstand im laufenden Betrieb führt, da der betroffene Druckregler sofort nach dem Auftreten der Störung während der Betriebszeit ausgetauscht werden muss. Due to the wear, it can happen that the interacting components closing element and valve seat are no longer perfectly matched. As a result, the reliability of the pressure regulator is no longer guaranteed. So far, such wear comes to light only by an already occurred fault, which leads to a Be ¬ stoppage during operation, since the affected pressure regulator must be replaced immediately after the occurrence of the fault during the operating time.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Druckregler der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem diese Nachteile zumindest weitgehend ausgeräumt sind. It is therefore an object of the invention to provide a pressure regulator of the type mentioned, in which these disadvantages are at least largely eliminated.
Diese Aufgabe wird bei einem Druckregler der eingangs ge¬ nannten Art gelöst durch c) eine Verschleißsensoreinrichtung, mit welcher ein Ver- schleiß des Schließelements und/oder des Ventilsitzes im laufenden Betrieb überwachbar ist. This object is achieved in a pressure regulator of the type mentioned at the outset by c) a wear sensor device with which a Wear of the closing element and / or the valve seat during operation can be monitored.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass es möglich ist, direkt am Druckregler den Zustand des Schließelements und/oder des Ventilsitzes zu erfassen und zu überwachen. Hierdurch können Verschleißerscheinungen frühzeitig erkannt werden, so dass ein erforderlicher Austausch des Druckreglers oder von Einzelkomponenten desselben zu einem Zeitpunkt durchgeführt werden kann, zu dem es zu keiner Produktionsstörung kommt. Das Auftreten erster Verschleißerscheinungen führt in der Regel noch nicht zu einem sofortigen Ausfall des Druckregler. Daher können die erforderlichen Arbeiten dann später durchgeführt werden, wenn die betroffene Anlage ohnehin stillsteht, beispielsweise in einer standardmäßigen Betriebspause oder an produktionsfreien Wochenenden oder dergleichen . The invention is based on the recognition that it is possible to detect and monitor the state of the closing element and / or the valve seat directly on the pressure regulator. As a result, signs of wear can be detected early, so that a required replacement of the pressure regulator or of individual components of the same can be carried out at a time at which there is no production disturbance. The occurrence of first signs of wear usually does not lead to an immediate failure of the pressure regulator. Therefore, the required work can be carried out later, if the affected system is already idle anyway, for example in a standard break or on production-free weekends or the like.
Im Hinblick auf die Überwachung ist es günstig, wenn die Verschleißsensoreinrichtung derart eingerichtet ist, dass die Stellung des Schließelements bezogen auf eine Referenz- Nulllage erfasst werden kann. Dies bedeutet zum Beispiel, dass die Verschleißsensoreinrichtung bei der Installation eines unbeeinträchtigten Druckreglers kalibriert wird. With regard to the monitoring, it is favorable if the wear sensor device is set up such that the position of the closing element relative to a reference zero position can be detected. This means, for example, that the wear sensor device is calibrated when installing an unimpaired pressure regulator.
Dabei ist die Referenz-Nulllage vorzugsweise dann definiert, wenn das unbeeinträchtigte Schließelement seine Schließstellung einnimmt und gegen einen unbeeinträchtigten Ventilsitz anliegt und diesen verschließt. Ein Verschleiß der Komponenten drückt sich auch immer in einer anderen Schließstellung des Schließelements gegen den Ventilsitz aus. In this case, the reference zero position is preferably defined when the unobstructed closing element assumes its closed position and abuts against an undisturbed valve seat and closes it. A wear of the components is always expressed in another closed position of the closing element against the valve seat.
Es ist möglich, dass die Verschleißsensoreinrichtung die Stellung des Schließelements unmittelbar am Schließelement selbst erfasst. In diesem Fall muss bei einem Austausch je- doch gegebenenfalls auch die Verschleißsensoreinrichtung ausgetauscht werden. Es ist daher von Vorteil, wenn die Stellung des Schließelements durch die Verschleißsensoreinrichtung mittelbar erfassbar ist. It is possible that the wear sensor device detects the position of the closing element directly on the closing element itself. In this case, when replacing but possibly also the wear sensor device to be replaced. It is therefore advantageous if the position of the closing element can be indirectly detected by the wear sensor device.
In diesem Fall ist das Schließelement vorzugsweise mit einem Stellglied gekoppelt und die Verschleißsensoreinrichtung derart eingerichtet, dass diese die Stellung des Schließelements indirekt über die Konfiguration und/oder die Stellung dieses Stellglieds ermittelt. In this case, the closing element is preferably coupled to an actuator and the wear sensor device is set up such that it determines the position of the closing element indirectly via the configuration and / or the position of this actuator.
Es hat sich als besonders günstig erwiesen, wenn a) das Stellglied eine Druckmembran ist, welche sich durch Druck wölbt, wobei durch die Druckmembran eine Axiälbewe- gung des Schließelements bewirkbar ist; b) die Verschleißsensoreinrichtung einen Abstandsensor um- fasst, durch welchen der Abstand zwischen einer Messstelle auf der Druckmembran und einer Referenzstelle erfassbar ist, so dass die Druckmembran als Messmembran dient. It has proven to be particularly favorable if a) the actuator is a pressure diaphragm which bulges by pressure, whereby a Axiälbewe- movement of the closing element can be effected by the pressure diaphragm; b) the wear sensor device comprises a distance sensor, by which the distance between a measuring point on the pressure membrane and a reference point can be detected, so that the pressure membrane serves as a measuring membrane.
Die Wölbung einer solchen Druckmembran spiegelt auch immer die Bewegung bzw. die Stellung des dadurch bewegten Schließelementes wieder. So kann eine Abweichung von einem unbeeinträchtigten Betriebszustand durch eine Veränderung der Wölbung der Messmembran erfasst werden, die diese bei der The curvature of such a pressure membrane also always reflects the movement or the position of the closing element moved thereby. Thus, a deviation from an unimpaired operating condition can be detected by a change in the curvature of the measuring diaphragm, which this in the
Schließstellung des Schließelements aufweist. Having closed position of the closing element.
Wenn der Abstand zwischen der Messstelle und der Referenzstelle in einer Richtung parallel zur Bewegungsrichtung des Schließelements, insbesondere koaxial dazu, messbar ist, kann die gemessene Abstandsänderung vorteilhaft dem Bewegungsweg des Schließelements entsprechen. Wenn der Druckregler mit einer Verschleißsensoreinrichtung ausgestattet ist, ist es besonders vorteilhaft, wenn der Druckregler modular aufgebaut ist und ein Grundgehäuse mit wenigstens einem Modulraum für Funktionsmodule umfasst. If the distance between the measuring point and the reference point in a direction parallel to the direction of movement of the closing element, in particular coaxially thereto, can be measured, the measured change in distance can advantageously correspond to the movement path of the closing element. If the pressure regulator is equipped with a wear sensor device, it is particularly advantageous if the pressure regulator has a modular design and comprises a base housing with at least one module compartment for functional modules.
In diesem Fall können gegebenenfalls nur die Funktionsmodule ausgetauscht werden, die Verschleißerscheinungen zeigen. Die Verschleißsensoreinrichtung selbst kann jedoch am Druckregler verbleiben. In this case, if necessary, only the functional modules can be replaced, which show signs of wear. However, the wear sensor device itself can remain on the pressure regulator.
Dabei ist es günstig, wenn der Druckregler wenigstens ein austauschbares Ventilsit modul umfasst, welches in einen Modulraum des Grundgehäuses einsetzbar ist und einen Strömungskanal aufweist, in dem der Ventilsitz angeordnet ist und der einen Abschnitt des Durchgangsströmungsweges bildet, wenn das Ventilsitzmodul in den Modulraum eingesetzt ist. Wenn der Ventilsitz nicht mehr einwandfrei ist, kann das so verschlissene Ventilsitzmodul gegen ein unbeeinträchtigtes Ventilsitzmodul ausgetauscht werden, ohne dass hierzu der Druckregler von der angeschlossenen mediumführenden Leitung getrennt werden müsste. It is advantageous if the pressure regulator comprises at least one exchangeable valve seat module, which is insertable into a module space of the base housing and having a flow channel in which the valve seat is arranged and which forms a portion of the Durchflußströmungsweges when the valve seat module is inserted into the module space , If the valve seat is no longer faultless, the worn valve seat module can be exchanged for an unimpaired valve seat module without the pressure regulator having to be disconnected from the connected fluid-carrying line for this purpose.
Es ist dementsprechend vorteilhaft, wenn das wenigstens eine Ventilsitzmodul das Schließelement umfasst. It is accordingly advantageous if the at least one valve seat module comprises the closing element.
Aus demselben Grund umfasst der Druckregler vorzugsweise wenigstens ein austauschbares Regelkolbenmodul, welches in ei¬ nen Modulraum des Grundgehäuses einsetzbar ist und einen Regelkolben aufweist, der bereichsweise einen variablen Strömungsraum begrenzt, der einen Abschnitt des Durchgangsströmungsweges bildet, wenn das Regelkolbenmodul in den Modulraum eingesetzt ist. For the same reason the pressure regulator preferably includes at least one removable control piston module, which is used in egg ¬ NEN module space of the base housing and having a control piston which partially defines a variable flow space which forms a portion of the through flow path when the control piston module is inserted into the module space.
Außerdem ist es günstig, wenn der Druckregler eine Druckein¬ heit umfasst, welche aus mehreren Druckluftmodulen aufbaubar ist, welche jeweils eine Druckluftmembran umfassen, welche sich durch Druck wölbt, wobei durch die Druckmembranen eine Axialbewegung des Schließelements bewirkbar ist. Moreover, it is preferable that the pressure regulator comprises an integrated Druckein ¬ which built up from a plurality of pneumatic modules is, which each comprise a compressed air membrane, which bulges by pressure, wherein an axial movement of the closing element is effected by the pressure membranes.
Wenn die Drucklufteinheit wenigstens ein Druckluftmodul umfasst und dessen Druckmembran die Messmembran ist, kann die Verschleißsensoreinrichtung stets an der Druckeinheit verbleiben . If the compressed air unit comprises at least one compressed air module and its pressure membrane is the measuring diaphragm, the wear sensor device can always remain on the pressure unit.
Vorzugsweise umfasst der modular aufgebaute Druckregler jeweils einen Satz von Ventilsitzmodulen, Regelkolbenmodulen und Druckluftmodulen, die jeweils baulich verschieden von einem entsprechenden Funktionsmodul der gleichen Familie sind. So kann die Wirkweise des Druckreglers durch den Austausch der Funktionsmodule eingestellt werden. Hierauf wird weiter unten nochmals eingegangen. Beispielsweise können die Durchmesser des Schließelements oder des Ventilsitzes bei verschiedenen Ventilsitzmodulen variieren. Preferably, the modular pressure regulator each comprises a set of valve seat modules, control piston modules and compressed air modules, each structurally different from a corresponding functional module of the same family. Thus, the mode of action of the pressure regulator can be adjusted by replacing the function modules. This will be discussed again below. For example, the diameters of the closure member or the valve seat may vary with different valve seat modules.
Nachfolgend wird nun ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen: An embodiment of the invention will now be explained in more detail with reference to the drawings. In these show:
Figur 1 im Schnitt separat gezeigte Module eines modular aufgebauten Druckreglers mit einer Verschleißsensoreinrichtung und mit austauschbaren Ventilsitzmodulen und Regelkolbenmodulen sowie einer Druckeinheit mit koppelbaren Druckluftmodulen, wobei jeweils zwei verschiedene Module gezeigt sind, die mit ein und demselben Grundgehäuse des Druckreglers kombiniert werden können; Figure 1 in section separately shown modules of a modular pressure regulator with a wear sensor device and with interchangeable valve seat modules and control piston modules and a pressure unit with coupled compressed air modules, each two different modules are shown, which can be combined with one and the same basic housing of the pressure regulator;
Figur 2 einen Schnitt eines zusammengebauten Druckreglers in einer Schließkonfiguration, dessen Druckeinheit ein einziges Druckluftmodul umfasst; Figur 3 einen der Figur 2 entsprechenden Schnitt eines zusammengebauten Druckreglers in einer Durchflusskonfiguration, dessen Druckeinheit zwei Druckluftmodule umfasst; Figure 2 is a section of an assembled pressure regulator in a closed configuration, the pressure unit comprising a single compressed air module; FIG. 3 shows a section corresponding to FIG. 2 of an assembled pressure regulator in a flow-through configuration, the pressure unit of which comprises two compressed-air modules;
Figur 4 einen Schnitt eines- Druckreglers mit nochmals modifiziertem Regelkolbenmodul und Ventilsitzmodul, so dass der Druckregler als Rückdruckregler arbeiten kann; FIG. 4 shows a section of a pressure regulator with a further modified control piston module and valve seat module, so that the pressure regulator can operate as a back pressure regulator;
Figur 5 einen Schnitt eines Druckreglers mit Verschleißsensoreinrichtung in seiner Schließstellung; Figure 5 shows a section of a pressure regulator with wear sensor device in its closed position;
Figur 6 einen Schnitt des Druckreglers nach Figur 5 in einer Durchflusskonfiguration; Figure 6 is a section of the pressure regulator of Figure 5 in a flow configuration;
Figur 7 einen Schnitt des Druckreglers nach den Figuren 5 und 6 ίη· seiner Schließstellung, wobei ein Verschleiß eines Ventilsitzes und eines Schließelements veranschaulicht sind. Figure 7 shows a section of the pressure regulator according to Figures 5 and 6 ίη · its closed position, wherein a wear of a valve seat and a closing element are illustrated.
In den Figuren ist mit 10 insgesamt ein modular aufgebauter Druckregler bezeichnet, welcher für die Regelung des Druckes in einer nicht eigens gezeigten mediumführenden Leitung verwendet wird. Beispielsweise wird der Druckregler 10 in einer Beschichtungsanlage eingesetzt, um den Druck in einer Lackleitung zu regeln, In the figures, 10 designates a total of a modular pressure regulator, which is used for the regulation of the pressure in a not specifically shown medium-carrying line. For example, the pressure regulator 10 is used in a coating plant to regulate the pressure in a paint line,
über welche Lack zu einer Applikationsvorrichtung, wie zum Beispiel einer Spritzpistole oder einem Rotations Zerstäuber, gefördert wird. via which paint is conveyed to an application device, such as a spray gun or a rotary atomizer.
Der modulare Druckregler 10 umfasst ein Grundgehäuse 12, welches mit austauschbaren Funktionsmodulen in Form von Ventilsitzmodulen 14, Regelkolbenmodulen 16 sowie einer ihrerseits als Druckluftkaskade aufbaubare Druckeinheit 18 mit koppelbaren Druckluftmodulen 20 zusammenarbeiten und kombiniert werden kann. Von diesen sind in Figur 1 je zwei und jeweils verschieden ausgebildete Ventilsitzmodule 14.1, 14.2, Regelkolbenmodule 16.1, 16.2 und Druckluftmodule 20.1, 20.2 gezeigt. Zur Druckeinheit 18 gehört außerdem noch ein Anschlusselement 22, welches beim vorliegenden Ausführungsbeispiel als Anschlussplatte 24 ausgebildet ist. Hierauf wird weiter unten nochmals eingegangen. The modular pressure regulator 10 comprises a base housing 12, which with interchangeable function modules in the form of valve seat modules 14, control piston modules 16 and a pressure unit 18 which in turn can be built up as a compressed air cascade coupled compressed air modules 20 work together and can be combined. Of these, two and respectively differently designed valve seat modules 14.1, 14.2, control piston modules 16.1, 16.2 and compressed air modules 20.1, 20.2 are shown in FIG. The pressure unit 18 also includes a connecting element 22, which is formed in the present embodiment as a connection plate 24. This will be discussed again below.
In den Figuren 2 bis 7 ist jeweils ein zusammengebauter Druckregler 10 mit den Bauteilen 12, 14.1, 16.1, 20.1 bzw. 20.1 und 20.2 sowie 22 gezeigt. Dort sind der Übersichtlichkeit halber jeweils nicht alle Komponenten mit Bezugszeichen versehen . FIGS. 2 to 7 each show an assembled pressure regulator 10 with the components 12, 14.1, 16.1, 20.1 or 20.1 and 20.2 and 22 respectively. There, for clarity, not all components are provided with reference numerals.
Das Grundgehäuse 12 des Druckreglers 10 ist als Gehäusekörper 26 mit zylindrischer Außenmantelfläche 28 ausgebildet und begrenzt einen ersten Modulraum 30 für eines der Ventilsitzmodule 14 und einen zweiten Modulraum 32 für eines der Regelkolbenmodule 16. Die Modulräume 30, 32 sind koaxial zueinander und in axialer Richtung hintereinander angeordnet und gehen ineinander über, wobei der erste Modulraum 30 einen kleineren Querschnitt als der zweite Modulraum 32 hat. Hierdurch ist der Übergang zwischen den beiden Modulräumen 30, 32 als umlaufende Stufenfläche 34 ausgebildet, die zum zweiten Modulraum 32 weist. Die Modulräume 30 und 32 sind jeweils von den gegenüberliegenden Stirnseiten 36 und 38 des Grundgehäuses 12 her von außen zugänglich, so dass Ventilsitzmodule 14 und Regelkolbenmodule 16 in den ersten Modul¬ raum 30 bzw. den zweiten Modulraum 32 eingesetzt bzw. aus diesen entnommen werden können. The base housing 12 of the pressure regulator 10 is designed as a housing body 26 with a cylindrical outer circumferential surface 28 and defines a first module space 30 for one of the valve seat modules 14 and a second module space 32 for one of the control piston modules 16. The module spaces 30, 32 are coaxial with each other and in the axial direction one behind the other arranged and merge into each other, wherein the first module space 30 has a smaller cross-section than the second module space 32. As a result, the transition between the two module spaces 30, 32 is formed as a circumferential step surface 34, which faces the second module space 32. The module spaces 30 and 32 are each accessible from the opposite end faces 36 and 38 of the base housing 12 from the outside, so that valve seat modules 14 and control piston modules 16 in the first module ¬ space 30 and the second module space 32 can be used or removed from these ,
Die Modulräume 30, 32 haben beim vorliegenden Ausführungs¬ beispiel einen kreisförmigen Querschnitt, können jedoch auch hiervon abweichende Querschnitte haben. Das Grundgehäuse 12 umfasst außerdem einen Einlasskanal 40, der sich zwischen der Außenmantelfläche 28 und dem ersten Modulraum 30 erstreckt. Ein gewinkelter Auslasskanal 42 erstreckt sich zwischen der Stufenfläche 34 und der Außenmantelfläche 28 des Grundgehäuses 12. An der Außenmantelfläche 28 des Grundgehäuses 12 können der Einlasskanal 40 und der Auslasskanal 42 mittels jeweiliger Anschlüsse 40a und 42a mit der mediumführenden Leitung verbunden werden, in welcher der Druckregler 12 angeordnet werden soll. The moduli spaces 30, 32 have in the present embodiment ¬ example, a circular cross section, but may also have deviating cross sections thereof. The base housing 12 further includes an inlet channel 40 extending between the outer jacket surface 28 and the first module space 30. An angled outlet channel 42 extends between the step surface 34 and the outer lateral surface 28 of the base housing 12. On the outer lateral surface 28 of the base housing 12, the inlet channel 40 and the outlet channel 42 can be connected by means of respective ports 40a and 42a to the medium-carrying line in which the pressure regulator 12 is to be arranged.
Die Ventilsitzmodule 14 haben jeweils ein hohles Ventilgehäuse 44 mit einer Außenkontur, die komplementär zur Innenkontur des ersten Modulraumes 30 des Grundgehäuses 12 ist. Das Ventilgehäuse 44 begrenzt einen Strömungskanal 46, der sich zwischen einer Einlassöffnung 48 und einer Auslassöffnung 50 erstreckt. Die Einlassöffnung 48 ist so ausgebildet, positioniert und dimensioniert, dass sie mediumdicht mit dem Einlasskanal 40 des Grundgehäuses 12 verbunden ist, wenn das Ventilsitzmodul 14 in den ersten Modulraum 30 des Grundgehäuses 12 eingesetzt ist. Die Auslassöffnung 50 öffnet dann zum zweiten Modulraum 32 des Grundgehäuses 12 hin. The valve seat modules 14 each have a hollow valve housing 44 with an outer contour which is complementary to the inner contour of the first module space 30 of the base housing 12. The valve housing 44 defines a flow channel 46 that extends between an inlet opening 48 and an outlet opening 50. The inlet port 48 is formed, positioned and dimensioned to be fluid tight with the inlet channel 40 of the base housing 12 when the valve seat module 14 is inserted into the first module space 30 of the base housing 12. The outlet opening 50 then opens to the second module space 32 of the base housing 12.
In dem Strömungskanal 46 ist ein Ventilsitz 52 angeordnet, der durch ein Schließelement 54 verschlossen oder freigegeben werden kann, das in dem Ventilgehäuse 44 zwischen einer Schließstellung und einer Freigabestellung beweglich gelagert ist, so dass der Durchfluss von Medium wahlweise gesperrt oder freigegeben werden kann. Das Schließelement 54 wird durch eine Feder 56 in seine Schließstellung vorgespannt . In the flow channel 46, a valve seat 52 is arranged, which can be closed or released by a closing element 54 which is movably mounted in the valve housing 44 between a closed position and a release position, so that the flow of medium can be selectively blocked or released. The closing element 54 is biased by a spring 56 in its closed position.
Bei zwei voneinander verschiedenen Ventilsitzmodulen 14.1 und 14.2 haben beispielsweise die jeweiligen Ventilsitze 52 und die jeweiligen Strömungskanäle 46 zumindest im Bereich stromab der Ventilsitze 52 unterschiedliche Durchmesser. Auch können die Schließelemente 54 unterschiedliche Ausbildungen haben, die an den jeweils vorhandenen Ventilsitz 52 angepasst sind. Dies ist in Figur 1 am Beispiel der beiden Ventilsitzsitzmodule 14.1 und 14.2 zu erkennen. In the case of two mutually different valve seat modules 14.1 and 14.2, for example, the respective valve seats 52 and the respective flow channels 46 have at least in the region downstream of the valve seats 52 different diameters. Also, the closing elements 54 may have different configurations, which are adapted to the respective existing valve seat 52. This can be seen in Figure 1 the example of the two valve seat modules 14.1 and 14.2.
Die Regelkolbenmodule 16 haben jeweils ein Kolbengehäuse 58 mit einer Außenkontur, die komplementär zur Innenkontur des zweiten Modulraumes 32 des Grundgehäuses 12 ist. Das Kolbengehäuse 58 begrenzt einen zu einer Strömungsseite 60 des Kolbengehäuses 58 hin offenen Kolbenraum 62. The control piston modules 16 each have a piston housing 58 with an outer contour which is complementary to the inner contour of the second module space 32 of the base housing 12. The piston housing 58 delimits a piston chamber 62 which is open toward a flow side 60 of the piston housing 58.
In dem Kolbenraum 62 ist eine Regelkolben 64 verschiebbar gelagert, der auf seiner zur Strömungsseite 60 weisenden Kolbenfläche einen koaxialen Stößel 66 trägt. Auf seiner von der Strömungsseite 60 abliegenden Seite ist der Regelkolben von einer Kolbenstange 68 getragen, die sich durch das Kolbengehäuse 58 hindurch erstreckt und auf einer Druckseite 70, die der Strömungsseite 60 gegenüber liegt, aus dem Kol¬ bengehäuse 58 heraus. An dem dortigen freien Ende trägt die Kolbenstange 68 einen Koppelstutzen 72, der seinerseits mit einem Druckluftmodul 20 zusammenarbeitet. Hierauf wird weiter unten nochmals zurückgekommen. In the piston chamber 62, a control piston 64 is slidably mounted, which carries a coaxial plunger 66 on its facing the flow side 60 piston surface. On its side remote from the flow side 60 of the control piston is supported by a piston rod 68 which extends through the piston housing 58 and on a pressure side 70, which is the flow side 60, out of the Kol ¬ bengehäuse 58 out. At the local free end, the piston rod 68 carries a coupling stub 72, which in turn cooperates with a compressed air module 20. This will be returned further below.
Im Betrieb ist ein Regelkolbenmodul 16 mit seiner Strömungsseite 60 und dem Stößel 66 voran in den zweiten Modulraum 32 des Grundgehäuses 12 eingesetzt und liegt mit der Strömungs¬ seite 60 an der Stufe 32 des Grundgehäuses 12 an. Wenn sich ein Ventilsitzmodul 12 in dem ersten Modulraum 30 des Grund¬ gehäuses 12 befindet, ragt der, Stößel 66 durch die Auslass¬ öffnung 50 des Ventilsitzmoduls 12 in dessen Strömungskanal 46 hinein und liegt an dessen Schließelement 54 an, wie es anhand der Figuren 2 bis 7 ersichtlich ist. In operation, a control piston module 16 is inserted with its flow side 60 and the plunger 66 ahead in the second module space 32 of the base housing 12 and is located with the flow ¬ side 60 at the stage 32 of the base housing 12 at. When a valve seat module 12 is in the first module space 30 of the base ¬ housing 12 projects the, plunger 66 through the outlet ¬ opening 50 of the valve seat module 12 in the flow channel 46 into and rests against the closure element 54, as with reference to FIGS 2 to 7 can be seen.
Der Regelkolben 64 begrenzt dabei bereichsweise einen vari- ablen Strömungsraum 74, der sich zwischen dem Strömungskanal 46 im Ventilsitzmodul 14 und dem Auslasskanal 42 im Grundgehäuse 12 erstreckt. Wenn das Regelkolbenmodul 16 in den zweiten Modulraum 32 des Grundgehäuses 12 eingesetzt ist, begrenzt der Regelkolben 64 diesen variablen Strömungsraum 74 zusammen mit dem Kolbenraum 62, der Stufenfläche 34 und dem Ventilsitzmodul 14. Das Volumen des variablen Strömungsraumes 74 hängt einerseits von der Stellung des Regelkolbens 64 und andererseits von den Abmessungen des Kolbenraums 62 und des Regelkolbens 64 ab. The control piston 64 delimits a variable flow space 74 which extends between the flow channel 46 in the valve seat module 14 and the outlet channel 42 in the base housing 12. When the control piston module 16 is inserted into the second module chamber 32 of the base housing 12, the control piston 64 limits this variable flow space 74 together with the piston chamber 62, the step surface 34 and the valve seat module 14. The volume of the variable flow chamber 74 depends on the one hand on the position of the control piston 64 and on the other hand from the dimensions of the piston chamber 62 and the control piston 64 from.
Bei zwei voneinander verschiedenen Regelkolbenmodulen 16.1 und 16.2 haben insbesondere die jeweiligen Kolbenräume 62 und Regelkolben 64 und Kolbenräume 62 unterschiedliche In the case of two mutually different control piston modules 16.1 and 16.2, in particular the respective piston chambers 62 and control piston 64 and piston chambers 62 have different
Durchmesser. Es kann vorkommen, dass diese Durchmesser so klein sind, dass der ausgebildete Strömungsraum 74 nicht mehr direkt strömungstechnisch zu dem Auslasskanal 42 im Grundgehäuse 12 führt; dies ist beispielsweise beim Regelkolbenmodul 16.2 in Figur 1 veranschaulicht.  Diameter. It may happen that these diameters are so small that the formed flow space 74 no longer leads directly to the outlet passage 42 in the main housing 12; This is illustrated for example in the control piston module 16.2 in Figure 1.
Dort ist ebenfalls zu erkennen, dass in einem solchen Fall von dem Kolbenraum 62 ein Stichkanal 76 abgeht, so dass eine Strömungsverbindung zwischen dem Strömungsraum 74 und dem Auslasskanal 42 im Grundgehäuse 12 sichergestellt ist, wenn sich das entsprechende Regelkolbenmodul 16 im zweiten Modul¬ raum 32 befindet. There is also seen that in such a case of the piston chamber 62, a branch channel 76 goes off, so that a flow connection between the flow chamber 74 and the outlet channel 42 is secured in the base housing 12, when the corresponding control piston module 16 in the second module ¬ room 32nd located.
Es ist insgesamt ein Durchgangsströmungsweg 78 vorhanden, der sich zwischen den Anschlüssen 40a und 42a erstreckt und in dem der Ventilsitz 52 angeordnet ist. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Durchgangsströmungsweg 78 durch den Einlasskanal 40 im Grundgehäuse 12, durch den Strömungs¬ kanal 46 im Ventilsitzmodul 14, durch den variablen Strö¬ mungsraum 74 und durch den Auslasskanal 42 im Grundgehäuse 12 gebildet. Durch das Schließelement 54 kann der Durch¬ gangsströmungsweg 78 somit freigegeben oder geschlossen wer- den . There is a total of one passage flow path 78 extending between the ports 40a and 42a and in which the valve seat 52 is disposed. In the present embodiment, the Durchflußströmungsweg 78 is formed by the inlet channel 40 in the base housing 12, through the flow ¬ channel 46 in the valve seat module 14, through the variable Strö ¬ tion space 74 and through the outlet passage 42 in the base housing 12. By the closing element 54, the advertising by ¬ gangsströmungsweg 78 thus released or closed the .
Der Durchströmungsweg 78 ist nur in den Figuren 2, 3 sowie 5 bis 7 zu erkennen. Dort und in Figur 4 sind der Übersichtlichkeit halber jeweils nicht alle erläuterten Komponenten mit einem Bezugszeichen versehen. The flow path 78 can only be seen in FIGS. 2, 3 and 5 to 7. There and in FIG. 4, for the sake of clarity, not all of the explained components are provided with a reference numeral.
Die Ansteuerung des Regelkolbens 62 und auf diesem Wege die Ansteuerung des Schließelements 54 erfolgt über die Druckeinheit 18, welche beim dem betriebsfähigen Druckregler 10 auf der Seite des Grundgehäuses 12 angebracht ist, auf der sich das Regelkolbenmodul 16 befindet. The control of the control piston 62 and in this way the control of the closing element 54 via the pressure unit 18 which is mounted on the operable pressure regulator 10 on the side of the base housing 12 on which the control piston module 16 is located.
Ein Druckluftmodul 20 umfasst ein Druckluftgehäuse 80 mit einem Arbeitsraum 82, der auf einer Seite von einer Druckmembran 84 abgedeckt ist, die auf einen im Arbeitsraum 82 geführten Koppelkolben 86 wirken kann. An air pressure module 20 comprises a compressed air housing 80 with a working space 82 which is covered on one side by a pressure diaphragm 84, which can act on a guided in the working space 82 coupling piston 86.
Das in Figur 1 gezeigte Druckmodul 20.1 ist ein Koppelmodul 88, dessen Arbeitsraum 82 auf der von der Druckmembran 84 abliegenden Seite hin offen ist, so dass die Kolbenstange 68 des Regelkolbenmoduls 16 auf dessen Druckseite in den Arbeitsraum 82 des Koppelmoduls 88 hineinragen kann. Der Koppelstutzen 72 der Kolbenstange 68 greift in montiertem Zustand der Komponenten in eine Koppelaufnahme 90 im Koppelkolben 86 ein. Dies ist in den Figuren 2 bis 7 zu erkennen. The pressure module 20.1 shown in FIG. 1 is a coupling module 88 whose working space 82 is open on the side remote from the pressure membrane 84, so that the piston rod 68 of the control piston module 16 can project into the working space 82 of the coupling module 88 on its pressure side. The coupling stub 72 of the piston rod 68 engages in the assembled state of the components in a coupling receptacle 90 in the coupling piston 86 a. This can be seen in Figures 2 to 7.
Bei dem in Figur 2 gezeigten Druckregler 10 umfasst die Druckeinheit 18 das Koppelmodul 88 und die oben erwähnte An¬ schlussplatte 24. Diese weist ihrerseits einen Druckraum 92 auf, dem über einen Anschluss 94 Druckluft zugeführt werden kann. Der Drückraum 92 der Anschlussplatte 24 übergreift im montiertem Zustand die Druckmembran 84 des Koppelmoduls 88. In the example shown in Figure 2 pressure regulator 10, the printing unit 18 comprises the coupling module 88 and the above-mentioned at ¬ closing plate 24. This in turn, has a pressure chamber 92, the compressed air 94 may be supplied via a connection. The pressure chamber 92 of the connection plate 24 engages over the pressure membrane 84 of the coupling module 88 in the assembled state.
Wenn nun der Anschluss 94 mit Druckluft beaufschlagt wird, strömt diese in den Druckraum 92 über der Druckmembran 84 ein und wölbt diese in Richtung auf das Grundgehäuse 12 des Druckreglers 10 aus. Dadurch wird der Koppelkolben 86 in die gleiche Richtung bewegt, wodurch der damit gekoppelte Regelkolben 64 durch seinen Stößel 66 gegen die Kraft der Feder 56 auf das Schließelement 54 des Ventilsitzmoduls 14 wirkt und der Ventilsitz 52 freigegeben wird. Zwischen dem If now the port 94 is pressurized with compressed air, this flows into the pressure chamber 92 via the pressure diaphragm 84 and bulges them in the direction of the base housing 12 of the pressure regulator 10. As a result, the coupling piston 86 is moved in the same direction, whereby the thus coupled control piston 64 acts by its plunger 66 against the force of the spring 56 on the closing element 54 of the valve seat module 14 and the valve seat 52 is released. Between the
Schließelement 54 und dem Ventilsitz 52 bildet sich dann ein umlaufender Ringspalt 96 aus, wie es in den Figuren 3 und 6 zu erkennen ist. Somit bewirkt die Wölbung der Druckmembran 84 eine Axialbewegung des Schließelements 54.  Closing element 54 and the valve seat 52 then forms a circumferential annular gap 96, as can be seen in Figures 3 and 6. Thus, the curvature of the pressure membrane 84 causes an axial movement of the closing element 54.
Das in Figur 1 gezeigte Druckmodul 20.2 der Druckeinheit 18 ist ein Verstärkungsmodul 98. Bei diesem sind Komponenten, die denjenigen des Koppelmoduls 88 entsprechen, mit denselben Bezugszeichen versehen. The printing module 20.2 of the printing unit 18 shown in FIG. 1 is a reinforcing module 98. In this case, components which correspond to those of the coupling module 88 are provided with the same reference numerals.
Der dortige Arbeitsraum 82 ist auf der von der Druckmembran 84 abliegenden Seite nicht offen, sondern durch eine Zwischenwand 100 geschlossen, durch welche ihrerseits ein Stempelkolben 102 geführt ist, der im Arbeitsraum 82 mit dem Koppelkolben 86 verbunden ist. Der Arbeitsraum 82 steht über eine nicht eigens gezeigt Bohrung zur Druckentlastung mit der Umgebung in Verbindung. The local working space 82 is not open on the side remote from the pressure membrane 84, but closed by an intermediate wall 100 through which in turn a plunger 102 is guided, which is connected in the working space 82 with the coupling piston 86. The working space 82 is connected via a not specifically shown bore for pressure relief with the environment in connection.
In dem Druckluftgehäuse 80 des Verstärkermoduls 98 ist noch ein Verbindungskanal 104 vorhanden, der sich achsparallel zu dem Arbeitsraum 82 durch das Druckluftgehäuse 80 und auch durch die Druckmembran 84 hindurch erstreckt. In the compressed air housing 80 of the amplifier module 98, a connecting channel 104 is still present, which extends axially parallel to the working space 82 through the compressed air housing 80 and also through the pressure membrane 84 therethrough.
Im Gebrauch ist das Verstärkermodul 98 zwischen dem Koppel- . modul 88 und der Anschlussplatte 24 der Druckeinheit 18 angeordnet; dies zeigt Figur 3. Wenn dort der Anschluss 94 der Anschlussplatte 24 mit Druckluft beaufschlagt wird, strömt diese zunächst in den Druckraum 92 über der Druckmembran 84 des Verstärkermoduls 98 ein, wo sie auf dessen Druckmembran 84 wirkt. Diese drückt den Stempelkolben 102 gegen die In use, the amplifier module 98 is between the coupling. module 88 and the terminal plate 24 of the printing unit 18; This is shown in FIG. 3. If the connection 94 of the connection plate 24 is subjected to compressed air there, it first flows into the pressure chamber 92 above the pressure membrane 84 the amplifier module 98, where it acts on the pressure membrane 84. This presses the plunger 102 against the
Druckmembran 84 des Koppelmoduls 88, was sich wieder auf dessen Koppelkolben 86 und den damit gekoppelten Regelkolben 64 und das Schließelement 54 des Ventilsitzmoduls 14 auswirkt, wie es oben erläutert wurde.  Pressure diaphragm 84 of the coupling module 88, which again affects its coupling piston 86 and the control piston 64 coupled thereto and the closing element 54 of the valve seat module 14, as explained above.
Zugleich strömt aber auch Druckluft über den Verbindungskanal 104 aus dem Druckraum 92 des Verstärkermoduls 98 in den Druckraum 92 des Koppelmoduls 88. Auf diese Weise wird die Druckmembran 84 des Koppelmoduls 88 einerseits mechanisch durch den Stempelkolben 102 des Verstärkermoduls 98 und anderseits pneumatisch durch die anliegende Druckluft mit einer Kraft beaufschlagt. Da die Druckluft nun auf zwei Druckmembranen 84 wirkt, ist die Wirkfläche für die Druckluft, die genutzt werden kann, um eine Kraft auf den Regelkolben 64 zu übertragen, etwa doppelt so groß wie in dem Fall, in dem nur das Koppelmodul 88 verwendet wird. At the same time, however, compressed air also flows via the connecting channel 104 from the pressure chamber 92 of the amplifier module 98 into the pressure chamber 92 of the coupling module 88. In this way, the pressure membrane 84 of the coupling module 88 on the one hand mechanically by the plunger 102 of the amplifier module 98 and on the other hand pneumatically by the applied compressed air acted upon with a force. Since the compressed air now acts on two pressure membranes 84, the effective area for the compressed air, which can be used to transmit a force to the control piston 64, about twice as large as in the case where only the coupling module 88 is used.
Diese Druckkaskade kann erweitert werden, wenn die Druckein¬ heit 18 nicht nur aus dem Koppelmodul 88 und einem einzigen Verstärkermodul 98, sondern aus dem Koppelmodul 88 und zwei oder mehr Verstärkermodulen 98 aufgebaut ist. This pressure cascade can be extended if the Druckein ¬ unit 18 is constructed not only of the coupling module 88 and a single amplifier module 98, but from the coupling module 88 and two or more amplifier modules 98.
Die Einzelkomponenten der Druckeinheit 18 werden durch Verbindungsschrauben 106 miteinander gekoppelt, die in ihrer Länge an die die jeweilige Abmessung der resultierenden Druckeinheit 18 angepasst sind und nur in den Figuren 1 bis 3 gekennzeichnet sind. The individual components of the printing unit 18 are coupled together by connecting screws 106, which are adapted in their length to the respective dimension of the resulting printing unit 18 and only in the figures 1 to 3 are marked.
In Figur 4 ist eine Abwandlung gezeigt, bei welcher der Druckregler 10 als Rückdruckregler arbeitet, der in die andere Richtung von Medium durchströmt wird, als es beim In Figure 4, a modification is shown in which the pressure regulator 10 operates as a back pressure regulator, which is flowed through in the other direction of medium than it
Druckregler 10 nach den Figuren 1 bis 3 und 5 bis 7 der Fall ist. Bei dieser Abwandlung kommen ein nochmals abgewandeltes Ventilssitzmodul 14.3 und ein nochmals abgewandeltes Regelkolbenmodul 16.3 zu Tragen. Dort ist das Schließelement 54. nicht in dem Ventilgehäuse 44 des Ventilsitzmoduls 14.3 angeordnet, sondern wird von dem Regelkolben 64 des Regelkolbenmoduls 16.3 anstelle des Stößels 66 getragen. Der Ventilsitz 52 ist entsprechend dem Schließelement 54 zugewandt in dem Strömungskanal 46 des Ventilsitzmoduls 14.3 angeordnet. Wenn der Anschluss 94 der Druckeinheit 18 bei ausreichendem Druck mit Druckluft beaufschlagt wird, schließt das Schließelement 54 entsprechend gegen den Ventilsitz 52. Wenn der Druck am Anschluss 94 geringer ist als der Druck durch das in den variablen Strömungsraum 74 einströmende Medium, wird der Regelkolben 64 von dem Ventilsitz 52 weggedrückt und gibt diesen frei. Pressure regulator 10 according to Figures 1 to 3 and 5 to 7 is the case. In this modification come another modified Valve seat module 14.3 and another modified control piston module 16.3 to wear. There, the closing element 54 is not arranged in the valve housing 44 of the valve seat module 14.3, but is supported by the control piston 64 of the control piston module 16.3 instead of the plunger 66. The valve seat 52 is arranged corresponding to the closing element 54 in the flow channel 46 of the valve seat module 14.3. When the port 94 of the pressure unit 18 is pressurized with sufficient pressure, the closure member 54 correspondingly closes against the valve seat 52. When the pressure at the port 94 is less than the pressure through the medium flowing into the variable flow space 74, the control piston 64 becomes pushed away from the valve seat 52 and releases it.
Der Druckregler 10 umfasst außerdem eine Verschleißsensoreinrichtung 108, mit welcher ein Verschleiß an dem Schließelement 54 und/oder dem Ventilsitz 52 des Druckreglers 10 im laufenden Betrieb überwacht werden kann. The pressure regulator 10 also includes a wear sensor device 108, with which a wear on the closing element 54 and / or the valve seat 52 of the pressure regulator 10 can be monitored during operation.
Die Verschleißsensoreinrichtung 108 ist derart eingerichtet, dass mit ihr die Stellung des Schließelements 54 bezogen auf eine Referenz-Nulllage erfasst werden kann. Die Erfassung der Stellung des Schließelements 54 kann dabei mittelbar oder unmittelbar erfolgen. The wear sensor device 108 is set up such that with it the position of the closing element 54 relative to a reference zero position can be detected. The detection of the position of the closing element 54 can be effected indirectly or directly.
Die Referenz-Nulllage eines Schließelements 54 liegt defini¬ tionsgemäß dann vor, wenn ein unbeeinträchtigtes Schließele¬ ment 54 seine Schließstellung einnimmt und gegen einen unbe¬ einträchtigten Ventilsitz 52 anliegt und diesen verschließt. The reference zero position of a closing element 54 is defini ¬ tion according to when an unobstructed Schließele ¬ element 54 assumes its closed position and against a not ¬ impaired valve seat 52 abuts and this closes.
Beim vorliegend gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt die Messung der Stellung des Schließelements 54 mittelbar da¬ durch, das die Konfiguration von wenigstens einer Druckmemb¬ ran 84 in der Druckeinheit 18 erfasst wird, die als Mess- membran 110 dient. Die Konfiguration der Messmembran 110 spiegelt dabei die Stellung des Schließelements 54 wieder. In the presently illustrated embodiment, the measurement of the position of the closing member 54 is effected as by indirectly ¬ which is detected the configuration of at least one Druckmemb ¬ ran 84 in the printing unit 18 as a measuring membrane 110 is used. The configuration of the measuring diaphragm 110 reflects the position of the closing element 54 again.
Bei der vorliegend beschriebenen Druckeinheit 18 wird immer die Druckmembran 84 des der Anschlussplatte 24 benachbarten Druckluftmoduls 20 als Messmembran 110 genutzt. Wenn ein oder mehrere Verstärkungsmodule 98 vorhanden ist, ist dies dann die Druckmembran 84 des entsprechend angeordneten Verstärkungsmoduls 98, ansonsten dient als Messmembran 110 die Druckmembran 84 des Koppelmoduls 88. In the case of the printing unit 18 described here, the pressure membrane 84 of the compressed air module 20 adjacent to the connection plate 24 is always used as the measuring membrane 110. If one or more reinforcing modules 98 is present, this is then the pressure membrane 84 of the correspondingly arranged reinforcing module 98, otherwise the pressure membrane 84 of the coupling module 88 serves as the measuring membrane 110.
Die Anschlussplatte 24 trägt einen Abstandssensor 112, welcher den Abstand zwischen einer Messstelle 114 auf der Messmembran 110 und einer Referenzstelle 116, beispielsweise ei- ne Fläche des Abstandssensors 112 selbst, erfassen kann. Der gemessene Abstand spiegelt seinerseits die Wölbung der Messmembran 110 wieder. The connection plate 24 carries a distance sensor 112 which can detect the distance between a measuring point 114 on the measuring diaphragm 110 and a reference point 116, for example an area of the distance sensor 112 itself. The measured distance in turn reflects the curvature of the measuring diaphragm 110 again.
Dabei wird der Abstand zwischen der Messstelle 114 und der Referenzstelle 116 in einer Richtung parallel zur Bewegungsrichtung des Schließelements 54 gemessen. In der Praxis erfolgt die Messung koaxial dazu. In this case, the distance between the measuring point 114 and the reference point 116 is measured in a direction parallel to the direction of movement of the closing element 54. In practice, the measurement is coaxial with it.
Die gemessene Wölbung kann mit einer Referenz-Wölbung ver— glichen werden, welche die Messmembran 110 hat, wenn das Schließelement 54 seine Referenz-Nulllage einnimmt. Diese Situation ist in den Figuren 2 und 5 zu erkennen; beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Druckmembran 84 in diesem Fall jeweils eben und der dann durch den Abstandssen- sor 112 gemessene Abstand definiert den Referenzwert für die Referenz-Wölbung der Messmembran 110 und für die Referenz- Nulllage des Schließelements 54. The measured curvature can be compared with a reference curvature which the measuring diaphragm 110 has when the closing element 54 assumes its reference zero position. This situation can be seen in Figures 2 and 5; In the present embodiment, the pressure diaphragm 84 in this case is in each case flat and the distance then measured by the distance sensor 112 defines the reference value for the reference curvature of the measuring diaphragm 110 and for the reference zero position of the closing element 54.
Wenn der Durchgangsströmungsweg 78 im Druckregler 10 freige- geben werden soll und der Anschluss 94 mit Druckluft beauf- schlagt wird, wölbt sich die Druckmembran 84 und der Abstand der Messstelle 114 zur Referenzstelle 116 vergrößert sich. Die Änderung des Abstands steht für die Bewegung des If the passage flow path 78 in the pressure regulator 10 is to be released and the port 94 is pressurized with compressed air. is hit, the pressure membrane 84 bulges and the distance of the measuring point 114 to the reference point 116 increases. The change of the distance represents the movement of the
Schließelements 54 von dem Dichtsitz 52 weg. Dies zeigen die Figuren 3 und 6. Über den so ermittelten Abstand kann auch der Durchgangsquerschnitt des oben erläuterten Ringspalts 96 erfasst und überwacht werden.  Closing element 54 away from the sealing seat 52. This is shown in FIGS. 3 and 6. The passage cross-section of the above-described annular gap 96 can also be detected and monitored via the distance determined in this way.
Die als Messmembran 110 dienende Druckmembran 84 ist allgemein ausgedrückt ein Stellglied, welches mit dem Schließelement 54 gekoppelt ist, wobei Verschleißsensoreinrichtung 108 die Stellung des Schließelements 54 indirekt über die Konfiguration und/oder Stellung dieses Stellglieds ermittelt. The pressure diaphragm 84 serving as the measuring diaphragm 110 is, in general terms, an actuator which is coupled to the closing element 54, wherein the wear sensor device 108 determines the position of the closing element 54 indirectly via the configuration and / or position of this actuator.
Statt der Messmembran 110 könnte beispielsweise auch der Regelkolben 64 als ein solches Stellglied dienen. Instead of the measuring diaphragm 110, for example, the control piston 64 could serve as such an actuator.
Anstelle der Druckmembran 84 kann beispielsweise auch ein unter Druck verfahrbarer Kolben als Stellglied dienen, dessen Bewegung auf das Schließelement 54 übertragen wird. Beispielsweise kann der Koppelkolben 86 das Stellglied bilden und hierzu gegen das umgebende Druckluftgehäuse 80 abdich¬ ten, wobei die Koppelaufnahme 90 für den Koppelstutzen 72 der Kolbenstange 68 in diesem Fall als Sackbohrung ausgebildet ist. Dann kann auf die Druckmembran 84 verzichtet werden.. Die Messstelle 114 ist in diesem Fall auf dem dichtenden Koppelkolben 86 und die Verschleißsensoreinrichtung 108 erfasst den Abstand zwischen dem Koppelkolben 86 und der Re¬ ferenzstelle 116. Das oben zur Kopplung mehrerer Druckluft¬ module 20, wie es in Figur 3 gezeigt ist, Gesagte gilt sinn¬ gemäß entsprechend für derart modifizierte Druckluftmodule. Instead of the pressure diaphragm 84, for example, a piston which can be moved under pressure can serve as an actuator whose movement is transmitted to the closing element 54. For example, the coupling piston 86 can form the actuator and for this purpose abdich ¬ th against the surrounding compressed air housing 80, wherein the coupling receptacle 90 is formed for the coupling sleeve 72 of the piston rod 68 in this case as a blind hole. Then possible to dispense with the pressure membrane 84 .. The measuring point 114 is in this case on the sealing coupling piston 86 and the wear sensor 108 detects the distance between the coupling piston 86 and the Re ¬ conference location 116. The above for coupling a plurality of pneumatic ¬ module 20, As is shown in FIG. 3, what has been said applies correspondingly accordingly for compressed air modules modified in this way.
Figur 7 veranschaulicht nun einen Verschleiß sowohl des Schließelementes 54 als auch des Ventilsitzes 52. Der Kopf des Schließelementes 54 ist hierzu kleiner dargestellt als in den Figuren 5 und 6 und der Ventilsitz 52 hat keine scharfe umlaufende Kante mehr wie in den Figuren 5 und 6, sondern ist zu einer gekrümmten Fläche abgenutzt. Dadurch ragt das Schließelement 54 in seiner Schließstellung weiter in den Ventilsitz 52 hinein, als es bei der unverschlissenen Konfiguration der Fall ist. Dies ist auch der Fall, wenn einzig das Schließelement 54 oder einzig der Ventilsitz 52 Verschleißspuren zeigen. Figure 7 now illustrates a wear of both the closure member 54 and the valve seat 52. The head of the closure member 54 is for this purpose shown smaller than in Figures 5 and 6 and the valve seat 52 has none sharp peripheral edge more like in Figures 5 and 6, but is worn to a curved surface. As a result, the closing element 54 projects further into the valve seat 52 in its closed position than is the case in the unworn configuration. This is also the case when only the closure member 54 or only the valve seat 52 show signs of wear.
Dadurch wird auch der Regelkolben 64 weiter in die Druckeinheit 18 zurückgeschoben und die Druckmembran 84, d.h. die Messmembran 110 weiter in Richtung auf die Anschlussplatte 24 gedrückt. Dann ist in der Schließstellung des Schließelements 54 somit der Abstand der Messstelle 114 der Messmembran 110 von der Referenzstelle 114 am Abstandssensor 112 kleiner als bei der Referenz-Wölbung der Messmembran 110. As a result, the control piston 64 is also further pushed back into the pressure unit 18 and the pressure membrane 84, i. the measuring diaphragm 110 is pressed further in the direction of the connection plate 24. Then, in the closed position of the closing element 54, the distance between the measuring point 114 of the measuring diaphragm 110 and the reference point 114 at the distance sensor 112 is smaller than in the case of the reference curvature of the measuring diaphragm 110.
Bei dem als Rückdruckregler arbeitenden Druckregler 10 nach Figur 4 kehren sich die Verhältnisse um: Bei einem Verschleiß des dortigen Schließelements 54 und/oder des dortigen Ventilsitzes 52 ist der Abstand der Messstelle 114 der Messmembran 110 von der Referenzstelle 114 am Abstandssensor 112 größer als bei der Referenz-Wölbung der Messmembran 110. When the pressure regulator 10 of FIG. 4 operates as a back pressure regulator, the conditions are reversed: If the closing element 54 and / or the valve seat 52 there is worn, the distance of the measuring point 114 of the measuring diaphragm 110 from the reference point 114 at the distance sensor 112 is greater than at Reference curvature of the measuring diaphragm 110.
Wenn nun im laufenden Betrieb erfasst wird, dass die Referenz-Wölbung und die gemessene Wölbung der Messmembran 110 voneinander abweichen, wenn das Schließelement 54 seine Schließstellung einnimmt, deutet dies auf einen Verschleiß hin, der einer Bedienperson beispielsweise über ein akustisches und/oder optisches Signal angezeigt werden kann. Dabei kann ein Schwellenwert vorgegeben sein, der eine tolerierbare Abweichung der Wölbung der Messmembran 110 von der Referenz-Wölbung und so auch eine tolerierbare Abweichung der Stellung des Schließelements 54 von seiner Referenz-Nulllage definiert, so dass eine Hinweisanzeige erst erfolgt, wenn dieser Schwellenwert überschritten ist. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Abstandssensor 112 als taktiler Drucksensor 118 ausgebildet. Der Drucksensor 118 umfasst hierzu einem Messstößel 120, welcher gegen die Messmembran 110 andrücken kann. If it is detected during operation that the reference curvature and the measured curvature of the measuring diaphragm 110 deviate from one another when the closing element 54 assumes its closed position, this indicates a wear that an operator, for example via an audible and / or visual signal can be displayed. In this case, a threshold value can be predetermined, which defines a tolerable deviation of the curvature of the measuring diaphragm 110 from the reference curvature and thus also a tolerable deviation of the position of the closing element 54 from its reference zero position, so that an indication of an indication only occurs when this threshold value is exceeded is. In the present embodiment, the distance sensor 112 is formed as a tactile pressure sensor 118. For this purpose, the pressure sensor 118 comprises a measuring plunger 120, which can press against the measuring diaphragm 110.
Der Drucksensor 118 kann als an und für sich bekannter piezoelektrischer Drucksensor oder auch in Form von anderen marktüblichen Drucksensoren vorliegen, insbesondere kommen hierzu kapazitive oder induktive Drucksensoren in Betracht. Auch kann der Abstandssensor 112 als berührungslos arbeitenden Abstandssensor ausgebildet sein. Hierzu kann beispielsweise ein Ultraschallsensor oder ein optischer Sensor verwendet werden, wie sie an und für sich bekannt sind. The pressure sensor 118 may be present as a piezoelectric pressure sensor known per se or else in the form of other customary pressure sensors, in particular capacitive or inductive pressure sensors may be considered. Also, the distance sensor 112 may be formed as a non-contact distance sensor. For this purpose, for example, an ultrasonic sensor or an optical sensor can be used, as they are known per se.
In dem Druckraum zwischen der Messmembran 110 und der Anschlussplatte 24 liegt außer Druckluft kein Material vor, so dass die Messung weitgehend störungs- und barrierefrei erfolgen kann. In the pressure space between the measuring diaphragm 110 and the connecting plate 24 is out of compressed air, no material, so that the measurement can be carried out largely interference and barrier-free.
Bei einer nicht eigens gezeigten Abwandlung kann die Position des Schließelements 54 auch unmittelbar erfasst und überwacht werden. Hierzu kann beispielsweise ein Abstandssensor 112 an dem jeweils verwendeten Ventilsitzmodul 14 verbaut sein, welcher den Abstand zu dem Schließelement 54 erfasst. In a modification not specifically shown, the position of the closure member 54 may also be detected and monitored immediately. For this purpose, for example, a distance sensor 112 may be installed on the valve seat module 14 used in each case, which detects the distance to the closing element 54.
Die obigen Erläuterungen zur Auswertung der Wölbung der Messmembran 110 bzw. der Stellung des Schließelements 54 gelten dazu sinngemäß entsprechend. The above explanations for the evaluation of the curvature of the measuring diaphragm 110 and the position of the closing element 54 apply mutatis mutandis accordingly.
In diesem Fall muss jedoch bei einem Wechsel des Ventilsitz¬ moduls 14 auch der Abstandsensor 112 mit ausgetauscht werden. Zudem sollte dann bei den einzelnen Ventilsitzmodulen 14 darauf geachtet werden, dass auch bei unterschiedlichen Schließelementen 54 der Abstand zum Abstandssensor 112 ohne Verschleiß stets gleich groß ist. Ansonsten muss bei jedem Wechsel eine Kalibrierung des Systems auf die jeweilige Nulllage vorgenommen werden. In this case, however, when changing the valve seat ¬ module 14 and the distance sensor 112 must be replaced with. In addition, care should then be taken in the individual valve seat modules 14 that even with different closing elements 54, the distance to the distance sensor 112 without Wear is always the same size. Otherwise, a calibration of the system must be made to the respective zero position with each change.

Claims

Patentansprüche claims
1. Druckregler für flüssige Medien mit a) einem Durchgangsströmungsweg (78), der sich zwischen zwei Anschlüssen (40a, 40b) für eine medienführende Leitung erstreckt; b) einem in dem Durchgangsströmungsweg (78) angeordneten Ventilsitz (52), der durch ein Schließelement (54) freigegeben oder geschlossen werden kann, welches zwischen einer Schließstellung und einer Freigabestellung beweglich gelagert ist, gekennzeichnet durch c) eine Verschleißsensoreinrichtung (108), mit welcher ein Verschleiß an dem Schließelement (54) und/oder dem Ventilsitz (52) im laufenden Betrieb überwachbar ist . A liquid media pressure regulator comprising a) a passageway (78) extending between two media leading conduits (40a, 40b); b) a valve seat (52) arranged in the passage flow path (78), which can be released or closed by a closing element (54) which is movably supported between a closed position and a release position, characterized by c) a wear sensor device (108) which wear on the closing element (54) and / or the valve seat (52) can be monitored during operation.
2. Druckregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, 2. Pressure regulator according to claim 1, characterized in that
dass die Verschleißsensoreinrichtung (108) derart eingerichtet ist, dass die Stellung des Schließelements (54) bezogen auf eine Referenz-Nulllage erfasst werden kann.  in that the wear sensor device (108) is set up such that the position of the closing element (54) relative to a reference zero position can be detected.
3. Druckregler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, 3. Pressure regulator according to claim 2, characterized
dass die Referenz-Nulllage dann definiert ist, wenn das unbeeinträchtigte Schließelement (54) seine Schließstellung einnimmt und gegen einen unbeeinträchtigten Ventilsitz (52) anliegt und diesen verschließt.  in that the reference zero position is defined when the unobstructed closing element (54) assumes its closed position and bears against and closes against an unimpaired valve seat (52).
1. Druckregler nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellung des Schließelements (54) durch die Verschleißsensoreinrichtung (108) mittelbar erfassbar ist. 1. Pressure regulator according to claim 2 or 3, characterized in that the position of the closing element (54) through the wear sensor device (108) is indirectly detectable.
Druckregler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Schließelement (54) mit einem Stellglied gekoppelt ist und die Verschleißsensoreinrichtung (108) derart eingerichtet ist, dass diese die Stellung des Pressure regulator according to claim 4, characterized in that the closing element (54) is coupled to an actuator and the wear sensor means (108) is arranged such that this the position of the
Schließelements (54) indirekt über die Konfiguration und/oder Stellung dieses Stellglieds, ermittelt .  Closing element (54) indirectly via the configuration and / or position of this actuator determined.
Druckregler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass a) das Stellglied eine Druckmembran (84) ist, welche Pressure regulator according to claim 5, characterized in that a) the actuator is a pressure diaphragm (84), which
sich durch Druck wölbt, wobei durch die Druckmembran (84) eine Axialbewegung des Schließelements (54) bewirkbar ist; b) die Verschleißsensoreinrichtung (108) einen Abstandsensor (112) umfasst, durch welchen der Abstand zwischen einer Messstelle (114) auf der Druckmembran (84) und einer Referenzstelle (116) erfassbar ist, so dass die Druckmembran (84) als Messmembran (110) dient .  bulges due to pressure, wherein an axial movement of the closing element (54) can be effected by the pressure diaphragm (84); b) the wear sensor device (108) comprises a distance sensor (112), by which the distance between a measuring point (114) on the pressure membrane (84) and a reference point (116) can be detected, so that the pressure membrane (84) as a measuring membrane (110 ) serves.
Druckregler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen der Messstelle (114) und der Referenzstelle (116) in einer Richtung parallel zur Be¬ wegungsrichtung des Schließelements (54), insbesondere koaxial dazu, messbar ist. Pressure regulator according to claim 6, characterized in that the distance between the measuring point (114) and the reference point (116) in a direction parallel to Be ¬ wegungsrichtung of the closing element (54), in particular coaxially thereto, is measurable.
Druckregler nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckregler (10) . modular aufgebaut ist und ein Grundgehäuse (12) mit wenigstens einem Modulraum (30, 32) für Funktionsmodule umfasst. Druckregler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckregler (10) wenigstens ein austauschbares Ventilsitzmodul (14) umfasst, welches in einen Modulraum (30) des Grundgehäuses (12) einsetzbar ist und einen Strömungskanal (46) aufweist, in dem der Ventilsitz (52) angeordnet ist und der einen Abschnitt des Durchgangsströmungsweges (78) bildet, wenn das Ventilsitzmodul (14) in den Modulraum (30) eingesetzt ist. Pressure regulator according to one of claims 1 to 7, characterized in that the pressure regulator (10). is modular and comprises a base housing (12) with at least one module space (30, 32) for functional modules. Pressure regulator according to claim 8, characterized in that the pressure regulator (10) comprises at least one exchangeable valve seat module (14) which is insertable into a module space (30) of the base housing (12) and has a flow channel (46) in which the valve seat ( 52) and forming a portion of the passage flow path (78) when the valve seat module (14) is inserted into the module space (30).
Druckregler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Ventilsitzmodul (20) das Pressure regulator according to claim 9, characterized in that the at least one valve seat module (20) the
Schließelement (54) umfasst.  Includes closing element (54).
Druckregler nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckregler wenigstens ein austauschbares Regelkolbenmodul (16) umfasst, welches in einen .Modulraum (32) des Grundgehäuses (12) einsetzbar ist und einen Regelkolben (64) aufweist, der bereichsweise einen variablen Strömungsraum (74) begrenzt, der einen Abschnitt des Durchgangsströmungsweges (78) bildet, wenn das Regelkolbenmodul (16) in den Modulraum (30) eingesetzt ist. Pressure regulator according to one of claims 8 to 10, characterized in that the pressure regulator comprises at least one replaceable control piston module (16) which is insertable into a .Modulraum (32) of the base housing (12) and a control piston (64), the regionally a variable flow space (74) defining a portion of the passage flow path (78) when the control piston module (16) is inserted into the module space (30).
Druckregler nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckregler (10) eine Druckeinheit (18) umfasst, welche aus mehreren Druckluftmodulen (20) aufbaubar ist, welche jeweils eine Druckluftmembran (84) umfassen, welche sich durch Druck wölbt, wobei durch die Druckmembranen (84) eine Axialbewegung des Schließelements (54) bewirkbar ist. Pressure regulator according to one of claims 8 to 11, characterized in that the pressure regulator (10) comprises a pressure unit (18) which can be built up from a plurality of compressed air modules (20) which each comprise a compressed air membrane (84) which bulges by pressure, wherein an axial movement of the closing element (54) can be effected by the pressure diaphragms (84).
Druckregler nach Anspruch 12 unter Rückbezug auf An¬ spruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluftein¬ heit (18) wenigstens ein Druckluftmodul (20) umfasst und dessen Druckmembran (84) die Messmembran (110) ist. Pressure regulator according to claim 12 referring back to at ¬ demanding 6, characterized in that the Druckluftein ¬ unit (18) comprises at least a pneumatic module (20) and whose pressure membrane (84) is the measuring membrane (110).
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