[0001] Die Erfindung betrifft ein Steuerventil für einen druckmittelbetätigten Stellantrieb,
wobei das Steuerventil ein Einlassventil, ein Auslassventil und eine Signalventilanordnung
aufweist, wobei das Einlassventil und das Auslassventil jeweils als 2/2-Wegeventil
ausgeführt sind und wobei in einer ersten Schaltposition der Signalventilanordnung
das Einlassventil geöffnet und das Auslassventil geschlossen und in einer zweiten
Schaltposition das Einlassventil geschlossen und das Auslassventil geöffnet wird.
[0002] Druckmittelbetätigte Stellantriebe, beispielsweise Absperrventile für fluide Medien
sind allgemein bekannt. Als Steuermedium für einen solchen Stellantrieb kommt je nach
Anwendungsfall ein gasförmiges (insbesondere Luft) oder ein flüssiges Medium (vorzugsweise
Öl) zum Einsatz. Aufgrund des Strömungsverhaltens des Druckmittels, insbesondere der
Kompressibilität der Luft bzw. der Zähigkeit und Masse des Öls, kommt das fluide Steuermedium
in aller Regel nicht unmittelbar als Signalträger zum Einsatz. Vielmehr wird - wiederum
in allgemein bekannter Weise - möglichst nahe bei dem Stellantrieb ein elektrisch
(alternativ auch optisch oder durch Funk) gesteuertes Steuerventil angeordnet, das
den Druck des Steuermediums auf den Anschluss des Stellantriebs regelt.
[0003] Das Steuerventil muss die Übertragung des Steuermediums in der Weise ermöglichen,
dass die Kräfte und Hübe durch das Steuermedium erzeugt werden, die zur Steuerung
des Stellantriebs erforderlich sind. Für die Steuerung eines großen Volumenstroms
für einen entsprechend großen Stellantrieb muss bereits das verwendete Steuerventil
in vielen Anwendungsfällen Leistungen erbringen, die über einen elektrischen Signalkreis
mit einer Anschlussleistung von wenigen Watt nicht übertragen werden können. Um dieses
Problem zu lösen ist es wiederum allgemein bekannt, das Steuerventil seinerseits aus
fluidbetätigten Ein- und Auslassventilen und einer elektrisch betätigten Signalventilanordnung
aufzubauen. Die eingangs genannte Verwendung von zwei 2/2-Wegeventilen, die mittels
der Signalventilanordnung wechselseitig geöffnet oder geschlossen werden, um den Druck
des Steuermediums auf den Anschluss des Stellantriebs zu geben oder um den Anschluss
druckfrei zu schalten, ist dem Fachmann zu diesem Zweck allgemein bekannt.
[0004] Als Ein- und Auslassventil kommen hierbei Sitz- oder Schieberventile mit axial beweglichen
Kolben sowie Rund-, Flach- oder Keramik-Flachschieberventile zum Einsatz.
Aufgabe der Erfindung
[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steuerventil der eingangs genannten
Art einerseits hinsichtlich der Fertigung und andererseits hinsichtlich der Handhabung
möglichst einfach zu gestalten.
Lösung
[0006] Ausgehend von den bekannten Steuerventilen wird nach der Erfindung vorgeschlagen,
dass das Einlassventil und das Auslassventil jeweils als Membranventil ausgeführt
und in einem gemeinsamen Gehäuse integriert sind. Die Verwendung von Membranventilen,
wie sie aus der Heizungstechnik allgemein bekannt sind, als Ein- und Auslassventile
ermöglicht (von den flexiblen Membranen abgesehen) zunächst den Verzicht auf mechanisch
bewegte Bauteile. Das erfindungsgemäße Steuerventil kann so gegenüber den bekannten
Steuerventilen deutlich kleiner ausgeführt werden. Zudem stellt das erfindungsgemäße
Steuerventil aufgrund der Verwendung der flexiblen Membran zugleich als Verschluss-
und Dichtelement deutlich geringere Anforderungen an die Fertigungstoleranzen bei
der Herstellung des Ventilsitzes.
[0007] Die Verringerung der Anzahl mechanisch bewegter Bauteile und der Anforderungen an
die Fertigungstoleranzen ermöglichen eine gegenüber den bekannten Steuerventilen bei
gleicher fluiddynamischer Charakteristik deutlich kostengünstigere Fertigung, Durch
die geringere Baugröße sind zudem in der Fertigung der Materialbedarf, in der Bevorratung
der Lagerplatz und im Einbaufall die Anforderungen an die Halterung des erfindungsgemäßen
Steuerventils gegenüber den bekannten Steuerventilen vermindert. Durch die Integration
der gegenüber den bekannten 3/2- und 5/2-Wege-Steuerventilen getrennten Ein- und Auslassventile
in einem gemeinsamen Gehäuse wird die Steuerventil-Anordnung und Verschaltung im erfindungsgemäßen
Steuerventil gegenüber 3/2- und 5/2-Wege-Steuerventilen vereinfacht. Die Handhabung
des erfindungsgemäßen Steuerventils im Anwendungsfall unterscheidet sich so nicht
von der Handhabung der bekannten Steuerventile.
[0008] Vorteilhafter Weise weisen in einem erfindungsgemäßen Steuerventil die Membranventile
eine gemeinsame Membran auf. Gegenüber dem Einsetzen getrennter Membranen für das
Ein- und das Auslassventil ist so die Fertigung um einen Arbeitsschritt und die mit
diesem verknüpften möglichen Fehlerquellen vermindert und vereinfacht.
[0009] In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steuerventils sind das
Einlassventil und das Auslassventil durch Aufsetzen des Steuerventils auf den Stellantrieb
druckmitteldicht mit einem Druckmittelanschluss des Stellantriebs verbindbar. Auf
diese Weise ist der Anschluss des erfindungsgemäßen Steuerventils an den Stellantrieb
wesentlich vereinfacht. Bei Verwendung normierter Anschlüsse kann ein erfindungsgemäßes
Steuerventil mit einer Vielzahl verschiedener Stellantriebe bei Bedarf zum Einsatz
kommen.
[0010] Besonders bevorzugt ist es, wenn das erfindungsgemäße Steuerventil in eine Signalbox
integriert ist. So kann die Baugröße gegenüber separaten Bauteilen vermindert und
wiederum der Anschluss gegenüber der Verwendung separater Bauteile vereinfacht werden.
[0011] Ein erfindungsgemäßes Steuerventil kann mit Druckluft als Steuermedium oder alternativ
hydraulisch betrieben werden. Die Signalventilanordnung wird vorteilhafter Weise elektromagnetisch
betätigt. So ist besonders einfach der Einsatz eines elektrischen Signalkreises und
eines fluidbetätigten Steuerkreises ermöglicht. Alternativ kann die Signalventilanordnung
beispielsweise Tauchspulantriebe, Torque-, Linear- oder Elektromotoren oder auch piezoelektrische,
elektrostatische oder thermische Aktoren aufweisen.
[0012] Die Signalventilanordnung kann in einer besonders einfachen Ausführungsform ein als
3/2-Wegeventil ausgeführtes erstes Signalventil aufweisen, mittels dessen das Einlassventil
oder das Auslassventil steuerbar ist.
[0013] Mit einem solchen erfindungsgemäßen Steuerventil kann besonders einfach ein Stellantrieb
mit nur zwei Schaltstellungen, beispielsweise ein "Auf-Zu-Ventil" angesteuert werden,
wenn es einen über das erste Signalventil gesteuerten Inverter aufweist, mittels dessen
das nicht mit dem ersten Signalventil verbundene Aus- oder Einlassventil steuerbar
ist. Ein solcher Inverter ist wiederum besonders bevorzugt gleichfalls als Membranventil
ausgeführt.
[0014] Alternativ kann mit einem solchen erfindungsgemäßen Steuerventil gleichfalls besonders
einfach ein Stellantrieb mit beliebigen Zwischenstellungen, ein so genannter "Positioner",
angesteuert werden, wenn es ein zweites als 3/2-Wegeventil ausgeführtes Signalventil
aufweist, mittels dessen das nicht mit dem ersten Signalventil verbundene Aus- oder
Einlassventil unabhängig steuerbar ist.
[0015] Zur Steuerung eines in zwei Arbeitsrichtungen druckmittelbetätigten Stellantriebs,
der keine Rückstellung durch äußere Kräfte oder durch innere Kräfte (beispielsweise
durch Federn, durch Gewichtskraft oder durch Magneten) vorsieht, kommt besonders vorteilhaft
eine Steuerventilanordnung zum Einsatz, die ein erstes und ein zweites erfindungsgemäßes
Steuerventil aufweist.
[0016] Eine solche Steuerventilanordnung ist vorteilhafter Weise in einem gemeinsamen Gehäuse
integriert. Die einfache Gestaltung der erfindungsgemäßen Steuerventile und damit
dieser Steuerventilanordnung ermöglicht zugunsten einer vereinfachten Lagerhaltung
auch bei verschiedensten Einbaufällen den Verzicht auf Varianten mit nur einem einzelnen
erfindungsgemäßen Steuerventil. Wird eines der integrierten Steuerventile für einen
Einbaufall nicht benötigt, so werden dessen Anschlüsse nicht belegt oder auch aktiv
verschlossen.
[0017] Besonders bevorzugt sind in einer erfindungsgemäßen Steuerventilanordnung das erste
und das zweite Steuerventil über eine gemeinsame Signalventilanordnung steuerbar,
wobei einerseits das Einlassventil des ersten Steuerventils und das Auslassventil
des zweiten Steuerventils und andererseits das Auslassventil des ersten Steuerventils
und das Einlassventil des zweiten Steuerventils gemeinsam steuerbar sind. Gegenüber
der Verwendung separater Signalventilanordnungen für jedes der erfindungsgemäßen Steuerventile
wird deren Anzahl halbiert. So wird zum einen die Steuerventilanordnung kostengünstiger
gestaltet und zum anderen ihre Handhabung vereinfacht.
Ausführungsbeispiel
[0018] Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft anhand von Zeichnungsfiguren erläutert.
Diese zeigen in
- Fig. 1a
- einen Schaltplan einer erfindungsgemäßen Steuerventilanordnung,
- Fig. 1b
- einen alternativen Schaltplan der Signalventilanordnung dieser Steuerventilanordnung,
- Fig. 2a
- einen ersten Ventilplan und
- Fig. 2b
- einen zweiten Ventilplan dieser Steuerventilanordnung,
- Fig. 3a
- einen dritten Ventilplan und
- Fig. 3b
- und einen vierten Ventilplan dieser Steuerventilanordnung,
- Fig. 4a
- eine Vorderansicht,
- Fig. 4b
- eine Draufsicht und
- Fig. 4c
- eine Unteransicht dieser Steuerventilanordnung,
- Fig. 5a
- einen Längsschnitt und
- Fig. 5b
- einen Querschnitt durch diese Steuerventilanordnung,
- Fig. 6a
- eine Draufsicht der Grundplatte und
- Fig. 6b
- eine Unteransicht der Deckelplatte dieser Steuerventilanordnung.
[0019] Die in den Figuren 1a und 1b dargestellte erfindungsgemäße Steuerventilanordnung
1 weist einen Druckmitteleinlass 2 unter dem Arbeitsdruck des nicht dargestellten
Druckmittels und einen drucklosen Druckmittelauslass 3 für das Druckmittel auf.
[0020] Druckmitteleinlass 2 und Druckmittelauslass 3 sind über ein erstes Steuerventil 4
mit einem ersten Steueranschluss 5 zur Steuerung eines nicht dargestellten Stellantriebs
verbunden. Bei dem Stellantrieb kann es sich zum Beispiel um einen pneumatischen Stellantrieb
in Drehkolben- oder Axial-Ritzelantrieb-Bauweise handeln, wie er insbesondere zur
Betätigung von Armaturen verwendet wird. Das erste Steuerventil 4 weist ein erstes
Einlassventil 6 und ein erstes Auslassventil 7 auf. Das erste Einlassventil 6 verbindet
den Druckmitteleinlass 2 mit dem ersten Steueranschluss 5, das erste Auslassventil
7 verbindet den Druckmittelauslass 3 mit dem ersten Steueranschluss 5. Das erste Einlassventil
6 und das erste Auslassventil 7 sind als druckmittelgesteuerte, federbelastete 2/2-Wegeventile
ausgeführt und werden mittels eines ersten Signalanschlusses 8 und eines zweiten Signalanschlusses
9 einer Signalventilanordnung 10 gesteuert.
[0021] Die Steuerventilanordnung 1 weist darüber hinaus ein zweites Steuerventil 11 auf,
das über ein zweites Einlassventil 12 und ein zweites Auslassventil 13 einen zweiten
Steueranschluss 14 zur Steuerung des Stellantriebs mit Druckmitteleinlass 2 und Druckmittelauslass
3 verbindet. Das zweite Einlassventil 12 und das zweite Auslassventil 13 sind wiederum
als druckmittelgesteuerte, federbelastete 2/2-Wegeventile ausgeführt. Das zweite Einlassventil
12 ist mit dem zweiten Signalanschluss 9 und das zweite Auslassventil 13 mit dem ersten
Signalanschluss 8 verbunden.
[0022] Die Signalventilanordnung 10 ist sowohl dem ersten Steuerventil 4, als auch dem zweiten
Steuerventil 11 zugeordnet. Sie weist gemäß Figur 1a ein erstes Signalventil 15 und
ein zweites Signalventil 16 auf, die jeweils als elektromagnetisch betätigte, federbelastete
3/2-Wegeventile ausgeführt sind. Das erste Signalventil 15 verbindet den ersten Signalanschluss
8 mit Druckmitteleinlass 2 und Druckmittelauslass 3, das zweite Signalventil 16 verbindet
den zweiten Signalanschluss 9 mit Druckmitteleinlass 2 und Druckmittelauslass 3.
[0023] In der Schaltstellung gemäß Figur 1a ist der erste Signalanschluss 8 über das erste
Signalventil 15 mit dem Druckmitteleinlass 2, der zweite Signalanschluss 9 über das
zweite Signalventil 16 mit dem Druckmittelauslass 3 verbunden. Durch die Beaufschlagung
mit dem Steuerdruck über den ersten Signalanschluss 8 sperrt das erste Einlassventil
6 den Druckmittelzufluss von dem Druckmitteleinlass 2 zu dem ersten Steueranschluss
5 und das zweite Auslassventil 13 den Druckmittelabfluss aus dem zweiten Steueranschluss
14 zu dem Druckmittelauslass 3. Zugleich sperrt das mit dem drucklosen zweiten Signalanschluss
9 verbundene erste Auslassventil 7 den Druckmittelabfluss aus dem ersten Steueranschluss
5 zu dem Druckmittelauslass 3 und das gleichfalls drucklose zweite Einlassventil 12
öffnet den Druckmittelzufluss aus dem Druckmitteleinlass 2 zu dem zweiten Steueranschluss
14. Die Verschaltung der erfindungsgemäßen Steuerventilanordnung 1 gemäß Figur 1a
ermöglicht über die Ansteuerung des ersten Signalventils 15 und des zweiten Signalventils
16 die unabhängige Beaufschlagung der Steueranschlüsse mit dem Druckmittel.
[0024] Die Signalventilanordnung 10 weist gemäß Figur 1b zudem einen als druckmittelbetätigtes,
federbelastetes 3/2-Wegeventil ausgeführten Inverter 17 auf, der mittels des ersten
Signalanschlusses 8 steuerbar ist und anstelle des zweiten Signalventils 16 den zweiten
Signalanschluss 9 mit Druckmitteleinlass 2 und Druckmittelauslass 3 verbinden kann.
In der dargestellten Schaltstellung ist (wie in Figur 1a) der erste Signalanschluss
8 über das erste Signalventil 15 mit dem Druckmitteleinlass 2 verbunden. Durch die
Beaufschlagung mit dem Steuerdruck des ersten Signalanschlusses 8 sperrt der Inverter
17 den Druckmittelzufluss von dem Druckmitteleinlass 2 zu dem zweiten Signalanschluss
9. Die Ausgangssignale der Signalventilanordnung 10 und die Druckverhältnisse und
Schaltzustände in der weiteren Steuerventilanordnung 1 entsprechen somit den Verhältnissen
gemäß Figur 1a. Die Verschaltung der Signalventilanordnung 10 der erfindungsgemäßen
Steuerventilanordnung 1 gemäß Figur 1b ermöglicht über die Ansteuerung nur eines einzelnen,
nämlich des ersten Signalventils 15 die Wahl zwischen zwei komplementären Schaltzuständen
an den Steueranschlüssen 5, 14.
[0025] Der in Figur 2a dargestellte Ventilplan zeigt die Verschaltung der erfindungsgemäßen
Steuerventilanordnung 1 zur Verwendung mit eines zweifach druckmittelbeaufschlagten
Stellantriebs 18 als "Positioner". "Positioner" bedeutet hierbei, dass der Stellantrieb
nicht nur seine beide Endlagen als Betriebsstellungen einnehmen kann, sondern auch
beliebige Zwischenpositionen zwischen diesen Endlagen. Der erste Druckraum 19 der
Stellantrieb 18 ist mit dem ersten Steueranschluss 5, der zweite Druckraum 20 des
Stellantriebs 18 mit dem zweiten Steueranschluss 14 der Steuerventilanordnung 1 verbunden.
Innerhalb der Steuerventilanordnung 1 wird der zweite Signalanschluss 9 mittels des
zweiten Signalventils 16 gesteuert, der Inverter 17 ist außer Betrieb gesetzt.
[0026] In der dargestellten Schaltstellung sind beide Signalanschlüsse 8, 9 über die Signalventile
15, 16 mit dem Druckmitteleinlass 2 verbunden und damit beide Steueranschlüsse 5,
14 weder mit dem Druckmitteleinlass 2 noch mit dem Druckmittelauslass 3 verbunden,
die Kolben 21 und das Stellglied 22 (Antriebsritzel) des Stellantriebs 18 sind in
der dargestellten Position fixiert. (Bei komplementären Signalen an die Signalventile
15, 16 ergibt sich die im Normalbetrieb nicht sinnvolle Schaltstellung mit drucklosen
Signalanschlüssen 8, 9 und damit sowohl mit dem Druckmitteleinlass 2 als auch mit
dem Druckmittelauslass 3 verbundenen Steueranschlüssen 5, 14. Die Kolben 21 sind dann
druckfrei und beliebig verschieblich.) Bei Beaufschlagung nur des ersten Signalanschlusses
8 und damit des zweiten Steueranschlusses 14 mit dem Druckmittel werden die Kolben
21 nach Innen und das Stellglied 22 entgegen dem Uhrzeigersinn bewegt, bei komplementären
Signalen an die Signalventile 15, 16 ergibt sich entsprechend die entgegengesetzte
Bewegung.
[0027] Der in Figur 2b dargestellte Ventilplan zeigt die Verschaltung der erfindungsgemäßen
Steuerventilanordnung 1 zur Verwendung mit dem Stellantrieb 18 aus Figur 2a für ein
"Auf Zu-Ventil". Der erste Druckraum 19 des Stellantriebs 18 ist wiederum mit dem
ersten Steueranschluss 5, der zweite Druckraum 20 des Stellantriebs 18 mit dem zweiten
Steueranschluss 14 der Steuerventilanordnung 1 verbunden. Innerhalb der Steuerventilanordnung
1 wird der zweite Signalanschluss 9 mittels des Inverters 17 gesteuert, ein zweites
Signalventil wird nicht benötigt.
[0028] In der dargestellten Schaltstellung ist der erste Signalanschluss 8 über das erste
Signalventil 15 mit dem Druckmitteleinlass 2 und der zweite Signalanschluss 9 über
den Inverter 17 mit dem Druckmittelauslass 3 verbunden. Entsprechend sind der erste
Steueranschluss 5 und der erste Druckraum 19 drucklos und der zweite Steueranschluss
14 und der zweite Druckraum 20 mit dem Druckmittel beaufschlagt, die Kolben 21 des
Stellantriebs 18 werden nach Innen und das Stellglied 22 entgegen dem Uhrzeigersinn
bewegt. Bei komplementärem Signal an das (erste) Signalventil 15 ergibt sich entsprechend
die entgegengesetzte Bewegung.
[0029] Der in Figur 3a dargestellte Ventilplan zeigt die Verschaltung der erfindungsgemäßen
Steuerventilanordnung 1 zur Verwendung mit einem druckmittelbeaufschlagten, federbelasteten
Stellantrieb 23 als "Positioner". Der erste Druckraum 24 des Stellantriebs 23 ist
mit dem ersten Steueranschluss 5, der zweite Druckraum 25 des Stellantriebs 23 mit
dem zweiten Steueranschluss 14 der Steuerventilanordnung 1 verbunden. Innerhalb der
Steuerventilanordnung 1 wird der zweite Signalanschluss 9 mittels des zweiten Signalventils
16 gesteuert. Das zweite Einlassventil 12, das zweite Auslassventil 13 und der Inverter
17 sind außer Betrieb gesetzt, der zweite Steueranschluss 14 ist damit immer drucklos.
[0030] In der dargestellten Schaltstellung sind beide Signalanschlüsse 8, 9 über die Signalventile
15, 16 mit dem Druckmitteleinlass 2 verbunden. Der erste Steueranschluss 5 ist weder
mit dem Druckmitteleinlass 2, noch mit dem Druckmittelauslass 3 verbunden, so dass
wiederum die Kolben 26 und das Stellglied 27 des Stellantriebs 23 in der dargestellten
Position fixiert sind.
[0031] (Bei komplementären Signalen an die Signalventile 15, 16 ergibt sich wiederum die
oben anhand von Figur 2a erläuterte, im Normalbetrieb nicht sinnvolle Schaltstellung.)
Bei Beaufschlagung nur des ersten Signalanschlusses 8 ist der erste Steueranschluss
5 mit dem Druckmittelauslass 3 verbunden und drucklos, die Kolben 26 werden durch
die Federbelastung nach Innen und das Stellglied 27 entgegen dem Uhrzeigersinn bewegt.
Bei komplementären Signalen an die Signalventile 15, 16 ist der erste Steueranschluss
5 mit dem Druckmitteleinlass 2 verbunden, es ergibt sich entsprechend die entgegengesetzte
Bewegung entgegen der Federbelastung.
[0032] Der in Figur 3b dargestellte Ventilplan zeigt die Verschaltung der erfindungsgemäßen
Steuerventilanordnung 1 zur Verwendung mit dem Stellantrieb 23 aus Figur 3a für ein
"Auf-Zu-Ventil". Der erste Druckraum 24 des Stellantriebs 23 ist wiederum mit dem
ersten Steueranschluss 5, der zweite Druckraum 25 des Stellantriebs 23 mit dem auch
hier immer drucklosen zweiten Steueranschluss 14 der Steuerventilanordnung 1 verbunden.
Innerhalb der Steuerventilanordnung 1 wird der zweite Signalanschluss 9 mittels des
Inverters 17 gesteuert, ein zweites Signalventil wird nicht benötigt.
[0033] In der dargestellten Schaltstellung ist der erste Signalanschluss 8 über das erste
Signalventil 15 mit dem Druckmitteleinlass 2 und der zweite Signalanschluss 9 über
den Inverter 17 mit dem Druckmittelauslass 3 verbunden. Entsprechend sind der erste
Steueranschluss 5 und der erste Druckraum 24 drucklos, die Kolben 26 des Stellantriebs
23 werden durch die Federbelastung nach Innen und das Stellglied 27 entgegen dem Uhrzeigersinn
bewegt. Bei komplementärem Signal an das (erste) Signalventil 15 ist der erste Steueranschluss
5 mit dem Druckmitteleinlass 2 verbunden, es ergibt sich entsprechend die entgegengesetzte
Bewegung.
[0034] Die Figuren 4a bis 4c zeigen Ansichten, die Figuren 5a und 5b Schnitte und die Figuren
6a und 6b Teilansichten der erfindungsgemäßen, universell verwendbaren Steuerventilanordnung
1. Die Lage des Schnittes gemäß Figur 5a ist in Figur 6a mit der Schnittlinie A-A,
die Lage des Schnittes gemäß Figur 5b ist in den Figuren 4a und 5a mit der Schnittlinie
B-B gekennzeichnet, die Teilansicht gemäß Figur 6a ist in Figur 4a mit der Schnittlinie
D-D, die Teilansicht gemäß Figur 6b gleichfalls in Figur 4a mit der Schnittlinie C-C
bezeichnet.
[0035] Die Steuerventilanordnung 1 weist eine quaderförmige Grundplatte 28 und eine gleichfalls
quaderförmige Deckelplatte 29 auf. Grundplatte 28 und Deckelplatte 29 sind im zusammengebauten
Zustand der Steuerventilanordnung 1 durch eine Membran 30 getrennt, die aus gummielastischem
Material besteht und sich über die Grundfläche der Deckelplatte 29 erstreckt. Grundplatte
28 und Deckelplatte 29 nehmen die Bauteile der Steuerventilanordnung 1 auf und bilden
so zugleich ein Gehäuse für diese.
[0036] Die Grundplatte 28 weist vier senkrecht durchgehende, zylinderförmige Bohrungen 31
als Einlassventile 6, 12 und Auslassventile 7, 13 auf. Jeweils zwei benachbarte Bohrungen
31 sind an der Unterseite 32 der Grundplatte 28 durch eine ovale Ausfräsung 33 verbunden,
die - wie in Figur 5a angedeutet - jeweils durch eine O-Ringdichtung 34 gegen einen
nicht dargestellten Stellantrieb abdichtbar ist. Der Stellantrieb weist im Bereich
der O-Ringdichtungen 34 jeweils die Anschlüsse 5, 14 zu den Druckräumen 19, 20 auf
(s. Fig. 2a, 2b). Die Grundplatte 28 weist eine mittig waagrecht von der Vorderseite
35 ausgehende, gleichfalls zylinderförmige Sackbohrung 36 als Druckmitteleinlass 2
und zu beiden Seiten zwei weitere solche Sackbohrungen 37 zum Druckmittelauslass 3
auf, die jeweils mittels Verbindungsbohrungen 38 mit der Oberseite 39 der Grundplatte
28 in Verbindung stehen. Der Druckmittelauslass 3 ist an der Rückseite 40 der Grundplatte
28 ausgeführt und zur Unterseite 32 offen.
[0037] In der Grundplatte 28 ist zudem ein Ventilkörper 41 mit einem senkrecht beweglichen
Stempel 42 als Inverter 17 eingelassen. Mittels eines an dem Stempel angeordneten
Dichtelements 43 ist ein spaltförmiger Durchlass 44 von dem Druckmitteleinlass 2 zur
Oberseite 39 der Grundplatte 28 sperrbar. Die Deckelplatte 29 weist an ihrer Unterseite
45 fünf linsenförmige Vertiefungen 46 und sechs von der Unterseite zu der Oberseite
39 durchgehende Druckanschlussbohrungen 47 auf, die durch Druckmittelführungen 48
verbunden sind und an denen nicht dargestellte Signalventile anschließbar sind.
[0038] Aufgrund der sehr kompakten Bauweise der erfindungsgemäßen Steuerventilanordnung
1 kann diese in nicht dargestellter Weise in eine allgemein bekannte Signalbox integriert
werden, die ebenfalls üblicherweise auf der Oberseite eines Stellantriebs montiert
wird. Auf diese Weise kann auch den Anforderungen des Explosionsschutzes einfach Rechnung
getragen werden.
[0039] In den Figuren sind
- 1.
- Steuerventilanordnung
- 2.
- Druckmitteleinlass
- 3.
- Druckmittelauslass
- 4.
- erstes Steuerventil
- 5.
- erster Steueranschluss
- 6.
- erstes Einlassventil
- 7.
- erstes Auslassventil
- 8.
- erster Signalanschluss
- 9.
- zweiter Signalanschluss
- 10.
- Signalventilanordnung
- 11.
- zweites Steuerventil
- 12.
- zweites Einlassventil
- 13.
- zweites Auslassventil
- 14.
- zweiter Steueranschluss
- 15.
- erstes Signalventil
- 16.
- zweites Signalventil
- 17.
- Inverter
- 18.
- Stellantrieb
- 19.
- erster Druckraum
- 20.
- zweiter Druckraum
- 21.
- Kolben
- 22.
- Stellglied
- 23.
- Stellantrieb
- 24.
- erster Druckraum
- 25.
- zweiter Druckraum
- 26.
- Kolben
- 27.
- Stellglied
- 28.
- Grundplatte
- 29.
- Deckelplatte
- 30.
- Membran
- 31.
- Bohrung
- 32.
- Unterseite
- 33.
- Ausfräsung
- 34.
- O-Ringdichtung
- 35.
- Vorderseite
- 36.
- Sackbohrung
- 37.
- Sackbohrung
- 38.
- Verbindungsbohrung
- 39.
- Oberseite
- 40.
- Rückseite
- 41.
- Ventilkörper
- 42.
- Stempel
- 43.
- Dichtelement
- 44.
- Durchlass
- 45.
- Unterseite
- 46.
- Vertiefung
- 47.
- Druckanschlussbohrung
- 48.
- Druckmittelführung
1. Steuerventil (4, 11) für einen druckmittelbetätigten Stellantrieb (18, 23), wobei
das Steuerventil (4, 11) ein Einlassventil (6, 12), ein Auslassventil (7, 13) und
eine Signalventilanordnung (10) aufweist, wobei das Einlassventil (6, 12) und das
Auslassventil (7, 13) jeweils als 2/2-Wegeventil ausgeführt sind und wobei in einer
ersten Schaltposition der Signalventilanordnung (10) das Einlassventil (6, 12) geöffnet
und das Auslassventil (7, 13) geschlossen und in einer zweiten Schaltposition das
Einlassventil (6, 12) geschlossen und das Auslassventil (7, 13) geöffnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlassventil (6, 12) und das Auslassventil (7, 13) jeweils als Membranventil
ausgeführt und in einem gemeinsamen Gehäuse integriert sind.
2. Steuerventil (4, 11) nach dem vorgenannten Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranventile eine gemeinsame Membran (30) aufweisen.
3. Steuerventil (4, 11) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlassventil (6, 12) und das Auslassventil (7, 13) durch Aufsetzen des Steuerventils
(4, 11) auf den Stellantrieb (18, 23) druckmitteldicht mit einem Druckmittelanschluss
des Stellantriebs (18, 23) verbindbar sind.
4. Steuerventil (4, 11) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (4, 11) in einer Signalbox integriert ist.
5. Steuerventil (4, 11) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (4, 11) mit Druckluft als Steuermedium arbeitet.
6. Steuerventil (4, 11) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalventilanordnung (10) elektromagnetisch betätigt wird.
7. Steuerventil (4, 11) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalventilanordnung (10) ein als 3/2-Wegeventil ausgeführtes erstes Signalventil
(15) aufweist, mittels dessen das Einlassventil (6, 12) oder das Auslassventil (7,
13) steuerbar ist.
8. Steuerventil (4, 11) nach dem vorgenannten Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalventilanordnung (10) einen über das erste Signalventil (15) gesteuerten
Inverter (17) aufweist, mittels dessen das Auslassventil (7, 13) oder das Einlassventil
(6, 12) steuerbar ist.
9. Steuerventil (4, 11) nach dem vorgenannten Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Inverter (17) membranbetätigt ausgeführt ist.
10. Steuerventil (4, 11) nach einem der Ansprüche 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalventilanordnung (10) ein als 3/2-Wegeventil ausgeführtes zweites Signalventil
(16) aufweist, mittels dessen das Auslassventil (7, 13) oder das Einlassventil (6,
12) steuerbar ist.
11. Steuerventilanordnung (1) für einen druckmittelbetätigten Stellantrieb (18, 23), wobei
die Steuerventilanordnung (1) ein erstes Steuerventil (4) und ein zweites Steuerventil
(11), jeweils nach einem der Ansprüche 1 bis 10 aufweist.
12. Steuerventilanordnung (1) nach dem vorgenannten Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerventilanordnung (1) in einem gemeinsamen Gehäuse integriert ist.
13. Steuerventilanordnung (1) nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Steuerventil (4) und das zweite Steuerventil (11) über eine gemeinsame
Signalventilanordnung (10) steuerbar sind, wobei einerseits das Einlassventil (6)
des ersten Steuerventils (4) und das Auslassventil (13) des zweiten Steuerventils
(11) und andererseits das Auslassventil (7) des ersten Steuerventils (4) und das Einlassventil
(12) des zweiten Steuerventils (11) gemeinsam steuerbar sind.