WO2014180573A1 - Antriebseinheit - Google Patents

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WO2014180573A1
WO2014180573A1 PCT/EP2014/001247 EP2014001247W WO2014180573A1 WO 2014180573 A1 WO2014180573 A1 WO 2014180573A1 EP 2014001247 W EP2014001247 W EP 2014001247W WO 2014180573 A1 WO2014180573 A1 WO 2014180573A1
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WO
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drive unit
unit according
display
switch
button
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Application number
PCT/EP2014/001247
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English (en)
French (fr)
Inventor
Marcus Grödl
Berthold GRIMMER
Daniel Haller
Bin LANG
Tobias ROSSBACH
Carlos Martinez
Norbert ZYLKA
Jochen Schaible
Original Assignee
Hoerbiger Automatisierungstechnik Holding Gmbh
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Publication date
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Priority to RU2015148053A priority patent/RU2646994C2/ru
Priority to KR1020157033914A priority patent/KR102127544B1/ko
Priority to JP2016512250A priority patent/JP6381634B2/ja
Priority to EP14723335.7A priority patent/EP2994676B1/de
Priority to CN201480026508.7A priority patent/CN105378355B/zh
Publication of WO2014180573A1 publication Critical patent/WO2014180573A1/de
Priority to US14/936,834 priority patent/US9807892B2/en

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    • 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
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K5/00—Casings, cabinets or drawers for electric apparatus
    • H05K5/0017—Casings, cabinets or drawers for electric apparatus with operator interface units
    • 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
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/04—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a motor

Definitions

  • the present invention relates to a
  • Flow control valves comprising a housing, an electrical input, an electro-mechanical
  • Transducer group a mechanical output and an electronic control.
  • the present invention has for its object to provide a drive unit of the type specified, which is in the interest of increased process reliability of plants, which - in particular for the actuation of
  • the controller by in a drive unit of the type specified, the controller a
  • Rear part means depressible button and a non-contact switch actuated by this and the position of the button actuating the switch, a mechanical independent of the switch itself
  • Drive unit can take effect, namely by an operable by the operator button is provided, which penetrates the housing and against the action of a back device to a
  • the stop is independent of a switch, which forms part of the control, is designed without contact and can be actuated by the button.
  • Protective clothing in particular protective gloves. Latter typically prevent sensitive operation of the drive unit.
  • Control leads, just because the pressing of the button is limited by a mechanical stop, which is independent of the switch actuated by the button, and the switch itself also works without contact. Even with very coarse, already outside the range of proper operation of the probe lying influence of the switch thus remains intact and is a damage to the electronic control by improper operation
  • the switch is optical
  • Switching element can even be arranged or embodied on the pushbutton, in particular on the end face thereof. Meanwhile, the switching element may also be a component independent of the button. In this case, the optical switch, switching element and button are on each other
  • the switching element does not (yet) touch the switch when the pushbutton, on its actuation, abuts against the mechanical stop assigned to it.
  • Another preferred embodiment of the present invention is characterized in that the switch is arranged directly on a further components of the electronic control-bearing board.
  • Embodiment which allows particularly compact designs, is made possible by the fact that it is ruled out in application of the present invention that the operation of the probe, even if it is violent, leads to damage of the switch or the board carrying this by excessive force.
  • the housing of the drive unit is designed to be explosion-proof and sealed the button relative to the housing by means of a sealing system such that this one hand, a reliable protection against penetrating liquid or
  • the present invention is particularly advantageously applicable; because the
  • Yet another preferred development of the present invention is characterized in that the return device (of the button) a
  • the button can initially against a comparatively small
  • Input unit of the drive unit by a
  • the Eind Weg of the probe limiting, independent of the switch mechanical stop is particularly preferably adjustable. This allows - by appropriate adjustment of the attack - specific boundary conditions of the respective field of operation is taken into account. So it is in particular for the employment in strongly dirt endangered plants or with
  • Input unit comprises a plurality of adjacent to the display arranged button.
  • the display can in particular (also) be adapted to the
  • buttons can be done manually, ie typically set or set during the construction of the plant.
  • a mounting position sensor wherein in the controller an automatic, from the signal of the
  • the display can comprise an operating information area and at least one actuating information area adjacent to the push buttons according to yet another preferred development of the invention , where the current assignment of functions to the individual buttons in the (the)
  • Actuation information area (s) is displayed.
  • the display has a longitudinal rectangular format and buttons, of which at least two are provided (grouped if necessary) are arranged on the two short sides of the display, the display has a central, substantially square operating information area and two having laterally arranged actuation information areas.
  • the business information area in which, for example, operating data and / or
  • a mounting position sensor come into play, wherein the orientation of the display of operating information in the operating information area of the display automatically takes place in dependence on the signal of the mounting position sensor.
  • the control of the drive unit preferably has an interface for wireless data transmission.
  • the control of the drive unit preferably has an interface for wireless data transmission.
  • Installation situation View and edit operating information in an easily accessible, device-independent location.
  • the electromechanical transducer group is designed in two stages by comprising an electro-fluidic first converter stage and a fluid-mechanical second converter stage.
  • Safety-relevant aspects such as the possibility of providing fluidic energy for an emergency operation (in the event of a power failure), support such an embodiment of the invention
  • Mode switch be arranged, by means of which, for example, between an automatic or
  • Transducer group with an electro-fluidic first converter stage an electro-hydraulic or an electro-pneumatic first converter stage are used. Also, those acting on the buttons can
  • FIG. 1 is a perspective view of a to a
  • FIG. 2 shows a horizontal section through the drive unit shown in FIG. 1 in the region of its input unit
  • FIG. 3 is a schematic of a push-button switch unit which can be used within the scope of the present invention
  • Fig. 4 shows schematically a second in the context of
  • Fig. 5 shows schematically a third in the context of
  • Fig. 6 shows schematically a fourth in the context of
  • Fig. 7 shows schematically a fifth in the context of
  • Fig. 8 shows the user interface of the input unit of
  • a housing 4 mounted on a support structure 1 on the flow control valve 2 and their operation serving drive unit 3 comprises a housing 4.
  • an electro-mechanical transducer group 69 is added, which has an electrical input and has a mechanical output 6 and
  • the drive unit 3 furthermore has an electronic control arranged within the housing 4.
  • Settings can be made on the controller via an input unit 8.
  • the input unit 8 comprises four probes penetrating the housing 4, protruding a bit out of the housing.
  • User interface 11 is. This one is in one
  • Communication interface 65 an interface for wireless data transmission (eg with a WLAN or Bluetooth transmission standard).
  • the display 10 is in the housing 4 behind a
  • the housing opening 15 is on the
  • bordering enclosure 17 overlaps, wherein in the region of that overlap a circumferential seal 18th
  • the protective glass plate 16 is fixed in the housing 4 by means of a socket 19, which in a running on the housing 4 nut thread 20th
  • buttons 9 are displaceable, i. along its axis pressed (arrow B) guided in elongated holes 22, which in turn in corresponding
  • the holes 22 are as stepped holes
  • Stop plate 30 is formed, which cooperates with the running on the button 9 paragraph 31.
  • the stop plate 30 has in each case an opening 32 through which a front side of the button 9 existing switching element 33 protrudes.
  • Switching member 33 is designed as a breaker 34, which cooperates with a - consisting of an optical light source 66 and a detector 67 arranged opposite this - photocell 35 which is part of a non-contact switch 36 associated with the control. That is, the breaker 3 penetrates into the measuring gap 37 when the push button 9 is actuated
  • the four, the four buttons 9 associated switch 36 are arranged directly on a board 38, which also carries other components 39 of the electronic control and by means of the holder 40 in the
  • an O-ring 42 is in each case in an annular groove 43 of the
  • FIG. 3 which otherwise essentially illustrates schematically the push-button switch groups shown in FIG. 2, shows the housing of an O-ring 44 in an annular groove 45 provided in the bore 22.
  • FIG. 4 schematically illustrates the possibility of carrying out the return device 26 in the form of a two-stage pressure-point-like return spring unit 46.
  • a first return spring 48 Between the stop plate 30 and the end face 47 of the button 9 acts constantly, i. in each position of the button within the bore 22, a first return spring 48. In contrast, passes a - also arranged between the stop plate 30 and the front side 47 of the button 9 - second
  • a guide and stop sleeve 50 (alternatively, for example, several individual stops in
  • Fig. 5 illustrates in a modification of Fig. 3, a seal of the probe 9 relative to the housing 4 by a sealing system 53 with cascade-like
  • Double seal 54 This represents - in conjunction with a corresponding embodiment of the housing 4 - a way, when using the drive unit 3 under adverse conditions of use the necessary
  • FIG. 6 illustrates one way of making the second stop 55 adjustable. Namely, in the fixed to the housing 4 stop plate 30, namely in one of this
  • a stop sleeve 57 is screwed.
  • the end face 58 forms the actual second stop 55 in cooperation with the shoulder 31 of the button 9, the penetration depth and thus the end position of the button 9 can be changed during its operation (arrow B).
  • End portion 61 forms the cooperating with the light barrier 35 (see Fig. 3) switching element 33, a
  • stop plate 62 is performed in two parts against each other clamped such that accidental loosening during operation is excluded.
  • the display 10 is, as Fig. 1 can be removed and Figs. 8 and 9 illustrate in more detail,
  • the screen area is divided into three parts. He includes one
  • Operating information area 63 of approximately square format and two lateral, the buttons 9 adjacent actuation information areas 64. In the two
  • Operation information areas 64 becomes the current one assigned to each of the buttons 9
  • control-technical function displayed which depends both on the respective menu level of the controller and the installation position of the drive unit 3.
  • the drive unit 3 comprises a mounting position sensor 68.
  • the display of the operating information and the Button assignment on the display 10 takes place automatically depending on the respective, by the
  • Mounting position sensor 68 determined installation position of
  • FIG. 8 shows the
  • FIG. 9 illustrates. Due to appropriate consideration of the signal of the mounting position sensor in the control takes place in all mounting positions of the drive unit 3 a (in the direction of space)

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Abstract

Eine Antriebseinheit (3), insbesondere zur Betätigung von Durchflussregelarmaturen (2), umfasst ein Gehäuse (4), einen elektrischen Eingang (5), eine elektro- mechanische Wandlergruppe (69), einen mechanischen Ausgang (6) und eine elektronische Steuerung. Dabei umfasst die Steuerung eine Eingabeeinheit (8) mit mindestens einem das Gehäuse (4) durchdringenden, gegen die Wirkung einer Rückstelleinrichtung eindrückbaren Taster (9) und einen von diesem betätigten berührungslosen Schalter. Der den Schalter betätigenden Position des Tasters (9) ist ein von dem Schalter selbst unabhängiger mechanischer Anschlag zugeordnet.

Description

Antriebseinheit
Die vorliegende Erfindung betrifft eine
Antriebseinheit, insbesondere zur Betätigung von
Durchflussregelarmaturen, umfassend ein Gehäuse, einen elektrischen Eingang, eine elektro-mechanische
Wandlergruppe, einen mechanischen Ausgang und eine elektronische Steuerung.
Der Betätigung von Durchflussregelarmaturen dienende Antriebseinheiten der vorstehend genannten Art zählen in diversen Ausführungsvarianten zum Stand der Technik. Zu verweisen ist in diesem Zusammenhang beispielsweise auf die folgenden Publikationen: DE 19540441 AI, WO 2011/095351 AI, EP 2101061 AI, DE 9406760 Ul , EP
1418343 AI und WO 2011/095350 AI.
Auf dem vorstehend dargelegten Stand der Technik aufbauend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Antriebseinheit der eingangs angegebenen Art bereitzustellen, die sich im Interesse einer gesteigerten Prozesssicherheit von Anlagen, welche - insbesondere zur Betätigung von
Durchflussregelarmaturen - mit solchen
Antriebseinheiten ausgestattet sind, durch eine
verbesserte Bedien- und Handhabbarkeit auszeichnet.
Gelöst wird diese Aufgabenstellung gemäß der
vorliegenden Erfindung, indem bei einer Antriebseinheit der eingangs angegebenen Art die Steuerung eine
BESTÄTIGUNGSKOPIE Eingabeeinheit mit mindestens einem das Gehäuse
durchdringenden, gegen die Wirkung einer
Rücksteileinrichtung eindrückbaren Taster und einen von diesem betätigten berührungslosen Schalter umfasst und der den Schalter betätigenden Position des Tasters ein von dem Schalter selbst unabhängiger mechanischer
Anschlag zugeordnet ist. Die erfindungsgemäße
Antriebseinheit zeichnet sich, mit anderen Worten, durch spezifische Mittel aus, mittels derer eine
Bedienperson von außen auf die Funktion der
Antriebseinheit Einfluss nehmen kann, indem nämlich ein von der Bedienperson betätigbarer Taster vorgesehen ist, welcher das Gehäuse durchdringt und gegen die Wirkung einer Rücksteileinrichtung bis zu einem
mechanischen Anschlag eindrückbar ist. Der Anschlag ist dabei unabhängig von einem Schalter, der einen Teil der Steuerung bildet, berührungslos ausgeführt ist und durch den Taster betätigbar ist. Die vorliegende
Erfindung trägt auf diese Weise mehreren
praxisrelevanten Umständen Rechnung. Dazu zählt zum einen, dass eine Einflussnahme auf die Steuerung der Antriebseinheit häufig in Betriebssituationen erfolgt, in denen es darum geht, eine Gefahr abzuwenden bzw. einen irregulären Betriebszustand zu beenden, wobei in solchen Situationen eine Bedienung der Antriebseinheit typischerweise nicht ruhig und gelassen erfolgt, sondern vielmehr in einer gewissen Hektik. Zum anderen tragen in Anlagen, die mit solchen Antriebseinheiten ausgestattet sind, die Bedienpersonen häufig
Schutzkleidung, insbesondere Schutzhandschuhe. Letztere verhindern typischerweise eine feinfühlige Bedienung der Antriebseinheit. Durch die Ausführung der
Antriebseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung ist sichergestellt, dass auch eine - ggfs. in einer
tatsächlichen oder vermeintlichen Notsituation
erfolgende - vergleichsweise grobe Einflussnahme auf die Eingabeeinheit, welche auf die Steuerung der
Antriebseinheit einwirkt, nicht zu Schäden in der
Steuerung führt, eben weil das Eindrücken des Tasters durch einen mechanischen Anschlag begrenzt ist, welcher von dem durch den Taster betätigten Schalter unabhängig ist, und der Schalter selbst zudem berührungslos arbeitet. Selbst bei äußerst groben, bereits außerhalb des Bereichs einer sachgerechten Betätigung des Tasters liegenden Einflussnahme bleibt somit der Schalter intakt und ist eine Beschädigung der elektronischen Steuerung durch nicht-sachgerechte Betätigung
ausgeschlossen. Dies kommt der Zuverlässigkeit der Antriebseinheit entgegen, was gegenüber dem Stand der Technik einen erheblichen sicherheitstechnischen Gewinn darstellt .
Gemäß einer ersten bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist der Schalter optisch
ausgeführt, insbesondere indem er eine Lichtschranke umfasst. Dies ermöglicht ein besonders zuverlässiges Schaltverhalten auch unter ungünstigen äußeren
Bedingungen; und ein in die optische Messstrecke der Lichtschranke eindringendes Schaltglied (Unterbrecher) lässt sich hervorragend durch den nach der vorliegenden Erfindung ausgeführten Taster betätigen. Das
Schaltglied kann sogar an dem Taster, insbesondere an dessen Stirnseite, angeordnet bzw. ausgeführt sein. Indessen kann das Schaltglied auch ein von dem Taster unabhängiges Bauteil darstellen. Dabei sind optischer Schalter, Schaltglied und Taster so aufeinander
abgestimmt, dass das Schaltglied den Schalter (noch) nicht berührt, wenn der Taster bei seiner Betätigung an dem ihm zugeordneten mechanischen Anschlag anstößt.
Eine andere bevorzugte Weiterbildung der vorliegenden Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Schalter direkt auf einer weitere Komponenten der elektronischen Steuerung tragenden Platine angeordnet ist. Diese
Ausführung, die besonders kompakte Bauweisen zulässt, wird eben dadurch ermöglicht, dass in Anwendung der vorliegenden Erfindung ausgeschlossen ist, dass das Betätigen des Tasters, selbst wenn dieses heftig ist, zu einer Beschädigung des Schalters bzw. der diesen tragenden Platine durch übermäßige Krafteinwirkung führt .
Gemäß einer wiederum anderen bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist das Gehäuse der Antriebseinheit explosionsgeschützt ausgeführt und der Taster gegenüber dem Gehäuse mittels eines Dichtsystems dergestalt abgedichtet, dass dieses einerseits einen zuverlässigen Schutz gegen eindringende flüssige oder auch
staubförmige Medien bildet, andererseits aber die
Einhaltung des für den Explosionsschutz relevanten maximalen Luftspalts zwischen Gehäuse und Taster (ATEX- Spalt) sicherstellt. Das Dichtsystem kann dabei
insbesondere kaskadenförmig ausgeführt sein und eine Doppeldichtung umfassen. Namentlich für Anwendungen mit Explosionsschutzauflagen ist die vorliegende Erfindung mit besonderem Vorteil anwendbar; denn die
explosionsgeschützte Abdichtung des Tasters gegenüber dem Gehäuse und die typischerweise hieraus
resultierende Kraft-Weg-Charakteristik beim Eindrücken des Tasters führt, wie sich aus den vorstehenden
Erläuterungen der vorliegenden Erfindung ergibt, nicht zu einer Gefährdung des durch den Taster betätigten Schalters durch unzulässig hohe Krafteinwirkung.
Eine abermals andere bevorzugte Weiterbildung der vorliegenden Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die RückStelleinrichtung (des Tasters) eine
zweistufige, druckpunktartig wirkende
Rückstellfedereinheit umfasst. Demgemäß kann der Taster zunächst gegen einen vergleichsweise geringen
Widerstand eingedrückt werden, bis er einen Druckpunkt erreicht, von dem ab ein Eindrücken des Tasters nur mit signifikant größerem Kraftaufwand möglich ist. Dies wirkt sich positiv aus auf die Betätigung der
Eingabeeinheit der Antriebseinheit durch eine
Schutzkleidung, insbesondere Schutzhandschuhe tragende Bedienperson; denn über den besagten Druckpunkt erhält diese auch beim Tragen von schweren Schutzhandschuhen eine spürbare "Rückmeldung" beim Betätigen der
Eingabeeinheit der Antriebseinheit. Der den Eindrückweg des Tasters begrenzende, von dem Schalter unabhängige mechanische Anschlag ist besonders bevorzugt einstellbar. Dies erlaubt es, dass - durch geeignete Einstellung des Anschlags - spezifischen Randbedingungen des jeweiligen Einsatzfeldes Rechnung getragen wird. So ist es insbesondere für den Einsatz in stark schmutzgefährdeten Anlagen oder bei
unwirtlichen klimatischen Verhältnissen sinnvoll, einen großen Betätigungsweg vorzusehen, welcher bei
Anwendungen im Laborumfeld eher als störend empfunden würde. Zudem ist eine optimale Abstimmung zwischen dem Taster und dem durch diesen betätigten Schalter
möglich, um den Taster an den jeweils zugeordneten Schalter anzupassen. Dies kommt der Zuverlässigkeit der Funktion entgegen.
Mit besonderem Vorteil lässt sich die vorliegende
Erfindung bei solchen Antriebseinheiten anwenden, bei denen die elektronische Steuerung ein elektronisches Display aufweist, wobei besonders bevorzugt die
Eingabeeinheit mehrere, benachbart zu dem Display angeordnete Taster umfasst. Das Display kann dabei insbesondere (auch) dazu eingerichtet sein, die
Schaltfunktionen, die den einzelnen Tastern zugeordnet sind, anzuzeigen. Insoweit kommt zum Tragen, dass, gemäß einer abermals weitergehenden bevorzugten
Weiterbildung der Erfindung, die Zuordnung der in der Steuerung wirksamen Schaltfunktionen zu den einzelnen Tastern veränderbar sein kann. Eine solche Veränderung der Zuordnung der in der Steuerung wirksamen
Schaltfunktionen zu den einzelnen Tastern ist unter verschiedenen Gesichtspunkten vorteilhaft. Zum einen können sich bei menügeführten Steuerungen die
Schaltfunktionen in Abhängigkeit von der jeweiligen Ebene des Menüs ändern. Zum anderen kann die Zuweisung bestimmter Schaltfunktionen zu den einzelnen Tastern von der jeweiligen Einbausituation der Antriebseinheit abhängig gemacht werden. Beispielsweise kann auf diese Weise unabhängig von der Einbaulage der Antriebseinheit (stehend, liegend, hängend) , welche sich oft nicht frei wählen lässt, sondern vielmehr aus der Anlagenumgebung ergibt, eine Notbetätigung stets an einer bestimmten Position (z.B. links oben) vorgesehen sein, indem sie einen dort angeordneten Taster zugewiesen wird. Dies ist wiederum ein bedeutender sicherheitsrelevanter Aspekt, weil in einer Gefahrensituation automatisch und instinktiv der - für sämtliche Antriebseinheiten der Anlage trotz unterschiedlicher Einbaulagen
übereinstimmend (z.B. oben links) angeordnete - Notschalter betätigt werden kann, ohne dass es einer Ablesung des Displays bedarf. Das bedeutet, dass auch bei ungünstigen Ablesebedingungen (Dunkelheit infolge Stromausfall, Sichtbehinderung durch Rauch) der für ein Notabschalten der Antriebseinheit maßgebliche Taster zuverlässig aufgefunden und betätigt werden kann.
Die vorstehend erläuterte veränderbare Zuordnung der in der Steuerung wirksamen Schaltfunktionen zu den
einzelnen Tastern kann manuell erfolgen, d.h. typischerweise bei der Errichtung der Anlage festgelegt bzw. eingestellt werden. Indessen ist, gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung, möglich, einen Einbaulagensensor vorzusehen, wobei in der Steuerung eine automatische, von dem Signal des
Einbaulagensensors abhängige Zuweisung der
Schaltfunktionen zu den einzelnen Tastern erfolgt. Der vorstehend erläuterte sicherheitsrelevante Aspekt kann in diesem Falle nicht durch eine unzutreffende
Einstellung bei der Errichtung der Anlage unterbunden werden.
Im Sinne der weiter oben aufgezeigten Möglichkeit, die den einzelnen Tastern zugewiesene Schaltfunktion in dem Display, benachbart zu dem die Taster angeordnet sind, anzuzeigen, kann das Display gemäß einer abermals anderen bevorzugten Weiterbildung der Erfindung einen Betriebsinformationsbereich und mindestens einen, den Tastern benachbarten Betätigungsinformationsbereich umfassen, wobei die aktuelle Zuordnung von Funktionen zu den einzelnen Tastern in dem (den)
Betätigungsinformationsbereich (en) angezeigt wird.
Besonders günstig ist es dabei, wenn das Display ein längsrechteckiges Format aufweist und Taster, von denen mindestens zwei vorgesehen sind, (ggf. gruppiert) an den beiden kurzen Seiten des Displays angeordnet sind, wobei das Display einen zentralen, im Wesentlichen quadratischen Betriebsinformationsbereich und zwei seitlich angeordnete Betätigungsinformationsbereiche aufweist. Indem der Betriebsinformationsbereich, in welchem beispielsweise Betriebsdaten und/oder
Informationen zum Bedienmenü angezeigt werden, im
Wesentlichen quadratisch ausgeführt ist, wird wiederum eine von der jeweiligen Einbaulage der Antriebseinheit unabhängige Darstellung der Betriebsinformationen möglich; d.h., die Betriebsinformationen werden dem Bediener in einer übereinstimmenden Darstellung
vermittelt, unabhängig davon, ob die Antriebseinheit stehend, liegend oder hängend eingebaut ist. In diesem Zusammenhang kann wiederum ein Einbaulagensensor zum Tragen kommen, wobei die Orientierung der Anzeige von Betriebsinformationen in dem Betriebsinformations- bereich des Displays automatisch in Abhängigkeit von dem Signal des Einbaulagensensors erfolgt.
Im Interesse einer Fernüberwachung und/oder
Fernbetätigung weist die Steuerung der Antriebseinheit im Übrigen bevorzugt eine Schnittstelle für eine drahtlose Datenübertragung auf. In diesem Falle
entfällt der bei einer kabelgebundenen Datenübertragung mit der Verlegung entsprechender Signal- und
Steuerleitungen verbundene Aufwand. Zusätzlich lassen sich damit insbesondere bei einer ungünstigen
Einbausituation Betriebsinformationen an einem leicht zugänglichen, geräteunabhängigen Ort einsehen und bearbeiten.
Die vorliegende Erfindung lässt sich ersichtlich mit Vorteil bei unterschiedlichst ausgeführten
Antriebseinheiten anwenden. Eine insoweit besonders bevorzugte Weiterbildung der Antriebseinheit zeichnet sich allerdings dadurch aus, dass die elektro- mechanische Wandlergruppe zweistufig ausgeführt ist, indem sie eine elektro-fluidische erste Wandlerstufe und eine fluid-mechanische zweite Wandlerstufe umfasst. Sicherheitsrelevante Aspekte wie beispielsweise die Möglichkeit, fluidische Energie für eine Notbetätigung (bei Ausfall der Stromversorgung) bereitzustellen, sprechen für eine solche Ausführung der
Antriebseinheit, wobei sich insbesondere hier die weiter oben eingehend erläuterten verschiedenen
sicherheitsrelevanten Aspekte und Vorteile der
vorliegenden Erfindung synergetisch nutzbringend auswirken.
An dem Gehäuse kann im Übrigen ein von außen
betätigbarer, auf die Steuerung einwirkender
Betriebsartenschalter angeordnet sein, mittels dessen beispielsweise zwischen einer automatischen bzw.
fernbetätigten -Einflussnahme auf die Antriebseinheit einerseits und einer manuellen Einflussnahme auf die Antriebseinheit andererseits umgeschaltet werden kann. Um ein unbeabsichtigtes Verstellen des
Betriebsartenschalters zu verhindern, kann dieser insbesondere mechanisch verriegelt werden. Auch kann er abschließbar ausgeführt sein, so dass nur autorisierte Personen eine Verstellung des Betriebsartenschalters vornehmen können. Die vorliegende Erfindung ist, wie sich aus den
vorstehenden Erläuterungen ergibt und nur der
Vollständigkeit halber hier nochmals betont wird, auf verschiedenste Antriebseinheiten anwendbar.
Beispielsweise kann der mechanische Ausgang der
Antriebseinheit eine Linearbewegung, eine Drehbewegung oder eine sonstige Bewegung ausführen. Weiterhin kann im Falle einer zweistufigen elektro-mechanischen
Wandlergruppe mit einer elektro- fluidischen ersten Wandlerstufe eine elektro-hydraulische oder eine elektro-pneumatische erste Wandlerstufe zum Einsatz kommen. Auch können die auf die Taster wirkenden
Rücksteileinrichtungen unterschiedlichst ausgeführt sein, d.h. statt mechanisch z.B. auch pneumatisch, hydraulisch, elektrisch oder dergleichen. Weiterhin besteht auch für die Ausführung des berührungslos arbeitenden Schalters eine große Bandbreite möglicher technischer Konkretisierungen.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand in der Zeichnung veranschaulichter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigt
Fig. 1 in perspektivischer Ansicht eine an eine
Durchflussregelarmatur angebaute, deren
Betätigung dienende Antriebseinheit nach der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 einen Horizontalschnitt durch die in Fig. 1 gezeigte Antriebseinheit im Bereich von deren Eingabeeinheit , Fig. 3 schematisch eine im Rahmen der vorliegenden Erfindung einsetzbare Taster-Schalter- Einheit ,
Fig. 4 schematisch eine zweite im Rahmen der
vorliegenden Erfindung einsetzbare Taster- Schalter-Einheit,
Fig. 5 schematisch eine dritte im Rahmen der
vorliegenden Erfindung einsetzbare Taster- Schalter-Einheit ,
Fig. 6 schematisch eine vierte im Rahmen der
vorliegenden Erfindung einsetzbare Taster- Schalter-Einheit ,
Fig. 7 schematisch eine fünfte im Rahmen der
vorliegenden Erfindung einsetzbare Taster- Schalter-Einheit ,
Fig. 8 die Bedienoberfläche der Eingabeeinheit der
Antriebseinheit nach Fig. 1 bei deren stehender Anordnung und
Fig. 9 die Bedienoberfläche der Eingabeeinheit der
Antriebseinheit nach Fig. 1 bei deren liegender Anordnung.
Die in Fig. 1 veranschaulichte, über eine Tragstruktur 1 auf die Durchflussregelarmatur 2 aufgesetzte und deren Betätigung dienende Antriebseinheit 3 umfasst ein Gehäuse 4. In diesem ist - in als solches bekannter Weise - eine elektro-mechanische Wandlergruppe 69 aufgenommen, welche einen elektrischen Eingang 5 und einen mechanischen Ausgang 6 aufweist und
(beispielsweise im Sinne der WO 2011/095351 AI) zweistufig ausgeführt ist, indem sie eine elektro- fluidische erste Wandlerstufe 70 und eine fuidisch- mechanische zweite Wandlerstufe 71 umfasst. Der - lineare Bewegungen (Pfeil A) ausführende - mechanische Ausgang 6 der elektro-mechanischen Wandlergruppe 69 ist mit dem Eingang 7 der Durchflussregelarmatur 2
gekoppelt .
Die Antriebseinheit 3 weist weiterhin eine innerhalb des Gehäuses 4 angeordnete elektronische Steuerung auf. Über eine Eingabeeinheit 8 können Einstellungen an der Steuerung vorgenommen werden. Die Eingabeeinheit 8 umfasst dabei vier das Gehäuse 4 durchdringende, ein Stück weit aus dem Gehäuse herausragende Taster 9.
Diese sind zu jeweils zweien gruppiert beidseits benachbart eines Displays 10 angeordnet, welches zusätzlich zur Eingabeeinheit 8 weiterer Teil der
Bedienoberfläche 11 ist. Diese ist in einer
muldenartigen Vertiefung 12 des Gehäuses 4 geschützt untergebracht .
An dem Gehäuse 4 ist weiterhin ein auf die Steuerung einwirkender Betriebsartenschalter 13 angeordnet.
Dieser ist als Drehknauf 14 ausgeführt und in drei Stellungen mechanisch verriegelbar. Zum Zwecke eines Eingriffs in die Steuerung aus der Distanz sowie einer Fernüberwachung der Antriebseinheit 3 weist die
Steuerung weiterhin neben einer kabelgebundenen
Kommunikationsschnittstelle 65 eine Schnittstelle für eine drahtlose Datenübertragung (z.B. mit einem WLAN- oder Bluetooth-Übertragungsstandard) auf.
Das Display 10 ist in das Gehäuse 4 hinter einem
Gehäusedurchbruch 15 eingesetzt, d.h. gegenüber dem Gehäusedurchbruch 15 zum Inneren des Gehäuses 4 hin versetzt. Der Gehäusedurchbruch 15 ist auf der
Innenseite des Gehäuses 4 von einer Schutzglasplatte 16 abgedeckt, welche die den Gehäusedurchbruch 15
umgrenzende Einfassung 17 überlappt, wobei im Bereich jener Überlappung eine umlaufende Dichtung 18
angeordnet ist. Die Schutzglasplatte 16 wird in dem Gehäuse 4 mittels einer Fassung 19 fixiert, die in ein an dem Gehäuse 4 ausgeführtes Mutterngewinde 20
eingeschraubt ist. An der Fassung 19 ist über Halter 21 auch das Display 10 fixiert.
Die Taster 9 sind verschiebbar, d.h. längs ihrer Achse eindrückbar (Pfeil B) in gestreckten Bohrungen 22 geführt, welche ihrerseits in entsprechenden
Verstärkungen 23 des Gehäuses 4 ausgeführt sind. Die Bohrungen 22 sind dabei als Stufenbohrungen
ausgebildet, so dass bei Nicht-Betätigung des
jeweiligen Tasters 9 eine bundartige Erweiterung 24 des letzteren unter der Einwirkung einer - als
Rückstellfeder 25 ausgeführten - Rücksteileinrichtung 26 an die Stufe 27 der Bohrung 22 gepresst wird. Die Stufe 27 bildet auf diese Weise einen - die
Grundstellung (Nicht-Betätigungsstellung) des
betreffenden Tasters 9 definierenden - ersten Anschlag 28. Ein zweiter Anschlag 29, welcher den Weg, um den der Taster 9 gegen die Wirkung der Rücksteileinrichtung 26 eingedrückt werden kann, begrenzt, wird durch eine an der Verstärkung 23 des Gehäuses 4 fixierte
Anschlagplatte 30 gebildet, welche mit dem am Taster 9 ausgeführten Absatz 31 zusammenwirkt.
Die Anschlagplatte 30 weist jeweils einen Durchbruch 32 auf, durch welchen ein stirnseitig an dem Taster 9 vorhandenes Schaltglied 33 hindurchragt. Das
Schaltglied 33 ist als Unterbrecher 34 ausgeführt, welcher mit einer - aus einer optischen Lichtquelle 66 und einem dieser gegenüberliegend angeordneten Detektor 67 bestehenden - Lichtschranke 35 zusammenwirkt, die Teil eines der Steuerung zugeordneten berührungslosen Schalters 36 ist. D.h., der Unterbrecher 3 dringt bei Betätigung des Tasters 9 in den Messspalt 37 der
Lichtschranke 35 ein, wodurch sich der Schaltzustand des betreffenden Schalters 36 ändert. Entscheidend ist dabei, dass die den Schalter 36 betätigende Position bzw. Endstellung des Tasters 9 nicht durch den Schalter 36 selbst definiert ist, sondern vielmehr durch den weiter oben erläuterten, davon unabhängigen zweiten mechanischen Anschlag 29.
Die vier, den vier Tastern 9 zugeordneten Schalter 36 sind dabei direkt auf einer Platine 38 angeordnet, die auch noch weitere Komponenten 39 der elektronischen Steuerung trägt und mittels der Halter 40 in dem
Gehäuse 4 fixiert ist. Die Taster 9 sind im Übrigen gegenüber der jeweiligen Bohrung 22 durch geeignete Dichtungen 41 abgedichtet, um ein Eindringen von
Verunreinigungen, insbesondere flüssiger und
gasförmiger Medien und Stäube, in das Innere des
Gehäuses 4 zu verhindern. Nach Fig. 2 ist hierzu jeweils ein O-Ring 42 in eine Ringnut 43 des
betreffenden Tasters 9 eingelegt. Fig. 3, die ansonsten im Wesentlichen die in Fig. 2 dargestellten Taster- Schalter-Gruppen schematisch veranschaulicht, zeigt demgegenüber die Unterbringung eines O-Rings 44 in einer in der Bohrung 22 vorgesehenen Ringnut 45.
Fig. 4 veranschaulicht schematisch die Möglichkeit, die RückStelleinrichtung 26 in Form einer zweistufigen, druckpunktartig wirkenden Rückstellfedereinheit 46 auszuführen. Zwischen der Anschlagplatte 30 und der Stirnseite 47 des Tasters 9 wirkt ständig, d.h. bei jeder Stellung des Tasters innerhalb der Bohrung 22 eine erste Rückstellfeder 48. Demgegenüber gelangt eine - ebenfalls zwischen der Anschlagplatte 30 und der Stirnseite 47 des Tasters 9 angeordnete - zweite
Rückstellfeder 49 erst dann zur Anlage an der
Stirnseite 47 des Tasters 9, wenn letzterer - gegen die Kraft der ersten Rückstellfeder 48 - um ein bestimmtes, die Lichtschranke 35 (vgl. Fig. 3) noch nicht
schaltendes Maß eingedrückt wird. An der Anschlagplatte 30 ist eine Führungs- und Anschlaghülse 50 (alternativ kommen z.B. auch mehrere einzelne Anschläge in
Betracht) angeordnet, welche sich zwischen der ersten Rückstellfeder 48 und der zweiten Rückstellfeder 49 erstreckt und deren Stirnseite 51 im Zusammenwirken mit der Stirnseite 47 des Tasters 9 den eigentlichen zweiten Anschlag 52 bildet.
Fig. 5 veranschaulicht in Abwandlung der Fig. 3 eine Abdichtung des Tasters 9 gegenüber dem Gehäuse 4 durch ein Dichtungssystem 53 mit kaskadenartiger
Doppeldichtung 54. Dies stellt - in Verbindung mit einer entsprechenden Ausführung des Gehäuses 4 - eine Möglichkeit dar, bei Anwendung der Antriebseinheit 3 unter widrigen Einsatzbedingungen die notwendige
Schutzklasse gegen Eindringen von Medien
sicherzustellen. Gleichzeitig bleibt der für den
Explosionsschutz relevante maximale Luftspalt zwischen Gehäuse und Taster gewahrt .
Ebenfalls in Abwandlung der Fig. 3 veranschaulicht Fig. 6 eine Möglichkeit, den zweiten Anschlag 55 einstellbar auszuführen. Und zwar ist in die am Gehäuse 4 fixierte Anschlagplatte 30, nämlich in eine an dieser
ausgeführten Gewindebohrung 56 eine Anschlaghülse 57 eingeschraubt. Durch Verdrehen der Anschlaghülse 57, deren Stirnseite 58 im Zusammenwirken mit dem Absatz 31 des Tasters 9 den eigentlichen zweiten Anschlag 55 bildet, lässt sich deren Eindringtiefe und somit die Endposition des Tasters 9 bei dessen Betätigung (Pfeil B) verändern.
Eine bevorzugte alternative Ausführung eines
einstellbaren zweiten Anschlags 59 für den Taster 9 veranschaulicht Fig. 7. Bei dieser Ausführungsform weist der Vorsprung 60 des Tasters 9, dessen
Endabschnitt 61 das mit der Lichtschranke 35 (vgl. Fig. 3) zusammenwirkende Schaltglied 33 bildet, ein
Außengewinde auf, auf welches eine ein Mutterngewinde aufweisende, mit der gehäusefesten Anschlagplatte 30 zusammenwirkende Anschlagscheibe 62 aufgeschraubt ist. Vorzugsweise wird die Anschlagscheibe 62 zweiteilig ausgeführt gegeneinander derart geklemmt, dass ein unbeabsichtigtes Lösen im Betrieb ausgeschlossen ist. Durch Verdrehen der Anschlagscheibe 62 lässt sich die den Schalter 36 (vgl. Fig. 3) schaltende Endposition des Tasters 9 verändern.
Das Display 10 ist, wie Fig. 1 entnehmbar ist und die Fig. 8 und 9 eingehender veranschaulichen,
längsrechteckig ausgeführt. Der Bildschirmbereich ist dreigeteilt untergliedert. Er umfasst einen den
mittleren Teil des Displays erfassenden
Betriebsinformationsbereich 63 von etwa quadratischem Format und zwei seitliche, den Tastern 9 benachbarte Betätigungsinformationsbereiche 64. In den beiden
Betätigungsinformationsbereichen 64 wird die aktuelle, den einzelnen Tastern 9 jeweils zugewiesene
steuerungstechnische Funktion angezeigt, welche sowohl von der jeweiligen Menüebene der Steuerung als auch der Einbaulage der Antriebseinheit 3 abhängt .
Die Antriebseinheit 3 umfasst einen Einbaulagensensor 68. Die Anzeige der Betriebsinformationen und der Tasterbelegung auf dem Display 10 erfolgt automatisch in Abhängigkeit von der jeweiligen, durch den
Einbaulagensensor 68 ermittelten Einbaulage der
Antriebseinheit 3, d.h. der (in Fig. 1 gezeigten) stehenden Einbaulage, einer (um 90° gedrehten)
liegenden Einbaulage oder aber einer (um 180°
gedrehten) hängenden Einbaulage. Fig. 8 zeigt die
Bedienoberfläche 11 mit einer beispielhaften Anzeige auf dem Display 10 mit Betriebsinformationen sowie BetätigungsInformationen bei stehender Einbaulage (Fig. 1) der Antriebseinheit 3. Die Anzeige des Displays 10 bei identischer Betriebssituation, allerdings um 90° gedrehter, liegender Einbaulage der Antriebseinheit 3 ist in Fig. 9 veranschaulicht. Aufgrund entsprechender Berücksichtigung des Signals des Einbaulagensensors in der Steuerung erfolgt bei sämtlichen Einbaulagen der Antriebseinheit 3 eine (in Raumrichtung)
übereinstimmende Orientierung der Anzeige der
Betriebsinformationen in dem
Betriebsinformationsbereich 63 sowie eine (in
Raumrichtung) übereinstimmende Anordnung der
Funktionsbelegung der vier Taster 9 (links oben:
"Notabschaltung" links unten: "Eine Ebene zurück", rechts oben: "Blättern", rechts unten: "Quittieren) in den beiden Betätigungsinformationsbereichen 64. Die Funktion "Notabschaltung" ist dabei überdies auch in sämtlichen Menüebenen stets dem links oben angeordneten Taster 9 zugewiesen.

Claims

Patentansprüche
1. Antriebseinheit (3), insbesondere zur Betätigung von Durchflussregelarmaturen (2) , umfassend ein Gehäuse (4) , einen elektrischen Eingang (5) , eine elektro- mechanische Wandlergruppe (69) , einen mechanischen Ausgang (6) und eine elektronische Steuerung, wobei die Steuerung eine Eingabeeinheit (8) mit mindestens einem das Gehäuse (4) durchdringenden, gegen die Wirkung einer Rücksteileinrichtung (26)
eindrückbaren Taster (9) und einen von diesem betätigten berührungslosen Schalter (36) umfasst und der den Schalter (36) betätigenden Position des Tasters (9) ein von dem Schalter (36) selbst
unabhängiger mechanischer Anschlag (29, 52, 55, 59) zugeordnet ist.
2. Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass der Schalter (36) optisch ausgeführt ist, insbesondere indem er eine
Lichtschranke (35) umfasst.
3. Antriebseinheit nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter (36) direkt auf einer weitere Komponenten (39) der elektronischen Steuerung tragenden Platine (38) angeordnet ist.
4. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (4)
explosionsgeschützt ausgeführt und der Taster (9) gegenüber dem Gehäuse (4) mittels eines explosionsgeschützten Dichtsystems (53) abgedichtet ist .
5. Antriebseinheit nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, dass das Dichtsystem (53) eine kaskadenförmig ausgeführte Doppeldichtung (54) umfasst .
6. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die
RückStelleinrichtung (26) eine zweistufige,
druckpunktartig wirkende Rückstellfedereinheit (46) umfasst .
7. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der mechanische
Anschlag (55, 59) einstellbar ist.
8. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuerung ein elektronisches Display (10) aufweist.
9. Antriebseinheit nach Anspruch 8 , dadurch
gekennzeichnet, dass die Eingabeeinheit (8) mehrere benachbart zu dem Display (10) angeordnete Taster (9) umfasst.
10. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuordnung der in der Steuerung wirksamen Schaltfunktionen zu den einzelnen Tastern (9) veränderbar ist.
11. Antriebseinheit nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, dass ein Einbaulagensensor (68) vorgesehen ist, wobei in der Steuerung eine
automatische, von dem Signal des Einbaulagensensors abhängige Zuweisung der Schaltfunktionen zu den einzelnen Tastern (9) erfolgt.
12. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Display (10) einen Betriebsinformationsbereich (63) und mindestens einen, den Tastern (9) benachbarten
Betätigungsinformationsbereich (64) umfasst, wobei in dem Betätigungsinformationsbereich (64) die aktuelle Zuordnung der Funktion zu den einzelnen Tastern (9) angezeigt wird.
13. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einbaulagensensor (68) vorgesehen ist, wobei die Orientierung der Anzeige von Betriebsinformationen in einem
Betriebsinformationsbereich (63) des Displays (10) automatisch in Abhängigkeit von dem Signal des
Einbaulagensensors erfolgt .
14. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Display (10) ein längsrechteckiges Format aufweist und mindestens zwei Taster (9) vorgesehen sind, welche gruppiert an den beiden kurzen Seiten des Displays (10)
angeordnet sind, wobei das Display (10) einen zentralen, im Wesentlichen quadratischen
Betriebsinformationsbereich (63) und zwei seitlich angeordnete Betätigungsinformationsbereiche (64) aufweist .
15. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung eine externe kabelgebundene Kommunikationsschnittstelle (65) sowie eine Schnittstelle für eine drahtlose Datenübertragung aufweist.
16. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die elektro-mechanische Wandlergruppe (69) eine elektro- fluidische erste Wandlerstufe (70) und eine fuid-mechanische zweite Wandlerstufe (71) umfasst.
Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Gehäuse (4) ein auf die Steuerung einwirkender, bevorzugt mechanisch verriegelbarer Betriebsartenschalter (13) angeordnet ist .
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