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Die
Erfindung betrifft eine Ventilanordnung mit wenigstens einer Ventilbatterie,
die mehrere Ventilelemente und wenigstens ein Koppelelement umfasst,
die in einer Stapelrichtung in Reihe angeordnet sind, wobei die
Ventilelemente jeweils von wenigstens einem Durchbruch durchsetzt
sind und Durchbrüche
benachbarter Ventilelemente wenigstens einen in Stapelrichtung ausgerichteten
Verbindungskanal bilden und an den Ventilelementen jeweils zumindest
ein mit einem Verbraucher fluidisch verbindbarer Arbeitsausgang
angeordnet ist, und wobei das Koppelelement wenigstens einen mit
dem Verbindungskanal kommunizierenden Koppelkanal aufweist, der eine
Koppelöffnung
umfasst, die an einem Montagebereich der Ventilbatterie ausmündet, sowie
mit einer zur lösbaren
Festlegung der Ventilbatterie ausgebildeten Befestigungsschiene,
die in Richtung ihrer Längserstreckung
von wenigstens einem Längskanal durchsetzt
ist und die längsseits
einen zur Anbringung der Ventilbatterie ausgebildeten Bestückungsbereich
aufweist, an dem wenigstens eine kommunizierend mit dem Längskanal
verbundene Kanalöffnung
ausmündet,
wobei bei Festlegung der Ventilbatterie an der Befestigungsschiene
die Koppelöffnung und
die Kanalöffnung
einander gegenüberliegend angeordnet
sind und eine kommunizierende Verbindung zwischen dem Längskanal
und dem Koppelkanal gewährleisten.
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Aus
der
DE 10 2005
020 185 B4 ist eine Ventilanordnung bekannt, die ein Profilelement
und einen Ventilblock umfasst. Das Profilelement ist mit einem durchgehenden
und längs
einer Profilachse erstreckten Profilkanal versehen und dient der
Festlegung des Ventilblocks, der mehrere Ventile umfassen kann,
an einer Wand oder einem Maschinenrahmen. Die Ventile des Ventilblocks
sind in einer Stapelrichtung aneinander anbringbar und weisen jeweils
innere Durchbrüche
auf, die einen längs
der Stapelrichtung erstreckten Ventilkanal bilden. Bei Befestigung des
Ventilblocks an dem Profilelement kommt ein Endbereich des Ventilblocks
auf dem Profilelement zu liegen kommt. Am Endbereich des Ventilblocks mündet wenigstens
ein Einlass/Auslass des zumindest einen Ventilkanals. Zumindest
eine im Profilelement vorgesehene Öffnung stellt eine Verbindung zwischen
dem Ventilkanal und dem Profilkanal bereit, so dass der Ventilkanal
und der Profilkanal in fluidischer Kommunikation stehen.
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Nachteilig
bei dieser aus dem Stand der Technik bekannten Ventilanordnung ist
es, dass die Stapelrichtung des Ventilblocks senkrecht zur Profilachse
des Profilelements ausgerichtet ist. Dadurch ragt der Ventilblock
mit zunehmender Anzahl von Ventilen weit in einen Raumbereich vor
dem an einer Wand oder einem Maschinenrahmen befestigten Profilelement
hinaus. Daraus folgt, dass das Profilelement sehr stabil ausgeführt sein
muss, um das vom Ventilblock aufgrund der Gewichtskraft der Ventile auf
das Profilelement ausgeübte
Drehmoment abstützen
zu können.
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Die
EP 0 928 960 A2 offenbart
mit Durchbrüchen
versehene Ventilelemente, die zu Ventilblöcken angeordnet werden können, wobei
die in den Ventilelementen ausgebildeten Durchbrüche Versorgungskanäle oder
Abluftkanäle
bilden. Diese Kanäle
stehen mit einem Anschlussblock in kommunizierender Verbindung, an
dem Fluidversorgungsleitungen und Fluidentsorgungsleitungen angebracht
sind. Die Ventilelemente sind für
eine Montage an eine Hutschiene vorgesehen, die an einer wand oder
einem Maschinenrahmen festgelegt werden kann.
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Die
EP 1 284 371 A1 offenbart
eine fluidtechnische Steuervorrichtung, die einen Haupt-Fluidverteiler
mit einer Bestückungsebene
aufweist. An der Bestückungsebene
sind mehrere Steuergeräte
in Verlaufsrichtung einer ersten Aufreihungsachse aufeinanderfolgend
angeordnet. Jedes Steuergerät
enthält
mehrere elektrische oder elektrofluidische Steuergerätemodule,
die in einer zweiten Aufreihungsachse aufeinanderfolgend angeordnet
sind. Die Steuergeräte
sind so ausgerichtet, dass ihre zweiten Aufreihungsachsen parallel
zueinander und zugleich rechtwinklig zur Bestückungsebene des Haupt-Fluidverteilers verlaufen.
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Aus
der
DE 298 07 097
U1 ist ein modulares elektrofluidisches Baukastensystem
bekannt, bei dem elektrische Module und fluidische Module miteinander
verbunden sind und auf einer Normschiene angeordnet werden. Die
fluidischen Module enthalten jeweils Sammelkanäle, die kommunizierend miteinander
verbunden werden können,
wodurch längs der
fluidischen Module mehrere Versorgungs- bzw. Entsorgungskanäle bereitgestellt
werden, durch die Fluid zu den fluidischen Modulen strömen oder
von diesen abfließen
kann.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Ventilanordnung bereitzustellen,
die auch bei einer größeren Anzahl
von Ventilelementen in der jeweiligen Ventilbatterie raumökonomisch
aufgebaut werden kann und eine einfache Gestaltung und variable
Nutzung der Befestigungsschiene ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Ventilanordnung der eingangs genannten Art
gelöst,
bei der der Montagebereich der Ventilbatterie zumindest durch das
Koppelelement und wenigstens ein Ventilelement bestimmt ist und
die Arbeitsausgänge
der Ventilelemente außerhalb
des Montagebereichs angeordnet sind, wobei die Stapelrichtung bei
Anbringung der Ventilbatterie an der Befestigungsschiene parallel
zu einer Mittellängsachse
des Längskanals
ausgerichtet ist.
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Der
Montagebereich dient der kraftübertragenden
Festlegung der Ventilbatterie an der Befestigungsschiene. Bei einer
großen
Anzahl von Ventilelementen, die zusätzlich zum Koppelelement den Montagebereich
bestimmen, ist ein sicherer Halt der Ventilbatterie an der Befestigungsschiene
gewährleistet.
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Durch
die Orientierung der Stapelrichtung der Ventilelemente parallel
zu der Mittellängsachse des
Längskanals,
die sich bei Anbringung der Ventilbatterie an der Befestigungsschiene
erfindungsgemäß einstellt,
findet im Gegensatz zu einer aus dem Stand der Technik bekannten
Ventilanordnung bei einer Vergrößerung der
Anzahl der Ventilelemente keine Verlagerung des Abstands des Schwerpunkts
der Ventilbatterie gegenüber
der Befestigungsschiene statt. Dieser Abstand entspricht dem Hebelarm,
der zusammen mit dem Gewicht der Ventilbatterie maßgeblich
für das
von der Ventilbatterie auf die Befestigungsschiene ausgeübte Drehmoment
ist. Aufgrund der Erstreckung der Ventilbatterie längs der
Befestigungsschiene, wie sie sich durch die erfindungsgemäße Stapelrichtung
ergibt, wird die Anzahl der zu einer Ventilbatterie zusammenzusetzenden
Ventilelemente primär
durch die Länge
der Befestigungsschiene und durch deren Tragkraft bestimmt.
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Ein
von den Ventilelementen auf die Befestigungsschiene ausgeübtes Drehmoment
spielt demgegenüber
und somit abweichend vom Stand der Technik nur eine untergeordnete
Rolle. Eine Kraftübertragung
zwischen der Ventilbatterie und der Befestigungsschiene findet abweichend
von der aus dem Stand der Technik bekannten Ventileinrichtung sowohl über das
Koppelelement als auch über
wenigstens ein, vorzugsweise mehrere, insbesondere sämtliche,
Ventilelemente statt, die gemeinsam den Montagebereich der Ventilbatterie
bestimmen. Das heißt,
dass ein Teil der Ventilelemente oder sämtliche Ventilelemente an der
Befestigungsschiene angebracht und abgestützt sind. Dadurch werden die
von den Ventilelementen auf die Befestigungsschiene ausgeübten Kräfte längs der
Erstreckung der Befestigungsschiene verteilt, so dass die Befestigungsschiene
sehr schlank und kostengünstig
gestaltet werden kann.
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Die
Arbeitsausgänge
der Ventilelemente sind zum Anschluss von Schläuchen oder Rohrleitungen, in
denen das von den Ventilelementen beeinflusste Fluid geführt wird,
vorgesehen. Durch die Anordnung der Arbeitsausgänge abseits des Montagebereichs
kann ein Anschließen
oder Entfernen der Rohrleitungen oder Schläuche unabhängig von der Anbringung der
Ventilbatterie an der Befestigungsschiene erfolgen. Zudem ermöglicht die
Anordnung der Arbeitsausgänge
der Ventilelemente außerhalb oder
abseits des Montagebereichs eine einfache Gestaltung der Befestigungsschiene,
da die Arbeitsausgänge
oder daran anzuschließende
Fluidverbindungen nicht durch die Befestigungsschiene geführt werden
müssen.
Vorzugsweise ist die Befestigungsschiene als Strangpressprofil aus
Aluminium oder als Extrusionsteil aus Kunststoff hergestellt.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Bei
einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Arbeitsausgänge an einer
abweichend vom Montagebereich orientierten Oberfläche der
Ventilbatterie angeordnet sind. Dies ermöglicht eine vorteilhafte Montage
und Demontage der Rohrleitungen oder Schläuche insbesondere dann, wenn die
Ventilbatterie an der Befestigungsschiene festgelegt ist.
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Vorzugsweise
ist der Montagebereich der Ventilbatterie durch das Koppelelement
und die Ventilelemente bestimmt. Dadurch wird eine stabile Festlegung
jedes Ventilelements an der Befestigungsschiene erreicht.
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In
Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der zugeordnete
Arbeitsausgang an einer Oberfläche
des jeweiligen Ventilelements vorgesehen ist, die benachbart zum
Montagebereich angeordnet, insbesondere senkrecht zum Montagebereich
orientiert, ist. Dadurch ist eine vorteilhafte Herausführung der
an die Arbeitsausgänge
der Ventilelemente anzuschließenden
Fluidverbindungen, insbesondere Schläuche oder Rohre, gewährleistet. Üblicherweise
ist die Befestigungsschiene für
eine Montage an einer vertikal ausgerichteten Wand oder einem Maschinenrahmen
vorgesehen. Für
diesen Fall ermöglichen
die vorzugsweise senkrecht zur entsprechenden Oberfläche des
Ventilelements ausgerichteten Arbeitsausgänge einen vorteilhaften Verlauf der
Schläuche
oder Rohre in senkrechter Richtung, insbesondere nach unten.
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Vorzugsweise
ist die Befestigungsschiene von wenigstens zwei Längskanälen, insbesondere einem
Versorgungskanal und einem Abluftkanal, durchsetzt, wobei mit jeweils
einem der Längskanäle kommunizierende
Kanalöffnungen
an dem Bestückungsbereich
ausmünden.
Dies ermöglicht
beispielsweise die Versorgung unterschiedlicher, längs der
Befestigungsschiene an voneinander beabstandeten Befestigungsorten
angebrachter Ventilbatterien mit unterschiedlichen Arbeitsfluiden.
Die Arbeitsfluide können
sich beispielsweise im Hinblick auf den Druck, die Fluidzusammensetzung,
die Fluidtemperatur oder in anderer Weise unterscheiden. Vorzugsweise
wird eine erste Ventilbatterie über
den ersten Längskanal
und die erste Kanalöffnung
mit einem ersten Fluid versorgt. Eine zweite Ventilbatterie wird über den
zweiten Längskanal
und die zweite Kanalöffnung
mit einem zweiten Fluid versorgt. Alternativ können der erste Längskanal
zur Bereitstellung von Druckluft an die Ventilbatterien und der
zweite Längskanal
für das
Abströmen
von Abluft aus der oder den Ventilbatterien genutzt werden. Besonders
bevorzugt sind in der Befestigungsschiene mehr als zwei Längskanäle ausgebildet.
Insbesondere verlaufen der zweite Längskanal und gegebenenfalls
vorgesehene weitere Längskanäle parallel
zum ersten Längskanal
in der Befestigungsschiene.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist der jeder Kanalöffnung eine Koppelöffnung im
Koppelelement zugeordnet, die jeweils mit einem Koppelkanal kommunzierend
verbunden ist und die bei Festlegung der Ventilbatterie an der Befestigungsschiene
gegenüberliegend
zur jeweiligen Kanalöffnung
angeordnet ist und mit dieser in kommunizierender Verbindung steht.
Somit kann die Befestigungsschiene sowohl für eine Fluidversorgung oder
Fluidzufuhr als auch für
eine Fluidentsorgung oder Fluidabfuhr einer oder mehrerer Ventilbatterien eingesetzt
werden. Dies ermöglicht
den Verzicht auf andere fluidische Einrichtungen, insbesondere zur Fluidabfuhr.
Bei einer Ableitung überschüssigen Fluids
durch den zweiten oder durch weitere Längskanäle wird beispielsweise eine
zentrale Schalldämpfung ermöglicht,
dazu kann beispielsweise an einen Endbereich des jeweiligen Längskanals
ein Schalldämpfer
angeordnet werden. Dies ermöglicht
einen kompakteren und kostengünstigeren
Aufbau der Ventileinrichtung.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass wenigstens
einer Kanalöffnung eine
Absperreinrichtung zugeordnet ist, die bei Anbringung des Koppelelements
an der Befestigungsschiene aus einer wenigstens einen Längskanal
abdichtenden Schließstellung
in eine die kommunizierende Verbindung zwischen dem Längskanal
und dem jeweils zugeordneten Koppelkanal freigebende Öffnungsstellung
bringbar ist. Die Absperreinrichtung verhindert bei Abwesenheit
einer Ventilbatterie ein unkontrolliertes Ausströmen oder Einströmen von Fluid
oder Umgebungsluft aus dem bzw. in den Längskanal. Bei der Absperreinrichtung
kann es sich beispielsweise um eine Rückschlagklappe, um ein federvorbelastetes
Rückschlagventil
oder um ein zwangsgesteuertes Ventil handeln. Eine Rückschlagklappe
kann eingesetzt werden, wenn der Längskanal stets mit einem Druck
innerhalb eines vorgebbaren Druckintervalls beaufschlagt ist und
ein kurzzeitiges Austreten von Fluid in die Umgebung unkritisch ist.
Ein federvorbelastetes Rückschlagventil,
beispielsweise ein Kugelrückschlagventil
kann beispielsweise eingesetzt werden, wenn der Längskanal zeitweilig
mit Überdruck
und zeitweilig mit Unterdruck beaufschlagt wird und ein Austreten
von Fluid unerwünscht
ist. Ein zwangsgesteuertes Ventil wird bei Anbringung der Ventilbatterie
zwangsläufig
geöffnet und
bei Abnehmen der Ventilbatterie zwangsläufig geschlossen.
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Vorteilhaft
ist es, wenn das Koppelelement wenigstens eine Steuereinrichtung
aufweist, die bei Anbringung des Koppelelements an der Befestigungsschiene
für eine
Ansteuerung der Absperreinrichtung aus der Schließstellung
in die Öffnungsstellung
eingerichtet ist. Bei der Steuereinrichtung kann es sich beispielsweise
um einen Dorn handeln, der bei der Anbringung der Ventilbatterie
an der Befestigungsschiene auf die Ab sperreinrichtung einwirkt und
diese in die Öffnungsstellung
bringt.
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Bevorzugt
weisen der Bestückungsbereich der
Befestigungsschiene und der Montagebereich der Ventilbatterie zueinander
korrespondierende Hinterschnitte auf, die für eine formschlüssige Festlegung
des Montagebereichs der Ventilbatterie am Bestückungsbereich der Befestigungsschiene
ausgebildet sind. Die korrespondierenden Hinterschnitte, die vorzugsweise
in der Art eines Hutschienenprofils und einer korrespondierenden
Hutschienenprofilaufnahme ausgebildet sind, erlauben eine rasche,
zumindest vorläufige
Festlegung der Ventilbatterie an der Befestigungsschiene, beispielsweise
durch ein Einhängen
oder Einschwenken der Ventilbatterie an der Befestigungsschiene.
Da das Eigengewicht der Ventilbatterie durchaus im Bereich mehrerer
Kilogramm liegen kann, ist es für
eine bequeme und sichere Montage der Ventilbatterie an der Befestigungsschiene
vorteilhaft, wenn eine zumindest vorläufige Festlegung durch ein
Einhängen
in vertikaler Richtung nach unten oder einen Einschwenkvorgang erfolgen
kann. Durch das formschlüssige
Ineinandergreifen der korrespondierenden Hinterschnitte wird gewährleistet, dass
die endgültige
Festlegung der Ventilbatterie an der Befestigungsschiene ohne Aufbringung
einer Haltekraft auf die Ventilbatterie vorgenommen werden kann,
was eine erhebliche Montageerleichterung bedeutet.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass am Montagebereich
und am Bestückungsbereich
jeweils wenigstens eine in Längsrichtung
der Befestigungsschiene erstreckte Längsnut ausgebildet ist, die
derart für
ein formschlüssiges Hintergreifen
der Befestigungsschiene und der Ventilelemente sowie des Koppelelements
ausgebildet sind, dass die Ventilbatterie im eingehängten Zustand
nicht unmittelbar von der Befestigungsschiene abnehmbar ist. Längsnuten
können
einfach hergestellt werden und gewährleisten bei geeigneter Anordnung
an den Montage- und Bestückungsbereichen
eine Beschränkung
der Freiheitsgrade der Bewegung auf einen oder zwei lineare Freiheitsgrade der
Bewegung und/oder gegebenenfalls auf einen rotatorischen Freiheitsgrad
für eine
Schwenkbewegung.
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Vorteilhaft
ist es, wenn die Längsnuten
ein Schwenkgelenk für
eine Schwenkbewegung der Ventilbatterie gegenüber der Befestigungsschiene zwischen
einer Funktionsposition und einer Abnahmeposition bilden. Durch
die Schwenkbewegung wird das Aufsetzen der Ventilbatterie auf die
Befestigungsschiene erleichtert. Bei der Schwenkbewegung aus der
Abnahmeposition in die Funktionsposition kann ein Eingreifen wenigstens
einer an dem Koppelelement angeordneten Steuereinrichtung in eine
an der Befestigungsschiene vorgesehene Absperreinrichtung erfolgen.
Dadurch wird mit dem Einnehmen der Funktionsposition auch die fluidische
Kommunikation zwischen den Längskanälen und
den Kopplungskanälen
hergestellt. Zudem können
Dichteinrichtungen zwischen der Befestigungsschiene und dem Koppelelement
bei Zugrundelegung einer Schwenkbewegung für die Festlegung einfach gestaltet
werden, da bei geeigneter Ausrichtung der korrespondierenden Dichtflächen lediglich
eine zumindest nahezu lineare Kompression der Dichteinrichtungen
ohne ein Auftreten von Scherkräften
stattfindet.
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Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen,
dass die Befestigungsschiene in einer orthogonal zur Längserstreckung
ausgerichteten Querschnittsebene in einem benachbart zur Längsnut angeordneten
Querschnittsbereich derart ausgebildet, insbesondere abgeschrägt oder
angefast, ist, dass eine Schwenkbewegung der Ventilbatterie gegenüber der
Befestigungsschiene aus der Funktionsposition in die Abnahmeposition
ermöglicht wird.
Vorzugsweise ist die Ventilbatterie in der Art eines Kubus ausgeführt, wodurch
sich eine besonders kompakte Bauform ergibt. Um die Ventilbatterie
mittels einer Schwenkbewegung um das von den Längsnuten gebildete Schwenkgelenk
an der Befestigungsschiene festlegen zu können, müssen diese jeweils eine korrespondierende
Profilierung aufweisen. Die Profilierung erlaubt ein Ansetzen der
Ventilbatterie in der verschwenkten Abnahmeposition, um anschließend durch
Verschwenken der Ventilbatterie in die Funktionsposition die gewünschte Festlegung
an der Befestigungsschiene zu erreichen. Die Profilierung der Befestigungsschiene
kann im Bereich der Längsnut
so gewählt
werden, dass eine Anlagefläche gebildet
wird, auf der die Ventilbatterie zunächst aufgelegt werden kann,
um anschließend
durch eine translatorische Bewegung die Längsnuten in Eingriff zu bringen
und dann die Schwenkbewegung durchzuführen.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Befestigungsschiene
einen senkrecht zur Mittellängsachse
des Längskanals
abragenden, sich über
die gesamte Länge
erstreckenden Vorsprung und die Ventilbatterie eine zum Vorsprung
korrespondierende Ausnehmung aufweist, die für eine Verriegelung der Ventilbatterie
an der Befestigungsschiene mittels einer Schwenkbewegung um das
von den Längsnuten
gebildete Schwenkgelenk eingerichtet sind. Das Eigengewicht der
Ventilbatterie sorgt zusammen mit dem formschlüssigen Eingriff zwischen Ventilbatterie
und Befestigungsschiene für
eine sichere Festlegung der Ventilbatterie an der Befestigungsschiene.
Vorzugsweise ist das von den Längsnuten
gebildete Schwenkgelenk in vertikaler Richtung oberhalb und in horizontaler
Richtung abseits des Schwerpunkts der Ventilbatterie angeordnet.
Dadurch ergibt sich für
die Ventilbatterie bezogen auf die Längsnut ein in Richtung der
Verriegelungsschwenkbewegung gerichtetes Drehmoment, das ohne weitere äu ßere Kräfte für einen
sicheren Eingriff des Vorsprungs an der Befestigungsschiene in die
Ausnehmung der Ventilbatterie sorgt. Ein Abnehmen der Ventilbatterie
von der Befestigungsschiene erfordert aufgrund des im Verriegelungszustand
vorliegenden Eingriffs des Vorsprungs in die Ausnehmung eine Verschwenkung
der Ventilbatterie gegenüber
der Befestigungsschiene.
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Vorzugsweise
sind die Längsnuten
an korrespondierenden Schmalseiten des Vorsprungs der Befestigungsschiene
und der Ausnehmung der Ventilbatterie ausgebildet.
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Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen,
dass der Ventilbatterie wenigstens ein Befestigungsmittel zugeordnet
ist, das für
eine Festlegung der Ventilbatterie an der Befestigungsschiene eingerichtet
ist. Dabei kommt dem Befestigungsmittel die Aufgabe zu, die Schwenkbewegung
zwischen Ventilbatterie und Befestigungsschiene zu unterbinden,
wodurch eine ungewollte Entriegelung der Ventilbatterie von der
Befestigungsschiene verhindert werden kann. Vorzugsweise ist das
Befestigungsmittel beweglich an der Ventilbatterie festgelegt und
greift mit einem formschlüssig
wirkenden Endbereich in die Befestigungsschiene ein.
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Bevorzugt
weist die Befestigungsschiene an einer dem Bestückungsbereich entgegengesetzten Haltefläche wenigstens
einen in Längsrichtung
erstreckten Hinterschnitt auf, der für eine Festlegung der Befestigungsschiene
an einer Halteschiene, insbesondere an einer Hutschiene, ausgebildet
ist. Dadurch wird eine rasche und einfache Festlegung der Befestigungsschiene
an einer Wand oder einen Maschinenrahmen ermöglicht.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass längs der
Erstreckung der Befestigungsschiene wenigstens zwei voneinander
beabstandete Anschlussbereiche angeordnet sind, die jeweils zur
Anbringung einer Ventilbatterie ausgebildet sind und die jeweils
für die
Bereitstellung wenigstens einer kommunizierenden Verbindung zwischen
einem Längskanal
und den Ventilbatterien eingerichtet sind. Dadurch kann mit Hilfe
der Befestigungsschiene in einfacher Weise eine gleichzeitige Fluidversorgung
und gegebenenfalls eine Fluidentsorgung für mehrere Ventilbatterien erfolgen.
Dabei kann insbesondere vorgesehen werden, dass sämtliche
Ventilbatterien jeweils die gleichen Längskanäle für die Zu- und Abfuhr eines
oder mehrerer Fluide nutzen.
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Vorteilhaft
ist es, wenn die Befestigungsschiene für eine stirnseitige, insbesondere
beidseitige, Einspeisung eines Fluids in wenigstens einen Längskanal
ausgebildet ist. Eine stirnseitige Einspeisung und in gleicher Weise
eine stirnseitige Abfuhr von Fluid ermöglicht eine raumsparende Anordnung der
Befestigungsschiene an einer Wand oder an einem Maschinenrahmen.
Die Mittellängsachsen
der für
die Zu- und/oder Abfuhr von Fluid vorgesehenen Schlauch- und/oder
Rohrverbindungen erstrecken sich zumindest in unmittelbarer Nähe der Befestigungsschiene
zumindest im Wesentlichen parallel zum Verlauf des Längskanals.
Dabei kann auch vorgesehen sein, dass an der Stirnseite der Befestigungsschiene
ein oder mehrere abgewinkelte Anschlussstutzen angebracht sind,
so dass eine stirnseitige Einspeisung des Fluids erfolgen kann und
die zugehörigen
Schläuche
oder Rohrleitungen zumindest nahezu senkrecht zum Verlauf der Längskanäle angeordnet
sind.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird in der Zeichnung dargestellt. Dabei zeigt:
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1 eine
perspektivische Darstellung einer Ventilanordnung, die eine Befestigungsschiene
und eine daran anbringbare Ventilbatterie umfasst,
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2 eine
Seitenansicht auf ein Ventilelement der Ventilbatterie und auf die
geschnitten dargestellte Befestigungsschiene in einer Verriegelungsstellung,
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3 eine
Schnittdarstellung durch die Befestigungsschiene und durch das Koppelelement
der an der Befestigungsschiene angebrachten Ventilbatterie,
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4 eine
Detaildarstellung der in der 3 dargestellten
Absperreinrichtung,
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5 eine
Vorderansicht auf die Befestigungsschiene und zwei zur Anbringung
an der Befestigungsschiene vorgesehene Ventilbatterien.
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Eine
in der 1 dargestellte Ventilanordnung 10 umfasst
eine Ventilbatterie 12 und eine Befestigungsschiene 14,
die zu lösbaren
Festlegung und zur Fluidversorgung und gegebenenfalls zur Fluidentsorgung
der Ventilbatterie 12 ausgebildet ist.
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Die
Ventilbatterie 12 wird bei der Ausführungsform der 1 durch
Ventilelemente 16, eine Abschlussplatte 20 und
ein Koppelelement 22 gebildet. Die Ventilelemente 16 sind
beispielsweise als im Wesentlichen quaderförmige Ventilscheiben ausgebildet
und sind in einer gemäß der Darstellung
der 1 exemplarisch nach rechts hinten gerichteten Stapelrichtung 18 jeweils
mit ihren größten Oberflächen flächig aneinander
gereiht. An einem in Stapelrichtung 18 letzten Ventilelement 16 ist
eine Abschlussplatte 20 angeordnet, deren geschlossene Stirnfläche dem
letzten Ventilelement 16 gegenüberliegt. In Stapelrichtung 18 vor
dem ersten Ventilelement 16 ist ein Koppelelement 22 angeordnet,
das beispielsweise aus einem Steuermodul 24 und einem Fluidmodul 26 zusammengesetzt
ist.
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Das
Steuermodul 24 ist mit einem Mehrfachstecker 28 ausgerüstet, der
für eine
Herstellung einer Vielzahl von elektrischen Verbindungen zu einem nicht
näher dargestellten
Steuergerät
ausgebildet ist. Das Steuermodul 24 stellt, vorzugsweise über ein elektronisches
Bussystem, elektrische Steuersignale an die vorzugsweise elektropneumatisch
betreibbaren Ventilelemente 16 bereit, um einen Fluidstrom durch
die jeweiligen Ventilelemente 16 zu beeinflussen. Das Fluidmodul 26 ist
gemäß der 3 mit mehreren
Koppelkanälen 32, 34, 36 ausgerüstet, die eine
Zufuhr und gegebenenfalls eine Abfuhr von Fluid zu den bzw. von
den Ventilelementen 16 ermöglichen.
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Die
Befestigungsschiene 14 ist beispielsweise als Aluminium-Strangpressteil oder
als Kunststoff-Extrusionsteil ausgebildet und weist längs einer Haupterstreckungsrichtung,
die identisch mit der Stapelrichtung 18 ist, einen gleichbleibenden
Querschnitt auf. Die in der 1 sichtbare
Stirnfläche 38 der
Befestigungsschiene 14 entspricht diesem Querschnitt, den
die Befestigungsschiene 14 vorzugsweise über ihre
gesamte Länge
aufweist. In der vorliegenden, beispielhaften Befestigungsschiene 14 sind drei
parallel zueinander verlaufende Längskanäle 40, 42, 44 ausgebildet,
deren Mittellängsachsen 46, 48, 50 parallel
zur Haupterstreckungsrichtung der Befestigungsschiene 14 ausgerichtet
sind.
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Der
erste Längskanal 40 weist
bei der vorliegenden Ausführungsform
einen kreisrunden Querschnitt auf und kann vorzugsweise für die Bereitstellung
eines druckbeaufschlagten Fluids, insbesondere Druckluft, für die Ventilelemente 16 einge setzt
werden. Der zweite und der dritte Längskanal 42 und 44 weisen
exemplarisch ebenfalls kreisrunde Querschnitte auf, wobei vorliegend
die Querschnitte der zweiten und dritten Längskanäle 42, 44 kleiner
als der Querschnitt des ersten Längskanals 40 gewählt sind.
Jedem der Längskanäle 40, 42, 44 ist
jeweils ein in der 3 dargestellter Anschlusskanal 52, 54, 56 zugeordnet,
der sich jeweils senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung der Befestigungsschiene 14 erstreckt.
Jeder der Anschlusskanäle 52, 54, 56 mündet gemäß der 1 als,
exemplarisch mit rechteckigem Querschnitt ausgebildete, Kanalöffnung 58, 60, 62 an
einer Bestückungsfläche 64 der
Befestigungsschiene 14 aus, die Teil eines Bestückungsbereichs 66 der
Befestigungsschiene 14 ist.
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Wie
den 3 und 4 entnommen werden kann, ist
bei der dargestellten Ausführungsform der
Befestigungsschiene 14 jedem der Anschlusskanäle 52, 54, 56 eine
als Rückschlagklappe
ausgebildete Absperreinrichtung 68, 70, 72 zugeordnet.
Die Absperreinrichtungen 68, 70, 72 sind
exemplarisch jeweils an einem Scharnier schwenkbeweglich in den Anschlusskanälen 52, 54, 56 angeordnet.
Die Scharnierachsen der Absperreinrichtungen 68, 70, 72 sind jeweils
parallel zur Haupterstreckungsrichtung der Befestigungsschiene 14 ausgerichtet.
In Abwesenheit einer Ventilbatterie 12 und bei Überdruckbeaufschlagung
des jeweiligen Längskanals 40, 42, 44 und des
jeweils korrespondierend verbundenen Anschlusskanals 52, 54, 56 wird
die jeweils zugeordnete Absperreinrichtung 68, 70, 72,
vorzugsweise in der Art eines Rückschlagventils
durch eine nicht dargestellte Federeinrichtung, aus der in den 3 und 4 exemplarisch
dargestellten Öffnungsstellung in
eine nicht dargestellte Schließstellung
gebracht. Dadurch wird gewährleistet,
dass das in den Längskanälen 40, 42, 44 geführte Fluid
nicht unkontrolliert in die Umgebung der Befestigungsschiene 14 austreten
kann.
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Die
Bestückungsfläche 64 ist
als Stirnfläche eines
Vorsprungs 74 ausgebildet, der senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung
der Befestigungsschiene 14 von dieser abragt und der im
Wesentlichen den Bestückungsbereich 66 bildet.
Der Vorsprung 74 dient der formschlüssigen Festlegung der Ventilbatterie 12 an
der Befestigungsschiene 14 und erstreckt sich vorteilhafter
Weise über
die gesamte Länge
der Befestigungsschiene 14. Für die formschlüssige Festlegung
der Ventilbatterie weist der Vorsprung 74 an einer Oberseite
eine Längsnut 76 auf,
die in der Haupterstreckungsrichtung der Befestigungsschiene 14 verläuft. Die
Längsnut 76 öffnet sich
orthogonal zur Bestückungsfläche 64 und
ist für
eine Aufnahme einer an der Ventilbatterie 12 ausgebildeten
Halterippe 78 eingerichtet ist. Durch den Eingriff der
Halterippe 78 in die Längsnut 76 wird
die Ventilbatterie 12 formschlüssig an der Befestigungsschiene 14 festgelegt.
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Angrenzend
an den Bestückungsbereich 66 ist
die Befestigungsschiene 14 an einer Oberseite abgeschrägt ausgebildet.
Die Abschrägung 118 erlaubt es,
die Ventilbatterie 12 an der Befestigungsschiene 14 mittels
einer Schwenkbewegung um eine in der Längsnut 76 verlaufende
Schwenkachse 80 formschlüssig festzulegen. Die Abschrägung 118 an
der Befestigungsschiene 14 dient dabei als Anschlagfläche für die flächige Auflage
der Ventilbatterie 12 zu Beginn des Schwenkvorgangs zur
Anbringung der Ventilbatterie 12 an der Befestigungsschiene 14. Durch
die Abschrägung 118 wird
ein Einhaken der Halterippe 78 der Ventilbatterie 12 in
die Längsnut 76 der
Befestigungsschiene 14 ermöglicht. Mit der anschließenden Schwenkbewegung
wird die Ventilbatterie 12 bis zur Anlage an die Bestückungsfläche 64 der
Befestigungsschiene 14 angenähert und wird da durch am Vorsprung 74 formschlüssig festgelegt.
Dabei sind die Längsnut 76 und
die Halterippe 78 so angeordnet, dass bereits durch Einhängen der
Ventilbatterie 12 an der Befestigungsschiene 14 das
Gewicht der Ventilbatterie 12 abgestützt wird.
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An
einem dem Bestückungsbereich 66 entgegengesetzten
Befestigungsbereich 110 der Befestigungsschiene 14 ist
eine in Haupterstreckungsrichtung ausgedehnte Ausnehmung 112 vorgesehen,
die für
eine formschlüssige
Festlegung der Befestigungsschiene 14 an einer nicht dargestellten
Hutschiene ausgebildet ist, wie sie aus dem Bereich der Installationstechnik
zur Befestigung von elektromechanischen und elektronischen Komponenten
bekannt ist. Dadurch ist eine einfache Montage der Befestigungsschiene 14 an
einer Wand, an einem Maschinenrahmen oder an einer anderweitigen
Oberfläche
gewährleistet.
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Bei
der in den 1 bis 4 exemplarisch dargestellten
Ausführungsform
einer Ventilanordnung 10 weisen sowohl die Ventilelemente 16 als auch
die Abschlussplatte 20 und das Koppelelement 22 jeweils
in einem zur Anbringung am Bestückungsbereich 66 der
Befestigungsschiene 14 bestimmten Montagebereich 86 eine
an den Querschnitt des Vorsprungs 74 angepasste Ausnehmung 88 auf.
Die Ausnehmung 88 weist im Wesentlichen das gleiche Profil
wie der Vorsprung 74 der Befestigungsschiene 14 auf.
Sie ist auf eine Anbringung der Ventilbatterie 12 an der
Befestigungsschiene 14 mittels einer Schwenkbewegung abgestimmt.
Am Montagebereich 86 des Koppelelements 22 münden die
Koppelkanäle 32, 34, 36 aus,
die für
die kommunizierende Verbindung mit den Kanalöffnungen 58, 60, 62 an
der Bestückungsfläche 64 der
Befestigungsschiene 14 vorgesehen sind.
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Das
in der 2 dargestellte Ventilelement 16 ist exemplarisch
für die
in der Ventilbatterie 12 eingesetzten, in Reihe angeordneten
Ventilelemente 16 anzusehen, ohne dass sämtliche
Ventilelemente 16 den gleichen Aufbau aufweisen müssen. Das
Ventilelement 16 umfasst ein Elektronikmodul 90,
das über eine
nicht dargestellte Verbindung elektrisch mit dem Steuermodul 24 verbunden
ist. Das Elektronikmodul 90 ist zur Ansteuerung eines nicht
näher dargestellten
elektrischen Antriebs vorgesehen, der seinerseits direkt oder indirekt
auf einen Ventilschieber 92 einwirkt, der weitestgehend
von einem unterhalb des Elektronikmoduls 90 angeordneten
Ventilabschnitt 94 des Ventilelements 16 umfasst
ist. In dem Ventilabschnitt 94 sind bei dem Ausführungsbeispiels
als Durchbrüche 98, 100, 102 ein
Zuluftkanal und zwei Abluftkanäle
ausgebildet, die den Ventilabschnitt 94 normal zur Darstellungsebene
der 2 durchsetzen. Die Durchbrüche 98, 100, 102 bilden
und zusammen mit den zugehörigen
Durchbrüchen 98, 100, 102 benachbarter
Ventilelemente 16 die in der 5 schematisch
dargestellten Verbindungskanäle 120. Alternativ
sind die Durchbrüche 98, 100, 102 als
nur ein Abluftkanal und zwei Zuluftkanäle nutzbar.
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An
einer dem Elektronikmodul 90 entgegengesetzten Unterseite
des Ventilabschnitts 94 sind jedem Ventilelement 16 beispielsweise
zwei Arbeitsausgänge 96 zugeordnet,
die in Abhängigkeit
von der Stellung des Ventilschiebers 92 kommunizierend
mit wenigstens einem der als Durchbrüche 98, 100, 102 ausgebildeten
Zuluft- oder Abluftkanäle
in Verbindung gebracht werden können.
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Wie
in der 3 näher
dargestellt ist, sind in dem Fluidmodul 26 des Koppelelements 22 drei
Koppelkanäle 32, 34, 36 ausgebildet,
die an einer dem in Stapelrichtung 18 nächstliegenden Ventilelement 16 gegenüberliegenden
Stirnfläche
des Koppelelements 22 jeweils auf Höhe der Durchbrüche 98, 100, 102 in einer
den Ventilelementen 16 zugewandten Oberfläche ausmünden, wodurch
eine kommunizierende Verbindung zwischen den Koppelkanälen 32, 34, 36 und
den Durchbrüchen 98, 100, 102 hergestellt
wird. An einer der Oberfläche
der Ausnehmung 88, die bei Festlegung der Ventilbatterie 12 an
der Befestigungsschiene 14 gegenüberliegend zur Bestückungsfläche 64 angeordnet
wird, münden
die Koppelkanäle 32, 34, 36 in
nicht näher
dargestellten Kopplungsöffnungen
aus. Die Kopplungsöffnungen
sind in diesem Fall den Kanalöffnungen 58, 60, 62 gegenüberliegend
angeordnet.
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Dadurch
wird jeweils eine kommunizierende Verbindung zwischen den in der
Befestigungsschiene 14 ausgebildeten Längskanälen 40, 42, 44,
den Anschlusskanälen 52, 54, 56,
den Koppelkanälen 32, 34, 36 und
den Durchbrüchen 98, 100, 102 hergestellt.
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Für eine Ansteuerung
der in den Kanalöffnungen 58, 60, 62 vorgesehenen
Absperreinrichtungen 68, 70, 72 sind
dem Fluidmodul 26 jeweils an Endbereichen der Koppelkanäle 32, 34 36,
beispielsweise als abragende Steuerdorne ausgebildete Steuereinrichtungen 104, 106, 108 zugeordnet.
Die Steuereinrichtungen 104, 106, 108 erstrecken
sich vom Montagebereich 86 orthogonal in Richtung der Befestigungsschiene 14.
Die Steuereinrichtungen 104, 106, 108 sind
dazu vorgesehen, bei Anbringung der Ventilbatterie 12 an
der Befestigungsschiene die Absperreinrichtungen 68, 70, 72 zu
beaufschlagen und selbsttätig
sowie zwangsläufig
aus einer nicht dargestellten, vorzugsweise federvorgespannten Schließposition
in die in den 3 und 4 dargestellte Öffnungsposition
zu verschwenken.
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Für den Aufsetzvorgang
der Ventilbatterie 12 an die Befestigungsschiene 14 wird
die Ventilbatterie 12 hinsichtlich ihrer mit der Stapelrichtung 18 übereinstimmenden
Haupterstreckungsrichtung zunächst parallel
zur Haupterstreckungsrichtung der Befestigungsschiene 14 ausgerichtet.
Anschließend
erfolgt eine Verkippung der Ventilbatterie 12 um eine Kippachse,
die im Wesentlichen mit einer Köperkante der
Halterippe 78 übereinstimmt.
Anschließend
wird ein oberhalb der Halterippe 78 angeordneter Flächenbereich
der Ventilbatterie 14 auf die Schrägfläche der üblicherweise wandfest angebrachten
Befestigungsschiene 14 aufgelegt und die Halterippe 78 in die
Längsnut 76 eingehakt.
Anschließend
erfolgt eine Verkippung der Ventilbatterie 12 um die von
den Längsnuten 76, 82 bestimmte
Schwenkachse, bis die Oberflächen
der Ausnehmung 88 der Ventilbatterie 12 zumindest
im Wesentlichen an den Oberflächen des
Vorsprungs 74 der Befestigungsschiene 14 anliegen.
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Bei
dieser Schwenkbewegung treten die Steuereinrichtungen 104, 106, 108 in
Kontakt mit den in der Schließstellung
befindlichen Absperreinrichtungen 68, 70, 72 und
drängen
diese in die jeweilige Öffnungsstellung.
Dadurch wird ein kommunizierender Kontakt zwischen den Längskanälen 40, 42, 44 und
den Kanälen 98, 100, 102 hergestellt,
womit die Versorgung und gegebenenfalls die Entsorgung von Fluid
zu und von den Ventilelementen 16 gewährleistet wird. Durch die Gestaltung
der Längsnuten 76, 82 und
die Gewichtskraft der Ventilbatterie 12 wird bereits durch
den vorstehend beschriebenen Einhängevorgang eine formschlüssige Verriegelung
der Ventilbatterie 12 an der Befestigungsschiene 14 erreicht.
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Um
eine unbeabsichtigte Entriegelung der Ventilbatterie 12 von
der Befestigungsschiene 14 zu vermeiden, sind in der Abschlussplatte 20 und
in dem Koppelelement 22 jeweils exemplarisch als Schrauben
ausgebildete Befestigungsmittel 114 vorgesehen, die mit
einem der Befestigungsschiene 14 zugewandten Gewindebereich
für einen
Eingriff in korrespondierende Gewindebohrungen 116 in der
Befestigungsschiene 14 ausgebildet sind. Dadurch kann verhindert
werden, dass die Ventilbatterie 12 unbeabsichtigt aus der
formschlüssig
mit der Befestigungsschiene 14 verriegelten Position in
eine Entriegelungsstellung verschwenkt wird. Außerdem werden die gegenüberliegenden
Oberflächen
am Koppelelement 22 und an der Befestigungsschiene 14 in abdichtende
Anlage zueinander gebracht. Dazu können, vorzugsweise dem Koppelelement 22,
zugeordnete Dichtmittel dienen, die beispielsweise in geeigneten
Ausnehmungen angeordnet sind.
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Wie
in der 5 dargestellt, weist die Befestigungsschiene 14 mehrere
Anschlussbereiche 122 auf, die jeweils für eine Ankopplung
einer Ventilbatterie 12 vorgesehen sind. Dabei ist es unerheblich,
ob die anzubringenden Ventilbatterien 12 wie in der 5 jeweils
den gleichen Aufbau aufweisen oder aus unterschiedlichen Ventilelementen 16 oder
anderen, nicht dargestellten Funktionskomponenten, aufgebaut sind.
Jede der Ventilbatterien 12 kann durch eine entsprechende
Schwenkbewegung um die in der Längsnut 76 verlaufende
Schwenkachse 80 an dem entsprechenden Anschlussbereich 122 angebracht
werden. Dabei wird sowohl die Festlegung der Ventilbatterien 12 als
auch die Verbindung zwischen den Koppelkanälen 32, 34, 36 und
den Kanalöffnungen 58, 60, 62 hergestellt.