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Die Erfindung betrifft eine Umschalteinrichtung für eine Anordnung mit einem elektropneumatischen Stellungsregler und einem pneumatischen Antrieb, wobei der pneumatische Antrieb eine erste pneumatische Schnittstelle und der elektropneumatische Stellungsregler eine zweite pneumatische Schnittstelle aufweist, die konform zu der Richtlinie VDI/VDE 3847 ausgeführt ist, sowie eine Anordnung mit einem elektropneumatischen Stellungsregler und einem pneumatischen Antrieb.
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Zur Steuerung von Prozessventilen werden häufig pneumatische Stellantriebe (Stellgeräte) eingesetzt, in denen eine auf ein Stellglied, z. B. auf einen Schließkörper eines Regelventils, wirkende Membran mit Hilfe eines gasförmigen Mediums, für das in dieser Anmeldung der allgemeine Begriff „Luft” verwendet wird, mit Druck beaufschlagt und somit ausgelenkt wird. Die Beaufschlagung der Membran mit einem variablen Druck kann einseitig erfolgen, wobei die Membran auf der anderen Seite mit einer Feder belastet ist, oder sie kann zweiseitig erfolgen, wobei unterschiedliche Drücke auf beiden Seiten der Membran eine Antriebskraft erzeugen. Derartige doppelt wirkende pneumatische Antriebe haben also zwei Luftkammern. Eine Druckdifferenz zwischen den beiden Kammern führt zum Bewegen des Antriebs. Die Regelung der Drücke erfolgt durch einen elektropneumatischen Stellungsregler, in welchem ein elektrisch ansteuerbares Ventil unter Druck stehende Zuluft je nach Ansteuerung über zwei Abluftanschlüsse in die beiden Kammern in dem Stellantrieb verteilt.
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Aus der
EP 1 632 679 B1 ist ein elektropneumatischer Stellungsregler bekannt, der mit einer pneumatischen Schnittstelle für einen integrierten Anbau, das heißt zum schlauch- und rohrlosen Anschluss an einen pneumatischen Antrieb, versehen ist, die einen Zuluftanschluss und zwei Abluftanschlüsse aufweist. Eine derartige Schnittstelle zwischen Stellgerät und Stellungsregler ist in der Richtlinie VDI/VDE 3847 festgelegt. Der Anbau des Stellungsreglers erfolgt beispielsweise von vorn an einer senkrechten, mit Luftkanälen und Befestigungsgewinden sowie einem Codierstift versehenen Fläche an der Laterne eines Hubantriebs. Eine Schnittstelle dieser Art kann ebenso an Drehantrieben vorgesehen werden. Über die Luftkanäle erfolgt sowohl die Zuführung der Zuluft als auch die Verbindung mit einfach oder doppelt wirkenden Antrieben. Dadurch ist der Austausch des Stellungsreglers ohne Demontage vorhandener Zuluft- oder Steuerluftleitungen möglich.
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Aus der
DE 10 2010 008 424 A1 ist eine Mehrfunktionsventilanordnung bekannt, dessen Anschlüsse zum Anschluss an ein Namur-Anschlussbild, insbesondere gemäß VDI/VDE 3847, ausgebildet sind und mit welchem ein pneumatischer Antrieb aktiv sowohl ein- als auch ausgefahren werden kann.
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Ein weiterer pneumatischer Antrieb mit vorgeschaltetem Steuerventil ist aus der
DE 199 46 871 C1 bekannt. Zur Funktionsprüfung des Steuerventils und/oder des pneumatischen Antriebs ist ein Testventil vorgesehen, welches zwischen Steuerventil und pneumatischen Antrieb geschaltet ist und manuell oder automatisch den Antrieb von der Druckversorgung trennen kann.
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Stellungsregler und das jeweils mit diesem betriebene Stellgerät sind üblicherweise so ausgelegt, dass im Ruhezustand und damit auch bei Ausfall der elektrischen Energieversorgung oder der Luftzufuhr eine vorbestimmte sichere Stellung eingenommen wird. Beispielsweise bei einem Regelventil kann es sich bei dieser Sicherheitsstellung um ein geöffnetes oder ein geschlossenes Ventil handeln. Um die Sicherheitsstellung des Stellgeräts an die jeweiligen Erfordernisse anpassen zu können, ist bekannt, eine Änderung der Sicherheitsstellung durch eine Änderung der Einbaulage eines Ventils in dem elektropneumatischen Stellungsregler herbeizuführen. Dazu muss jedoch in nachteiliger Weise der Stellungsregler von dem Stellgerät abgenommen werden, wobei die Luftkanäle an der pneumatischen Schnittstelle des Stellgeräts offen liegen. Zum einen entweicht dabei Luft aus dem Zuluftkanal, zum anderen verändert sich der Druck in den Arbeitskammern des Antriebs auf Umgebungsdruck. Dies kann in nachteiliger Weise zu einer Verstellung des Stellgeräts und zu einer unzulässigen Störung des Prozesses führen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Umschalteinrichtung für eine Anordnung mit einem elektropneumatischen Stellungsregler und einem pneumatischen Antrieb zu schaffen, die eine Änderung der Sicherheitsstellung ohne größeren Montageaufwand ermöglicht.
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Zur Lösung dieser Aufgabe weist die neue Umschalteinrichtung der eingangs genannten Art die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale auf. In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen, in Anspruch 4 eine Anordnung mit einem elektropneumatischen Stellungsregler und einem pneumatischen Antrieb, die eine Umschalteinrichtung aufweist, beschrieben.
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Die Umschalteinrichtung ist in vorteilhafter Weise zwischen elektropneumatischem Stellungsregler und Stellgerät einzubauen und bietet die Möglichkeit, die Sicherheitsstellung des Stellgeräts zu ändern, ohne dass hierzu das Stellgerät, ein eventuell eingesetzter Anbausatz oder der elektropneumatische Stellungsregler modifiziert werden müssen. Durch Wechsel der Stellung eines in der Umschalteinrichtung eingesetzten Umschalters werden die Luftkanäle zu den Antriebskammern wahlweise vertauscht. Dadurch ist die Sicherheitsstellung durch den Betreiber selbst wählbar und kann von ihm ohne Montageaufwand bequem eingestellt werden.
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Falls die am Stellgerät für einen Anbausatz vorhandene Schnittstelle konform zur Richtlinie VDI/VDE 3847 ausgeführt ist, kann eine ebenfalls mit einer derartigen Schnittstelle ausgestattete Umschalteinrichtung anstelle des Anbausatzes montiert werden und ist dann universell einsetzbar. Falls keine standardisierte Schnittstelle am Stellgerät vorhanden ist, wird die Umschalteinrichtung in geeigneter Weise für einen integrierten Anbau an der jeweiligen Schnittstelle konzipiert. Sie ist mit geringem Aufwand in einer für hohe Schwing- und Stoßbelastung geeigneten Ausführung realisierbar.
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Wenn die beiden Schnittstellen der Umschalteinrichtung parallel zueinander angeordnet sind, kann diese in vorteilhafter Weise einerseits an eine entsprechende Schnittstelle des Stellgeräts angeschraubt werden und stellt andererseits an ihrer gegenüberliegenden Seite eine Schnittstelle zur Verfügung, so dass ein elektropneumatischer Stellungsregler auf dieser montiert werden kann. Somit wird in vorteilhafter Weise eine „Sandwich”-Bauweise der Anordnung erhalten, bei welcher sich die Umschalteinrichtung zwischen dem Stellgerät und dem elektropneumatischen Stellungsregler befindet.
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Bei einer „Sandwich”-Bauweise können in einer ersten Stellung des Umschalters Luftkanäle zur Versorgung der beiden Antriebskammern mit Druckluft im Wesentlichen senkrecht durch die Umschalteinrichtung hindurchgeführt werden. In der zweiten Stellung ist die Zuordnung der Anschlüsse auf den beiden einander gegenüberliegenden Seiten der Umschalteinrichtung vertauscht, indem sich die Luftkanäle in der Umschalteinrichtung quasi kreuzen. Zur Realisierung des dazu erforderlichen axialen Versatzes kann der Umschalter in vorteilhafter Weise als hohlzylinderförmige Steuerstange ausgeführt werden, wobei in der zweiten Stellung ein erster Luftkanal in axialer Richtung durch den Innenraum der Steuerstange und ein zweiter Luftkanal außerhalb der Steuerstange geführt ist. Eine derartige Umschalteinrichtung ist in besonders einfacher Weise durch geeignetes Anbringen von Bohrungen in einem einzigen Metallblock herstellbar.
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Anhand der Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, werden im Folgenden die Erfindung sowie Ausgestaltungen und Vorteile näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht eines Schwenkantriebs mit Umschalteinrichtung,
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2 eine Draufsicht auf eine Umschalteinrichtung,
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3 ein Schnittbild einer Umschalteinrichtung in einer ersten Stellung eines Umschalters und
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4 ein Schnittbild einer Umschalteinrichtung in einer zweiten Stellung eines Umschalters.
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In den Zeichnungen sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Gemäß 1 ist an einem pneumatischen Schwenkantrieb 1 eine Montageplatte 2 befestigt, die an ihrer Oberseite eine erste pneumatische Schnittstelle aufweist, die für einen Anbausatz für einen integrierten Anbau eines Stellungsreglers ausgeführt ist. Die erste pneumatische Schnittstelle wird in der Darstellung gemäß 1 durch eine Umschalteinrichtung 3 verdeckt und ist daher nicht sichtbar. Die Umschalteinrichtung 3 dient gleichzeitig als Anbausatz für einen elektropneumatischen Stellungsregler, der eine zweite pneumatische Schnittstelle aufweist, die konform zu der Richtlinie VDI/VDE 3847 ausgeführt ist. Mit einer dritten pneumatischen Schnittstelle, die sich auf der Unterseite der Umschalteinrichtung 3 befindet, ist die Umschalteinrichtung 3 mit der ersten pneumatischen Schnittstelle des pneumatischen Schwenkantriebs 1 verbunden. Zum Anbau des elektropneumatischen. Stellungsreglers stellt die Umschalteinrichtung 3 wie ein herkömmlicher Anbausatz an ihrer Oberseite eine vierte pneumatische Schnittstelle, die konform zur Richtlinie VDI/VDE 3847 ist, zur Verfügung. Die Ausführung der vierten Schnittstelle 4 ist dem Fachmann auf dem Gebiet der Prozessinstrumentierung, der sich mit Regelventilen und Stellungsreglern befasst, geläufig und muss hier nicht näher erläutert werden. In 1 sind ein Passstift 5, zwei Gewindebohrungen 6 und 7 sowie ein pneumatischer Anschluss 8 für Zuluft und zwei pneumatische Anschlüsse 9 und 10, die zu Antriebskammern des. Schwenkantriebs 1 führen, sichtbar. Zur Versorgung der Anordnung mit Zuluft wird an einem Anschluss 11 auf der linken Seite der Umschalteinrichtung 3 eine Versorgungsleitung angeschlossen, die in 1 nicht sichtbar ist. Weiterhin kann an der linken Seite der Umschalteinrichtung 3 weiteres Zubehör, z. B. ein Manometerblock, angebaut werden. Mit Hilfe eines Umschalters 12, dessen Funktion später näher erläutert wird, kann die Zuordnung der Anschlüsse 9 und 10 zu den beiden Kammern des Schwenkantriebs 1 wahlweise vertauscht werden. Eine Schraube 13 dient als Anschlag für eine Endlage des Umschalters 12.
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Zur Verdeutlichung des internen Aufbaus der Umschalteinrichtung 3 ist in den 3 und 4 ein Schnittbild für einen in der 2 gezeigten Schnitt entlang einer Linie A-A dargestellt. Dazu zeigt 2 eine Draufsicht auf eine Umschalteinrichtung 3 und deren pneumatische Schnittstelle 4, die konform zur Richtlinie VDI/VDE 3847 ausgeführt ist. Zur besseren Verdeutlichung wurde der Schnitt entlang der Linie A-A durch die Achse des Umschalters 12 gelegt. Da die Bohrung des pneumatischen Anschlusses 10, wie in 2 sichtbar, vor diesem Schnitt liegt, ist diese zur besseren Anschaulichkeit in den 3 und 4 mit durchbrochenen Linien eingefügt.
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Die Umschalteinrichtung 3 ist in dem Schnittbild gemäß 3 mit einer ersten Stellung des Umschalters 12 dargestellt. Sie wird, wie bereits oben erläutert, mit einer dritten Schnittstelle 14, die zur ersten Schnittstelle des Stellgeräts 1 korrespondiert und sich an der Unterseite der Umschalteinrichtung 3 befindet, sowie mit der vierten Schnittstelle 4 an ihrer Oberseite in einer „Sandwich”-Bauweise zwischen dem elektropneumatischen Stellungsregler und dem Stellgerät montiert. Ein erster Doppelpfeil 15 sowie ein zweiter Doppelpfeil 16 verdeutlichen den Verlauf von Luftkanälen, über welche pneumatische Anschlüsse 9 bzw. 10 für den Stellungsregler mit pneumatischen Anschlüssen 17 bzw. 18 für den pneumatischen Antrieb des Stellgeräts verbunden sind. In der gezeigten ersten Stellung führen diese Kanäle 15 und 16 an den Außenseiten des hohlzylinderförmigen Umschalters 12 vorbei.
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In 4 ist die Umschalteinrichtung 3 mit einer zweiten Stellung des Umschalters 12 dargestellt. In dieser Stellung ist der Umschalter 12 mit einem am Schaftende befindlichen Gewinde 19 vollständig in eine Bohrung 20 eingedreht. Wiederum ist der Verlauf von Luftkanälen eingezeichnet, und zwar mit einem dritten Doppelpfeil 21 und einem vierten Doppelpfeil 22. Der Luftkanal des pneumatischen Anschlusses 9 verläuft an der Außenseite des hohlzylinderförmigen Umschalters 12 vorbei, während der Luftkanal des pneumatischen Anschlusses 10 durch das Innere des Umschalters 12 geführt ist. Um dies zu ermöglichen, ist der hohlzylinderförmige Schaft des Umschalters 12 mit Wandbohrungen 23 versehen. Aufgrund dieser Konstruktion wird es ermöglicht, mit senkrechten Bohrungen eine vertauschbare Zuordnung der pneumatischen Anschlüsse 9 und 10 zu den pneumatischen Anschlüssen 17 bzw. 18 zu realisieren. Die Herstellung der Umschalteinrichtung ist daher mit einem besonders geringen Aufwand verbunden.