EP3286439A1 - Schaltanordnung, insbesondere für druckluftaufbereitung - Google Patents

Schaltanordnung, insbesondere für druckluftaufbereitung

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Publication number
EP3286439A1
EP3286439A1 EP16717909.2A EP16717909A EP3286439A1 EP 3286439 A1 EP3286439 A1 EP 3286439A1 EP 16717909 A EP16717909 A EP 16717909A EP 3286439 A1 EP3286439 A1 EP 3286439A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
solenoid valve
valve
control volume
compressed air
control
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP16717909.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Fabian PRINSEN
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.)
Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Original Assignee
Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
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 Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH filed Critical Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Publication of EP3286439A1 publication Critical patent/EP3286439A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B21/00—Common features of fluid actuator systems; Fluid-pressure actuator systems or details thereof, not covered by any other group of this subclass
    • F15B21/04—Special measures taken in connection with the properties of the fluid
    • F15B21/048—Arrangements for compressed air preparation, e.g. comprising air driers, air condensers, filters, lubricators or pressure regulators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T17/00—Component parts, details, or accessories of power brake systems not covered by groups B60T8/00, B60T13/00 or B60T15/00, or presenting other characteristic features
    • B60T17/18—Safety devices; Monitoring
    • B60T17/22—Devices for monitoring or checking brake systems; Signal devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B11/00—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
    • F15B11/06—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor involving features specific to the use of a compressible medium, e.g. air, steam
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/20—Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/205—Systems with pumps
    • F15B2211/2053—Type of pump
    • F15B2211/20546—Type of pump variable capacity
    • F15B2211/20553—Type of pump variable capacity with pilot circuit, e.g. for controlling a swash plate
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/80—Other types of control related to particular problems or conditions
    • F15B2211/885—Control specific to the type of fluid, e.g. specific to magnetorheological fluid
    • F15B2211/8855—Compressible fluids, e.g. specific to pneumatics

Definitions

  • the invention relates to a pneumatic or hydraulic switching arrangement.
  • Electronically controlled systems for compressed air preparation generally convert the control commands from the control electronics via solenoid valves. Such systems are known for example from DE 10 2006 034 762 B3.
  • the valve may overheat. If the inner resistance is too great, the current is too low, so that no sufficient switching force can be exercised. Especially in vehicles, the
  • a solenoid valve is mounted close to the controlling control unit, it can be controlled in terms of percentage clocked, so that the effective
  • Voltage supply can be adjusted independently of the supply voltage. However, then the supply line from the controller to the device valve as an antenna that emits a high level of electromagnetic interference. Therefore, one is clocked control of solenoid valves often not possible. Solenoid valves that have both a large torque and are designed for continuous operation are expensive. Task and solution
  • This arrangement comprises at least one device which is switchable by pressurizing a pneumatic or hydraulic control input from a first operating state to a second operating state.
  • control input is preceded by a control volume for a pressure medium.
  • This control volume is connectable by a first solenoid valve and / or by a series connection of this first solenoid valve with a second solenoid valve with a source of pressure medium. Furthermore, it has at least one by a second solenoid valve and / or by the
  • Pressure medium wherein optionally also one and the same outlet both by a second solenoid valve controlled, as well as can be throttled.
  • the control volume is otherwise completed.
  • the first solenoid valve and / or its series connection with the second solenoid valve can be converted into an impermeable for the pressure in the control volume switching position.
  • the first solenoid valve is a 2/2-way valve and only responsible for the connection of the control volume with the source of the pressure medium.
  • the second solenoid valve is then also a 2/2-way valve and only for the control of the outlet of the
  • the solenoid valves are designed as monostable valves. Then they are automatically returned to a defined position in case of failure of the electrical supply. Starting from this defined position, for example, pneumatic back-up circuits can be planned.
  • Solenoid valves must be subjected to power only for much shorter times than in the prior art:
  • the control volume has been filled by the first solenoid valve and / or by the series connection with the pressure medium and it has only outlets, which are controlled by solenoid valves may be through the first solenoid valve and / or through the
  • Compressed air treatment plants the duty cycle of the solenoid valves not determinable in advance. For example, it depended on the ones to be followed
  • ABS Antiblockiersy stars
  • Scarf tanix is not installed in a compressed air treatment plant. On the one hand, compressed air is available everywhere and, on the other hand, does not have to be returned to a reservoir after use.
  • control volume has a throttled outlet for the pressure medium, which is not blocked by a further solenoid valve, the device by single activation of the first solenoid valve and / or by the
  • Solenoid valve with the second solenoid valve and the control volume arranged in the direction of the control volume pressure relief valve. Then, the first solenoid valve and / or the series connection can be relieved of pressure without the set switching state is lost.
  • Solenoid valve and / or its series connection with the second
  • Solenoid valve connected in the regeneration path of a compressed air supply system.
  • the solenoid valve or the series connection can then be in the open state, a return flow of compressed air, which from the through the System supplied by at least one facility to
  • This device may in particular be an air dryer.
  • the regeneration path can, for example, bridge a check valve, which otherwise allows air flow only from the air dryer into the supplied area and not vice versa.
  • the switchable device comprises a in the compressed air supply system promoting compressor and / or a vent valve for the volume in which promotes the compressor. In this way it can be avoided that the
  • Compressed air treatment is hindered by a built-up by the compressor backpressure. After the first solenoid valve, or his
  • the control air is included in the control volume before the control inputs of the compressor and / or the vent valve.
  • the compressor can therefore be prevented for as long as possible to promote compressed air in the compressed air supply system, without the constant need for a solenoid valve must be active. Conversely, no permanent activation of a solenoid valve is necessary when at high
  • Compressed air consumption constantly compressed air must be conveyed into the system.
  • a solenoid valve must be active only briefly, if the promotion of compressed air to be switched on or off or if a regeneration of the device for
  • the compressed air supply system is advantageously designed so that the compressor promotes compressed air into the system during a maximum of 50% of the total operating time and the device for compressed air treatment during a maximum of 10% of
  • control volume has a leak
  • delivery of the compressed air is switched on again as soon as the pressure in the control volume has fallen below a certain level.
  • means for refilling pressure medium in the are advantageous
  • Control volume for securing a pressure enclosed in the control volume provided.
  • These means may be, for example, in a control of the first solenoid valve or its series connection with the second solenoid valve, which in the pressurized state of the control volume of this first
  • This embodiment is particularly advantageous when the switching arrangement is used to control an electropneumatic parking brake.
  • a parking brake is usually designed as a spring-loaded brake, i. It is applied by a spring force and released by applying the spring brake cylinder with a release pressure.
  • a fluid-actuated valve which has an outlet for the
  • Pressure fluid from the control volume opens when the pressure at at least one other location in the scarf tanix a predetermined value or
  • the switchable device is switched back from the second operating state to the first operating state.
  • the switching arrangement is installed, for example, in a compressed air supply system and controls the control volume of the compressor and / or a venting valve for the volume in which the compressor, the shading is preferably selected so that the compressor at normal pressure control volume normal air in the
  • Compressed air supply system promotes. If the control volume through the first solenoid valve, or by its series connection with the second
  • Solenoid valve filled with compressed air, the promotion of compressed air is suppressed. So that important compressed air consumers, such as the brake system, even in case of failure of the electrical supply continue to receive compressed air, monitors the control input of the pressure-medium valve advantageously a location in the supplied area of the compressed air supply system. For this purpose, for example, the prevailing at this location pressure can be applied via the control input against the action of the valve spring. There is sufficient supply in the supplied area
  • the pressure-actuable valve is thereby held in the closed position, and the control air remains trapped in the control volume. If the pressure in the supplied area drops, the spring force predominates and switches this
  • the closing pressure of the pressure-medium valve is lower than the pressure, from which the delivery of the compressor is reactivated when the electrical supply is functioning.
  • Control volume is then a pure back-up for failures of the electrical
  • the vent valve has a second control input which, when pressurized above a predetermined value, opens the vent valve and which is connected to the volume into which the compressor delivers or to the area supplied by the compressed air supply system. Then it fulfills a dual function and not only allows the interruption of the
  • Compressed air delivery by driving the first solenoid valve or the
  • Solenoid valve designed such that
  • the first solenoid valve and the second solenoid valve each provide at least the functionality of a 3/2-way valve
  • the second solenoid valve connects its output connected to the input of the first solenoid valve in a first switching position with a vent and in a second switching position with the source of the pressure medium;
  • the first solenoid valve has at least two outputs, which are connected to two independent control volumes for the control of different control inputs, wherein the first solenoid valve in each switching position connects at least one control volume to the input and shuts off at least a second control volume.
  • the second solenoid valve in its first switching position, one of the control volumes is vented. Which control volume is vented is selected by switching the first solenoid valve. On the other hand, if the second solenoid valve is in its second switching position, one of the control volumes is pressurized by the pressure medium source.
  • Control volume is pressurized, by switching the first
  • Solenoid valve selected.
  • This control volume can for example control a vent valve, so that whenever the regeneration path is opened, the air flowing back through the air dryer and moisture laden air can flow through this vent valve to the outside.
  • the output of the second solenoid valve with that control volume which is shut off in the de-energized state of the first solenoid valve of this first solenoid valve, connected via a first solenoid valve bypassing in the opening in the direction of this control pressure relief valve is arranged.
  • this control volume regardless of whether the first solenoid valve is energized, be filled by energizing the second solenoid valve with pressure medium. If both solenoid valves are energized, both control volumes can be filled simultaneously with pressure medium. If a pressure-medium-actuated valve is provided which opens an outlet for the pressure medium from the control volume connected twice (via the first solenoid valve and via the first solenoid valve bridging pressure relief valve) depending on the pressure at at least one other location in the switching arrangement, this outlet is at a Failure of the electrical supply also act simultaneously on the second control volume, since the first solenoid valve in his first switching position falls back and thus releases a path from the second control volume to the connection between the two solenoid valves.
  • Solenoid valve designed such that
  • the first solenoid valve and the second solenoid valve each provide at least the functionality of a 3/2-way valve
  • the second solenoid valve connects its output connected to the input of the first solenoid valve in a first switching position with a vent and in a second switching position with the source of the pressure medium;
  • the first solenoid valve in the energized state its input with at least one control volume connects and in the de-energized state part of a regeneration path for the regeneration of a compressed air treatment device of a
  • the control volume can then be pressurized, for example, to shut down a compressor and / or to open a vent valve. Thereafter, a regeneration of
  • Compressed air treatment device air dryer
  • first solenoid valve For the duration of the regeneration, only the second solenoid valve must remain energized. Will this be the end of the
  • control volume can be vented by subsequent brief energization of the first solenoid valve and the ground state of the scarf taniser be restored.
  • FIG. 1 compressed air supply system with an embodiment of
  • FIG. 2 realization of a pneumatic back-up for the one shown in FIG.
  • Figure 1 shows a compressed air supply system S, in which a pneumatic scarf tan Aunt invention is integrated.
  • a compressor 1 delivers into a volume V to which an air dryer cartridge 9 connects.
  • the air dryer cartridge 9 dries the compressed air supplied by the compressor.
  • Via a check valve 5a the dried compressed air enters the area 5 supplied by the compressed air supply system S.
  • the promotion of compressed air is controlled by an electronic control unit 14.
  • a solenoid valve 4 is activated. This introduces compressed air from the supplied area 5 via a check valve 8 in
  • Control volume 3 This control volume 3 is both with a pneumatic control input la of the compressor 1 and with a pneumatic
  • Control input 2a of a vent valve 2 connected, which vents the volume V, in which the compressor 1, via an outlet E vented. Is located
  • Regeneration path (A-B-C-D-E) in the rearward direction through the air dryer 9 passed. This dry compressed air is released via a throttle 10. she leads
  • the check valve 11 ensures that the control volume 3 is pressurized only via the solenoid valve 4 and not over the part (CB) of the regeneration path.
  • the vent valve 2 has a second pneumatic control input 2b. This is connected to the volume V, in which the compressor 1 promotes. If too much pressure builds up there, this will be reduced by the outlet E.
  • Figures 1 to 3 are in addition to the electrical control lines for
  • Solenoid valves 4 and 6 the lines belonging to the control volume 3 lines drawn as dashed lines.
  • the drawn as a dashed line rectangle encloses all elements that are involved in the installation of the invention
  • FIG. 2 is supplemented with respect to FIG. 1 by a back-up system which maintains emergency operation in the event of a power failure.
  • a pressure medium operable valve 12 is connected between the control volume 3 and an outlet 13. By tapped from the point A in the region 5 supplied by the system S pressure, the valve 12 is held against the force of the valve spring in the closed position. If this pressure falls below a predetermined value, this is a sign that in area 5 more compressed air is needed. In this case, it should be ensured that even in case of failure of the electrical supply, the promotion of
  • valve 12 Compressed air is activated.
  • the valve 12 is switched at decreasing control pressure at point A by the force of the valve spring in the open position and vent the control volume 3.
  • the vent valve 2 is closed, and the compressor 1 is started.
  • a safeguard against the build-up of a dangerous overpressure is still given, since in such a case the
  • the control line to the control input of the valve 12 is operatively connected to the electrical control lines of the solenoid valves 4 and 6 to the effect that the valve 12 is a back-up for the failure of these lines. It also works together functionally with the control volume 3 by this if necessary. is vented. To illustrate this relationship, it is shown in dashed lines in Figures 2 and 3.
  • FIG. 3 is supplemented with respect to FIG. 2 to the effect that electronic pressure sensors 15a and 15b are additionally provided.
  • the sensor 15a monitors the pressure in the region 5 supplied by the compressed air supply system S.
  • the pressure sensor 15b monitors the pressure in the control volume 3.
  • the signals of the pressure sensors 15a and 15b are fed to the central control unit 14 via control lines, which are not shown for reasons of clarity.
  • the first solenoid valve 4 is formed differently. In its closed position, its work is depressurized. This causes the pressure drop at the check valve 11 is maximum and this valve closes very tight. If the control volume 3 pressurized, that works too
  • FIG. 4 shows a further embodiment of the invention. It differs from the embodiment shown in Figure 1 in that a series connection of two 3/2-way valves 4 and 6 is responsible for both the loading and for the venting of two independent control volumes 3a and 3b.
  • the pressure in the control volume 3 a controls the control input 1 a of the compressor 1.
  • the pressure in the control volume 3b controls the pneumatic control input 2a of the venting valve 2.
  • the division into two independent control volumes 3a and 3b enriches the compressed air supply system by two additional functions.
  • the compressor 1 can be switched off by pressurizing the control volume 3a without the venting valve 2 being opened at the same time and the pressure already built up by the compressor 1 in the volume V being lost ("supply line closing"), but on the other hand it is also possible , by Druckbeauf suppression of the control volume 3b to open the vent valve 2, while the compressor 1 remains turned on. The compressor 1 then promotes through the vent E to the outside, the extracted air waste heat of the
  • compressor 1 Compresses compressor 1 and so the air path heats ("pneumatic heating"). Since these airways are in front of the air dryer 9 and the air can still be humid here, this heating can be a freezing of the airways are prevented.
  • the switching state of the second solenoid valve 6 decides whether a
  • Control volume is pressurized or vented.
  • Control volume (3a or 3b) acts this measure respectively is determined by the
  • the regeneration path A-B-C-D-E leads through the control volume 3b.
  • this regeneration path and the vent valve 2 can be opened simultaneously.
  • the user has a free choice as to whether the compressor 1 is switched off beforehand by enclosing a pressure in the control volume 3a or can be conveyed to the outside for the purpose of pneumatically heating the air passages. This can be made dependent on the outside temperature, for example.
  • FIG. 5 The embodiment shown in Figure 5 is compared to the embodiment of Figure 4 to a bypass line 15 with a check valve 15a extended, which bridges starting from the connection between the two solenoid valves 4 and 6, the first solenoid valve 4 and into the control volume 3a.
  • the check valve 15a opens in the direction of this control volume 3a.
  • Solenoid valve 4 is de-energized, the second solenoid valve 6, however, still energized, the regeneration path is opened and the air dryer 9 rinsed.
  • the advantage over the embodiment shown in Figure 1 is that the series connection is more compact build and that at the same time
  • A, B, C, D, E points along the regeneration path

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Abstract

Die erfindungsgemäße pneumatische oder hydraulische Schaltanordnung umfasst mindestens ein Gerät (1, 2), das durch Druckbeaufschlagung eines pneumatischen oder hydraulischen Steuereingangs (la, 2a) von einem ersten Betriebszustand in einen zweiten Betriebszustand schaltbar ist. Erfindungsgemäß ist dem Steuereingang ein Steuervolumen (3, 3a, 3b) für ein Druckmittel vorgeschaltet. Dieses Steuervolumen ist durch ein erstes Magnetventil (4) oder durch eine Hintereinanderschaltung zweier Ventile (4) und (6) mit einer Quelle (1, 5) für ein Druckmittel verbindbar. Weiterhin weist es mindestens einen durch ein zweites Magnetventil (6) bzw. die Hintereinanderschaltung gesteuerten Auslass (7) und/oder mindestens einen gedrosselten Auslass (7) für das Druckmittel auf. Es wurde erkannt, dass in einer solchen Schaltanordnung die Magnetventile (4, 6) nur für sehr viel kürzere Zeiten mit Strom beaufschlagt werden müssen als nach dem bisherigen Stand der Technik. Der durch das erste Magnetventil (4) eingegebene Schaltzustand kann stromlos beliebig lange konserviert werden. Die Ventile (4, 6) müssen also nur dann mit Strom beaufschlagt werden, wenn der Schaltzustand geändert werden muss. Bei solch kurzzeitigen Beanspruchungen ist bei gegebenem Innen wider stand des Magnetventils (4, 6) eine deutlich größere Bandbreite an Versorgungsspannungen zulässig. Diese höhere Bandbreite kann genutzt werden, um die Schaltanordnung insgesamt für niedrigere Versorgungsspannungen auszulegen.

Description

Schaltanordnung, insbesondere für Druckluftaufbereitung
Die Erfindung betrifft eine pneumatische oder hydraulische Schaltanordnung. Stand der Technik
Elektronisch gesteuerte Systeme zur Druckluftaufbereitung setzen die Steuerbefehle aus der Steuerelektronik in der Regel über Magnetventile in die Tat um. Derartige Systeme sind beispielsweise aus der DE 10 2006 034 762 B3 bekannt.
Die Steuerung der Druckluftaufbereitung über Magnetventile ist zwar maximal flexibel, erfordert aber am Ort eines jeden Magnetventils eine genaue Abstimmung zwischen dem Innen wider stand des Magnetventils und der vorhandenen
Versorgungsspannung. Ist der Innen wider stand zu klein, kann das Ventil überhitzen. Ist der Innen wider stand zu groß, ist der Strom zu gering, so dass keine ausreichende Schaltkraft ausgeübt werden kann. Gerade in Fahrzeugen kann die
Versorgungspannung abhängig vom Ladezustand der Batterie, und auf Grund der Zuleitungsverluste auch abhängig von der Entfernung des Magnetventils vom Ort der Batterie, beträchtlich variieren.
Sofern ein Magnetventil nah am ansteuernden Steuergerät montiert ist, kann es zeitlich prozentual getaktet angesteuert werden, so dass die effektive
Spannungsversorgung unabhängig von der Versorgungsspannung eingestellt werden kann. Allerdings wird dann die Zuleitung vom Steuergerät zu dem Gerätventil als Antenne, die eine hohe elektromagnetische Störstrahlung aussendet. Daher ist eine getaktete Ansteuerung von Magnetventilen vielfach nicht möglich. Magnetventile, die sowohl ein großes Anzugsmoment haben als auch für Dauerbetrieb ausgelegt sind, sind teuer. Aufgabe und Lösung
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Schaltanordnung zur Verfügung zu stellen, in der der Spielraum für die Abstimmung zwischen dem Innen wider stand des verwendeten Magnetventils und der Versorgungsspannung größer ist als nach dem bisherigen Stand der Technik.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Schaltanordnung gemäß Hauptanspruch. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den darauf rückbezogenen Unteransprüchen.
Gegenstand der Erfindung
Im Rahmen der Erfindung wurde eine pneumatische oder hydraulische
Schal tanordnung entwickelt. Diese Anordnung umfasst mindestens ein Gerät, das durch Druckbeaufschlagung eines pneumatischen oder hydraulischen Steuereingangs von einem ersten Betriebszustand in einen zweiten Betriebszustand schaltbar ist.
Erfindungsgemäß ist dem Steuereingang ein Steuervolumen für ein Druckmittel vorgeschaltet. Dieses Steuervolumen ist durch ein erstes Magnetventil und/oder durch eine Hintereinanderschaltung dieses ersten Magnetventils mit einem zweiten Magnetventil mit einer Quelle für ein Druckmittel verbindbar. Weiterhin weist es mindestens einen durch ein zweites Magnetventil und/oder durch die
Hintereinanderschaltung des ersten Magnetventils mit dem zweiten Magnetventil gesteuerten Auslass und/oder mindestens einen gedrosselten Auslass für das
Druckmittel auf, wobei optional auch ein und derselbe Auslass sowohl durch ein zweites Magnetventil gesteuert, als auch gedrosselt sein kann. Besonders bevorzugt ist das Steuervolumen ansonsten abgeschlossen. Dabei ist das erste Magnetventil und/oder seine Hintereinanderschaltung mit dem zweiten Magnetventil in eine für den Druck im Steuervolumen undurchlässige Schaltstellung überführbar.
In der einfachsten Ausführungsform ist das erste Magnetventil ein 2/2-Wegeventil und ausschließlich für die Verbindung des Steuervolumens mit der Quelle für das Druckmittel zuständig. Das zweite Magnetventil ist dann ebenfalls ein 2/2- Wegeventil und ausschließlich für die Steuerung des Auslasses aus dem
Steuervolumen zuständig. Die Verwendung komplexerer Ventile, und hier insbesondere einer Hintereinanderschaltung, die sowohl für die Verbindung des Steuervolumens mit der Quelle für das Druckmittel als auch für die Steuerung des Auslasses aus dem Steuervolumen zuständig ist, ermöglicht eine bauraumsparende Anordnung der Magnetventile, aber auch eine Integration zusätzlicher Funktionen. Beispielsweise können verschiedene Steuereingänge an verschiedenen Geräten unabhängig voneinander angesteuert werden, oder es können noch weitere
Druckluftpfade geschaltet werden, die losgelöst vom Steuervolumen weitere Funktionen bereitstellen. Es sind dann gleichwohl nur Ansteuerungsmittel für zwei Ventile nötig.
Vorteilhaft sind die Magnetventile als monostabile Ventile ausgebildet. Dann werden sie bei Ausfall der elektrischen Versorgung automatisch in eine definierte Position zurückgestellt. Ausgehend von dieser definierten Position können beispielsweise pneumatische Back-up-Schaltungen geplant werden.
Es wurde erkannt, dass in einer erfindungsgemäßen Schal tanordnung die
Magnetventile nur für sehr viel kürzere Zeiten mit Strom beaufschlagt werden müssen als nach dem bisherigen Stand der Technik: Ist das Steuervolumen durch das erste Magnetventil und/oder durch die Hintereinanderschaltung mit dem Druckmittel gefüllt worden und weist es nur Auslässe auf, die durch Magnetventile gesteuert sind, so kann der durch das erste Magnetventil und/oder durch die
Hintereinanderschaltung eingegebene Schaltzustand stromlos beliebig lange konserviert werden. Die Ventile müssen also nur dann mit Strom beaufschlagt werden, wenn der Schaltzustand geändert werden muss. Bei solch kurzzeitigen Beanspruchungen ist bei gegebenem Innenwiderstand des Magnetventils eine deutlich größere Bandbreite an Versorgungsspannungen zulässig. Diese höhere Bandbreite kann genutzt werden, um die Schaltanordnung insgesamt für niedrigere Versorgungsspannungen auszulegen. Weiterhin wird auch Energie eingespart, wenn die Magnetventile nur noch kurz betätigt werden müssen.
Nach dem bisherigen Stand der Technik war insbesondere in
Druckluftaufbereitungsanlagen die Einschaltdauer der Magnetventile im Vorhinein nicht bestimmbar. Sie hing beispielsweise von den einzuhaltenden
Druckverhältnissen in den Vorratsbehältern und dem aktuellen Druckluftverbrauch ab. Einige der Zustände, von denen die Einschaltdauer der Magnetventile abhängt, können potentiell dauerhaft anhalten. Nach dem bisherigen Stand der Technik führten solche Situationen dazu, dass Magnetventile ständig mit Strom beaufschlagt wurden. Da viele Druckluftverbraucher, wie beispielsweise Bremssysteme, jederzeit verfügbar sein müssen, verbietet sich in vielen Fällen die technische Durchsetzung einer maximalen Einschaltdauer der Magnetventile. Erfindungsgemäß ist nun automatisch sichergestellt, dass die Magnetventile nur für einen kleinen Bruchteil der Betriebszeit der Schal tanordnung bestromt werden müssen. Für derart kurze
Einschaltdauern verträgt ein Magnetventil ein Mehrfaches des bei
Dauerbeanspruchung zulässigen Stroms.
Dies hat auch zur Folge, dass für die gleiche Steueraufgabe deutlich günstigere Magnetventile verwendet und somit Kosten bei der Realisierung von
Druckluftsystemen eingespart werden können. Beispielsweise sind zur Verwendung in Antiblockiersy Sternen (ABS) ausgereifte, günstige Magnetventile in großer Stückzahl verfügbar. Sie sind jedoch nur für kurzzeitige Betätigung ausgelegt und konnten daher in Druckluftversorgungsanlagen bislang nicht verwendet werden. Indem durch die erfindungsgemäße Verschaltung die Einschaltdauer begrenzt wird, können diese Ventile nun beispielsweise in der Lufttrockner-Baugruppe einer Druckluftaufbereitungsanlage verwendet werden.
Druckluft ist als Druckmittel auch dann besonders vorteilhaft, wenn die
Schal tanordnung nicht in einer Druckluftaufbereitungsanlage verbaut ist. Druckluft ist zum Einen überall verfügbar und muss zum Anderen nach Gebrauch nicht in ein Reservoir zurückgeführt werden.
Sofern das Steuervolumen einen gedrosselten Auslass für das Druckmittel aufweist, der nicht durch ein weiteres Magnetventil gesperrt ist, kann das Gerät durch einmaliges Aktivieren des ersten Magnetventils und/oder durch der
Hintereinanderschaltung für eine definierte Zeitdauer in den zweiten Betriebszustand geschaltet werden: Der durch das erste Magnetventil und/oder durch die
Hintereinanderschaltung eingesteuerte Druck des Druckmittels entweicht langsam durch den gedrosselten Auslass. Fällt der Druck unter eine kritische Schwelle, schaltet das Gerät automatisch vom zweiten Betriebszustand in den ersten
Betriebszustand zurück. Vorteilhaft ist zwischen dem ersten Magnetventil und dem Steuervolumen, und/oder zwischen der Hintereinanderschaltung des ersten
Magnetventils mit dem zweiten Magnetventil und dem Steuervolumen, ein in Richtung auf das Steuervolumen öffnendes Drucksicherungsventil angeordnet. Dann kann das erste Magnetventil und/oder die Hintereinanderschaltung druckentlastet werden, ohne dass der eingesteuerte Schaltzustand verloren geht.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das erste
Magnetventil, und/oder seine Hintereinanderschaltung mit dem zweiten
Magnetventil, in den Regenerationspfad eines Druckluftversorgungssystems geschaltet. Das Magnetventil bzw. die Hintereinanderschaltung lässt dann im geöffneten Zustand eine Rückströmung von Druckluft zu, die aus dem durch das System versorgten Bereich durch mindestens eine Einrichtung zur
Druckluftaufbereitung führt. Diese Einrichtung kann insbesondere ein Lufttrockner sein. Der Regenerationspfad kann beispielsweise ein Rückschlagventil überbrücken, das ansonsten eine Luftströmung immer nur vom Lufttrockner in den versorgten Bereich zulässt und nicht umgekehrt. Das Magnetventil bzw. die
Hintereinanderschaltung schaltet in dieser Anordnung also nicht nur das zu steuernde Ventil um, sondern sorgt gleichzeitig während seiner Einschaltdauer auch für eine Regeneration des Lufttrockners mit getrockneter Druckluft. Zu diesem Zweck umfasst in einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung das schaltbare Gerät einen in das Druckluftversorgungssystem fördernden Kompressor und/oder ein Entlüftungsventil für das Volumen, in das der Kompressor fördert. Auf diese Weise kann vermieden werden, dass die
Rückströmung durch den Regenerationspfad und durch die Einrichtung zur
Druckluftaufbereitung von einem durch den Kompressor aufgebauten Gegendruck behindert wird. Nachdem das erste Magnetventil, bzw. seine
Hintereinanderschaltung mit dem zweiten Magnetventil, ausgeschaltet ist, bleibt die Steuerluft im Steuervolumen vor den Steuereingängen des Kompressors und/oder des Entlüftungsventils eingeschlossen. Der Kompressor kann also beliebig lange daran gehindert werden, Druckluft in das Druckluftversorgungssystem zu fördern, ohne dass hierfür ständig ein Magnetventil aktiv sein muss. Es ist auch umgekehrt keine ständige Aktivierung eines Magnetventils notwendig, wenn bei hohem
Druckluftverbrauch ständig Druckluft in das System gefördert werden muss. Ein Magnetventil muss nur kurz aktiv sein, wenn die Förderung von Druckluft ein- oder ausgeschaltet werden soll oder wenn eine Regeneration der Einrichtung zur
Druckluftaufbereitung nötig ist. Auch diese Regenerationszeiträume sind im
Vergleich zur gesamten Betriebszeit der Schal tanordnung sehr kurz.
Das Druckluftversorgungssystem ist vorteilhaft so ausgelegt, dass der Kompressor während maximal 50 % der Gesamtbetriebszeit Druckluft in das System fördert und die Einrichtung zur Druckluftaufbereitung während maximal 10 % der
Gesamtbetriebszeit regeneriert wird.
Hat das Steuervolumen ein Leck, so schaltet sich die Förderung der Druckluft wieder ein, sobald der Druck im Steuervolumen unter ein bestimmtes Niveau abgesunken ist. Vorteilhaft sind jedoch Mittel zum Nachfüllen von Druckmittel in das
Steuervolumen zur Sicherung eines im Steuervolumen eingeschlossenen Drucks vorgesehen. Diese Mittel können beispielsweise in einer Ansteuerung des ersten Magnetventils oder seiner Hintereinanderschaltung mit dem zweiten Magnetventil liegen, die im druckbeaufschlagten Zustand des Steuervolumens dieses erste
Magnetventil bzw. die Hintereinanderschaltung periodisch getaktet kurz öffnen, so dass eventuell durch Leckagen aus dem Steuervolumen entwichenes Druckmittel ersetzt wird. Es kann aber auch eine Überwachung des Drucks im Steuervolumen vorgesehen sein, die ein Nachfüllen nur dann einleitet, wenn dieser Druck ungewollt abgesunken ist.
Diese Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft, wenn die Schaltanordnung zur Steuerung einer elektropneumatischen Parkbremse verwendet wird. Eine derartige Parkbremse ist in der Regel als Federspeicherbremse ausgeführt, d.h. sie wird durch eine Federkraft angelegt und durch Beaufschlagung des Federspeicherbremszylinders mit einem Lösedruck gelöst. Der Kolben in diesem Bremszylinder, der bei
Beaufschlagung mit dem Lösedruck die Bremse löst, ist dann der pneumatische Steuereingang der Federspeicherbremse, und der Bremszylinder ist das
Steuervolumen.
In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein druckmittelbetätigbares Ventil vorgesehen, welches einen Auslass für das
Druckmittel aus dem Steuervolumen öffnet, wenn der Druck an mindestens einem anderen Ort in der Schal tanordnung einen vorgegebenen Wert über- oder
unterschreitet. Dadurch kann gewährleistet werden, dass bei einem Ausfall der elektrischen Versorgung das schaltbare Gerät wieder vom zweiten Betriebszustand in den ersten Betriebszustand zurückgeschaltet wird. Ist die Schaltanordnung beispielsweise in einem Druckluftversorgungssystem verbaut und steuert das Steuervolumen den Kompressor und/oder ein Entlüftungsventil für das Volumen, in das der Kompressor fördert, ist die Verschattung bevorzugt so gewählt, dass der Kompressor bei drucklosem Steuervolumen normal Luft in das
Druckluftversorgungssystem fördert. Wird das Steuervolumen durch das erste Magnetventil, bzw. durch seine Hintereinanderschaltung mit dem zweiten
Magnetventil, mit Druckluft gefüllt, wird die Förderung der Druckluft unterbunden. Damit wichtige Druckluftverbraucher, wie z.B. das Bremssystem, auch bei einem Ausfall der elektrischen Versorgung weiterhin Druckluft erhalten, überwacht der Steuereingang des druckmittelbetätigbaren Ventils vorteilhaft einen Ort im versorgten Bereich des Druckluftversorgungssystems. Hierzu kann beispielsweise der an diesem Ort herrschende Druck über den Steuereingang gegen die Wirkung der Ventilfeder angelegt werden. Herrscht im versorgten Bereich ein ausreichender
Druck, wird das druckmittelbetätigbare Ventil hierdurch in Schließstellung gehalten, und die Steuerluft bleibt im Steuervolumen eingeschlossen. Sinkt der Druck im versorgten Bereich ab, überwiegt die Federkraft und schaltet das
druckmittelbetätigbare Ventil in die Öffnungsstellung. Das Steuervolumen wird entlüftet, und die Förderung von Druckluft in den versorgten Bereich wird wieder aufgenommen.
Vorteilhaft ist der Schließdruck des druckmittelbetätigbaren Ventils geringer als der Druck, ab dem bei funktionierender elektrischer Versorgung die Förderung des Kompressors wieder aktiviert wird. Die pneumatische Entlüftung des
Steuervolumens ist dann ein reines Back-up für Ausfälle der elektrischen
Versorgung, greift aber bei funktionierender elektrischer Versorgung der Entlüftung des Steuervolumens über das zweite Magnetventil nicht vor. Vorteilhaft weist das Entlüftungsventil einen zweiten Steuereingang auf, der bei Druckbeaufschlagung über einem vorbestimmten Wert das Entlüftungsventil öffnet und der mit dem Volumen, in das der Kompressor fördert, oder mit dem durch das Druckluftversorgungssystem versorgten Bereich verbunden ist. Dann erfüllt es eine doppelte Funktion und ermöglicht nicht nur die Unterbrechung der
Druckluftförderung durch Ansteuern des ersten Magnetventils bzw. der
Hintereinanderschaltung des ersten Magnetventils mit dem zweiten Magnetventil, sondern auch eine automatische Sicherung gegen den Aufbau eines gefährlichen Überdrucks, die auch im stromlosen Zustand funktioniert.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die
Hintereinanderschaltung aus dem ersten Magnetventil und dem zweiten
Magnetventil derart ausgestaltet, dass
• das erste Magnetventil und das zweite Magnetventil jeweils mindestens die Funktionalität eines 3/2-Wegeventils bereitstellen;
• das zweite Magnetventil seinen mit dem Eingang des ersten Magnetventils verbundenen Ausgang in einer ersten Schaltstellung mit einer Entlüftung und in einer zweiten Schaltstellung mit der Quelle für das Druckmittel verbindet; und
· das erste Magnetventil mindestens zwei Ausgänge aufweist, die mit zwei voneinander unabhängigen Steuervolumina für die Ansteuerung unterschiedlicher Steuereingänge verbunden sind, wobei das erste Magnetventil in jeder Schaltstellung mindestens ein Steuervolumen mit dem Eingang verbindet und mindestens ein zweites Steuervolumen absperrt.
Ist in dieser Ausgestaltung das zweite Magnetventil in seiner ersten Schaltstellung, wird eines der Steuervolumina entlüftet. Welches Steuervolumen entlüftet wird, wird durch Umschalten des ersten Magnetventils ausgewählt. Ist das zweite Magnetventil dagegen in seiner zweiten Schaltstellung, wird eines der Steuervolumina durch die Druckmittelquelle unter Druck gesetzt. Welches
Steuervolumen unter Druck gesetzt wird, wird durch Umschalten des ersten
Magnetventils ausgewählt.
Dabei kann optional ein Regenerationspfad für die Regeneration einer
Druckluftaufbereitungseinrichtung eines Druckluftversorgungssystems durch mindestens ein Steuervolumen führen. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass dieses Steuervolumen immer dann Druckluft erhält, wenn der Regenerationspfad geöffnet ist. Das Steuervolumen kann beispielsweise ein Entlüftungsventil ansteuern, so dass immer dann, wenn der Regenerationspfad geöffnet ist, die durch den Lufttrockner rückströmende und mit Feuchtigkeit beladene Luft durch dieses Entlüftungsventil ins Freie abströmen kann. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Ausgang des zweiten Magnetventils mit demjenigen Steuervolumen, das im stromlosen Zustand des ersten Magnetventils von diesem ersten Magnetventil abgesperrt wird, über eine das erste Magnetventil umgehende Leitung verbunden, in der ein in Richtung auf dieses Steuervolumen öffnendes Drucksicherungsventil angeordnet ist. Dann kann dieses Steuervolumen unabhängig davon, ob das erste Magnetventil bestromt ist, durch Bestromung des zweiten Magnetventils mit Druckmittel befüllt werden. Sind beide Magnetventile bestromt, können beide Steuervolumina gleichzeitig mit Druckmittel befüllt werden. Ist ein druckmittelbetätigbares Ventil vorgesehen, das abhängig vom Druck an mindestens einem anderen Ort in der Schaltanordnung einen Auslass für das Druckmittel aus dem doppelt (über das erste Magnetventil und über das dieses erste Magnetventil überbrückende Drucksicherungsventil) angebundenen Steuervolumen öffnet, so wird dieser Auslass bei einem Ausfall der elektrischen Versorgung auch gleichzeitig auf das zweite Steuervolumen wirken, da das erste Magnetventil in seine erste Schaltstellung zurückfällt und somit einen Weg vom zweiten Steuervolumen zur Verbindung zwischen den beiden Magnetventilen freigibt.
In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Hintereinanderschaltung aus dem ersten Magnetventil und dem zweiten
Magnetventil derart ausgestaltet, dass
• das erste Magnetventil und das zweite Magnetventil jeweils mindestens die Funktionalität eines 3/2-Wegeventils bereitstellen;
• das zweite Magnetventil seinen mit dem Eingang des ersten Magnetventils verbundenen Ausgang in einer ersten Schaltstellung mit einer Entlüftung und in einer zweiten Schaltstellung mit der Quelle für das Druckmittel verbindet; und
• das erste Magnetventil im bestromten Zustand seinen Eingang mit mindestens einem Steuervolumen verbindet und im unbestromten Zustand einen Teil eines Regenerationspfades für die Regeneration einer Druckluftaufbereitungseinrichtung eines
Druckluftversorgungssystems bildet, wobei das Magnetventil diesen Teil des Regenerationspfades im bestromten Zustand unterbricht. Durch Bestromung beider Magnetventile kann dann das Steuervolumen mit Druck beaufschlagt werden, beispielsweise, um einen Kompressor abzuschalten und/oder ein Entlüftungsventil zu öffnen. Danach kann eine Regeneration der
Druckluftaufbereitungseinrichtung (Lufttrockner) angestoßen werden, indem das erste Magnetventil stromlos geschaltet wird. Für die Dauer der Regeneration muss nur das zweite Magnetventil bestromt bleiben. Wird dieses am Ende der
Regeneration stromlos geschaltet, kann durch anschließendes kurzes Bestromen des ersten Magnetventils das Steuervolumen entlüftet und der Grundzustand der Schal tanordnung wieder hergestellt werden. Spezieller Beschreibungsteil
Nachfolgend wird der Gegenstand der Erfindung anhand von Figuren erläutert, ohne dass der Gegenstand der Erfindung hierdurch beschränkt wird.
Es ist gezeigt:
Figur 1 Druckluftversorgungssystem mit einen Ausführungsbeispiel der
erfindungsgemäßen Schaltanordnung; und
Figur 2 Realisierung eines pneumatischen Back-ups für die in Figur 1 gezeigte
Schaltanordnung.
Erweiterung der in Figur 2 gezeigten Schal tanordnung um zusätzliche Drucksensoren.
Funktionsintegration durch Hintereinanderschaltung zweier 3/2- Wegeventile.
Erweiterung des in Figur 4 gezeigten Ausführungsbeispiels um gleichzeitige Befüllbarkeit der Steuervolumina 3a und 3b.
Realisierung der gleichen Funktionalität wie gemäß Figur 1 mit einer Hintereinanderschaltung zweier Magnetventile 4 und 6.
Figur 1 zeigt ein Druckluftversorgungssystem S, in das eine erfindungsgemäße pneumatische Schal tanordnung integriert ist. Ein Kompressor 1 fördert in ein Volumen V, an das eine Lufttrocknerpatrone 9 anschließt. Die Lufttrocknerpatrone 9 trocknet die vom Kompressor gelieferte Druckluft. Über ein Rückschlagventil 5a gelangt die getrocknete Druckluft in den vom Druckluftversorgungssystem S versorgten Bereich 5.
Die Förderung der Druckluft wird durch eine elektronische Steuereinheit 14 geregelt. Um die Förderung zu unterbrechen, wird ein Magnetventil 4 aktiviert. Dieses leitet Druckluft aus dem versorgten Bereich 5 über ein Rückschlagventil 8 in ein
Steuervolumen 3. Diese Steuervolumen 3 ist sowohl mit einem pneumatischen Steuereingang la des Kompressors 1 als auch mit einem pneumatischen
Steuereingang 2a eines Entlüftungsventils 2 verbunden, welches das Volumen V, in das der Kompressor 1 fördert, über einen Auslass E entlüftet. Befindet sich
Steuerdruck in Volumen 3, wird der Kompressor 1 angehalten, und das Volumen V wird zum Auslass E hin entlüftet. Während das Magnetventil 4 aktiviert ist, wird außerdem trockene Druckluft aus dem versorgten Bereich 5 auf einen
Regenerationspfad (A-B-C-D-E) in rückwärtiger Richtung durch den Lufttrockner 9 geleitet. Diese trockene Druckluft wird über eine Drossel 10 entspannt. Sie führt
Feuchtigkeit aus dem Lufttrockner 9 ab und befördert sie durch das Ventil 2 und den Auslass E aus dem System. Wird das Magnetventil 4 wieder geschlossen, indem seine Bestromung unterbrochen wird, wird der Regenerationspfad wieder
unterbrochen. Gleichwohl bleibt die Steuerluft im Steuervolumen 3 gespeichert. Der Kompressor 1 bleibt daher ausgeschaltet und das Volumen V wird weiterhin durch das Entlüftungsventil 2 und den Auslass E entlüftet. Erst wenn mit dem zweiten Magnetventil 6 das Steuervolumen 3 entlüftet wird, werden die Steuereingänge la des Kompressors 1 und 2a des Entlüftungsventils 2 drucklos. Das Ventil 2 kehrt in die Schließstellung zurück und der Kompressor startet wieder. Die Förderung der Druckluft in den versorgten Bereich 5 wird wieder aufgenommen.
Das Rückschlagventil 11 stellt sicher, dass das Steuervolumen 3 nur über das Magnetventil 4 mit Druck beaufschlagt wird und nicht über den Teil (C-B) des Regenerationspfades. Das Entlüftungsventil 2 hat einen zweiten pneumatischen Steuereingang 2b. Dieser ist mit dem Volumen V verbunden, in das der Kompressor 1 fördert. Baut sich dort ein zu hoher Druck auf, wird dieser durch den Auslass E abgebaut. In den Figuren 1 bis 3 sind neben den elektrischen Steuerleitungen für die
Magnetventile 4 und 6 auch die zum Steuervolumen 3 gehörenden Leitungen als gestrichelte Linien gezeichnet. Das als Strichpunktlinie gezeichnete Rechteck umschließt jeweils alle Elemente, die beim Einbau des erfindungsgemäßen
Druckluftversorgungssystems S in der zwischen den Kompressor 1 und die
Druckluftverbraucher geschalteten Baugruppe„Lufttrockner" zusammengefasst sind.
Figur 2 ist gegenüber Figur 1 um ein Back-up- System ergänzt, das bei Ausfall der elektrischen Versorgung einen Notbetrieb aufrechterhält. Ein druckmittelbetätigbares Ventil 12 ist zwischen das Steuervolumen 3 und einen Auslass 13 geschaltet. Durch den vom Punkt A im durch das System S versorgten Bereich 5 abgegriffenen Druck wird das Ventil 12 gegen die Kraft der Ventilfeder in der Schließstellung gehalten. Fällt dieser Druck unter einen vorbestimmten Wert ab, ist das ein Zeichen, dass im Bereich 5 mehr Druckluft benötigt wird. In diesem Fall soll sichergestellt werden, dass auch bei einem Ausfall der elektrischen Versorgung die Förderung von
Druckluft aktiviert ist. Hierzu wird das Ventil 12 bei nachlassendem Steuerdruck am Punkt A durch die Kraft der Ventilfeder in die Öffnungsstellung geschaltet und entlüftet das Steuervolumen 3. Dadurch wird das Entlüftungsventil 2 geschlossen, und der Kompressor 1 wird gestartet. Eine Sicherung gegen den Aufbau eines gefährlichen Überdrucks ist weiterhin gegeben, da in einem solchen Fall der
Steuereingang 2b das Entlüftungsventil 2 in die Durchgangsstellung schaltet.
Die Steuerleitung zum Steuereingang des Ventils 12 arbeitet funktionell mit den elektrischen Steuerleitungen der Magnetventile 4 und 6 dahingehend zusammen, dass das Ventil 12 ein Back-up für den Ausfall dieser Leitungen darstellt. Sie arbeitet außerdem funktionell mit dem Steuervolumen 3 zusammen, indem dieses ggfs. entlüftet wird. Um diesen Zusammenhang zu verdeutlichen, ist sie in den Figuren 2 und 3 gestrichelt eingezeichnet.
Figur 3 ist gegenüber Figur 2 dahingehend ergänzt, dass zusätzlich elektronische Drucksensoren 15a und 15b vorgesehen sind. Der Sensor 15a überwacht den Druck im vom Druckluftversorgungssystem S versorgten Bereich 5. Der Drucksensor 15b überwacht den Druck im Steuervolumen 3. Die Signale der Drucksensoren 15a und 15b werden über Steuerleitungen, die aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht eingezeichnet sind, der zentralen Steuereinheit 14 zugeleitet. Weiterhin ist in dieser Ausgestaltung der Erfindung das erste Magnetventil 4 anders ausgebildet. In seiner Schließstellung wird sein Arbeitsausgang drucklos gemacht. Dies bewirkt, dass das Druckgefälle am Rückschlagventil 11 maximal wirkt und dieses Ventil besonders dicht schließt. Ist das Steuervolumen 3 druckbeaufschlagt, wirkt auch das
Druckgefälle am Rückschlagventil 8 maximal, so dass für einen besonders sicheren Einschluss der Steuerluft gesorgt ist.
Figur 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Es unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 dadurch, dass eine Hintereinanderschaltung zweier 3/2-Wegeventile 4 und 6 sowohl für die Be- als auch für die Entlüftung zweier voneinander unabhängiger Steuervolumina 3a und 3b zuständig ist. Dabei steuert der Druck im Steuervolumen 3a den Steuereingang la des Kompressors 1 an. Der Druck im Steuervolumen 3b steuert den pneumatischen Steuereingang 2a des Entlüftungsventils 2 an. Die Aufteilung in zwei voneinander unabhängige Steuervolumina 3a und 3b bereichert das Druckluftversorgungssystem um zwei zusätzliche Funktionen. Zum Einen kann der Kompressor 1 durch Druckbeaufschlagung des Steuervolumens 3a abgeschaltet werden, ohne dass zugleich das Entlüftungsventil 2 geöffnet wird und der vom Kompressor 1 im Volumen V bereits aufgebaute Druck verloren geht („supply line closing"). Zum Anderen ist es aber auch möglich, durch Druckbeauf schlagung des Steuervolumens 3b das Entlüftungsventil 2 zu öffnen, während der Kompressor 1 eingeschaltet bleibt. Der Kompressor 1 fördert dann durch die Entlüftung E ins Freie, wobei die geförderte Luft Abwärme des
Kompressors 1 abführt und so den Luftweg heizt („pneumatic heating"). Da sich diese Luftwege vor dem Lufttrockner 9 befinden und die Luft hier noch feucht sein kann, kann durch dieses Heizen ein Einfrieren der Luftwege verhindert werden.
Der Schaltzustand des zweiten Magnetventils 6 entscheidet darüber, ob ein
Steuervolumen mit Druck beaufschlagt oder entlüftet wird. Auf welches
Steuervolumen (3a oder 3b) diese Maßnahme jeweils wirkt, wird durch den
Schaltzustand des ersten Magnetventils 4 entschieden.
Durch das Steuervolumen 3b führt zugleich der Regenerationspfad A-B-C-D-E. Durch Bestromung des Magnetventils 6 können somit dieser Regenerationspfad und das Entlüftungsventil 2 gleichzeitig geöffnet werden. Dabei hat der Benutzer die freie Wahl, ob er den Kompressor 1 zuvor durch Einschließen eines Drucks im Steuervolumen 3a ausschaltet oder ihn zwecks pneumatischem Heizen der Luftwege ins Freie fördern lässt. Dies kann beispielsweise von der Außentemperatur abhängig gemacht werden.
Das in Figur 5 gezeigte Ausführungsbeispiel ist gegenüber dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 um eine Umgehungsleitung 15 mit einem Rückschlagventil 15a erweitert, die ausgehend von der Verbindung zwischen den beiden Magnetventilen 4 und 6 das erste Magnetventil 4 überbrückt und ins Steuervolumen 3a führt. Das Rückschlagventil 15a öffnet in Richtung auf dieses Steuervolumen 3a.
Eine Bestromung des zweiten Magnetventils 6 führt nun grundsätzlich dazu, dass das Steuervolumen 3a druckbeaufschlagt wird. Ist gleichzeitig das erste Magnetventil 4 bestromt, werden beide Steuervolumina 3a und 3b gleichzeitig druckbeaufschlagt. Der Druck im Steuervolumen 3a lässt sich einschließen, indem das erste Magnetventil 4 stromlos geschaltet wird. Der Druck im Steuervolumen 3b hingegen bleibt nur so lange aufrechterhalten, wie das zweite Magnetventil 6 bestromt ist, da er über das Rückschlagventil 11 und die Drossel 10 entweichen kann. Das in Figur 6 gezeigte Ausführungsbeispiel realisiert durch die
Hintereinanderschaltung des ersten Magnetventils 4 mit dem zweiten Magnetventil 6 im Wesentlichen die gleiche Funktionalität, die auch das in Figur 1 gezeigte Ausführungsbeispiel liefert. Der Steuereingang la des Kompressors 1 und der Steuereingang 2a des Entlüftungsventils 2 sind mit dem gleichen Steuervolumen 3 verbunden, das durch kurze gleichzeitige Bestromung der beiden Magnetventile 4 und 6 mit Druck beaufschlagt werden kann. Wird anschließend das erste
Magnetventil 4 stromlos geschaltet, das zweite Magnetventil 6 jedoch weiterhin bestromt, wird der Regenerationspfad geöffnet und der Lufttrockner 9 gespült. Der Vorteil gegenüber dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel besteht darin, dass die Hintereinanderschaltung kompakter zu bauen ist und dass zugleich das
Rückschlagventil 8 aus Figur 1 eingespart werden kann.
Bezugszeichenliste
1 Kompressor
la Pneumatischer Steuereingang des Kompressors
2 Entlüftungsventil
2a, 2b Pneumatische Steuereingänge des Entlüftungsventils 2
3, 3a, 3b Steuervolumina
4 Erstes Magnetventil
5 Vom Druckluftversorgungssystem S versorgter Bereich
5a In den Bereich 5 führendes Rückschlagventil
6 Zweites Magnetventil
7 Auslass des zweiten Magnetventils 6
8 In das Steuervolumen 3 führendes Rückschlagventil 9 Lufttrocknerpatrone
10 Drossel im Regenerationspfad (A, B, C, D, E)
11 Rückschlagventil im Regenerationspfad (A, B, C, D, E)
12 Druckmittelbetätigbares Ventil als pneumatisches Back-up
13 Auslass des Ventils 12
14 Elektronische Steuereinheit
15 Umgehungsleitung
15a Rückschlagventil in der Umgehungsleitung 15
A, B, C, D, E Punkte entlang des Regenerationspfades
E Auslass des Entlüftungsventils 2
S Druckluftversorgungssystem
V Volumen, in das der Kompressor 1 fördert

Claims

Ansprüche
Pneumatische oder hydraulische Schal tanordnung, umfassend mindestens ein Gerät (1, 2), das durch Druckbeaufschlagung eines pneumatischen oder hydraulischen Steuereingangs (la, 2a) von einem ersten Betriebszustand in einen zweiten Betriebszustand schaltbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
dem Steuereingang (la, 2a) ein Steuervolumen (3, 3a, 3b) für ein Druckmittel vorgeschaltet ist, wobei dieses Steuervolumen (3, 3a, 3b)
• durch ein erstes Magnetventil (4) und/oder durch eine
Hintereinanderschaltung dieses ersten Magnetventils
(4) mit einem zweiten Magnetventil (6) mit einer Quelle (1,
5) für das Druckmittel verbindbar ist und
• mindestens einen durch ein zweites Magnetventil (6) und/oder durch die Hintereinanderschaltung des ersten Magnetventils (4) mit dem zweiten Magnetventil
(6) gesteuerten Auslass (7) und/oder mindestens einen gedrosselten Auslass
(7) für das Druckmittel aufweist,
• wobei das erste Magnetventil (4) und/oder seine
Hintereinanderschaltung mit dem zweiten Magnetventil (6) in eine für den Druck im Steuervolumen (3, 3a, 3b) undurchlässige
Schaltstellung überführbar ist.
Schal tanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Magnetventil (4) und dem Steuervolumen (3, 3a, 3b), und/oder zwischen der Hintereinanderschaltung des ersten Magnetventils (4) mit dem zweiten Magnetventil (6) und dem Steuervolumen (3, 3a, 3b), ein in Richtung auf das Steuervolumen (3, 3a, 3b) öffnendes Drucksicherungsventil
(8) angeordnet ist. Schaltanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch
gekennzeichnet, dass das erste Magnetventil (4), und/oder die
Hintereinanderschaltung des ersten Magnetventils (4) mit dem zweiten Magnetventil (6), in den Regenerationspfad (A-B-C-D-E) eines
Druckluftversorgungssystems (S) geschaltet ist, so dass das erste
Magnetventil (4) bzw. die Hintereinanderschaltung im geöffneten Zustand eine Rückströmung von Druckluft zulässt, die aus dem durch das System (S) versorgten Bereich (5) durch mindestens eine Einrichtung (9) zur
Druckluftaufbereitung führt.
Schal tanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das schaltbare Gerät einen in das Druckluftversorgungssystem (S) fördernden Kompressor (1) und/oder ein Entlüftungsventil (2) für das Volumen (V), in das der Kompressor (1) fördert, umfasst.
Schal tanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das
Entlüftungsventil (2) einen zweiten Steuereingang (2b) aufweist, der bei Druckbeaufschlagung über einem vorbestimmten Wert das Entlüftungsventil (2) öffnet und der mit dem Volumen (V), in das der Kompressor (1) fördert, oder mit dem durch das Druckluftversorgungssystem (S) versorgten Bereich (5) verbunden ist.
Schal tanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, dass Mittel zum Nachfüllen von Druckmittel in das Steuervolumen (3, 3a, 3b) zur Sicherung eines im Steuervolumen (3, 3a, 3b) eingeschlossenen Drucks vorgesehen sind. Schal tanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, dass ein druckmittelbetätigbares Ventil vorgesehen ist, welches einen Auslass (13) für das Druckmittel aus dem Steuervolumen (3, 3a, 3b) öffnet, wenn der Druck an mindestens einem anderen Ort (A) in der Schal tanordnung einen vorgegebenen Wert über- oder unterschreitet.
Schal tanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, dass die Magnetventile (4, 6) als monostabile Ventile ausgebildet sind.
9. Schal tanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine Hintereinanderschaltung aus dem ersten Magnetventil (4) mit dem zweiten Magnetventil (6) dergestalt, dass
• das erste Magnetventil (4) und das zweite Magnetventil (6) jeweils mindestens die Funktionalität eines 3/2-Wegeventils bereitstellen;
• das zweite Magnetventil (6) seinen mit dem Eingang des ersten
Magnetventils (4) verbundenen Ausgang in einer ersten Schaltstellung mit einer Entlüftung und in einer zweiten Schaltstellung mit der Quelle (1, 5) für das Druckmittel verbindet;
· das erste Magnetventil (4) mindestens zwei Ausgänge aufweist, die mit zwei voneinander unabhängigen Steuervolumina (3a, 3b) für die Ansteuerung unterschiedlicher Steuereingänge (la, 2a) verbunden sind, wobei das erste Magnetventil (4) in jeder Schaltstellung mindestens ein Steuervolumen (3a, 3b) mit dem Eingang verbindet und mindestens ein zweites Steuervolumen (3a, 3b) absperrt.
10. Schal tanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, dass ein Regenerationspfad (A-B-C-D-E) für die
Regeneration einer Druckluftaufbereitungseinrichtung (9) eines
Druckluftversorgungssystems (S) durch mindestens ein Steuervolumen (3, 3a,
3b) führt.
11. Schal tanordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, dass der Ausgang des zweiten Magnetventils (6) mit demjenigen Steuervolumen (3a, 3b), das im stromlosen Zustand des ersten Magnetventils (4) von diesem ersten Magnetventil (4) abgesperrt wird, über eine das erste Magnetventil (4) umgehende Leitung verbunden ist, in der ein in Richtung auf dieses Steuervolumen (3a, 3b) öffnendes
Drucksicherungsventil angeordnet ist.
12. Schal tanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine Hintereinanderschaltung aus dem ersten Magnetventil (4) mit dem zweiten Magnetventil (6) dergestalt, dass
• das erste Magnetventil (4) und das zweite Magnetventil (6) jeweils mindestens die Funktionalität eines 3/2-Wegeventils bereitstellen;
• das zweite Magnetventil (6) seinen mit dem Eingang des ersten
Magnetventils (4) verbundenen Ausgang in einer ersten Schaltstellung mit einer Entlüftung und in einer zweiten Schaltstellung mit der Quelle (1, 5) für das Druckmittel verbindet;
• das erste Magnetventil (4) im bestromten Zustand seinen Eingang mit mindestens einem Steuervolumen (3, 3a, 3b) verbindet und im unbestromten Zustand einen Teil eines Regenerationspfades (A-B-C- D-E) für die Regeneration einer Druckluftaufbereitungseinrichtung (9) eines Druckluftversorgungssystems (S) bildet, wobei das Magnetventil (4) diesen Teil des Regenerationspfades (A-B-C-D-E) im bestromten Zustand unterbricht.
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