DE102024111008B3 - Valve arrangement - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung (1; 81; 91) zur Bereitstellung von Druckluft an Druckluftverbraucher (30, 31), mit mehreren längs einer Aufreihungsrichtung (2) aneinander gereihten Funktionsmodulen aus der Gruppe: Ventilscheibengruppe (8), Sicherheitsventilgruppe (7), wobei die Ventilscheibengruppe (8) eine oder mehrere Ventilscheiben (101, 102) umfasst, die jeweils wenigstens ein elektrisch ansteuerbares Ventil (103, 104) aufweisen, das mit einem elektrischen Versorgungsstrang (17) und mit einem Fluidversorgungsstrang (18) verbunden ist, wobei die Sicherheitsventilgruppe (7) zwischen einem Fluidanschluss (36) und dem Fluidversorgungsstrang (18) der Ventilscheibengruppe (8) angeordnet ist und ein erstes Sicherheitsventil (51) und ein zweites Sicherheitsventil (52) aufweist, die jeweils zur Beeinflussung eines Fluidstroms zwischen dem Fluidanschluss (36) und dem Fluidversorgungsstrang (18) ausgebildet sind, wobei die Sicherheitssteuerung (7) für eine sicherheitsgerichtete Blockierung von elektrischen Ansteuersignalen für die Sicherheitsventile (51, 52) ausgebildet ist und wobei eine Ventilsteuerung (5) für eine elektrische Ansteuerung der Ventilscheibengruppe (8) und der Sicherheitsventilgruppe (7) ausgebildet ist. The invention relates to a valve arrangement (1; 81; 91) for supplying compressed air to compressed air consumers (30, 31), comprising a plurality of functional modules arranged in a row along a row direction (2) from the group: valve disc group (8), safety valve group (7), wherein the valve disc group (8) comprises one or more valve discs (101, 102), each having at least one electrically controllable valve (103, 104) connected to an electrical supply line (17) and to a fluid supply line (18), wherein the safety valve group (7) is arranged between a fluid connection (36) and the fluid supply line (18) of the valve disc group (8) and has a first safety valve (51) and a second safety valve (52), each of which is designed to influence a fluid flow between the fluid connection (36) and the fluid supply line (18), wherein the safety control (7) is designed for a safety-related blocking of electrical control signals for the safety valves (51, 52) is designed and wherein a valve control (5) is designed for electrical control of the valve disc group (8) and the safety valve group (7).
Description
Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung zur Bereitstellung von Druckluft an Druckluftverbraucher, mit mehreren längs einer Aufreihungsrichtung aneinander gereihten Funktionsmodulen.The invention relates to a valve arrangement for supplying compressed air to compressed air consumers, comprising a plurality of functional modules arranged in a row along a row direction.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Ventilanordnung bereitzustellen, mit der unterschiedliche sicherheitsgerichtete Funktionen verwirklicht werden können.The object of the invention is to provide a valve arrangement with which different safety-related functions can be realized.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Ventilanordnung der eingangs genannten Art mehrere längs einer Aufreihungsrichtung aneinander gereihte Funktionsmodule aus der Gruppe: Ventilscheibengruppe, Sicherheitsventilgruppe, aufweist, wobei die Ventilscheibengruppe eine oder mehrere Ventilscheiben umfasst und wobei jede Ventilscheibe wenigstens ein elektrisch ansteuerbares Ventil aufweist, das mit einem elektrischen Versorgungsstrang, der die Ventilscheibengruppe durchsetzt, und mit einem Fluidversorgungsstrang, der die Ventilscheibengruppe durchsetzt, verbunden ist, wobei die Sicherheitsventilgruppe zwischen einem Fluidanschluss und dem Fluidversorgungsstrang der Ventilscheibengruppe angeordnet ist und ein erstes Sicherheitsventil und ein zweites Sicherheitsventil aufweist, die jeweils zur Beeinflussung eines Fluidstroms zwischen dem Fluidanschluss und dem Fluidversorgungsstrang ausgebildet sind, wobei eine elektrisch zwischen einer Ventilsteuerung und der Sicherheitsventilgruppe angeordnete Sicherheitssteuerung für eine sicherheitsgerichtete Blockierung von elektrischen Ansteuersignalen für das erste Sicherheitsventil und das zweite Sicherheitsventil ausgebildet ist und wobei die Ventilsteuerung für eine elektrische Ansteuerung der Ventilscheibengruppe und der Sicherheitsventilgruppe ausgebildet ist.This object is achieved in that the valve arrangement of the type mentioned at the outset has a plurality of functional modules from the group: valve disc group, safety valve group, arranged in a row along a row direction, wherein the valve disc group comprises one or more valve discs and wherein each valve disc has at least one electrically controllable valve which is connected to an electrical supply line which passes through the valve disc group and to a fluid supply line which passes through the valve disc group, wherein the safety valve group is arranged between a fluid connection and the fluid supply line of the valve disc group and has a first safety valve and a second safety valve, which are each designed to influence a fluid flow between the fluid connection and the fluid supply line, wherein a safety control arranged electrically between a valve control and the safety valve group is designed for a safety-oriented blocking of electrical control signals for the first safety valve and the second safety valve and wherein the valve control is designed for an electrical control of the valve disc group and the safety valve group.
Eine solche Ventilanordnung wird beispielsweise im Bereich der industriellen Automatisierungstechnik eingesetzt und dient dazu, einen oder mehrere Druckluftverbraucher in gezielter Weise mit Druckluft zu versorgen und sicher zu Entlüften. Bei dem Druckluftverbraucher kann es sich beispielsweise um einen Pneumatikzylinder, einen Schwenkantrieb, eine Bremseinrichtung oder um eine andere Komponente handeln, mit der eine Umsetzung von Druckenergie in eine Bewegung durchgeführt wird. In Abhängigkeit von der Ausführung des Druckluftverbrauchers und vom Einsatzgebiet für den Druckluftverbraucher kann ein Bedarf vorliegen, den Druckluftverbraucher rasch und zuverlässig in einen Ruhezustand, vorzugsweise in einen energielosen Zustand, zu bringen. Dies kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn eine Maschine oder Anlage, in der die Ventilanordnung und der Druckluftverbraucher eingesetzt werden, aus einem regulären Betriebszustand in einen unsicheren Zustand gerät. Eine solche Zustandsänderung kann beispielsweise dann auftreten, wenn ein Benutzer während des Betriebs der Maschine oder Anlage in eine Sicherheitszone eingreift oder eintritt, die um die Maschine oder Anlage errichtet wurde. Die Sicherheitszone kann beispielsweise durch einen Sicherheitszaun und/oder durch eine Lichtschrankenanordnung begrenzt sein.Such a valve arrangement is used, for example, in the field of industrial automation technology and serves to supply one or more compressed air consumers with compressed air in a targeted manner and to vent them safely. The compressed air consumer can be, for example, a pneumatic cylinder, a rotary actuator, a braking device, or another component that converts pressure energy into movement. Depending on the design of the compressed air consumer and the area of application for the compressed air consumer, there may be a need to quickly and reliably bring the compressed air consumer into a rest state, preferably a de-energized state. This can be the case, for example, if a machine or system in which the valve arrangement and the compressed air consumer are used changes from a normal operating state to an unsafe state. Such a change in state can occur, for example, if a user intervenes in or enters a safety zone established around the machine or system during operation of the machine or system. The safety zone can be delimited, for example, by a safety fence and/or a light barrier arrangement.
Die für einen derartigen Fall vorgesehene Überführung des Druckluftverbrauchers in den Ruhezustand wird bevorzugt dadurch erzielt, dass die Druckversorgung für den Druckluftverbraucher unterbrochen wird. Besonders bevorzugt kann vorgesehen sein, dass der Druckluftverbraucher in einen energielosen Zustand überführt wird, hierzu wird eine Entlüftung des Druckluftverbrauchers durchgeführt. Um den Ruhezustand und insbesondere den energielosen Zustand zu erreichen, umfasst die Ventilanordnung eine Sicherheitsteuerung und eine Sicherheitsventilgruppe, mit denen die Abschaltung der Druckversorgung und gegebenenfalls zusätzlich die Entlüftung des Druckluftverbrauchers verwirklicht werden kann.The transfer of the compressed air consumer to the idle state, which is provided for such a case, is preferably achieved by interrupting the pressure supply to the compressed air consumer. Particularly preferably, it can be provided that the compressed air consumer is transferred to a de-energized state; for this purpose, the compressed air consumer is vented. To achieve the idle state, and in particular the de-energized state, the valve arrangement comprises a safety control and a safety valve group, with which the pressure supply can be shut off and, if necessary, additionally the venting of the compressed air consumer can be realized.
Die Sicherheitssteuerung ist als elektrische oder elektronische Steuerung ausgebildet und kann beispielsweise elektrisch mit einem Türkontaktschalter eines Sicherheitszauns oder mit einer Sicherheitslichtschranke verbunden sein und dient dazu, im Fall einer unvorhergesehenen Auslösung des Türkontaktschalters oder der Sicherheitslichtschranke eine Ansteuerung der Sicherheitsventilgruppe vorzunehmen. Die Sicherheitssteuerung kann auch mit anderen sicherheitsgerichteten Komponenten wie beispielsweise einem Nothaltschalter elektrisch verbunden sein.The safety controller is designed as an electrical or electronic controller and can, for example, be electrically connected to a door contact switch of a security fence or to a safety light barrier. It serves to control the safety valve group in the event of an unexpected activation of the door contact switch or the safety light barrier. The safety controller can also be electrically connected to other safety-related components, such as an emergency stop switch.
Die Sicherheitsventilgruppe umfasst ein elektrisch ansteuerbares erstes Sicherheitsventil und ein elektrisch ansteuerbares zweites Sicherheitsventil, die für eine Entlüftung des Fluidversorgungsstrangs fluidisch parallelgeschaltet sind. Dies bedeutet, dass sowohl allein mit dem ersten Sicherheitsventil als auch allein mit dem zweiten Sicherheitsventil die gewünschte Blockierung der Druckluftversorgung und die Entlüftung des Fluidversorgungsstrangs und somit des wenigstens einen an der Ventilanordnung angeschlossenen Druckluftverbrauchers realisiert werden kann. Sowohl das erste Sicherheitsventil als auch das zweite Sicherheitsventil sind elektrisch mit der Sicherheitsteuerung verbunden. Die Sicherheitssteuerung ist elektrisch in Reihe mit der Ventilsteuerung geschaltet, wobei die Ventilsteuerung für eine Bereitstellung von elektrischen Ansteuersignalen für die Sicherheitsventile ausgebildet ist und die Aufgabe der Sicherheitsteuerung darin besteht, diese elektrischen Ansteuersignale im Sicherheitsfall zu blockieren. Durch die Ansteuersignale der Ventilsteuerung können die Sicherheitsventile unter der Voraussetzung, dass die Sicherheitsteuerung keine Blockierung dieser Ansteuersignale vornimmt, zwischen einer zweiten Funktionsstellung, in der keine Blockierung der Druckluftversorgung und/oder keine Entlüftung des Druckluftverbrauchers durch die Sicherheitsventilgruppe vorliegt, und einer ersten Funktionsstellung, in der eine Blockierung der Druckluftversorgung und/oder eine Entlüftung des Druckluftverbraucher durch die Sicherheitsventilgruppe vorliegt, umgeschaltet werden. Durch die Parallelschaltung des ersten Sicherheitsventils und des zweiten Sicherheitsventils für den Entlüftungsfall wird eine Redundanz für die Entlüftung des Druckluftverbrauchers verwirklicht, sodass in einem ersten Fehlerfall, in dem beispielsweise das erste Sicherheitsventil eine Fehlfunktion aufweist, dennoch die sicherheitsgerichtete Blockierung der Druckluftversorgung für den Druckluftverbraucher und/oder die Entlüftung des Druckluftverbrauchers gewährleistet ist. Für die zweite Funktionsstellung der Sicherheitsventile, in der eine Druckluftversorgung für den Fluidversorgungsstrang und den wenigstens einen an die Ventilanordnung angeschlossenen Druckluftverbraucher gewährleistet werden soll, ist vorzugsweise eine fluidische Reihenschaltung für die beiden Sicherheitsventile der Sicherheitsventilgruppe vorgesehen.The safety valve group comprises an electrically controllable first safety valve and an electrically controllable second safety valve, which are connected in parallel for venting the fluid supply line. This means that the desired blocking of the compressed air supply and the venting of the fluid supply line and thus of the at least one compressed air consumer connected to the valve arrangement can be achieved using both the first safety valve and the second safety valve alone. Both the first safety valve and the second safety valve are electrically connected to the safety control. The safety control is electrically connected in series with the valve control, wherein the valve control is designed to provide electrical control signals for the safety valves and the task of the safety control is to block. The control signals from the valve control system enable the safety valves to be switched between a second functional position, in which there is no blockage of the compressed air supply and/or no venting of the compressed air consumer by the safety valve group, and a first functional position, in which there is a blockage of the compressed air supply and/or venting of the compressed air consumer by the safety valve group, provided that the safety control system does not block these control signals. The parallel connection of the first safety valve and the second safety valve for the venting case creates redundancy for the venting of the compressed air consumer, so that in the event of a first fault, in which, for example, the first safety valve malfunctions, the safety-related blocking of the compressed air supply for the compressed air consumer and/or the venting of the compressed air consumer is still guaranteed. For the second functional position of the safety valves, in which a compressed air supply for the fluid supply line and the at least one compressed air consumer connected to the valve arrangement is to be ensured, a fluidic series connection is preferably provided for the two safety valves of the safety valve group.
Die Sicherheitsventilgruppe ist als Funktionsmodul der Ventilanordnung ausgebildet und für eine Aufreihung mit weiteren Funktionsmodulen der Ventilanordnung zu einer kompakten Einheit, die auch als Ventilinsel bezeichnet werden kann, vorgesehen.The safety valve group is designed as a functional module of the valve arrangement and is intended to be arranged in series with other functional modules of the valve arrangement to form a compact unit, which can also be referred to as a valve island.
Die Sicherheitssteuerung kann als separate Komponente außerhalb der angereihten Funktionsmodule vorgesehen sein und über eine Verdrahtung, insbesondere über Kabelverbindungen, elektrisch zwischen die Ventilsteuerung und die Sicherheitsventilgruppe eingeschleift sein. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Sicherheitssteuerung ebenfalls als Funktionsmodul der Ventilanordnung ausgebildet ist und rein exemplarisch unmittelbar benachbart zur Sicherheitsventilgruppe oder beabstandet zur Sicherheitsventilgruppe in der Ventilanordnung angeordnet ist.The safety control can be provided as a separate component outside the connected functional modules and can be electrically connected between the valve control and the safety valve group via wiring, in particular via cable connections. It is preferably provided that the safety control is also designed as a functional module of the valve arrangement and, purely by way of example, is arranged directly adjacent to the safety valve group or at a distance from the safety valve group in the valve arrangement.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Funktionsmodule der Ventilanordnung zumindest im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet sind und mit aneinander angrenzenden Seitenflächen längs einer Aufreihungsrichtung aneinander angereiht werden können.It is preferably provided that the functional modules of the valve arrangement are at least substantially cuboid-shaped and can be arranged in a row with adjacent side surfaces along a row direction.
Ferner umfasst die Ventilanordnung als Funktionsmodul eine Ventilscheibengruppe sowie eine vorzugsweise als weiteres Funktionsmodul ausgebildete Ventilsteuerung. Alternativ ist die Ventilsteuerung als separate Komponente außerhalb der angereihten Funktionsmodule vorgesehen sein und über eine Verdrahtung, vorzugsweise über Kabelverbindungen, insbesondere über eine Busverbindung, elektrisch stromauf der Sicherheitsventilgruppe und der Ventilscheibengruppe eingebunden.Furthermore, the valve arrangement comprises a valve disc group as a functional module and a valve control, preferably designed as a further functional module. Alternatively, the valve control can be provided as a separate component outside the series-connected functional modules and electrically integrated upstream of the safety valve group and the valve disc group via wiring, preferably via cable connections, in particular via a bus connection.
Die Ventilscheibengruppe umfasst eine oder mehrere, insbesondere gleichartig ausgebildete, Ventilscheiben, die jeweils wenigstens ein elektrisch ansteuerbares Ventil aufweisen. Mit dem elektrisch ansteuerbaren Ventil kann ein Fluidstrom durch einen Fluidkanal, der in der jeweiligen Ventilscheibe zwischen einem Eingangsanschluss und einem Ausgangsanschluss verläuft, beeinflusst werden. Beispielsweise ist das elektrisch ansteuerbare Ventil als Sitzventil oder Schieberventil ausgebildet und mit rein exemplarisch einem Magnetspulenantrieb oder einem piezoelektrischen Antrieb zur Bewegung eines im Fluidkanal angeordneten Ventilglieds ausgerüstet.The valve disc group comprises one or more, particularly similarly designed, valve discs, each having at least one electrically controllable valve. The electrically controllable valve can be used to influence a fluid flow through a fluid channel extending in the respective valve disc between an inlet port and an outlet port. For example, the electrically controllable valve is designed as a seat valve or slide valve and is equipped, purely by way of example, with a solenoid drive or a piezoelectric drive for moving a valve member arranged in the fluid channel.
Jedes der elektrisch ansteuerbaren Ventile der Ventilscheiben ist mit einem elektrischen Versorgungsstrang, der sich durch die Ventilscheibengruppe erstreckt, verbunden. Der elektrische Versorgungsstrang erstreckt sich auch durch weitere Funktionsmodule der Ventilanordnung, vorzugsweise durch alle Funktionsmodule der Ventilanordnung, und gewährleistet eine elektrische Verbindung zwischen der Ventilscheibengruppe und der Ventilsteuerung. Beispielhaft ist vorgesehen, dass jedes der Funktionsmodule an einander entgegengesetzten Außenflächen mit einem Steckverbinder versehen ist, der für eine elektrische Kopplung mit einem benachbart angereihten Funktionsmodul ausgebildet ist und dass die Steckverbinder des jeweiligen Funktionsmoduls durch eine Kabelverbindung oder eine gedruckte Schaltung (Leiterplatte), elektrisch miteinander verbunden sind.Each of the electrically controllable valves of the valve discs is connected to an electrical supply line that extends through the valve disc group. The electrical supply line also extends through other functional modules of the valve arrangement, preferably through all functional modules of the valve arrangement, and ensures an electrical connection between the valve disc group and the valve control. For example, it is provided that each of the functional modules is provided on opposite outer surfaces with a plug connector that is designed for electrical coupling to an adjacent functional module, and that the plug connectors of the respective functional module are electrically connected to one another by a cable connection or a printed circuit (circuit board).
Die Ventilsteuerung ist als elektrische oder elektronische Steuerung zur elektrischen Ansteuerung der Ventilscheiben ausgebildet und kann beispielsweise mit einem Sensor oder mehreren Sensoren elektrisch verbunden sein, die Bestandteil der Maschine oder Anlage sind, der die Ventilanordnung zugeordnet sind. Ergänzend oder alternativ kann die Ventilsteuerung mit einer übergeordneten Steuerung verbunden sein. Die Aufgabe der Ventilsteuerung besteht darin, eine koordinierte Ansteuerung der Ventilscheiben vorzunehmen, um eine bestimmungsgemäße Funktion von Druckluftverbrauchern, die der Maschine oder Anlage zugeordnet sind, zu ermöglichen.The valve control is designed as an electrical or electronic control for electrically controlling the valve discs and can, for example, be electrically connected to one or more sensors that are part of the machine or system to which the valve arrangement is assigned. Additionally or alternatively, the valve control can be connected to a higher-level control system. The task of the valve control is to coordinate the control of the valve discs to enable the compressed air consumers assigned to the machine or system to function as intended.
Ferner ist jedes der elektrisch ansteuerbaren Ventile der Ventilscheibengruppe mit einem Fluidversorgungsstrang verbunden, über den eine Zufuhr von Druckluft an das jeweilige elektrisch ansteuerbares Ventil und/oder eine Abfuhr von Druckluft von dem jeweiligen elektrisch ansteuerbaren Ventil erfolgen kann. Hierzu ist insbesondere vorgesehen, dass jede Ventilscheibe der Ventilscheibengruppe einen oder mehrere längs der Aufreihungsrichtung ausgerichtete Fluidkanäle umfasst, die an einander entgegengesetzten Außenflächen der jeweiligen Ventilscheibe ausmünden und für eine fluiddichte Ankopplung mit einer benachbart angeordneten Ventilscheibe ausgebildet sind. Diese Fluidkanäle bilden den Fluidversorgungsstrang und erstrecken sich vorzugsweise auch durch weitere Funktionsmodule der Ventilanordnung. Innerhalb der jeweiligen Ventilscheibe ist vorgesehen, dass eine fluidisch kommunizierende Verbindung zwischen dem Fluidversorgungsstrang und dem Eingangsanschluss des Fluidkanals, der die Ventilscheibe durchsetzt, vorliegt. Der Ausgangsanschluss der Ventilscheibe bildet typischerweise den Arbeitsanschluss, an dem der Druckluftverbraucher unmittelbar oder unter Zwischenschaltung einer starren oder flexiblen Fluidleitung, insbesondere eines Fluidschlauchs, angeschlossen werden kann.Furthermore, each of the electrically controllable valves of the valve disc group is connected to a fluid supply line, via which a supply of compressed air to the respective electrically controllable valve and/or a discharge of compressed air from the respective electrically controllable valve. For this purpose, it is provided in particular that each valve disc of the valve disc group comprises one or more fluid channels aligned along the row direction, which open out on opposite outer surfaces of the respective valve disc and are designed for fluid-tight coupling with an adjacently arranged valve disc. These fluid channels form the fluid supply line and preferably also extend through further functional modules of the valve arrangement. Within the respective valve disc, it is provided that there is a fluidically communicating connection between the fluid supply line and the inlet connection of the fluid channel that passes through the valve disc. The outlet connection of the valve disc typically forms the working connection to which the compressed air consumer can be connected directly or with the interposition of a rigid or flexible fluid line, in particular a fluid hose.
Beispielhaft ist vorgesehen, dass der Fluidversorgungsstrang oder zumindest einzelne Fluidkanäle des Fluidversorgungsstrangs auch die Ventilsteuerung und/oder die Sicherheitssteuerung durchsetzen. In jedem Fall ist vorgesehen, dass sich der Fluidversorgungsstrang bis zur Sicherheitsventilgruppe erstreckt, sodass eine fluidisch kommunizierende Verbindung zwischen der Ventilscheibengruppe und der Sicherheitsventilgruppe gewährleistet ist. Je nach Ausgestaltung der Sicherheitsventilgruppe und in Abhängigkeit von der Ausgestaltung des Fluidversorgungsstrangs kann somit die Blockierung der Druckluftversorgung für den oder die Druckluftverbraucher und/oder eine Entlüftung für den oder die Druckluftverbraucher vorgenommen werden.For example, it is provided that the fluid supply line or at least individual fluid channels of the fluid supply line also pass through the valve control and/or the safety control. In any case, it is provided that the fluid supply line extends to the safety valve group, thus ensuring a fluidically communicating connection between the valve disc group and the safety valve group. Depending on the design of the safety valve group and the design of the fluid supply line, the compressed air supply to the compressed air consumer(s) can be blocked and/or vented.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous further developments of the invention are the subject of the subclaims.
Zweckmäßig ist es, wenn der Fluidversorgungsstrang einen Arbeitsluftkanal umfasst und wenn das erste Sicherheitsventil und das zweite Sicherheitsventil für eine redundante Beeinflussung eines Fluidstroms im Arbeitsluftkanal, insbesondere für eine Blockierung einer fluidisch kommunizierenden Verbindung zwischen dem Fluidanschluss und dem Arbeitsluftkanal sowie für eine Entlüftung des Arbeitsluftkanals, ausgebildet sind. Bei dieser Ausgestaltung des Fluidversorgungsstrangs und der Sicherheitsventilgruppe wird die sicherheitsgerichtete Abschaltung des Druckluftverbrauchers dadurch erzielt, dass die Sicherheitsventilgruppe sowohl eine Blockierung der Druckluftzufuhr zwischen dem Fluidanschluss und dem Arbeitsluftkanal als auch eine Entlüftung des Arbeitsluftkanals vornimmt. Hierzu ist vorzusehen, dass das erste Sicherheitsventil und das zweite Sicherheitsventil jeweils zumindest eine 3/2-Wege-Funktionalität aufweisen, insbesondere zumindest als 3/2-Wegeventile ausgebildet sind. Die beiden Sicherheitsventile sind hierfür in der Ruhestellung derart fluidisch verschaltet, dass eine kommunizierende Verbindung zwischen einer dem Fluidanschluss zugeordneten Druckluftversorgung und dem Arbeitsluftkanal vorliegt, während eine Verbindung zwischen dem Arbeitsluftkanal und einem dem Fluidanschluss zugeordneten Entlüftungsausgang unterbrochen ist. Ferner ist vorgesehen, dass die beiden Sicherheitsventile in dem Sicherheitszustand derart fluidisch verschaltet sind, dass eine Blockierung der Druckluftversorgung am Fluidanschluss sowie die Entlüftung des Druckluftverbrauchers über den Fluidanschluss gewährleistet ist. Typischerweise ist ein Arbeitsdruck im Arbeitsluftkanal in einem Bereich zwischen 0 bar und 10 bar angesiedelt.It is expedient if the fluid supply line comprises a working air duct and if the first safety valve and the second safety valve are designed for redundantly influencing a fluid flow in the working air duct, in particular for blocking a fluidically communicating connection between the fluid connection and the working air duct and for venting the working air duct. With this configuration of the fluid supply line and the safety valve group, the safety-related shutdown of the compressed air consumer is achieved in that the safety valve group both blocks the compressed air supply between the fluid connection and the working air duct and vents the working air duct. For this purpose, it is provided that the first safety valve and the second safety valve each have at least a 3/2-way functionality, in particular are designed at least as 3/2-way valves. For this purpose, the two safety valves are fluidically interconnected in the rest position such that a communicating connection exists between a compressed air supply associated with the fluid connection and the working air duct, while a connection between the working air duct and a vent outlet associated with the fluid connection is interrupted. Furthermore, the two safety valves are fluidically interconnected in the safety state such that the compressed air supply at the fluid connection is blocked and the compressed air consumer is vented via the fluid connection. Typically, the working pressure in the working air duct is in a range between 0 bar and 10 bar.
Vorteilhaft ist es, wenn eine Ventilscheibe der Ventilscheibengruppe als Direktsteuerventilscheibe mit einem elektrisch ansteuerbaren Hauptventil ausgebildet ist, wobei das Hauptventil fluidisch mit dem Arbeitsluftkanal verbunden ist und elektrisch über den elektrischen Versorgungsstrang mit der Ventilsteuerung verbunden ist. Mit einem derartigen elektrisch ansteuerbaren Hauptventil, das als Sitzventil oder als Schieberventil ausgebildet sind kann und das mit einem Magnetspulenantrieb oder einem piezoelektrischen Antrieb oder einem anderen elektrischen Aktor zur Bewegung eines im Fluidkanal angeordneten Ventilglieds ausgerüstet ist, besteht ein unmittelbarer Zusammenhang zwischen einem von der Ventilsteuerung bereitgestellten elektrischen Steuersignal und einer Reaktion des Hauptventils in der Direktsteuerventilscheibe. Ein solches Hauptventil wird auch als direktgesteuertes Ventil bezeichnet. In Abhängigkeit von der Ausgestaltung des Antriebssystems, das in dem Hauptventil für die Bewegung des Ventilglieds vorgesehen ist, kann das Hauptventil als Schaltventil oder als Proportionalventil ausgebildet sein.It is advantageous if a valve disc of the valve disc group is designed as a direct control valve disc with an electrically controllable main valve, wherein the main valve is fluidically connected to the working air channel and electrically connected to the valve control via the electrical supply line. With such an electrically controllable main valve, which can be designed as a seat valve or a slide valve and which is equipped with a solenoid drive or a piezoelectric drive or another electrical actuator for moving a valve member arranged in the fluid channel, there is a direct connection between an electrical control signal provided by the valve control and a reaction of the main valve in the direct control valve disc. Such a main valve is also referred to as a directly controlled valve. Depending on the design of the drive system provided in the main valve for moving the valve member, the main valve can be designed as a switching valve or as a proportional valve.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Fluidversorgungsstrang einen Steuerluftkanal umfasst und dass das erste Sicherheitsventil und das zweite Sicherheitsventil für eine redundante Beeinflussung eines Fluidstroms im Steuerluftkanal, insbesondere für eine Blockierung einer fluidisch kommunizierenden Verbindung zwischen dem Fluidanschluss und dem Steuerluftkanal sowie für eine Entlüftung des Steuerluftkanals, ausgebildet sind. Ein Steuerluftkanal ist erforderlich, wenn wenigstens eine der Ventilscheiben als Vorsteuerventilscheibe ausgebildet ist, die ein elektrisch ansteuerbares Vorsteuerventil aufweist, das über den elektrischen Versorgungsstrang elektrisch mit der Ventilsteuerung verbunden ist und das fluidisch mit dem Steuerluftkanal des Fluidversorgungsstrangs verbunden ist, wobei die Vorsteuerventilscheibe ein fluidisch vorgesteuertes Hauptventil aufweist, das fluidisch mit dem Vorsteuerventil und mit dem Arbeitsluftkanal verbunden ist. Eine solche Vorsteuerventilscheibe ist insbesondere dann von Interesse, wenn mit dieser Ventilscheibe ein hoher Arbeitsdruck und/oder ein hohes Arbeitsluftvolumen geschaltet werden soll und hierfür ein direktgesteuertes Hauptventil eine Dimensionierung erfordern würde, die nicht mit den Größenanforderungen und/oder den Kostenanforderungen für eine Ventilscheibe der Ventilscheibengruppe vereinbar wäre. Vorzugsweise aber nicht notwendigerweise wird im Steuerluftkanal ein geringerer Luftdruck bereitgestellt, als dies im Arbeitsluftkanal der Fall ist. Die Aufgabe des Vorsteuerventils besteht darin, in Abhängigkeit von einem elektrischen Steuersignal der Ventilsteuerung den im Steuerluftkanal vorliegenden Steuerdruck an das fluidisch vorgesteuerte Hauptventil bereitzustellen, um dieses aus einer ersten Funktionsstellung, insbesondere einer Schließstellung, in eine zweite Funktionsstellung, insbesondere eine Öffnungsstellung, zu überführen. Das fluidisch vorgesteuerte Hauptventil ist dazu ausgebildet, in einer seiner Funktionsstellungen eine fluidisch kommunizierende Verbindung zwischen dem Arbeitsluftkanal und dem Arbeitsanschluss der jeweiligen Ventilscheibe zu blockieren. Ferner ist das fluidisch vorgesteuerte Hauptventil dazu ausgebildet, im Zuge der Umschaltung zwischen der Schließstellung und der Öffnungsstellung, spätestens bei Erreichen der Öffnungsstellung, die fluidisch kommunizierende Verbindung zwischen dem Arbeitsluftkanal und dem Arbeitsanschluss zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, freizugeben.It is preferably provided that the fluid supply line comprises a control air channel and that the first safety valve and the second safety valve are designed for redundantly influencing a fluid flow in the control air channel, in particular for blocking a fluidically communicating connection between the fluid connection and the control air channel and for venting the control air channel. A control air channel is required if at least one of the valve discs is designed as a pilot valve disc, which has an electrically controllable pilot valve, which is electrically connected to the valve control via the electrical supply line and which is fluidically connected to the control air channel of the fluid supply line, wherein the pilot valve disc is a fluidically pilot-controlled main valve. valve which is fluidically connected to the pilot valve and to the working air duct. Such a pilot valve disc is of particular interest when a high working pressure and/or a high working air volume is to be switched with this valve disc and for this purpose a directly controlled main valve would require dimensions that would not be compatible with the size requirements and/or the cost requirements for a valve disc of the valve disc group. Preferably, but not necessarily, a lower air pressure is provided in the control air duct than is the case in the working air duct. The task of the pilot valve is, depending on an electrical control signal from the valve control, to provide the control pressure present in the control air duct to the fluidically piloted main valve in order to transfer it from a first functional position, in particular a closed position, to a second functional position, in particular an open position. The fluidically piloted main valve is designed to block a fluidically communicating connection between the working air duct and the working connection of the respective valve disc in one of its functional positions. Furthermore, the fluidically pilot-controlled main valve is designed to at least partially, preferably completely, release the fluidically communicating connection between the working air duct and the working connection during the switching between the closed position and the open position, at the latest when the open position is reached.
Typischerweise ist vorgesehen, dass das fluidisch vorgesteuerte Hauptventil bei einer Entlüftung des Steuerluftkanals, beispielsweise durch eine Rückstellfeder, in die Schließstellung überführt wird, sodass allein durch die Entlüftung des Steuerluftkanals mit Hilfe der Sicherheitsventilgruppe zumindest die Blockierung einer weiteren Arbeitsluftversorgung für den Druckluftverbraucher erzielt werden kann.Typically, the fluidically pilot-operated main valve is moved into the closed position when the control air channel is vented, for example by a return spring, so that at least the blocking of a further working air supply for the compressed air consumer can be achieved by venting the control air channel alone with the aid of the safety valve group.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zwischen der Sicherheitsventilgruppe und der Ventilscheibengruppe eine Sperrscheibe angeordnet ist, die für eine Blockierung des Arbeitsluftkanals zwischen der Sicherheitsventilgruppe und der Ventilscheibengruppe ausgebildet ist und die einen Arbeitsluftanschluss aufweist, der für eine Einspeisung von Arbeitsluft in den Arbeitsluftkanal der Ventilscheibengruppe ausgebildet ist. Mit einer derartigen Sperrscheibe wird eine Zwischeneinspeisung von Arbeitsluft in die Ventilanordnung ermöglicht. Diese Zwischeneinspeisung ermöglicht es, einen oder mehrere Druckluftverbraucher, die an die stromab bzw. nachgelagert zur Sperrscheibe angeordnete Ventilscheibengruppe angeschlossen sind, mit einem Arbeitsdruck zu versorgen, der von einem Arbeitsdruck einer Ventilscheibengruppe abweicht, die vorgelagert bzw. stromauf zur Sperrscheibe angeordnet ist. Bei Verwendung einer derartigen Sperrscheibe beeinflusst die Sicherheitsventilgruppe den Steuerluftkanal, während kein Einfluss der Sicherheitsventilgruppe auf den stromab der Sperrscheibe verlaufenden Arbeitsluftkanal vorgesehen ist.In a further embodiment of the invention, a blocking disc is arranged between the safety valve group and the valve disc group, which is designed to block the working air channel between the safety valve group and the valve disc group and which has a working air connection designed to feed working air into the working air channel of the valve disc group. Such a blocking disc enables an intermediate feed of working air into the valve arrangement. This intermediate feed makes it possible to supply one or more compressed air consumers connected to the valve disc group arranged downstream or downstream of the blocking disc with a working pressure that differs from a working pressure of a valve disc group arranged upstream or upstream of the blocking disc. When using such a blocking disc, the safety valve group influences the control air channel, while the safety valve group has no influence on the working air channel running downstream of the blocking disc.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass zwischen der Sicherheitsventilgruppe und der Ventilscheibengruppe eine Sperrscheibe angeordnet ist, die für eine Blockierung des Steuerluftkanals zwischen der Sicherheitsventilgruppe und der Ventilscheibengruppe ausgebildet ist und die einen Steuerluftanschluss aufweist, der für eine Einspeisung von Steuerluft in den Steuerluftkanal der Ventilscheibengruppe ausgebildet ist. Mit einer derartigen Sperrscheibe wird eine Zwischeneinspeisung von Steuerluft in die Ventilanordnung ermöglicht. Diese Zwischeneinspeisung ermöglicht es, wenigstens eine Vorsteuerventilscheibe, die in der nachgelagert zur Sperrscheibe angeordneten Ventilscheibengruppe enthalten ist, mit einem Steuerdruck zu versorgen, der unabhängig von einem Steuerdruck für eine Ventilscheibengruppe ist, die vorgelagert zur Sperrscheibe angeordnet ist. Bei Verwendung einer derartigen Sperrscheibe beeinflusst die Sicherheitsventilgruppe den Arbeitsluftkanal, während keinen Einfluss der Sicherheitsventilgruppe auf den stromab der Sperrscheibe verlaufenden Steuerluftkanal vorgesehen ist.Preferably, a blocking disc is arranged between the safety valve group and the valve disc group, which is designed to block the control air channel between the safety valve group and the valve disc group and which has a control air connection designed to feed control air into the control air channel of the valve disc group. Such a blocking disc enables an intermediate feed of control air into the valve arrangement. This intermediate feed makes it possible to supply at least one pilot valve disc, which is contained in the valve disc group arranged downstream of the blocking disc, with a control pressure that is independent of a control pressure for a valve disc group arranged upstream of the blocking disc. When using such a blocking disc, the safety valve group influences the working air channel, while the safety valve group has no influence on the control air channel running downstream of the blocking disc.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das erste Sicherheitsventil und/oder das zweite Sicherheitsventil ein elektrisch mit der Sicherheitsteuerung und fluidisch mit dem Fluidanschluss verbundenes Sicherheitshauptventil aufweist und dass die Sicherheitssteuerung für eine elektrische Ansteuerung des Sicherheitshauptventils ausgebildet ist. Mit einem derartigen elektrisch ansteuerbaren Sicherheitshauptventil, das als Sitzventil oder als Schieberventil ausgebildet sind kann und das mit einem Magnetspulenantrieb oder einem piezoelektrischen Antrieb oder einem anderen elektrischen Aktor zur Bewegung eines im Fluidkanal angeordneten Ventilglieds ausgerüstet ist, besteht ein unmittelbarer Zusammenhang zwischen einem von der Sicherheitssteuerung bereitgestellten elektrischen Steuersignal und einer Reaktion des Sicherheitshauptventils der Sicherheitsventilgruppe. Ein solches Sicherheitshauptventil wird auch als direktgesteuertes Sicherheitsventil bezeichnet. In Abhängigkeit von der Ausgestaltung des Antriebssystems, das in dem Sicherheitshauptventil für die Bewegung des Ventilglieds vorgesehen ist, kann das Sicherheitshauptventil als Schaltventil oder als Proportionalventil ausgebildet sein. Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Sicherheitshauptventil bei Abwesenheit eines elektrischen Steuersignals der Sicherheitssteuerung durch eine dem Sicherheitshauptventil zugehörige Vorspanneinrichtung, beispielsweise eine Wendelfeder, in der Schließstellung verbleibt bzw. bei Abschaltung des elektrischen Steuersignals in die Schließstellung überführt wird.In a further embodiment of the invention, it is provided that the first safety valve and/or the second safety valve has a safety main valve that is electrically connected to the safety controller and fluidically connected to the fluid connection, and that the safety controller is designed for electrically controlling the safety main valve. With such an electrically controllable safety main valve, which can be designed as a seat valve or a slide valve and is equipped with a solenoid drive or a piezoelectric drive or another electrical actuator for moving a valve member arranged in the fluid channel, there is a direct connection between an electrical control signal provided by the safety controller and a reaction of the safety main valve of the safety valve group. Such a safety main valve is also referred to as a directly controlled safety valve. Depending on the design of the drive system provided in the safety main valve for moving the valve member, the safety main valve can be designed as a switching valve or as a proportional valve. It is preferably provided that, in the absence of an electrical control signal from the safety controller, the safety main valve is controlled by a associated pre-tensioning device, for example a coil spring, remains in the closed position or is transferred to the closed position when the electrical control signal is switched off.
In der Schließstellung, die auch als Sicherheitsstellung bezeichnet werden kann, ist das Sicherheitshauptventil vorzugsweise dazu ausgebildet, eine fluidisch kommunizierende Verbindung zwischen der Arbeitsdruckversorgung am Fluidanschluss und dem Arbeitsluftkanal und/oder zwischen der Steuerluftversorgung am Fluidanschluss und dem Steuerluftkanal zu blockieren und ergänzend oder alternativ eine Entlüftung des Arbeitsluftkanals und/oder des Steuerluftkanals vorzunehmen.In the closed position, which can also be referred to as the safety position, the main safety valve is preferably designed to block a fluidically communicating connection between the working pressure supply at the fluid connection and the working air duct and/or between the control air supply at the fluid connection and the control air duct and, additionally or alternatively, to vent the working air duct and/or the control air duct.
Besonders bevorzugt kann vorgesehen sein, dass das erste Sicherheitsventil und das zweite Sicherheitsventil in technischer Hinsicht, beispielsweise im Hinblick auf das jeweilige Antriebssystem und/oder das Ventilglied und/oder die Fluidführung im Sicherheitsventilgehäuse unterschiedlich gestaltet sind, um damit eine diversitäre Redundanz zu erzielen. Die Verwendung derart ausgebildeter Sicherheitsventile ist insbesondere dann vorgesehen, wenn mit den Sicherheitsventilen ausschließlich eine Einflussnahme auf den Steuerluftkanal und/oder den Arbeitsluftkanal einer stromab nachgelagerten Ventilscheibengruppe genommen werden soll.Particularly preferably, it can be provided that the first safety valve and the second safety valve are designed differently from a technical perspective, for example with regard to the respective drive system and/or the valve member and/or the fluid guide in the safety valve housing, in order to achieve diverse redundancy. The use of safety valves designed in this way is particularly intended when the safety valves are intended exclusively to influence the control air channel and/or the working air channel of a downstream valve disc group.
Bei einer alternativen Ausgestaltung der Sicherheitsventilgruppe ist vorgesehen, dass das erste Sicherheitsventil und/oder das zweite Sicherheitsventil ein elektrisch mit der Sicherheitsteuerung und fluidisch mit dem Fluidanschluss verbundenes Sicherheitsvorsteuerventil und ein fluidisch mit dem Sicherheitsvorsteuerventil und fluidisch mit dem Fluidanschluss verbundenes Sicherheitshauptventil aufweist, wobei die Sicherheitssteuerung für eine elektrische Ansteuerung des Sicherheitsvorsteuerventils ausgebildet ist und wobei das Sicherheitsvorsteuerventil für eine fluidische Ansteuerung des Sicherheitshauptventils ausgebildet ist.In an alternative embodiment of the safety valve group, it is provided that the first safety valve and/or the second safety valve has a safety pilot valve electrically connected to the safety controller and fluidically connected to the fluid connection and a safety main valve fluidically connected to the safety pilot valve and fluidically connected to the fluid connection, wherein the safety controller is designed for electrical control of the safety pilot valve and wherein the safety pilot valve is designed for fluidic control of the safety main valve.
Eine derartige Ausgestaltung der beiden Sicherheitsventile ist insbesondere dann von Interesse, wenn mit den Sicherheitsventilen der Arbeitsdruck für die stromab nachgelagerte Ventilscheibengruppe geschaltet werden soll und hierfür ein direktgesteuertes Sicherheitshauptventil eine Dimensionierung erfordern würde, die nicht mit den Größenanforderungen und/oder den Kostenanforderungen für die Sicherheitsventilgruppe vereinbar wären. Die Aufgabe des Sicherheitsvorsteuerventils besteht darin, in Abhängigkeit von einem elektrischen Steuersignal der Sicherheitssteuerung den im Steuerluftkanal vorliegenden Steuerdruck an das fluidisch vorgesteuerte Hauptventil bereitzustellen, um dieses aus einer ersten Funktionsstellung, insbesondere einer Schließstellung, in eine zweite Funktionsstellung, insbesondere eine Öffnungsstellung, zu überführen. Das fluidisch vorgesteuerte Sicherheitshauptventil ist vorzugsweise dazu ausgebildet, in der Schließstellung, die auch als Sicherheitsstellung bezeichnet werden kann, eine fluidisch kommunizierende Verbindung zwischen der Arbeitsdruckversorgung am Fluidanschluss und dem Arbeitsluftkanal und/oder zwischen der Steuerluftversorgung am Fluidanschluss und dem Steuerluftkanal zu blockieren und ergänzend oder alternativ eine Entlüftung des Arbeitsluftkanals und/oder des Steuerluftkanals vorzunehmen.Such a design of the two safety valves is particularly interesting when the safety valves are intended to switch the working pressure for the downstream valve disc group and a directly controlled safety main valve would require dimensions that would not be compatible with the size and/or cost requirements for the safety valve group. The task of the safety pilot valve is to provide the control pressure present in the control air channel to the fluidically piloted main valve as a function of an electrical control signal from the safety control system in order to transfer the latter from a first functional position, in particular a closed position, to a second functional position, in particular an open position. The fluidically piloted safety main valve is preferably designed, in the closed position, which can also be referred to as the safety position, to block a fluidically communicating connection between the working pressure supply at the fluid connection and the working air channel and/or between the control air supply at the fluid connection and the control air channel and, additionally or alternatively, to vent the working air channel and/or the control air channel.
Besonders bevorzugt kann vorgesehen sein, dass das erste Sicherheitsventil und das zweite Sicherheitsventil in technischer Hinsicht, beispielsweise im Hinblick auf das jeweilige Antriebssystem und/oder das Ventilglied und/oder die Fluidführung im Sicherheitsventilgehäuse unterschiedlich gestaltet sind, um damit eine diversitäre Redundanz zu erzielen.Particularly preferably, it can be provided that the first safety valve and the second safety valve are designed differently from a technical point of view, for example with regard to the respective drive system and/or the valve member and/or the fluid guide in the safety valve housing, in order to thereby achieve diverse redundancy.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das erste Sicherheitsventil und/oder das zweite Sicherheitsventil mit einem Stellungssensor ausgerüstet ist, der zur Erfassung einer Ventilstellung ausgebildet ist und der elektrisch mit der Sicherheitssteuerung verbunden ist. Mit dem Stellungssensor kann eine Position des Ventilglieds des jeweiligen Sicherheitsventils erfasst werden, um für die Sicherheitssteuerung eine Möglichkeit zur Verfügung zu stellen, ein Schaltverhalten des jeweiligen Sicherheitsventils bei einer sicherheitsgerichteten Ansteuerung zu überwachen. Beispielhaft ist der Stellungssensor dazu ausgebildet, eine Anordnung des Ventilglieds in der Schließstellung zu erfassen und für diesen Fall ein vorgegebenes erstes Sensorsignal bereitzustellen, Sofern sich das Ventilglied nicht in der Schließstellung befinden sollte, stellt der Stellungssensor ein vorgegebenes zweites Sensorsignal bereit, das sich vom ersten Sensorsignal unterscheidet. Anhand dieser Sensorsignale wird die Sicherheitssteuerung in die Lage versetzt, die Positionierung des Ventilglieds in der Sperrstellung zu überprüfen. Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Stellungssensor für eine Überwachung der Position des Ventilglieds zumindest längs eines Teils eines Bewegungswegs für das Ventilglied ausgebildet ist. Hierbei kann die Sicherheitssteuerung insbesondere anhand eines Bewegungsverhaltens des Ventilglieds eine Analyse eines Funktionszustands für das jeweilige Sicherheitsventil vornehmen. Bevorzugt ist die Sicherheitssteuerung derart ausgebildet, dass sie für den Fall einer Abweichung zwischen einem erwarteten Sensorsignal des Stellungssensors und einer tatsächlichen Sensorsignal des Stellungssensors zum einen Maßnahmen ergreift, mit denen der Druckluftverbraucher oder die Druckluftverbraucher, die mit der Ventilanordnung verbunden sind, stillgesetzt oder energielos gemacht werden. Ferner kann die Sicherheitssteuerung weitere Maßnahmen ergreifen, die beispielsweise eine Wiederinbetriebnahme der mit der Ventilanordnung ausgerüsteten Maschine oder Anlage erst nach Freigabe durch autorisiertes Bedienpersonal ermöglicht.In an advantageous development of the invention, it is provided that the first safety valve and/or the second safety valve is equipped with a position sensor that is designed to detect a valve position and that is electrically connected to the safety controller. The position sensor can be used to detect a position of the valve member of the respective safety valve in order to provide the safety controller with a means of monitoring the switching behavior of the respective safety valve during safety-related actuation. For example, the position sensor is designed to detect an arrangement of the valve member in the closed position and to provide a predetermined first sensor signal for this case. If the valve member is not in the closed position, the position sensor provides a predetermined second sensor signal that differs from the first sensor signal. Based on these sensor signals, the safety controller is enabled to check the positioning of the valve member in the blocked position. Alternatively, it can be provided that the position sensor is designed to monitor the position of the valve member at least along part of a movement path for the valve member. In this case, the safety control system can, in particular, carry out an analysis of a functional state for the respective safety valve based on the movement behavior of the valve element. Preferably, the safety control system is designed such that, in the event of a deviation between an expected sensor signal of the position sensor and an actual sensor signal of the position sensor, it takes measures with which the compressed air consumer or consumers connected to the valve arrangement voltage, are shut down or de-energized. Furthermore, the safety control system can take further measures that, for example, only allow the machine or system equipped with the valve arrangement to be restarted after release by authorized operating personnel.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Hierbei zeigt:
-
1 eine streng schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Ventilanordnung, die eine Aneinanderreihung einer Einspeiseplatte, einer Ventilsteuerung, einer Sicherheitssteuerung, einer Sicherheitsventilgruppe und einer Ventilscheibengruppe umfasst, -
2 eine streng schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Ventilanordnung, bei der eine Zwischeneinspeisung zwischen der Sicherheitsventilgruppe und der Ventilscheibengruppe vorgesehen ist, -
3 eine streng schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform einer Ventilanordnung, bei der die Sicherheitsventilgruppe unmittelbar der Einspeiseplatte zugeordnet ist -
4 ein streng schematisches Fluidschaltbild einer ersten Ausführungsform für eine Verschaltung einer Ventilsteuerung, einer Sicherheitssteuerung, einer Sicherheitsventilgruppe und einer Ventilscheibengruppe sowie zugeordneten Druckluftverbrauchern, wobei eine Abschaltung von Arbeitsluft und Steuerluft durch die Sicherheitsventilgruppe vorgesehen sind, -
5 ein streng schematisches Fluidschaltbild einer zweiten Ausführungsform für eine Verschaltung einer Ventilsteuerung, einer Sicherheitssteuerung, einer Sicherheitsventilgruppe und einer Ventilscheibengruppe sowie zugeordneten Druckluftverbrauchern, wobei eine Abschaltung von Arbeitsluft durch die Sicherheitsventilgruppe und eine Zwischeneinspeisung von Steuerluft vorgesehen sind, -
6 ein streng schematisches Fluidschaltbild einer ersten Ausführungsform für eine Verschaltung einer Ventilsteuerung, einer Sicherheitssteuerung, einer Sicherheitsventilgruppe und eine Ventilscheibengruppe sowie zugeordneten Druckluftverbrauchern, wobei eine Abschaltung von Steuerluft durch die Sicherheitsventilgruppe und eine Zwischeneinspeisung von Arbeitsluft vorgesehen sind.
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1 a strictly schematic representation of a first embodiment of a valve arrangement comprising a series of a feed plate, a valve control, a safety control, a safety valve group and a valve disc group, -
2 a strictly schematic representation of a second embodiment of a valve arrangement in which an intermediate feed is provided between the safety valve group and the valve disc group, -
3 a strictly schematic representation of a third embodiment of a valve arrangement in which the safety valve group is directly assigned to the feed plate -
4 a strictly schematic fluid circuit diagram of a first embodiment for interconnecting a valve control, a safety control, a safety valve group and a valve disc group as well as associated compressed air consumers, wherein a shutdown of working air and control air is provided by the safety valve group, -
5 a strictly schematic fluid circuit diagram of a second embodiment for interconnecting a valve control, a safety control, a safety valve group and a valve disc group as well as associated compressed air consumers, wherein a shutdown of working air by the safety valve group and an intermediate supply of control air are provided, -
6 a strictly schematic fluid circuit diagram of a first embodiment for interconnecting a valve control, a safety control, a safety valve group and a valve disc group as well as associated compressed air consumers, wherein a shutdown of control air by the safety valve group and an intermediate feed of working air are provided.
Eine in der
Die in der
Die Einspeiseplatte 4 ist rein exemplarisch mit einem Arbeitsluftanschluss 10 und einem Entlüftungsanschluss 12 ausgestattet. Der Arbeitsluftanschluss 10 kann beispielsweise mit einer nicht dargestellten Druckluftquelle verbunden werden, die im Hinblick auf einen bereitzustellen Maximaldruck sowie im Hinblick auf einen bereitzustellenden maximalen Volumenstrom dazu ausgebildet ist, mehrere Druckluftverbraucher, die mit der Ventilanordnung 1 verbunden werden können, zu versorgen. Rein exemplarisch ist vorgesehen, dass die Steuerluft für die Sicherheitsventilgruppe 7 und die Ventilscheibengruppe 8 unmittelbar von der Arbeitsluft abgezweigt wird.The
Der Entlüftungsanschluss 12 ermöglicht die Abfuhr von Druckluft aus der Ventilanordnung und kann beispielsweise mit einem nicht dargestellten Schalldämpfer versehen werden.The
Ausgehend von der Einspeiseplatte 4 erstrecken sich längs der Aufreihungsrichtung 2 durch sämtliche stromab der Einspeiseplatte 4 angeordneten Funktionsmodule 3 jeweils ein Arbeitsluftkanal 18, ein Steuerluftkanal 19 sowie ein Entlüftungskanal 20, die einen Fluidversorgungsstrang 17 bilden. Hierbei ist vorgesehen, dass der Arbeitsluftkanal 18, der Steuerluftkanal 19 und der Entlüftungskanal 20 mit Ausnahme der Einspeiseplatte 4 jedes der Funktionsmodule 3 jeweils zwischen einander entgegengesetzten Seitenflächen 21, 22 des jeweiligen Funktionsmodulen 3 (in der Darstellung der
Angrenzend an die Einspeiseplatte 4 ist bei der Ventilanordnung 1 gemäß der
Jedes der Funktionsmodule 3 wird jeweils zwischen den einander entgegengesetzten Seitenflächen 21, 22 von dem elektrischen Versorgungsstrang 17 durchsetzt, der jeweils an den Seitenflächen 21, 22 ausmündet. Die Anordnung des elektrischen Versorgungsstrangs 17 ist an der rechten Seitenfläche 22 der Ventilscheibengruppe 8 zu erkennen, der dort mit einem Kontaktstecker versehen ist. Bei einer praktischen Verwendung dieser Kontaktstecker durch die nicht dargestellte Abschlussplatte geschützt.Each of the
Angrenzend an die Ventilsteuerung 5 ist rein exemplarisch eine Sicherheitssteuerung 6 angereiht, die auf einer nicht näher dargestellten gedruckten Schaltung einen Mikroprozessor sowie zum Betrieb des Mikroprozessors notwendige elektrische und elektronische Peripheriekomponenten aufweist. Dabei dient der Mikroprozessor zum Empfang und zur Verarbeitung von elektrischen Sensorsignalen, die an Sensoreingängen 25, 26, 27 beispielsweise von einem Sicherheitssensor 99 oder von Stellungssensoren 78, 79 bereitgestellt werden können, wie sie in den
Die Sicherheitssteuerung 6 ist derart beschaffen, dass an den Sensoreingängen 25, 26, 27 bereitgestellte Sensorsignale sicherheitsgerichtet verarbeitet werden können. Hierzu kann beispielsweise eine Verarbeitung der Sensorsignale in unterschiedlichen Computerprogrammmodulen, die vorzugsweise in unterschiedlicher Weise programmiert sind, vorgenommen werden. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Sensorsignale in mehreren, insbesondere unterschiedlich aufgebauten und programmierten, Mikroprozessoren verarbeitet werden. Die aus der Verarbeitung der Sensorsignale resultierenden Verarbeitungsergebnisse werden miteinander verglichen. Beispielhaft kann vorgesehen sein, dass eine Auslösung einer Sicherheitsfunktionen durch die Sicherheitssteuerung 6 vorgenommen wird, sofern die Verarbeitungsergebnisse nicht innerhalb eines vorgegebenen Toleranzintervalls liegen. Ferner kann eine Auslösung eine Sicherheitsfunktionen durch die Sicherheitssteuerung vorgenommen werden, sofern die Verarbeitungsergebnisse innerhalb des vorgegebenen Toleranzintervalls liegen, jedoch ein vorgegebener Schwellwert beispielsweise überschritten oder unterschritten ist. Eine Kommunikation zwischen der Sicherheitsteuerung 6 und Sicherheitsventilen 51, 52 der stromab angereihten Sicherheitsventilgruppe 7 findet vorzugsweise über separate elektrische Leitungen im elektrischen Versorgungsstrang 17 statt. Alternativ kann eine Kommunikation zwischen der Sicherheitsteuerung 6 und der Sicherheitsventilgruppe 7 auch über sicherheitsgerichtete Datenpakete einer internen Buskommunikation der Ventilanordnung 1 durchgeführt werden.The
Die in der Sicherheitsventilgruppe 7 enthaltenen Sicherheitsventile 51, 52 werden nachstehend im Zusammenhang mit den
Die zweite Ausführungsform einer Ventilanordnung 81, wie sie in der
Die dritte Ausführungsform einer Ventilanordnung 91, wie sie in der
Die fluidische Verschaltung der Ventilanordnung 91 ist in der
Das in der
Wie der Darstellung der
Die Ventilsteuerung 5 ist zur Verarbeitung der elektrischen Signale der übergeordneten Steuerung 32 sowie zur Bereitstellung von elektrischen Steuersignalen an die rein exemplarisch als Vorsteuerventilscheiben ausgebildeten Ventilscheiben 101, 102 der Ventilscheibengruppe 8 ausgebildet. Hierzu sind die Ventilscheiben 101, 102 über Steuerleitungen 33, 34 elektrisch mit der Ventilsteuerung 5 verbunden.The
Ferner ist vorgesehen, dass die am Versorgungseingang 14 der Ventilsteuerung 5 gemäß der
Die Sicherheitssteuerung 6 ist über eine erste Sicherheitssteuerleitung 53 elektrisch mit dem ersten Sicherheitsventil 51 verbunden. Ferner ist die Sicherheitssteuerung 6 über eine zweite Sicherheitssteuerleitung 54 mit dem zweiten Sicherheitsventil 52 verbunden. Ferner erstreckt sich zwischen dem Sicherheitssensor 99, der rein exemplarisch als Türkontaktsensor eines nur schematisch gezeigten, um die beiden Druckluftverbraucher 30, 31 angeordneten Sicherheitszauns 100 ausgebildet ist, und der Sicherheitsteuerung 6 eine erste Sensorleitung 55. Eine zweite Sensorleitung 56 erstreckt sich zwischen einem Stellungssensor 78, der dem ersten Sicherheitsventil 51 zugeordnet ist. Eine dritte Sensorleitung 57 erstreckt sich zwischen einem Stellungssensor 79, der dem zweiten Sicherheitsventil 52 zugeordnet ist.The
Beispielhaft sind die beiden Sicherheitsventile 51, 52 jeweils als elektropneumatisch vorgesteuerte 5/2-Wegeventile ausgebildet, die jeweils von einer Federeinrichtung 58, 59 in einer ersten Funktionsstellung gehalten werden, wie sie in der
Bei einer Abschaltung des elektrischen Steuersignals durch die Sicherheitssteuerung 6 wird die Zufuhr von Steuerluft durch die Vorsteuerventile 60, 61 an die zugeordneten Hauptventile 62, 63 unterbrochen. Vorzugsweise sind die Vorsteuerventile 60, 61 derart ausgebildet, dass sie zusätzlich zu der Unterbrechung der Zufuhr von Steuerluft auch eine Druckreduktion im jeweiligen nicht näher dargestellten Steuerluftabschnitt des zugeordneten Hauptventils 62, 63 bewirken, sodass das zugeordnete Hauptventil 62, 63 durch Einwirkung der Federeinrichtung 58 bzw. 59 aus der nicht dargestellten zweiten Funktionsstellung in die erste Funktionsstellung gemäß der
Da es sich bei der ersten Funktionsstellung um die sichere Funktionsstellung für die Sicherheitsventilgruppe 7 handelt, ist die Sicherheitssteuerung 6 dazu ausgebildet, eine Fehlermeldung auszugeben, sofern nach einer Abschaltung der elektrischen Steuersignale für die beiden Vorsteuerventile 60, 61 nicht innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne die beiden Stellungssensoren 78, 79 die Rückkehr der jeweiligen Hauptventil 62, 63 in die erste Funktionsposition anzeigen. Diese Fehlermeldung kann beispielsweise dazu führen, dass ein erneutes Ansteuern der beiden Sicherheitsventile 51, 52 unterbunden wird. Ergänzend kann diese Fehlermeldung optisch oder akustisch durch die Sicherheitssteuerung 6 angezeigt werden oder über eine Kommunikation mit der Ventilsteuerung 5 an die übergeordnete Steuerung 32 weitergeleitet werden, um dort geeignete Maßnahmen durchzuführen, mit denen eine Behebung des Fehlers eingeleitet werden kann.Since the first functional position is the safe functional position for the
Wie der Darstellung der
Innerhalb der Sicherheitsventilgruppe 7 verzweigt sich die Versorgungsleitung 36 zu den beiden Vorsteuerventilen 60 und 61, um dort die benötigte Steuerluft bereitzustellen, sowie zu einem ersten Eingangsanschluss 66 des ersten Sicherheitsventils 51. Ein zweiter Eingangsanschluss 67 des ersten Sicherheitsventils 51 steht über eine Entlüftungsleitung 38, die mit einem ersten Luftauslass 39 und einem zweiten Luftauslass 40 versehen ist, mit einem zweiten Eingangsanschluss 72 des zweiten Sicherheitsventils 52 in Verbindung. Ferner sind einem ersten Ausgangsanschluss 68 und einem dritten Ausgangsanschluss 70 des ersten Sicherheitsventils 51 jeweils ein nicht bezeichneter Sperrkanal zugeordnet. Ein zweiter Ausgangsanschluss 69 des ersten Sicherheitsventils 51 steht über eine Verbindungsleitung 41 mit einem ersten Eingangsanschluss 71 des zweiten Sicherheitsventil 52 in Verbindung. Einem ersten Ausgangsanschluss 73 und einem dritten Ausgangsanschluss 75 sind jeweils nicht bezeichnete Sperrkanäle zugeordnet. Ein zweiter Ausgangsanschluss 74 des zweiten Sicherheitsventils 52 ist mit einer Versorgungsleitung 42 verbunden, die sich zu einem ersten Schaltventil 103 der ersten Ventilscheibe 101 und zu einem zweiten Schaltventil 104 der zweiten Ventilscheibe 102 erstreckt.Within the
Die Versorgungsleitung 42 verzweigt sich sowohl in der ersten Ventilscheibe 101 als auch in der zweiten Ventilscheibe 102 jeweils als Steuerluftversorgung zu einem Vorsteuerventil 105, 106 sowie als Arbeitsluftversorgung zu einem Hauptventil 107, 108. Hierbei ist die Versorgungsleitung 42 jeweils mit einem zweiten Eingangsanschluss 112, 117 des ersten Schaltventils 103 bzw. des zweiten Schaltventils 104 verbunden.The
Bei beiden Schaltventilen 103, 104 sind der erste Eingangsanschluss 111, 116 sowie der dritte Eingangsanschluss 113, 118 jeweils mit nicht bezeichneten Entlüftungsausgängen verbunden. Der erste Ausgangsanschluss 114 des ersten Schaltventils 103 ist mit einem ersten Arbeitsanschluss 43 des ersten Druckluftverbrauchers 30 verbunden. Der zweite Ausgangsanschluss 115 des ersten Schallventils 103 ist mit einem zweiten Arbeitsanschluss 44 des ersten Druckluftverbrauchers 30 verbunden. Der erste Ausgangsanschluss 119 des zweiten Schaltventils 104 ist mit einem ersten Arbeitsanschluss 45 des zweiten Druckluftverbrauchers 31 verbunden. Der zweite Ausgangsanschluss 120 des zweiten Schaltventils 104 ist mit einem zweiten Arbeitsanschluss 46 des zweiten Druckluftverbrauchers 31 verbunden.In both switching
Eine Funktionsweise der Ventilanordnung 1 gemäß der Darstellung der
Daraufhin prüft die Sicherheitssteuerung 6, ob eventuell Voraussetzungen vorliegen, die eine Überführung der beiden Sicherheitsventile 51, 52 aus der ersten Funktionsstellung in die zweite Funktionsstellung verhindern. Beispielhaft wäre eine solche Voraussetzung gegeben, wenn der Sicherheitssensor 99 am Sicherheitszaun 100 ein Signal an die Sicherheitssteuerung 6 bereitstellt, aus dem hervorgeht, dass die Sicherheitstür im Sicherheitszaun 100 geöffnet ist, wie dies rein exemplarisch in der Darstellung der
Sofern keine der vorgenannten Voraussetzungen vorliegt, kann die Sicherheitssteuerung 6 eine elektrische Ansteuerung der Vorsteuerventile 60, 61 der Sicherheitsventile 51, 52 vornehmen, sodass beide Sicherheitsventile 51, 52 aus der ersten Funktionsstellung gemäß der
Sollte während dieses regulären Betriebs der Ventilanordnung 1 ein sicherheitsgerichtetes Sensorsignal an die Sicherheitssteuerung 6 bereitgestellt werden, was bei der Ausführungsform der
Für den Fall, dass beide Sicherheitsventile 51, 52 tatsächlich die erste Funktionsstellung gemäß der
Sofern das erste Sicherheitsventil 51 aufgrund einer Fehlfunktion in der nicht dargestellten zweiten Funktionsposition verbleiben sollte, was als erster Fehlerfall anzusehen ist, wird dennoch durch die Umschaltung des zweiten Sicherheitsventils 52 aus der nicht dargestellten zweiten Funktionsposition in die erste Funktionsposition gemäß der
Sofern das zweite Sicherheitsventil 52 aufgrund einer Fehlfunktion in der nicht dargestellten zweiten Funktionsposition verbleiben sollte, was ebenfalls als erster Fehlerfall anzusehen ist, wird dennoch durch die Umschaltung des ersten Sicherheitsventils 51 aus der nicht dargestellten zweiten Funktionsposition in die erste Funktionsposition gemäß der
In der
In der
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102024111008.2A DE102024111008B3 (en) | 2024-04-19 | 2024-04-19 | Valve arrangement |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102024111008.2A DE102024111008B3 (en) | 2024-04-19 | 2024-04-19 | Valve arrangement |
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|---|---|
| DE102024111008B3 true DE102024111008B3 (en) | 2025-06-12 |
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ID=95783419
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|---|---|
| DE (1) | DE102024111008B3 (en) |
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-
2024
- 2024-04-19 DE DE102024111008.2A patent/DE102024111008B3/en active Active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102013016652A1 (en) | 2013-10-08 | 2015-04-09 | Festo Ag & Co. Kg | Valve battery with safety valve |
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