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Dokumentenidentifikation DE602004004954T2 22.11.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001508734
Titel Elektromagnetisch betätigtes Pneumatikventil mit einem integrierten Durchgang und einem schnellen Einfassungskörper
Anmelder Mac Valves, Inc., Wixom, Mich., US
Erfinder Williams, Kevin C., Wixom, Michigan 48393, US;
Neff, Robert H., Bloomfield Village, Michigan 48301, US
Vertreter Eisenführ, Speiser & Partner, 28195 Bremen
DE-Aktenzeichen 602004004954
Vertragsstaaten AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, HU, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PL, PT, RO, SE, SI, SK, TR
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 15.07.2004
EP-Aktenzeichen 042542522
EP-Offenlegungsdatum 23.02.2005
EP date of grant 28.02.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 22.11.2007
IPC-Hauptklasse F16K 31/06(2006.01)A, F, I, 20070131, B, H, EP
IPC-Nebenklasse F16B 5/00(2006.01)A, L, I, 20070131, B, H, EP   F16B 5/06(2006.01)A, L, I, 20070131, B, H, EP   F16K 27/00(2006.01)A, L, I, 20070131, B, H, EP   F15B 13/00(2006.01)A, L, I, 20070131, B, H, EP   F16M 13/02(2006.01)A, L, I, 20070131, B, H, EP   

Beschreibung[de]
Hintergrund der Erfindung 1. Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft allgemein elektromagnetisch betätigte pneumatische Ventilanordnungen und insbesondere ein pneumatisches Ventil mit einem integrierten Durchlass, der es möglich macht, dass das Ventil in Serie mit anderen gleichartigen Ventilen angeordnet werden kann, und mit einem Schnellanschlusskörper, der so ausgeführt ist, dass er ein schnelles Abnehmen und Ersetzen des Ventils ohne Befestigungselemente erlaubt.

2. Beschreibung der verwandten Technik

Pneumatische Ventilanordnungen sind in der Technik bekannt, um Druckluftströme an und von unterschiedlichen pneumatisch betätigten Vorrichtungen wie Linearaktuatoren, Rotationsaktuatoren, Luftauslässe oder andere pneumatische Vorrichtungen oder Anwendungen zu steuern, für die eine präzise Steuerung von Betätigungsluft erforderlich ist. Eine verbreitete Art der Anwendung pneumatischer Ventilanordnungen ist die Verwendung einer Serie von individuellen Ventilen für die Betätigung eines Fördersystems oder für die Durchführung getrennter funktioneller Tätigkeiten entlang einer Förder- oder Montagestraße. Für diese Zwecke sind individuelle Ventile entlang des Fertigungsprozesses angeordnet, um mechanische Vorrichtungen zu betätigen, die beispielsweise einen Gegenstand in eine präzise vorgegebene Stellung bewegen oder indexieren. Die Ventile können auch Tätigkeiten wie das Öffnen und Schließen von Sortierrutschen oder einen mechanischen Prozess wie das Verschließen von Flaschen steuern. Bei der Planung eines mit pneumatischen Elementen unterstützten Prozesses entlang eines Fördersystems oder einer Montagestraße oder anderer Betriebsvorgänge werden die pneumatisch gesteuerten Schritte oder Tätigkeiten häufig in Zonen aufgeteilt. Jede der Zonen wird im allgemeinen durch eine separate pneumatische Ventilanordnung gesteuert.

Die einzelnen pneumatischen Ventilanordnungen enthalten üblicherweise ein Ventilglied, das innerhalb eines Ventilkörpers gehaltert und zwischen vorbestimmten Positionen zu bewegen ist. Diese Positionen sind üblicherweise durch die Anordnung von Ventilsitzen innerhalb der Ventilbohrung definiert. Das Ventilglied weist Ventilelemente auf, die an den Sitzen angreifen. Das Ventilglied wird durch einen Aktuator zwischen den vorbestimmten Positionen bewegt. Der Aktuator kann eine elektromechanische Vorrichtung enthalten, beispielsweise einen Elektromagneten, die das Ventilglied in einer Richtung bewegt. Die Ventilanordnung kann ebenfalls ein Vorspannglied wie eine Schraubenfeder enthalten oder sogar eine weitere elektromechanische Betätigungsvorrichtung, die das Ventilglied in die entgegengesetzte Richtung bewegt. Auf diese Weise wird der Fluss pneumatischen Drucks innerhalb des Ventils zwischen unterschiedlichen Auslässen, die im Ventilkörper ausgebildet sind, gesteuert.

Abhängig davon, wie der Ventilkörper innen ausgebildet ist, kann das Ventil als „normalerweise offen" oder „normalerweise geschlossen" aufgebaut sein, wobei sich die Bezeichnung auf den Anfangszustand der Durchlasspassage von der Einlassöffnung zur Auslassöffnung der Ventilanordnung bezieht. Außerdem sind Ventilanordnungen mit Zwei-, Drei- oder Vierweg-Ventildurchflusspfaden bekannt, mit denen eine Mehrzahl von inneren pneumatischen Fließpfaden zwischen einer Anzahl von Einlass- und Auslassöffnungen möglich ist. Damit ist es möglich, dass der Ventilkörper so konfiguriert ist, dass einige Öffnungen abhängig von der Art der Anwendung „normalerweise offen" und einige „normalerweise geschlossen" sind. Wird die Ventilanordnung jedoch als Steuereinrichtung für eine Zone in einem System eines Prozessablaufes eingesetzt, wie es oben beschrieben wurde, dann handelt es sich üblicherweise um eine „normalerweise geschlossene" Ventilanordnung mit einem Dreiwegeventil, das einen Einlass aufweist, der zur Versorgung an eine Druckluftquelle angeschlossen ist; einen Auslass, der geöffnet wird, wenn das Ventil für die Abgabe von Druck an die aktive Vorrichtung betätigt wird; und einen Entlüftungsauslass, der den zugeführten Druck ablässt, wenn das Ventil in seine geschlossene Position zurückkehrt.

Außerdem erfordern alle Ventilanordnungen, die Zonen eines ablaufenden Prozesses steuern, eine Druckluftquelle. Auch wenn dies nicht die effizienteste Möglichkeit ist, kann diese Versorgung offensichtlich dadurch erreicht werden, dass individuelle Versorgungsdruckleitungen an jedes Ventil geführt werden. Ist der zur Verfügung stehende Raum begrenzt, dann werden die Ventilanordnungen oft auf einer Art von Verteiler angeordnet, der Druckluft auf kollektiver Basis an jedes Ventil liefert. Es ist auch bekannt, mehrere pneumatisch miteinander verbundene Verteiler zu verwenden, bei denen jeder Verteiler Ventilanordnungen beliefert, die örtlich nah beieinander angeordnet sind. Schließlich vermeiden einige Anwendungen die Verwendung von Verteilern und auch von einzelnen Druckluftleitungen an jedes Ventil, indem Ventilanordnungen eingesetzt werden, die für die Druckluft einen „Durchlass" aufweisen. In diesem Fall sind die Ventile in Serie miteinander und der Druckluftquelle verbunden. Anders ausgedrückt, sie bilden sequentiell eine Druckluftquelle für einander, indem sie wegen ihrer Durchlassverbindung pneumatisch in Serie angeordnet sind. Diese in Serie geschalteten Ventilanordnungen können dann nahe an der Zone angeordnet sein, die sie steuern, womit lange Strecken mehrfacher pneumatischer Leitungen vom Ventil zu jeder aktiven Vorrichtung entfallen. Jedes der in Serie geschalteten Ventile ist üblicherweise dadurch befestigt, dass die einzelnen Ventilanordnungen auf einer Montageplatte oder Befestigungsfläche montiert sind, die Teil des Fördersystems oder des Förderstraßenaufbaus ist.

Im Laufe der Jahre sind auf diesem Gebiet mehrere Verbesserungen eingeführt worden, die zu elektromagnetisch betätigten Ventilanordnungen mit hoher Durchflussrate und wiederholbaren schnellen Ansprechzeiten geführt haben. Diese Verbesserungen haben zu einer höheren Produktivität bei der Steuerung von Produktionsprozessen geführt. Während jedoch schnellere und kleinere Ventile entwickelt wurden, sind bestimmte Beschränkungen und Nachteile bei der Anwendung dieser konventionellen Ventilanordnungen deutlich geworden. Bestimmte, mit hoher Geschwindigkeit ablaufende Fertigungs- und Prozessabläufe führen pneumatisch angetriebene wiederholte Betriebsvorgänge in extrem hoher Wiederholungsrate und über eine verhältnismäßig kurze Zeitdauer aus. Viele der oben erwähnten Anwendungsformen erfordern beispielsweise, das diese Art von pneumatischen Ventilen im Laufe eines Jahres Millionen von Betätigungsvorgängen wiederholen.

Alle zur Zeit auf dem betreffenden Gebiet eingesetzten Ventilanordnungen unterliegen der Abnutzung und der begrenzten Lebensdauer, wenn sie in einer anspruchsvollen Umgebung eingesetzt werden, die eine Ventilbetätigung mit hoher Geschwindigkeit und hoher Wiederholungsrate erfordert. Abnutzung und das letztendliche Ausfallen dieser Ventilanordnung sind zu erwarten. Tritt ein Ausfall auf, wird das Ventil entfernt und ersetzt. Es wird ebenfalls allgemein damit gerechnet, dass diese Ausfälle die Produktion zum Erliegen bringen, während das entsprechende Ventil ersetzt wird. Abhängig von der Art der Anwendung wird der durch die ausgefallene Produktionszeit entstehende wirtschaftliche Verlust auf unterschiedliche Weise behandelt. Beispielsweise kann Zeit für geplante Wartungsperioden vorgesehen werden, während der das System abgeschaltet und ausgefallene oder gealterte Ventile ersetzt werden. Bei vielen Anwendungen werden die Produktionsprozesse jedoch täglich 24 Stunden in Gang gehalten, und geplante Wartungszeiten sind zeitraubend und schaden dem Produktionsprozess. Bei diesen „immer eingeschalteten" Betriebsabläufen, kann es ökonomisch sinnvoller sein, die technische Ausrüstung laufen zu lassen, bis ein Ausfall auftritt, um so für jede Komponente die maximale Lebensdauer zu erzielen, um dann die ausgefallenen Teile zu ersetzen, wenn sie ausfallen. Auf jeden Fall erfordern die konventionellen elektromagnetisch betriebenen Ventilanordnungen teure Ausfallzeiten, wenn sie entfernt und ersetzt werden müssen. Teilweise, um diesem Problem zu begegnen, sind entfernbare Elektromagneten auf diesem technischen Gebiet entwickelt worden. In diesem Fall wird der Elektromagnet mit nur zwei Befestigungselementen am Ventilkörper gehalten. Fällt nur der Elektromagnet aus, dann ermöglicht diese Art der Befestigung einen schnellen Austausch des Elektromagneten, während der Ventilkörper im System bleibt. Abhängig von dem Aufbau des Ventils kann damit auch der Druckverlust an das betreffende Ventil und die anderen, damit in Serie verbundenen Ventile vermieden werden. Aber auch mit einfach auszutauschenden Elektromagneten sind noch Verbesserungen bei der Verringerung der erforderlichen Abschaltzeit möglich, wenn diese Arten von Ventilanordnungen entfernt und ersetzt werden müssen.

Die zur Zeit verwendeten Ventilanordnungen, die für diese Art von Produktionsprozessen verwendet werden, sind auf einer Montageplatte oder einer Befestigungsfläche mit einer beliebigen Anzahl von Befestigungselementen befestigt. Die Druck ausgesetzten Verbindungen an ihrem Einlass, Auslass und Durchlass erfordern außerdem die Verwendung von bekannten, konventionellen Arten von Befestigungselementen mit Gewinde, die für eine schnelle Montage oder einen schnellen Ersatz nicht geeignet sind. Das kann zu noch längeren Ausfallzeiten während der Wartung führen, insbesondere dann, wenn es sich um mehrere Ventile in einer gegebenen Zone handelt. Die Zeiten für das Abnehmen und Ersetzen konventioneller Ventile, die für diese Art von Betriebsprozesssysteme verwendet werden, sind immer noch zu lang, denn es sind mehrere Handwerkzeuge und einige Handgriffe für ihre Durchführung erforderlich. Es besteht darum weiterhin ein Bedürfnis auf diesem Gebiet, eine elektromagnetisch betätigte pneumatische Ventilanordnung zur Verfügung zu haben, die diese Mängel dadurch überwindet, dass sie die Möglichkeit schafft, unter diesen Betriebsbedingungen schnell und einfach entfernt und ersetzt werden zu können.

Im US Patent 6269834 wird ein elektromagnetisch zu betätigendes pneumatisches Ventil beschrieben, das in modularer Anordnung so zu verbinden ist, dass es mit anderen Ventilen in Serie in Fluidverbindung steht. Die veröffentlichte US Patentanmeldung US 2003/0030021 beschreibt eine elektromagnetisch betätigte pneumatische Ventilanordnung mit Schnappflügeln zur besseren Sicherung des Ventilkörpers.

Das US Patent 6269834 kann so angesehen werden, dass damit allgemein die Merkmale einer elektromagnetisch betätigten Ventilanordnung offenbart sind, die einen einstückigen Ventilkörper enthält mit: einem Einlass, der in Fluidverbindung mit einer Druckluftquelle steht und zum Zuführen von Druckluft vorgesehen ist; einem Auslass, der so ausgebildet ist, dass er mit mindestens einer aktiven, pneumatisch betätigten Vorrichtung in Fluidverbindung steht; und einer Durchlasspassage, die mit dem genannten Einlass in Fluidverbindung steht und so ausgebildet ist, dass sie in Fluidverbindung mit der Druckluftversorgung steht und einen Durchlass für die Druckluft an den Einlass einer weiteren Ventilanordnung auf eine Weise bildet, dass die genannten Ventile hinsichtlich der Druckluftversorgung in Serie angeordnet sind.

Gemäß der Erfindung wird eine Verriegelungsanordnung geschaffen, die, integral am Ventilkörper angeformt, sich von dem einstückigen Ventilkörper nach außen erstreckt und dazu ausgebildet ist, an einer einzigen Öffnung in einer Montageplatte anzugreifen und in dieser operativ gehaltert zu werden; wobei die Verriegelungsanordnung eine sich von dem Ventilkörper quer nach außen erstreckende erste Flanschlippe und eine der ersten Flanschlippe gegenüber liegende zweite, sich ebenfalls von dem Ventilkörper quer nach außen erstreckende, Flanschlippe aufweist; wobei die erste Flanschlippe einen ersten Befestigungskanal definiert, der dazu ausgebildet ist, eine Seite der einzigen Öffnung in der Montageplatte aufzunehmen und zu haltern, die zweite Flanschlippe einen zweiten Befestigungskanal definiert, der dazu ausgebildet ist, die gegenüber liegende Seite der Öffnung in der Montageplatte aufzunehmen und zu haltern, die Flanschlippen sich über die Seiten der einzigen Öffnung der Montageplatte erstrecken und den Ventilkörper an der Montageplatte befestigen, ohne dass die erste oder die zweite Flanschlippe verbogen wird.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Andere Vorteile der Erfindung sind leicht zu erkennen, wenn die Erfindung durch Bezug auf die nachfolgende detaillierte Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen besser verstanden wird. Es zeigt:

1 eine Seitenansicht von zwei Ventilanordnungen und ihrer Umgebung, die entsprechend der vorliegenden Erfindung an einer Montageplatte einer größeren Prozessanlage montiert und in Serie mit einer Druckluftquelle verbunden sind;

2A einen Querschnitt der Ausführungsform der in 1 dargestellten Ventilanordnung mit seitlich angeordnetem elektromagnetischem Aktuator,

2B eine Teilansicht der in 2A dargestellten Ventilanordnung im Querschnitt mit dem Aktuator in abgeschalteter Stellung, so dass das Ventil geschlossen ist,

2C eine Teilansicht der in den 2A und 2B dargestellten Ausführungsform der Ventilanordnung im Querschnitt mit dem Aktuator in eingeschalteter Stellung, so dass das Ventil offen ist,

3A eine Seitenansicht der Ausführungsform der Ventilanordnung nach 2A, 2B und 2C mit detailliert dargestelltem Ventilkörper,

3B eine Ansicht auf die gegenüber liegende Seite der Ausführungsform der Ventilanordnung nach 3A,

4A eine Seitenansicht einer Ausführungsform der Ventilanordnung nach der vorliegenden Erfindung, die die Schnellmontage-Verriegelungsanordnung im Querschnitt vor der Einführung des Ventils in eine Montageplattenöffnung zeigt,

4B eine Seitenansicht der in 4A dargestellten Ventilanordnung, die die Schnellmontage-Verriegelungsanordnung im Querschnitt zeigt, während die Verriegelungsanordnung zuerst in die Montageplattenöffnung eingeführt wird,

4C eine Seitenansicht der in den 4A und 4B dargestellten Ventilanordnung, die die Schnellmontage-Verriegelungsanordnung im Querschnitt zeigt, wenn die Verriegelungsanordnung vollständig in die Montageplattenöffnung eingeführt ist und die Verriegelungsanordnung das Ventil an der Montageplatte haltert,

5A einen Querschnitt einer weiteren Ausführungsform einer Ventilanordnung nach der vorliegenden Erfindung mit einem am oberen Ende angeordneten Aktuator, wobei der Aktuator sich in seiner abgeschalteten Position befindet, so dass das Ventil geschlossen ist,

5B einen Querschnitt der in 5A dargestellten Ventilanordnung mit am oberen Ende angeordneten elektromagnetischen Aktuator, der in seiner eingeschalteten Position ist, so dass das Ventil offen ist,

6A eine Seitenansicht der in den 5A und 5B dargestellten Ventilanordnung mit am oberen Ende angeordneten elektromagnetischen Aktuator und

6B eine Seitenansicht auf die entgegengesetzte Seite der in 6A dargestellten Ventilanordnung.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Es wird Bezug genommen auf die Figuren; in allen Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Strukturen. Eine pneumatische Ventilanordnung nach der vorliegenden Erfindung wird allgemein mit 10 und 210 bezeichnet. In 1 ist dargestellt, dass zwei Ventilanordnungen 10 nach der vorliegenden Erfindung pneumatisch in Serie mit einer Druckluftquelle verbunden sind. Jede der Ventilanordnungen 10 enthält einen Ventilkörper 12 und eine elektromagnetische Aktuatoranordnung, beispielsweise einen Elektromagneten, der allgemein mit 14 bezeichnet und am Ventilkörper 12 angebracht ist. Der Ventilkörper 12 hat eine dünne rechteckige Form mit oberer und unterer Fläche 16 bzw. 18, einem Paar einander gegenüberliegender Seitenflächen 20, 22, die sich zwischen oberer und unterer Fläche 16 und 18 erstrecken, und Endflächen 24, 26. Die Aktuatoranordnung 14 ist an der Seitenfläche 20 des Ventilkörpers 12 befestigt. Der Aktuator in der Ausführung der vorliegenden Erfindung kann von jeder bekannten Art sein, wie sie üblicherweise für pneumatische Ventile wie Elektromagneten mit frei beweglichem Anker mit Vorspannung über Spiel (lost-motion biasing) vorgesehen sind und als Stand der Technik in den US Patenten Nr. 4.438.418 oder 3.538.954 beschrieben wurden. Durchschnittlichen Fachleuten auf diesem Gebiet wird also aus der nachfolgenden Beschreibung deutlich werden, dass die genaue Form des Aktuators, ob elektromagnetisch oder von anderer Art, kein Teil der vorliegenden Erfindung ist. Der Aktuator 14 steht elektrisch über eine Verkabelung, der in 1 mit 15 bezeichnet ist, in Verbindung mit einer Steuervorrichtung.

Der Ventilkörper 12 ist so ausgelegt, dass er an einer Befestigungs- oder Montageplatte 28 befestigt werden kann. Es soll darauf hingewiesen werden, dass die Montageplatte 28 auf irgendeine Weise an einer Ver- oder Bearbeitungsvorrichtung, einem Fördersystem oder einem anderen verhältnismäßig großen Mechanismus befestigt ist, der die gesteuerte Anwendung pneumatischen Drucks erfordert, wie er von den Ventilanordnung nach der vorliegenden Erfindung geliefert wird. Genauer gesagt hängt die Anordnung der Montageplatte 28 und die allgemeine Platzierung der Ventilanordnungen 10 auf der Montageplatte 28 vollständig von der Gesamtanlage der größeren Vorrichtung oder des entsprechenden Systems ab. So sind die beiden Ventilanordnungen 10, wie sie in 1 dargestellt sind, für die Zwecke dieser Beschreibung in großer Nähe zueinander dargestellt, können aber für ihren Betrieb so oder weniger nah beieinander betrieben werden.

Die Beschreibung bezieht sich nachfolgend auf die 2A bis 3B. Der Ventilkörper 12 enthält einen Drucklufteinlass 30, der in Fluidverbindung mit einer Druckluftquelle steht, einen Auslass 32, der so ausgelegt ist, dass er in Fluidverbindung mit mindestens einer aktiven, pneumatisch betriebenen Vorrichtung steht, und eine Durchlasspassage 34, die so ausgebildet ist, dass sie in Fluidverbindung mit der Einlassöffnung einer im wesentlichen gleich aufgebauten Ventilanordnung 10 steht und einen Durchlass für die Druckluft bildet, so dass die Ventile hinsichtlich der Druckluftversorgung in Serie angeordnet sind. Genauer gesagt ist die Durchlasspassage 34 eine Bohrung, die sich durch den Ventilkörper 12 erstreckt und einen Durchlasseinlass 36 sowie einen Durchlassauslass 38 aufweist. Einlass 36 und Auslass 38 des Durchlasses enthalten einen „Schnellverbindungs"-Anschluss, der allgemein mit 40 bezeichnet ist und später im Detail beschrieben wird. Der Auslass 32 ist ebenfalls mit einem „Schnellverbindungs"-Anschluss 42 in der Auslassöffnung 44 ausgerüstet. Die pneumatische Verbindung einer Ventilanordnung 10 mit einer zweiten Ventilanordnung 10 ist aus 1 zu ersehen, wo die Ventile miteinander über ein Stück pneumatischer Leitung oder eines entsprechenden Rohrs 17 in Fluidverbindung stehen. Wie aus 1 zu sehen ist, wird die Druckluft über eine Rohrstück 19 an den Einlass 36 des Durchlasses der ersten Ventilanordnung 10 geleitet. Dann passiert die Druckluft die Durchlasspassage 34 des ersten Ventils 10 und verlässt sie durch den Durchlassauslass 38 und tritt dann über eine pneumatische Rohrverbindung 17 in den Durchlasseinlass 36 eines zweiten Ventils ein. Dann strömt die Druckluftzufuhr weiter durch den Rohrabschnitt 21 an eine weitere, entfernt angeordnete Ventilanordnung 10. Die gesteuerte Ausgabe von Druckluft aus dem Auslass 44 der Ventilanordnung 10 wird über einen Rohrabschnitt 23 an die aktiv gesteuerte pneumatische Vorrichtung geliefert.

Eine Ventilbohrung 46 erstreckt sich axial durch den Ventilkörper 12. Bei der hier dargestellten Ausführungsform handelt es sich bei der pneumatischen Ventilanordnung 10 um ein Zweiwegeventil und enthält außerdem einen Entlüftungsauslass 48, der mit der Ventilbohrung 46 in Fluidverbindung steht. Bei der in den Figuren dargestellten Ausführungsform erstreckt sich die Ventilbohrung 46 vollständig durch den Ventilkörper 12 und hat ein Paar offene Enden 50, 52. Ein allgemein mit 54 bezeichnetes Ventilglied ist zwischen vorbestimmten Stellungen bewegbar innerhalb der Ventilbohrung 46 so gehaltert, dass es wahlweise einen Strom Druckluft vom Einlass 30 durch die Ventilbohrung 46 an den Auslass 32 führt. Gleichzeitig führt das Ventilglied 54 auch wahlweise Druckluft so, dass sie vom Auslass 32 zum Entlüftungsauslass 48 abgelassen wird, wie später noch detaillierter beschrieben wird. Ein Endhalteeinsatz, allgemein mit 56 bezeichnet, ist im offenen Ende 52 des Ventilkörpers 12 eingesetzt und haltert das Ventilglied 54 innerhalb der Ventilbohrung 46, was später noch detaillierter beschrieben wird.

Das Ventilglied 54 enthält weiter ein Ventilelement 58, das entlang seiner Länge angeordnet ist. Das Ventilelement 58 ist auf dem Ventilglied 54 ausgebildet und weist Ventildichtungsflächen 60 und 62 aus, die so zu betätigen sind, dass sie wahlweise einen Strom Druckluft von einem Einlass 30 durch die Ventilbohrung 36 an den Auslass 48 bzw. vom Auslass 32 an den Entlüftungsauslass 48 leiten. Wie in den 2A bis 2C gezeigt wird, enthält das Ventilglied 54 auch eine ringförmige Nut 64, die eine ringförmige Dichtung 66 aufnimmt, die gleitend am offenen Ende 50 der Ventilbohrung 46 angreift, um das Austreten von Druckluft aus der Ventilbohrung 46 zu verhindern. Das Ventilglied 54 enthält ebenfalls eine becherartige Vertiefung 58, die ein Vorspannglied 69 aufnimmt und haltert.

In der bevorzugten Ausführungsform ist das Ventilglied 54 ein Aluminiumeinsatz, der an der geeigneten Stelle mit einem geeigneten elastischen Material wie Gummi oder einem bekannten Elastomer überzogen ist. Durchschnittlich ausgebildete Fachleute auf diesem Gebiet werden darauf hingewiesen, dass das Material der abdichtenden Oberfläche aus jeder bekannten Verbindung hergestellt sein kann, die in gewissem Maße nachgibt, jedoch von hoher Rückprallelastizität ist wie beispielsweise Nitril, das geklebt oder mit dem das Ventilelement 58 überzogen werden kann.

Wie in den 2A und 2B dargestellt, ist der Ventilsitz 70 direkt in der Ventilbohrung 46 selbst angeordnet, während der Ventilsitz 72 im Endhalteeinsatz 56 vorgesehen ist. Der Endhalteeinsatz 56 enthält eine ringförmige Nut 80, die eine ringförmige Dichtung 82 aufnimmt, um ein Austreten von Druckluft innerhalb der Ventilbohrung 46 zu verhindern. Der Endhalteeinsatz 56 weist eine zentrale Bohrung 84 auf, die das Ventilglied 54 aufnimmt und seine gleitende Bewegung innerhalb des Ventilkörpers 12 ermöglicht. Der Endhalteeinsatz 56 ist im Ventilkörper 12 durch eine Entlüftungs-Diffuseranordnung gesichert, die allgemein mit 86 bezeichnet ist. Die Diffuseranordnung 86 enthält eine Diffusionsplatte 88 und einen Haltering 90. Im Haltering 90 sind Entlüftungsöffnungen 92 ausgebildet, so dass, wenn Druckluft an den Auslass 48 gelassen wird, sie die Diffusionsplatte 88 passiert und durch die Entlüftungsöffnungen 92 in die Umgebungsluft entlassen wird. Die Diffusionsplatte 88 ist eine Membran, die die Luft passieren lässt, jedoch verhindert, dass Fremdkörper in den Entlüftungsauslass 48 eintreten. Der Haltering 90 der Diffuseranordnung 86 ist in den Ventilkörper 12 eingeschraubt, so dass die Diffuseranordnung 86 mit dem Endhalteeinsatz 56 Kontakt hat und diesen im Ventilkörper 12 sichert. Die Diffuseranordnung 86 ist ebenfalls mit einem Ende des Vorspanngliedes 69 im Kontakt. Das Vorspannglied 69 ist in der in einem Ende des Ventilgliedes 54 ausgebildeten becherförmigen Vertiefung 68 so angeordnet, dass das Vorspannglied 69 eine Kraft liefert, die bewirkt, dass das Ventilglied 54 sich gegen eine von der Aktuatoranordnung 14 ausgeübte Kraft von der Diffuseranordnung 86 weg bewegt. Das Vorspannglied 69 kann eine Schraubenfeder oder dergleichen sein.

Im Betrieb wirken die Ventilsitze 70 und 72 mit den Ventilelementen 60 bzw. 62 zusammen, um die unterschiedlichen Passagen im Ventilkörper 12 abzudichten. Der Ventilsitz 70 bietet einen abdichtenden Kontakt mit der Ventildichtungsfläche 60 des Ventilelemente 54, wenn das Ventilglied 46 in abgeschalteter (deenergized) Stellung ist (2A), und unterbricht dadurch den Druckluftstrom an den Auslass 32. In dieser Stellung wird die Ventildichtungsfläche 62 vom Ventilsitz 72 weg bewegt, so dass der Auslass 32 offen ist und in Fluidverbindung mit dem Entlüftungsauslass 48 steht. Damit ist es der im Auslass möglicherweise vorhandenen Druckluft möglich, durch den Auslass 48 in die Umgebungsluft auszutreten. Auf gleiche Weise wird die Ventildichtungsfläche 60 vom Ventilsitz 70 weg bewegt, wenn das Ventilglied 46 sich in eingeschalteter (energized) Stellung befindet, wodurch die Druckluft vom Einlass 30 zum Auslass 32 strömen kann. In dieser Stellung bietet der Ventilsitz 72 einen abdichtenden Kontakt mit der Ventildichtungsfläche 62 des Ventilelements 54, so dass der Auslass 32 gegenüber dem Entlüftungsauslass 48 geschlossen ist und Druckluft vom Einlass 30 an den Auslass 32 strömt.

In der bevorzugten Ausführungsform ist die Aktuatoranordnung 14 so am Ventilkörper 12 angebracht, dass sie am Ventilglied 54 angreift und es damit betätigt. Wie dies nur der Illustration halber dargestellt ist, kann dieser Angriff durch die Verwendung eines Betätigungsstiftes 96 mit einem vergrößerten Kopf 98 erfolgen, der mit dem, dem Vorspannglied 69 gegenüberliegenden Ende des Ventilgliedes 54 Kontakt aufnimmt. Auf diese Weise bewirkt die Aktuatoranordnung 14, dass sich das Ventilglied nach rechts bewegt, was in den 2A bis 2C dargestellt ist, und damit die Ventilanordnung 10 betätigt. Fachleute auf diesem Gebiet werden darauf hingewiesen, dass die tatsächlich betätigenden Mittel, die zur Bereitstellung der das Ventilglied 54 bewegenden Kraft verwendet werden, außerhalb des Bereiches dieser Erfindung liegen. Dementsprechend wird weiter darauf hingewiesen, dass, abhängig von den Betätigungsmitteln, alle möglichen unterschiedlichen Arten von Betätigungselementen anstelle eines Druckstiftes verwendet werden können. Wie bereits erwähnt wurde, wird die Aktuatoranordnung 14 dazu genutzt, wahlweise das Ventilglied 54 innerhalb der Ventilbohrung 46 in die der Vorspannkraft des Vorspanngliedes 69 entgegengesetzte Richtung zu betätigen. Auf diese Weise treibt die Aktuatoranordnung 14 das Ventilglied nach rechts, gezeigt in 2C, und das Vorspannglied 69 bringt das Ventilglied 54 in seine ursprüngliche Stellung zurück (nach links in 2B), wenn die Aktuatoranordnung 14 deaktiviert wird.

In der bevorzugten Ausführungsform wird die Aktuatoranordnung 14 mit zwei Befestigungselementen 100 mit Gewinde (3B) am Ventilkörper 12 befestigt, die ein schnelles Abnehmen der Aktuatoranordnung 14 vom Ventilkörper 12 sowie einen schnellen Ersatz ermöglichen, ohne dass das System drucklos gemacht werden muss. Es wird erwähnt, dass unterschiedliche andere Mittel zum Befestigen der Aktuatoranordnung 14 am Ventilkörper 12 zur Verfügung stehen, die ein ähnlich schnelles Abnehmen und Ersetzen ermöglichen. An sich kann darum jede andere bekannte Art einer ähnlichen Aktuatorbefestigung verwendet werden, ohne dass damit der Erfindungsbereich überschritten würde.

Bei den Schnellverbindungsanschlüssen 40 und 42 handelt es sich um bekannte „Einsteck-Verriegungsverbinder" für pneumatische Rohre mit einem Hauptkörper 102, einem Verriegelungsring 104, einer Entriegelungshülse 106 und einem Dichtungsring 108. Der Ventilkörper 12 enthält passende Bohrungen 110 und 112, von denen jede so geformt ist, dass sie den Hauptkörper 102 der Schnellverbindungsanschlüsse 40 aufnehmen kann. Auf ähnliche Weise enthält der Ventilkörper eine passende Bohrung 114, um den Schnellverbindungsanschluss 42 aufzunehmen, der im wesentlichen ähnlich ausgebildet, jedoch von geringerer Größe ist. Der Hauptkörper 102 des Verbindungsanschlusses kann in der passenden Bohrung durch eine von unterschiedlichen, bekannten Verfahren gehaltert sein. So können der Hauptkörper 102 des Verbindungsanschlusses und die passenden Bohrungen 110, 112 und 114 beispielsweise durch enge Passtoleranzen gekennzeichnet sein, so dass die Verbindungsanschlüsse 40, 42 in die Bohrungen hineingedrückt werden. Jeder der Hauptkörper 110 der Verbindungsanschlüsse 40 weist eine außen ausgebildete Nut 116 auf, die einen Dichtungsring 118 aufnimmt, der die Hauptkörper 102 gegenüber den Bohrungen 110, 112 und 114 abdichtet.

In jedem der Verbindungsanschlüsse 40, 42 hat die Entriegelungshülse einen Innendurchmesser 120 mit etwa den Abmessungen des Außendurchmessers des Rohrs, das eingesetzt und gehaltert werden soll, was der Verrohrung physischen Halt gibt. Der Verriegelungsring 104 weist ebenfalls einen Innendurchmesser 122 auf, der etwa die gleiche Größe hat wie das einzusetzende und zu halternde Rohr. Der Verriegelungsring 104 weist jedoch außerdem eine Mehrzahl von Angriffsvorsprüngen 124 auf, die sich vom Innendurchmesser 122 flexibel nach innen erstrecken. Die Angriffsvorsprünge 124 erstrecken sich im Winkel fort von der Öffnung der Entriegelungshülse 106. Wenn also ein pneumatisches Rohr in den Verbindungsanschluss 40 eingesetzt wird, um eine Fluidverbindung herzustellen, dann wird sein Ende an den Angriffsvorsprüngen 124 des Verriegelungsrings 104 und dem Dichtungsring 108 vorbei bis an einen Stopp-Flansch 126 gedrückt. Der Dichtungsring 108 bietet einen abdichtenden Angriff an dem Außendurchmesser des Rohrs, und die Mehrzahl von Angriffsvorsprüngen 124 des Verriegelungsrings 104 drücken nach innen gegen den Außendurchmesser des Rohrs. Der Winkel der Angriffsvorsprünge 124 verhindert also das Herausziehen des Rohrs aus dem Hauptkörper 102 des Verbindungsanschlusses 40. Die Entriegelungshülse 106 ist innerhalb des Hauptkörpers 102 verschiebbar angeordnet, so dass, wenn es nötig ist, das Rohr aus dem Verbindungsverschluss 40 zu entfernen, die Entriegelungshülse 106 gegenüber dem Hauptkörper 102 nach innen gedrückt wird, so dass der vordere Rand 128 der Entriegelungshülse 106 die Angriffsvorsprünge 124 vom Außendurchmesser des Rohrs weg drückt. Das Rohr kann dann frei aus dem Verbindungsanschluss 40, 42 herausgezogen werden.

Wie am besten aus den 3A bis 3B zu sehen ist, enthält der Ventilkörper 12 auch eine Verriegelungsanordnung 130, die verwendet wird, um den Ventilkörper 12 lösbar an der Montageplatte 28 zu befestigen. Die Verriegelungsanordnung 130 erstreckt sich vom Ventilkörper 12 weg und weist eine erste Flanschlippe 132 auf, die sich vom Ventilkörper 12 quer nach außen erstreckt, sowie eine zweite Flanschlippe 134, die gegenüber der ersten Flanschlippe 132 an der Verriegelungsanordnung 130 angeordnet ist. Auch die Flanschlippe 134 erstreckt sich vom Ventilkörper 12 seitlich nach außen. In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Verriegelungsanordnung 130 ein am Ventilkörper 12 integral angeformter Abschnitt, der sich vom Ventilkörper weg erstreckt und von ihm im Abstand angeordnet ist. Am deutlichsten ist in den 4A, 4B und 4C gezeigt, dass die Verriegelungsanordnung 130 so ausgelegt ist, dass sie ohne Verwendung von Befestigungselementen innerhalb einer Öffnung 140 in der Montageplatte 28 angreift und dort wirksam gehaltert wird. Die erste Flanschlippe 132 definiert einen ersten Befestigungskanal 136, der dazu ausgelegt ist, eine Seite oder einen oberen Abschnitt 150 der Öffnung 140 aufzunehmen und zu haltern. Die zweite Flanschlippe 134 definiert einen zweiten Befestigungskanal 138, der dazu ausgelegt ist, die gegenüberliegende Seite oder den unteren Abschnitt 152 der Montageplattenöffnung 140 aufzunehmen. In Betriebsstellung erstrecken sich die Flanschlippen 132, 134 über die Ränder der Montageplattenöffnung 140 hinaus, um den Ventilkörper 12 an der Montageplatte ohne Befestigungselemente zu befestigen. In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Öffnung 140 der Montageplatte 28 so geformt, dass sie allgemein rechteckig ausgebildet ist, und die Verriegelungsanordnung 130 ist so geformt, dass sie, wie nachfolgend noch detaillierter beschrieben wird, in die Öffnung hineinpasst.

Genauer gesagt, die Verriegelungsanordnung 130 enthält weiter eine Vorspannbohrung 142, die in der Verriegelungsanordnung 130 ausgebildet ist. Nahe der zweiten Flanschlippe 134 weist die Vorspannbohrung 142 ein offenes Ende 144 und nahe der ersten Flanschlippe 132 ein geschlossenes Ende 146 auf. Die Vorspannbohrung 142 nimmt ein Vorspann-Verriegelungsglied 148 auf. In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Vorspann-Verriegelungsglied 148 eine Schraubenfeder. Ein Ende des Vorspann-Verriegelungsgliedes 148 ist am geschlossenen Ende der Vorspannbohrung 142 gehaltert, während das entgegengesetzte Ende des Vorspann-Verriegelungsgliedes 148 sich über den zweiten Befestigungskanal 138 hinaus sich bis zum Rand der zweiten Flanschlippe 134 erstrecken kann. Wenn die Ventilanordnung 12 in die Montageplatte 28 eingesetzt wird, dann bietet also das Vorspann-Verriegelungsglied 148 eine Vorspannkraft zwischen der Kante der Montageplattenöffnung am zweiten Befestigungskanal 138 und dem geschlossenen Ende der Vorspannbohrung 146. Auf diese Weise drückt das Vorspann-Verriegelungsglied 148 den ersten Befestigungskanal 136 der Verriegelungsanordnung 130 nach oben gegen die Kante der Montageplattenöffnung 140, um die Ventilanordnung 12 ohne Befestigungselemente zu haltern.

Um die Ventilanordnung 10 an der Montageplatte 28 zu befestigen, ist der zweite Befestigungskanal 138 der Verriegelungsanordnung 130 zum unteren Abschnitt der Montageplattenöffnung 140 gerichtet, was am besten aus 4A zu ersehen ist. Wie in 4B dargestellt, ist der zweite Befestigungskanal 138 im Angriff auf dem unteren Abschnitt der Montageplattenöffnung 140 angeordnet und das Vorspann-Verriegelungsglied 148 wird komprimiert, bis die erste Flanschlippe 132 vom oberen Abschnitt der Montageplattenöffnung 140 frei kommt. Dann wird die Ventilanordnung 10 um den zweiten Befestigungskanal 138 so zurückgedreht, dass die erste Flanschlippe 132 durch die Montageplattenöffnung 140 hindurch passt. Schließlich wird die Ventilanordnung 10 freigegeben, so dass das Vorspann-Verriegelungsglied 148 die Ventilanordnung 10 nach oben drückt, um den ersten Befestigungskanal 136 am oberen Abschnitt der Montageplattenöffnung 140 in Angriff zu bringen. Die Ventilanordnung 10 wird also, wie in 4C gezeigt, in der Montageplattenöffnung 140 ohne die Verwendung von Befestigungselementen gehalten. Während die Verriegelungsanordnung 130 und die Öffnung 140 hier als allgemein rechteckig geformt dargestellt sind, wird darauf hingewiesen, dass die Montageplattenöffnung 140 und Verriegelungsanordnung 130 ganz andere Formen haben können, solange sie aufeinander abgestimmt geformt sind.

Eine weitere nicht einschränkende Ausführungsform der Ventilanordnung nach der vorliegenden Erfindung wird allgemein in den 5A und 5B mit 210 bezeichnet, wobei gleiche Bezugszeichen, die einen gleichen Aufbau hinsichtlich der Ventilanordnung 10 bezeichnen, um 200 vergrößert wurden. In dieser Ausführungsform weist die Ventilanordnung 210 einen oben aufgesetzten Aktuator auf. Das heißt im Einzelnen, dass die Ventilanordnung 210 einen Ventilkörper 212 und eine elektromagnetische Aktuatoranordnung wie einen Elektromagneten enthält, der allgemein mit 214 bezeichnet und am Ventilkörper 212 angebracht ist. Der Ventilkörper 212 hat eine dünne rechteckige Form, die obere und untere Flächen 216 bzw. 218 definiert, ein Paar einander gegenüberliegender Seitenflächen 220, 222, die sich zwischen der oberen und unteren Fläche 216 und 218 und den Endflächen 224, 226 erstrecken. Die Aktuatoranordnung 214 ist an der oberen Fläche 216 des Ventilkörpers 212 angebracht.

Der Ventilkörper 212 enthält einen Druckluftzufuhreinlass 230, der in Fluidverbindung mit einer Druckluftquelle steht; einen Auslass 232, der so ausgelegt ist, dass er in Fluidverbindung mit mindestens einer aktiven, pneumatisch betätigten Vorrichtung steht, und eine Durchlasspassage 234, die für eine Fluidverbindung mit der Druckluftzufuhr ausgelegt ist und einen Durchlass für die Druckluftzufuhr an den Einlass einer im wesentlichen ähnlichen Ventilanordnung 210 bietet, so dass die Ventile hinsichtlich der Druckluftzufuhr in Serie geschaltet sind. Genauer gesagt handelt es sich bei der Durchlasspassage 234 um eine Bohrung, die sich durch den Ventilkörper 212 erstreckt und einen Durchlasseinlass 236 und einen Durchlassauslass 238 aufweist. Durchlasseinlass und Durchlassauslass 236 bzw. 238 weisen jeder einen „Schnellverbindungs"-Anschluss, auf der allgemein mit 240 bezeichnet ist. Der Auslass 232 weist ebenfalls einen „Schnellverbindungs"-Anschluss auf, der allgemein mit 242 bezeichnet und in der Auslassöffnung 244 angeordnet ist.

Wie am besten aus den 6A und 6B hervorgeht, erstreckt sich eine Ventilbohrung 246 vertikal durch den Ventilkörper 212. Bei der hier dargestellten Ausführungsform handelt es sich bei der pneumatischen Ventilanordnung 210 um ein Dreiwegeventil, das auch einen Entlüftungsauslass 248 enthält, der mit der Ventilbohrung 246 in Fluidverbindung steht. Die Ventilbohrung 246 erstreckt sich teilweise durch den Ventilkörper 212 und endet in einem offenen Ende 250 sowie in einem geschlossenen Ende 252. In der Ventilbohrung 246 ist ein allgemein mit 254 bezeichnetes Ventilglied zwischen vorbestimmten Stellungen bewegbar gehaltert, um einen Strom von Druckluft wahlweise vom Einlass 230 durch die Ventilbohrung 246 an den Auslass 232 zu leiten. Gleichzeitig leitet das Ventilglied 254 wahlweise Druckluft zum Ablassen vom Auslass 232 an den Entlüftungsauslass 248.

Das Ventilglied 254 enthält außerdem ein Ventilelement 258, das entlang seiner Länge angeordnet ist. Das Ventilelement 258 ist auf dem Ventilglied 254 ausgebildet und enthält Ventildichtungsflächen 260 und 262, die bewirken, dass ein Druckluftstrom von einem Einlass 230 wahlweise durch die Ventilbohrung 236an den Auslass 232 bzw. vom Auslass 232 an den Entlüftungsauslass 248 geleitet wird. Wie in den Figuren gezeigt ist, enthält das Ventilglied 254 weiter eine ringförmige Nut 264, die eine ringförmige Dichtung 266 aufnimmt, die am offenen Ende 250 der Ventilbohrung 246 gleitend angreift, um ein Austreten von Druckluft aus der Ventilbohrung 246 zu verhindern. Das Ventilglied 254 enthält auch eine becherförmige Vertiefung 268, die ein Vorspannglied 269 aufnimmt und haltert.

In der bevorzugten Ausführungsform ist das Ventilglied 254 ein Aluminiumeinsatz, der mit einem geeigneten elastischen Material wie Gummi oder einem bekannten Elastomer an der geeigneten Stelle überzogen ist. Im Einzelnen werden Fachleute auf diesem Gebiet darauf hingewiesen, dass das Material der Ventilelemente 258 mit Dichtungsflächen 260 und 262 aus jeder bekannten Verbindung bestehen kann, die in gewissem Maße nachgibt, jedoch von hoher Rückprallelastizität ist, wie beispielsweise Nitril, mit dem das Ventilglied 254 überzogen werden kann.

In der becherförmigen Vertiefung 268, die in einem Ende des Ventilgliedes 254 ausgebildet ist, ist ein Vorspannglied 269 so angeordnet, dass es eine Kraft ausübt, um das Ventilglied vom geschlossenen Ende 251 der Ventilbohrung 246 entgegen einer von der Aktuatoranordnung 214 erzeugten Kraft weg zu bewegen. Bei dem Vorspannglied 269 kann es sich um eine Schraubenfeder oder dergleichen handeln. In der bevorzugten Ausführungsform ist die Aktuatoranordnung 214 am Ventilkörper 212 so angebracht, dass sie am Ventilglied 254 angreift und es dadurch betätigt. Wie nur zur Illustration gezeigt, kann dies durch die Verwendung eines Betätigungsstiftes 296 mit einem vergrößerten Kopf 298 geschehen, der das Ende des gegenüber dem Vorspannglied 269 angeordneten Ventilgliedes 254 berührt. Auf diese Weise kann die Aktuatoranordnung 214 bewirken, dass sich das Ventilglied 254 (in 6B gesehen) nach unten bewegt, wodurch die Ventilanordnung 210 betätigt wird. Durchschnittliche Fachleute auf diesem Gebiet werden darauf hingewiesen, dass das spezifische Betätigungsmittel, das eingesetzt wird, um dem Ventilglied 254 Antriebskraft zu geben, außerhalb des Bereiches der vorliegenden Erfindung liegt. Dementsprechend wird weiter darauf hingewiesen, dass alle möglichen unterschiedlichen Arten von Betätigungselementen anstelle eines Druckstiftes abhängig von den Aktuatormitteln verwendet werden können. Wie bereits erwähnt wurde, wird die Aktuatoranordnung 214 verwendet, um das Ventilglied 254 in der Ventilbohrung 246 wahlweise in der der Vorspannkraft des Vorspanngliedes 269 entgegengesetzten Richtung zu betätigen. Auf diese Weise treibt die Aktuatoranordnung 214 das Ventilglied (in 6B gesehen) nach unten, und das Vorspannglied 269 bewirkt, dass das Ventilglied 254 in seine ursprüngliche Stellung (in 6A nach oben) zurückkehrt, wenn die Aktuatoranordnung 214 deaktiviert wird.

Im Betrieb wirken die Ventilsitze 270 und 272 mit den Ventildichtungsflächen 260 bzw. 262 zusammen, um die unterschiedlichen Passagen im Ventilkörper 212 abzudichten. Der Ventilsitz 270 bietet einen abdichtenden Kontakt mit der Ventildichtungsfläche 260 des Ventilelementes 258, wenn das Ventilglied 254 in seiner stromlosen Stellung ist (5A) und damit dem Druckluftstrom an den Auslass 232 unterbricht. In dieser Stellung wird die Ventildichtungsfläche 262 vom Ventilsitz 272 weg bewegt, so dass der Auslass 232 offen ist und in Fluidverbindung mit dem Entlüftungsauslass 248 steht. Damit wird es der im Auslass noch vorhandenen Druckluft ermöglicht, durch den Auslass 248 in die Umgebungsluft zu fließen. Auf ähnliche Weise wird die Ventildichtungsfläche 260 vom Ventilsitz 270 weg bewegt, wenn das Ventilglied 254 in seiner eingeschalteten Stellung ist, wodurch es der Druckluft möglich ist, vom Einlass 230 an den Auslass 232 zu fließen. Solange er sich in dieser Stellung befindet, schafft der Ventilsitz 272 einen abdichtenden Kontakt mit der Ventildichtungsfläche 262 des Ventilelementes 258, so dass der Auslass 232 gegenüber dem Entlüftungsauslass 248 geschlossen wird und Druckluft vom Einlass 230 an den Auslass 232 geleitet wird. Der Entlüftungsauslass 248 enthält eine Diffuseranordnung 286, die so in dem Ventilkörper 212 gehaltert ist, dass, wenn Druckluft in den Auslass 248 gelassen wird, sie durch die Diffuseranordnung 286 fließt, bevor sie in die Umgebungsluft abgelassen wird. Die Diffuseranordnung 286 ist eine Membran, die Luft passieren lässt, jedoch verhindert, dass Fremdkörper in den Auslass 248 eintreten.

In der bevorzugten Ausführungsform ist die Aktuatoranordnung 214 an der oberen Fläche 216 des Ventilkörpers 212 angebracht, wodurch ein schnelles Abnehmen und Ersetzen der Aktuatoranordnung 214 vom Ventilkörper 212 möglich ist, ohne dass der Druck aus dem System abgelassen werden muss. Es wird bemerkt, dass unterschiedliche andere Mittel zum Befestigen der Betätigungsanordnung 214 am Ventilkörper 212 zur Verfügung stehen, die das Merkmal eines ähnlich schnellen Abnehmens und Ersetzens bieten. Deshalb kann jede andere bekannte Art ähnlicher Aktuatorbefestigung angewendet werden, ohne dass der Bereich der Erfindung überschritten wird.

Die Schnellverbindungsanschlüsse 240 und 242 gehören zu der bekannten Art von „Einsteck-Verriegelungsverbindern" für pneumatische Rohrverbindungen, wie bereits beschrieben wurde. Der Ventilkörper 212 enthält passende Bohrungen 310 und 312, von denen jede so geformt ist, dass sie die Verbindungsanschlüsse 240 aufnehmen kann. Auf ähnliche Weise enthält der Ventilkörper eine passende Bohrung 314 für die Aufnahme des Verbindungsanschlusses 242, die im wesentlichen gleich, jedoch geringfügig kleiner ist. Die Schnellverbindungsanschlüsse 240, 242 sind die gleichen wie die Verbindungsanschlüsse 40, 42, so dass die Beschreibung der untergeordneten Komponenten dieser Elemente hier nicht wiederholt wird.

Wie am besten aus den 5A bis 5B zu sehen ist, enthält der Ventilkörper 212 ebenfalls eine Verriegelungsanordnung 330, mit der der Ventilkörper 212 lösbar an der Montageplatte 28 (1) befestigt wird. Die Verriegelungsanordnung 330 erstreckt sich vom Ventilkörper 212 weg und hat eine erste Flanschlippe 332, die sich vom Ventilkörper 212 quer nach außen erstreckt, sowie eine zweite Flanschlippe 334, die gegenüber der ersten Flanschlippe 332 an der Verriegelungsanordnung 330 angeordnet ist. Auch die Flanschlippe 334 erstreckt sich vom Ventilkörper 212 quer nach außen. Wie in der oben beschriebenen Ausführungsform ist auch diese Verriegelungsanordnung 330 ein integral am Ventilkörper 212 angeformter Abschnitt, der sich nach außen erstreckt und vom Ventilkörper 212 im Abstand angeordnet ist. Die Verriegelungsanordnung 330 weist eine erste und eine zweite Flanschlippe 332 bzw. 334 auf, die erste und zweite Befestigungskanäle 336 und 338 bilden. Auf ähnliche Weise haltert eine Vorspannbohrung 342 ein Vorspann-Verriegelungsglied 348. Die Verriegelungsanordnung 330 ist dazu ausgelegt, an einer Montageplatte 28 anzugreifen und darin gehaltert zu werden, und zwar auf eine Weise, die identisch mit der Art ist, wie die Ventilanordnung 10 wirksam innerhalb einer Öffnung 140 in der Montageplatte 28 ohne die Verwendung von Befestigungselementen gehaltert wird, wie dies in den 4A, 4B und 4C dargestellt ist.

Mit den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung werden die Hindernisse und Nachteile konventioneller Ventilanordnungen vermieden, die für das Abnehmen und Ersetzen kostentreibende Längen an Ausfallzeit erfordern. Insbesondere vermeidet die vorliegende Erfindung die derzeit angewendeten Verfahren, Ventilanordnungen an einer Montageplatte oder an einer Befestigungsfläche mit unterschiedlichen Befestigungselementen zu befestigen. Außerdem vermeiden die unter Druck stehenden Verbindungen am Einlass, Auslass und Durchlass der vorliegenden Erfindung das Erfordernis der Verwendung von bekannten, konventionellen Arten von Befestigungselementen mit Gewinde, die für eine schnelle Montage oder einen schnellen Ersatz nicht geeignet sind. Damit schafft die vorliegende Erfindung eine elektromagnetisch betätigte pneumatische Ventilanordnung, die die Mängel dadurch behebt, dass sie die Möglichkeit für ein schnelles und einfaches Abnehmen und Ersetzen bietet.

Die Erfindung wurde zum Zweck der Illustration beschrieben. Selbstverständlich bezweckt die verwendete Terminologie nur eine Beschreibung, nicht eine Einschränkung. Im Bereich der oben beschriebenen Lehren sind viele Modifikationen und Variationen der Erfindung möglich. Im Bereich der beigefügten Ansprüche kann die Erfindung darum anders als spezifisch beschrieben ausgeführt werden.


Anspruch[de]
Elektromagnetisch betätigte pneumatische Ventilanordnung (10) mit einem einstückigen Ventilkörper (12), der einen an eine Druckluftquelle anschließbaren Drucklufteinlass (30), einen an mindestens eine aktive pneumatisch betätigte Einrichtung anschließbaren Auslass (32) sowie eine Durchlasspassage (34) aufweist, die mit dem Einlass (30) in Fluidverbindung steht und dazu ausgebildet ist, eine Fluidverbindung mit dem Einlass (30) einer anderen Ventilanordnung (10) herzustellen und einen Durchlass von Druckluft zu diesem zu ermöglichen, derart, dass die Ventile gegenüber der Druckluftquelle in Serie angeordnet sind,

dadurch gekennzeichnet,

dass eine Verriegelungsanordnung (130) vorgesehen ist, die sich integral von dem einstückigen Ventilkörper (12) nach außen erstreckt und dazu ausgebildet ist, an einer Öffnung (140) in einer Montageplatte (28) anzugreifen und in dieser operativ gehaltert zu werden,

dass die Verriegelungsanordnung (130) eine sich von dem Ventilkörper (12) quer nach außen erstreckende erste Flanschlippe (132) und eine der ersten Flanschlippe (132) gegenüber liegende zweite sich ebenfalls von dem Ventilkörper (12) quer nach außen erstreckende Flanschlippe (134) aufweist,

dass die erste Flanschlippe (132) einen ersten Befestigungskanal (136) definiert, der dazu ausgebildet ist, eine Seite (150) der Öffnung (140) in der Montageplatte (28) aufzunehmen und zu haltern,

dass die zweite Flanschlippe (134) einen zweiten Befestigungskanal (138) definiert, der dazu ausgebildet ist, die gegenüber liegende Seite (152) der Öffnung in der Montageplatte aufzunehmen und zu haltern,

dass die Flanschlippen (132, 134) sich über die Seiten (150, 152) der Öffnung (140) der Montageplatte erstrecken und den Ventilkörper (12) an der Montageplatte (28) befestigen, ohne dass die erste oder die zweite Flanschlippe (132, 134) verbogen wird.
Elektromagnetisch betätigte pneumatische Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungsanordnung (130) darüber hinaus eine innerhalb der Verriegelungsanordnung (130) angeordnete Vorspannbohrung (142) aufweist,

dass die Vorspannbohrung (142) in der Nähe der zweiten Flanschlippe (134) ein offenes Ende (144) und in der Nähe der ersten Flanschlippe (132) ein geschlossenes Ende (146) aufweist,

dass an dem geschlossenen Ende (146) der Vorspannbohrung (142) ein Vorspann-Verriegelungsglied (148) gehaltert ist, während das entgegengesetzte Ende des Vorspann-Verriegelungsgliedes (134) in der Lage ist, sich derart über den zweiten Befestigungskanal (138) hinaus bis zum Rand der zweiten Flanschlippe (134) zu erstrecken, dass, wenn die genannte Ventilanordnung (10) in der Montageplatte (28) eingesetzt ist, das Vorspann-Verriegelungsglied (148) in die Lage versetzt wird eine Vorspannkraft zwischen dem Rand (152) der Öffnung (140) der Montageplatte an dem zweiten Befestigungskanal (138) und dem geschlossenen Ende (146) der Vorspannbohrung (142) zu erzeugen, so dass der erste Befestigungskanal (136) der Verriegelungsanordnung (130) gegen den Rand (150) der Öffnung (140) der Montageplatte vorgespannt wird, um die Ventilanordnung (10) ohne Befestigungselemente zu haltern.
Elektromagnetisch betätigte pneumatische Ventilanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorspann-Verriegelungsglied (148) eine Schraubenfeder ist. Elektromagnetisch betätigte pneumatische Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (12) außerdem eine sich axial innerhalb des Ventilkörpers (12) erstreckende Ventilbohrung (46) und ein Ventilglied (54) aufweist, das innerhalb der Ventilbohrung (46) zwischen vorbestimmten Positionen bewegbar ist, um wahlweise Druckluft vom Einlass (30) durch die Ventilbohrung (46) zum Auslass (32) strömen zu lassen. Elektromagnetisch betätigte pneumatische Ventilanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilglied (54) außerdem mindestens ein auf dem Ventilglied (54) angeordnetes Ventilelement (58) mit einer Ventildichtfläche (60, 62) aufweist. Elektromagnetisch betätigte pneumatische Ventilanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Ventildichtfläche (60, 62) ein elastisches Material aufgeformt und in der Ventilbohrung (46) mindestens ein Ventilsitz (70, 72) gebildet ist, der mit der Ventildichtfläche (60, 62) des Ventilelementes (58) einen abdichtenden Kontakt hat, wenn das Ventilglied (54) sich in der geschlossenen Position befindet und den Strom von Druckluft unterbricht. Elektromagnetisch betätigte pneumatische Ventilanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilbohrung (46) außerdem ein offenes Ende (50) und ein geschlossenes Ende aufweist, dass die Ventilanordnung (10) außerdem ein Vorspannglied (69) aufweist, das in der Ventilbohrung (46) wirksam angeordnet und dazu ausgebildet ist, eine Vorspannkraft zwischen dem geschlossenen Ende der Ventilbohrung (46) und einem Ende des Ventilgliedes (54) derart auszuüben, dass das Ventilglied (54) wirksam in einer Richtung vorgespannt wird. Elektromagnetisch betätigte pneumatische Ventilanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilanordnung (10) außerdem eine Elektromagnetanordnung aufweist, die auf dem Ventilkörper (12) an dem offenen Ende (50) der Ventilbohrung (46) gegenüber dem Vorspannglied (69) angeordnet ist, und dass die Elektromagnetanordnung dazu ausgebildet ist, das Ventilglied (54) wahlweise zwischen vorbestimmten Positionen innerhalb der Ventilbohrung (46) in einer Richtung entgegengesetzt zur Vorspannkraft des Vorspannelementes (69) zu betätigen, um Druckluft durch den Ventilkörper (12) strömen zu lassen. Elektromagnetisch betätigte pneumatische Ventilanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Ventilkörper (12) darüber hinaus mindestens ein Entlüftungsauslass (48) vorgesehen ist, der derart in Fluidverbindung mit der Ventilbohrung (46) steht, dass das Ventilelement (58) weiter wirksam ist, Druckluft von dem Auslass (32) durch die Ventilbohrung (46) zu dem mindestens einen Entlüftungsauslass (48) strömen zu lassen. Elektromagnetisch betätigte pneumatische Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungsanordnung (130) integral an dem einstückigen Ventilkörper (12) ausgebildet ist und eine Vorspannbohrung (142) hat, die die sich von dem Ventilkörper (12) quer nach außen erstreckende erste Flanschlippe (132) und die zweite Flanschlippe (134) voneinander trennt, und dass die erste Flanschlippe (132) den ersten Befestigungskanal (136) bildet, der dazu ausgebildet ist, die eine Seite (150) der einzigen Öffnung (140) in der Montageplatte (28) aufzunehmen und zu haltern.






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