DE20305651U1 - Pneumatic timed switching device e.g. for pulsed actuation of pneumatic valve especially in explosion hazard environment, uses one electric output for connection of piezoelectric leading valve - Google Patents

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Abstract

A pneumatic timed switching device has at least one electronic timed switching device (10, 20, 21, 22, 30, 40, 51, 52, 53) having at least one electric output (21) to which is connected a piezoelectric leading valve (60). An independent claim is included for a pneumatic timed switching system.

Description

Die Erfindung betrifft eine Pneumatikzeitschaltvorrichtung zur impulsweisen Betätigung eines Pneumatikventils insbesondere für den Einsatz in explosionsgefährdeten Umgebungen. The invention relates to a pneumatic time switching device for pulsed actuation a pneumatic valve especially for use in potentially explosive atmospheres Environments.

Als Pneumatikzeitschaltvorrichtungen für explosionsgefährdete Bereiche sind mechanische Uhrwerke bekannt, die beispielsweise über einen Kolben in einem Pneumatikzylinder aufgezogen werden. Diese Uhrwerke liefern exakte Zeitspannen, sind aber nicht flexibel einsetzbar und können insbesondere nicht Schaltzyklen in veränderbarer Folge ausführen. Außerdem besteht bei mechanischen Uhrwerken die Gefahr, dass es an beweglichen Teilen zu einem Funkenschlag kommt, wodurch in einer gefährdeten Atmosphäre möglicherweise eine Explosion ausgelöst werden könnte.As pneumatic time switch devices for hazardous areas mechanical movements are known, for example, via a Pistons are pulled up in a pneumatic cylinder. These clockworks deliver exact time spans, but cannot be used flexibly and can in particular do not execute switching cycles in a changeable sequence. There is also with mechanical movements there is a risk of moving parts sparking occurs, resulting in an endangered the atmosphere possibly triggered an explosion could be.

Außerdem sind volumetrische Pneumatikzeitschalteinrichtungen bekannt, bei denen ein bestimmtes Volumen eines Messbehälters mit Druckgas gefüllt wird und bei denen dann, nach vollständiger Befüllung des Volumens bzw. nach Erreichen eines bestimmten Messbehälterinnendrucks, ein Schaltimpuls ausgelöst wird. Auch hier können nicht verschiedene Schaltabläufe programmiert und Impulsdauern etc. variiert werden. Zudem ist der Füllvorgang druckabhängig, so dass bei schwankenden Druckverhältnissen in der Versorgung des zu schaltenden pneumatischen Systems exakte Schaltdauern nicht eingehalten werden können.There are also volumetric pneumatic time switches known in which a certain volume of a measuring container with Pressurized gas filled and with which then, after complete filling of the volume or after Reaching a certain internal pressure in the measuring container, a switching impulse triggered becomes. Here too not different switching sequences programmed and pulse durations etc. varied. In addition, the filling pressure-dependent, so that with fluctuating pressure conditions in the supply exact switching times of the pneumatic system to be switched can be met.

Es stellt sich daher die Aufgabe, eine Pneumatikzeitschaltvorrichtung anzugeben, die druckunabhängig und ohne Fremdenergie eine exakte Schaltimpulsdauer ermöglicht und die noch dazu die Möglichkeit einer Variation der Schaltimpulsfolge und -dauer ermöglicht.It is therefore the task to specify a pneumatic time switching device that is independent of pressure and enables an exact switching pulse duration without external energy and which also the possibility a variation of the switching pulse sequence and duration.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Pneumatikzeitschaltvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved with a Pneumatic time switch device with the features of claim 1 solved.

Der Vorteil der Erfindung besteht insbesondere darin, dass durch die Verwendung eines Piezo-Vorventils zum Auslösen des Schaltvorgangs nur wenig elektrische Energie benötigt wird, so dass bei geringen Spannungen und geringen Stromstärken eine Ventilbetätigung bewirkt werden kann. Durch das Piezo-Vorventil wird eine pneumatische Steuerleitung geöffnet, so dass Druckgas hindurchströmen und dann das eigentliche Hauptventil als Arbeitsventil für den angeschlossenen pneumatischen Verbraucher öffnen bzw. schließen kann.The advantage of the invention is especially in that by using a piezo valve to trigger little electrical energy is required during the switching process, so that at low voltages and low currents a valve actuation can be effected. The piezo pre-valve turns a pneumatic one Control line open, so that compressed gas can flow through and then the actual main valve as a working valve for the connected one open the pneumatic consumer or close can.

Damit kann die erfindungsgemäße Pneumatikzeitschaltvorrichtung über eine lange Zeit durch eine Batterie oder einen Akku gespeist werden; es ist also kein Stromnetzanschluss notwendig, von dem eine Gefährdung in explosionsgefährdeten Umgebungen ausgehen könnte.The pneumatic time switching device according to the invention can thus be operated via a can be powered by a battery for a long time; it is therefore not necessary to have a power supply connection that could endanger hazardous Environments could run out.

Vorzugsweise wird eine Lithium-Batterie mit einer Spannung von 3,6 V verwendet. Bei Verwendung einer solchen Batterie ergibt sich eine Betriebsdauer der erfindungsgemäßen Pneumatikzeitschaltvorrichtung von ca. einem Jahr.A lithium battery is preferred used with a voltage of 3.6 V. When using such a battery there is an operating time of the pneumatic time switching device according to the invention of about a year.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.Further advantageous configurations the invention result from the further subclaims.

Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Die Figuren zeigen im Einzelnen:The invention is described below With reference to the drawing explained. The figures show in detail:

1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Pneumatikzeitschaltvorrichtung und 1 a block diagram of the pneumatic time switching device according to the invention and

2a, 2b mit der Pneumatikzeitschaltvorrichtung schaltbare Schaltimpulsfolgen in einem Diagramm über der Zeit aufgetragen. 2a . 2 B Switchable pulse sequences switchable with the pneumatic time switch device are plotted in a diagram over time.

Die erfindungsgemäße Pneumatikzeitschaltvorrichtung 100 besteht im wesentlichen ausThe pneumatic time switching device according to the invention 100 consists essentially of

  • – einer Batterie 10, insbesondere einer Lithium-Batterie,- a battery 10 , especially a lithium battery,
  • – einer Steuerungseinrichtung 20 mit Schalteinrichtung 21 und Programmspeicher 22,- a control device 20 with switching device 21 and program memory 22 .
  • – einem Anzeigeelement 30 mit zugehöriger Ansteuereinrichtung 40 - a display element 30 with associated control device 40
  • – Bedienelementen 51, 52, 53 und- controls 51 . 52 . 53 and
  • – einem Piezo-Vorventil 60.- a piezo pre-valve 60 ,

Die Bedienelemente 51, 52, 53 ermöglichen die Auswahl von Programmen, die in dem Programmspeicher 22 der Steuerungseinrichtung 20 abgelegt sind, und die Veränderung bestimmter Parameter in der Steuerungseinrichtung 20 bzw. dem Programmspeicher 22, die als EPROM ausgeführt sein können.The controls 51 . 52 . 53 allow selection of programs in the program memory 22 the control device 20 are stored, and the change of certain parameters in the control device 20 or the program memory 22 which can be designed as an EPROM.

In dem Programmspeicher 22 sind vorzugsweise wenigstens fünf verschiedene Programme abgelegt, mit dem die nachfolgend beschriebenen Einstell- und Arbeitsverfahren durchgeführt werden können:In the program memory 22 At least five different programs are preferably stored with which the setting and working methods described below can be carried out:

  • 1. In einem ersten Arbeitsverfahren wird kontinuierlich ein Schaltzyklus ausgeführt, der sich aus einer ersten Pausenzeit tP und wenigstens einer sich daran anschließenden Schaltimpulszeit iS zusammensetzt. Eine solche Impulsfolge ist in 2a schematisch dargestellt. In einem typischen Anwendungsfall ist die Schaltdauer tS so bestimmt, dass bei einem Pneumatikzylinder oder einer pneumatischen Membranpumpe jeweils ein Hub während der Schaltimpulszeit TS ausgeführt werden kann.1. In a first working method, a switching cycle is carried out continuously, which is composed of a first pause time t P and at least one subsequent switching pulse time i S. Such a pulse train is in 2a shown schematically. In a typical application, the switching duration t S is determined such that a stroke can be carried out during the switching pulse time T S in a pneumatic cylinder or a pneumatic diaphragm pump.
  • 2. Durch mehrfaches Betätigen des Bedienelements 51, der insbesondere als Taster ausgeführt ist, kann ein zweites in dem Programmspeicher 22 abgelegtes Programm aufgerufen werden, das es ermöglicht, unter Zuhilfenahme des weiteren Bedienelements 52 die Schaltimpulszeit tS zu verändern.2. By pressing the control element several times 51 , which is designed in particular as a button, can be a second in the program memory 22 stored program can be called, which makes it possible with the help of the additional control element 52 to change the switching pulse time t S.
  • 3. Statt des einzelnen Schaltimpulses kann auch eine Folge von mehreren Schalttakten vorgenommen werden, wobei jeder Takt aus einer Schaltimpulszeit tS und einer Schaltimpulsunterbrechungszeit tU besteht. Nach einer Abfolge von n Schaltimpulsen, bei denen jeweils das Piezo-Vorventil 60 von der Steuerungseinrichtung 20 betätigt, also geöffnet und wieder geschlossen wird, beginnt der Zyklus mit einer neuen Pausenzeit tP. Die Schaltimpulsunterbrechungszeit tU dient dazu, bei dem angeschlossenen pneumatischen Verbraucher nach der Ausführung des Arbeitshubs wieder die Ruhelage einzunehmen, beispielsweise die Ruhelage des Kolbens oder der Membran. Eine solche Schaltimpulsfolge ist in 2b schematisch dargestellt.3. Instead of the individual switching pulse, a sequence of several switching cycles can also be carried out, each cycle consisting of a switching pulse time t S and a switching pulse interruption time t U. After a sequence of n switching pulse, each with the piezo valve 60 from the control device 20 actuated, i.e. opened and closed again, the cycle begins with a new pause time t P. The switching pulse interruption time t U serves to return to the rest position, for example the rest position of the piston or the membrane, of the connected pneumatic consumer after the execution of the working stroke. Such a switching pulse sequence is in 2 B shown schematically.
  • 4. Durch Wahl eines vierten Programms des Programmspeichers 22 in der Steuerungseinrichtung 20 kann die Anzahl n der einzelnen Schaltimpulse während eines Zyklus verändert werden.4. By selecting a fourth program in the program memory 22 in the control device 20 the number n of individual switching pulses can be changed during a cycle.
  • 5. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Pneumatikzeitschaltvorrichtung 100 für den Betrieb von pneumatischen Flüssigkeits-Membranpumpen eingesetzt werden. Hierzu ist in die Steuerungseinrichtung 20 eine Überwachungsprogramm integriert, das überwacht, wann ein Vorratsbehälter leergepumpt ist, und das dann eine sogenannte Leermeldung für den Bediener an dem Anzeigeelement 30 ausgibt und zugleich verhindert, dass für eine lange Zeit oder auf unbestimmte Dauer Schaltimpulse von der Pneumatikzeitschaltvorrichtung 100 abgegeben werden; ein Trockenlaufen der von der erfindungsgemäßen Pneumatikzeitschaltvorrichtung 100 geschalteten Pumpe wird so verhindert.5. In particular, the pneumatic time switching device according to the invention 100 can be used for the operation of pneumatic liquid diaphragm pumps. This is done in the control device 20 integrates a monitoring program that monitors when a reservoir is pumped empty, and then a so-called empty message for the operator on the display element 30 outputs and at the same time prevents switching impulses from the pneumatic time switching device for a long time or for an indefinite period 100 be delivered; a dry running of the pneumatic time switching device according to the invention 100 switched pump is prevented.

Durch Wahl eines fünften Programms des Programmspeichers 20 kann hierzu das Behältervolumen eingegeben werden. Die Anzahl n der Schaltimpulse tS wird mit dem Volumen des Zylinders oder der Pumpe pro Hub multipliziert, um das geförderte Volumen zu berechnen. Die Differenz des Behältervolumens zum geförderten Volumen wird laufend berechnet.By selecting a fifth program in the program memory 20 the container volume can be entered. The number n of switching pulses t S is multiplied by the volume of the cylinder or pump per stroke in order to calculate the volume delivered. The difference between the container volume and the volume conveyed is continuously calculated.

Im Schaltbetrieb der Pneumatikzeitschaltvorrichtung 100 wird während der Schaltimpulszeit tS durch einen nur geringen Strom bei geringer Spannung das Piezo-Vorventil 60 betätigt. Die Leistungsaufnahme des Piezo-Vorventils 60 ist sehr gering und ermöglicht daher eine lange Lebensdauer der Batterie 10 und einen entsprechend langen autarken Betrieb der erfindungsgemäßen Pneumatikzeitschaltvorrichtung 100.In switching operation of the pneumatic time switch device 100 becomes the piezo pilot valve during the switching pulse time t S by only a small current with a low voltage 60 actuated. The power consumption of the piezo valve 60 is very small and therefore enables a long battery life 10 and a correspondingly long autonomous operation of the pneumatic time switching device according to the invention 100 ,

Als Batterie sind insbesondere Lithium-Zellen geeignet, da sie bei kleiner Baugröße eine hohe Zellenspannung und eine große Energiedichte besitzen.Lithium cells in particular are batteries suitable because they have a high cell voltage in a small size and a big one Have energy density.

Das Anzeigeelement 30 kann eine an sich bekannte Sieben-Segment-Anzeige sein, insbesondere mit vier Stellen, von denen je zwei die Schaltimpulszeit tS und die Pausenzeit tP als Countdownanzeige darstellen.The display element 30 can be a seven-segment display known per se, in particular with four digits, two of which each represent the switching pulse time t S and the pause time t P as a countdown display.

In einem bevorzugten Pneumatikzeitschaltsystem ist eine Pneumatikzeitschaltvorrichtung 100 mit einem Pneumatikhauptventil verbunden, wobei ein pneumatischer Arbeitskreis 62 des Piezo-Vorventils 60 mit einem pneumatischen Steuerkreis des Pneumatikhauptventils verbunden ist. Der geringe Hub des Piezo-Vorventils 60 ist dabei ausreichend, um die Pneumatik-Leitung 62 zu öffnen, so dass Druckluft zu dem Steuereingang des Pneumatikhauptventils gelangt. Der Arbeitskreis des Pneumatikhauptventils öffnet, so dass die angeschlossene pneumatische Vorrichtung, beispielsweise ein Pneumatikzylinder oder eine Membranpumpe, angetrieben wird.In a preferred pneumatic time switch system is a pneumatic time switch device 100 connected to a main pneumatic valve, whereby a pneumatic working group 62 of the piezo valve 60 is connected to a pneumatic control circuit of the main pneumatic valve. The small stroke of the piezo valve 60 is sufficient to the pneumatic line 62 to open so that compressed air reaches the control input of the main pneumatic valve. The working group of the main pneumatic valve opens, so that the connected pneumatic device, for example a pneumatic cylinder or a diaphragm pump, is driven.

Mit dem Bedienelement 53 ist bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Pneumatikzeitschaltvorrichtung 100 eine Umschaltung vom Schalt betrieb, bei dem durch die Schaltimpulse das Piezo-Vorventil 60 geöffnet und geschlossen wird, zu einem Impulszählerbetrieb möglich, bei dem ein nicht dargestellter Drucksensor an die Zeitschaltvorrichtung 100 angeschlossen ist. Auf diese Weise kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch dazu genutzt werden, Prozesse in pneumatischen Vorrichtungen zu überwachen. Beispielsweise kann die Anzahl von Kolbenhüben bei einem Pneumatik-Zylinder gemessen und auf dem Anzeigeelement 30 werden.With the control element 53 is in the illustrated preferred embodiment of the pneumatic time switching device according to the invention 100 a switchover from switching operation in which the piezo pilot valve by the switching pulses 60 is opened and closed, for a pulse counter operation possible, in which a pressure sensor, not shown, is connected to the time switching device 100 connected. In this way, the device according to the invention can also be used to monitor processes in pneumatic devices. For example, the number of piston strokes can be measured in a pneumatic cylinder and on the display element 30 become.

Claims (4)

Pneumatikzeitschaltvorrichtung (100) zur impulsweisen Betätigung eines Pneumatikventils, insbesondere für den Einsatz in explosionsgefährdeten Umgebungen, wenigstens umfassend eine elektronische Zeitschalteinrichtung (10, 20, 21, 22, 30, 40, 51, 52, 53) mit wenigstens einem elektrischen Ausgang (21), an den ein Piezo-Vorventil (60) angeschlossen ist.Pneumatic time switch device ( 100 ) for the pulsed actuation of a pneumatic valve, in particular for use in potentially explosive environments, at least comprising an electronic time switch device ( 10 . 20 . 21 . 22 . 30 . 40 . 51 . 52 . 53 ) with at least one electrical output ( 21 ) to which a piezo pre-valve ( 60 ) connected. Pneumatikzeitschaltvorrichtung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitschalteinrichtung wenigstens ein Anzeigeelement (30) mit einer Ansteuereinrichtung (40) umfasst.Pneumatic time switch device ( 100 ) according to claim 1, characterized in that the time switching device at least one display element ( 30 ) with a control device ( 40 ) includes. Pneumatikzeitschaltvorrichtung (100) nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch wenigstens eine Steuerungseinrichtung (20) mit einem Programmspeicher (22) und mit wenigstens einem Bedienelement (51, 52, 53).Pneumatic time switch device ( 100 ) according to claim 1 or 2, characterized by at least one control device ( 20 ) with a program memory ( 22 ) and with at least one control element ( 51 . 52 . 53 ). Pneumatikzeitschaltsystem, wenigstens bestehend aus einer Pneumatikzeitschaltvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und aus einem Pneumatikventil, wobei ein pneumatischer Arbeitskreis des Piezo-Vorventils (60) der Pneumatikzeitschaltvorrichtung (100) mit einem pneumatischen Steuerkreis des Pneumatikventils verbunden ist.Pneumatic time switch system, at least consisting of a pneumatic time switch device ( 100 ) according to one of claims 1 to 3 and from a pneumatic valve, wherein a pneumatic working circuit of the piezo valve ( 60 ) of the pneumatic time switch device ( 100 ) is connected to a pneumatic control circuit of the pneumatic valve.
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