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EP1158180B1 - Modulares, mit einem Rahmen versehenes Steuersystem für strömende Medien - Google Patents

Modulares, mit einem Rahmen versehenes Steuersystem für strömende Medien Download PDF

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Publication number
EP1158180B1
EP1158180B1 EP01112028A EP01112028A EP1158180B1 EP 1158180 B1 EP1158180 B1 EP 1158180B1 EP 01112028 A EP01112028 A EP 01112028A EP 01112028 A EP01112028 A EP 01112028A EP 1158180 B1 EP1158180 B1 EP 1158180B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
control system
module
modular control
module blocks
blocks
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP01112028A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1158180A1 (de
Inventor
Christoph Hettinger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Buerkert Werke GmbH and Co KG
Original Assignee
Buerkert Werke GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Buerkert Werke GmbH and Co KG filed Critical Buerkert Werke GmbH and Co KG
Publication of EP1158180A1 publication Critical patent/EP1158180A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1158180B1 publication Critical patent/EP1158180B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
    • F15B13/06—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with two or more servomotors
    • F15B13/08—Assemblies of units, each for the control of a single servomotor only
    • F15B13/0803—Modular units
    • F15B13/0807—Manifolds
    • F15B13/0814—Monoblock manifolds
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
    • F15B13/06—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with two or more servomotors
    • F15B13/08—Assemblies of units, each for the control of a single servomotor only
    • F15B13/0803—Modular units
    • F15B13/0832—Modular valves
    • F15B13/0839—Stacked plate type valves
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/5109—Convertible
    • Y10T137/5196—Unit orientable in a single location between plural positions
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/8593—Systems
    • Y10T137/877—With flow control means for branched passages
    • Y10T137/87885—Sectional block structure

Definitions

  • the invention relates to a modular control system for flowing media according to the preamble of claim 1.
  • Such modular control systems for flowing media the multiple Module blocks with essentially the same shape and dimensions are used, for example, in the field of analysis technology. So is a modular one in German Utility Model No. 297 03 788.8 Control system for flowing media shown that in analytical technology can be used and has several module blocks.
  • the module blocks can be arranged in rows or offset, depending on the arrangement Different functions of the modular control system arise.
  • there all module blocks have the same outer contour, so that only one injection mold must be made for all module blocks and large-scale production Quantities are possible. Modifications to the design of the individual channels, which are each formed inside the module blocks, are created by simply replacing interchangeable sliders in the Injection mold.
  • a pneumatic control system which has several lined-up distributor plates by a frame are surrounded.
  • the blocks are fluidly with each other and with the distributor plate via connection openings connected with each other.
  • At the bottom of the distribution plates are Output connections provided.
  • the frame surrounding the distribution plates consists of two longitudinal rails and two end rails that pass through Screws are connected.
  • JP-A-02138502 shows a modular distribution system which consists of consists of several lined up blocks that are connected to each other stand.
  • Each module block consists of a basic body and a Basic body surrounding frame. The frame surrounds the top surface and the adjacent side faces of the base body.
  • the lined up Module blocks end with an end plate on each end face.
  • US-A-3,605,805 shows a plurality of valve blocks strung together, which are each formed from a cuboid block.
  • the cuboid Blocks have essentially the same shape and dimensions.
  • the single ones Blocks stand by channels formed in the blocks, which on the Side surfaces open into connection openings, in connection with each other.
  • the Blocks are each made up of rods that are attached to the ends of the blocks trained flanges are connected, held in series.
  • DE-A-24 32 835 there is a device for connection setup hydraulic control units shown. There are several around a central block Control devices arranged, which are connected to the block.
  • DE-A-27 50 035 a hydraulic kit is shown, the one Has distributor plate on which several hydraulic or electrical elements are stacked one above the other.
  • the hydraulic or electrical Elements stand above one another as well as with the distributor plate Channels that open into connection openings in connection with each other.
  • the invention creates a modular system for flowing media provided, which is mainly made up of standardized components and which has considerable freedom in its design.
  • each module block is essentially the same size and shaped as well has at least two opposing pads, it is possible to arrange the individual module blocks in any order, regardless of whether a module block on two of its sides or only on one its sides adjoins another module block. This makes it a big one Flexibility with regard to the arrangement of the module blocks.
  • the Pads of a module block do not only border on neighboring ones Module blocks, but also serve to connect To provide connection elements through which the flowing medium Module blocks of the modular control system is supplied or removed. To this Purpose of the frame is provided with through connection openings, which with each align a selected connection opening of a module block. So had the framework the function, both the individual module blocks in their position too fix as well a simple and reliable solution for taking To provide connection elements.
  • the frame is composed of several interlocking frame elements, the frame elements comprising side elements and end elements.
  • the side elements and the end elements are each designed uniformly, so that the same frame elements can be used for modular systems, which differ from one another, for example, in the number or sequence of the module blocks. This results in low manufacturing costs for the frame elements, since these, like the module blocks, can be manufactured in large numbers.
  • Another advantage of the interlocking frame elements is the possibility of subsequently changing the number and / or the sequence of the individual module blocks of a composite modular control system by simply disconnecting the connection between a stimulus element and its adjacent side elements.
  • the modular control system shown in Figures 1 and 2 has three cuboid module blocks 10, 12, 14, which are arranged in series and in have essentially the same size and dimensions.
  • the Module blocks are preferably designed as injection molded parts.
  • in the Inside the module blocks are channels for the inflow and outflow of flowing Media provided.
  • On selected side surfaces 20 of the module blocks 10, 12, 14 each emerge from channel sections 16a, 16b and form mouth openings 22a, 22b.
  • Adjacent module blocks are each above the mouth openings 22a of adjacent pads 24a with each other in Connection.
  • the channel sections 16b can both inflow and Drain channels.
  • On the upper surfaces 26 of the module blocks 10, 12 are In each case two control areas 28, 30 are provided, which lie opposite one another and into each of the two adjacent channel sections 32a, 32b.
  • only one control area 34 is provided, in the adjacent channel sections 32a, 32b and a channel section 36a which located opposite the channel sections 32a, 32b.
  • the Valves of the module blocks 10, 12, 14 can be attached.
  • the Valves of the module blocks 10, 12 preferably each have one Closing element that serves to limit the flow of media between the neighboring ones Channel sections 32a, 32b either to release or to block. With the Closing element of the valve of module block 14 can optionally the media flow released or blocked between the channel sections 32a, 32b and 36a become.
  • On the upper surfaces 26 of the module blocks 10, 12, 14 are each Valve seats molded in one piece so that they the mouth of one of the emerging channels surround and each with a closing element of the valves interact.
  • FIG. 5 A possible configuration of a valve that is located on one of the upper surfaces 26 the module blocks 10, 12 can be attached is shown in Figure 5: At the two control areas 40, 42 are provided on the upper surface of the module block 38, open into the respective adjacent channel sections 44a, 44b and 46a, 46b. On rocker-like valve 48 is attached to the module block 38.
  • the seesaw-like Valve 48 has a membrane 50 through which the media flow can be selected between the adjacent channel sections 44a, 44b and between the adjacent channel sections 46a, 46b can be released or blocked.
  • the rocker-like valve 48 can be actuated with the aid of an electromagnet 52 become.
  • the mouth opening 62 of the Channel portion 44a of the diaphragm 50 by the force of a return spring 60 kept closed so that the media flow between the channel sections 44a, 44b is locked.
  • the mouth openings of the adjacent channel sections 46a, 46b are released from the membrane 50, so that medium between the Channel sections 46a, 46b can flow over the control area 42.
  • a Voltage is applied to the electromagnet 52, a magnetic field is generated, through which an armature 64, which is connected to a rocker 66, counteracts the force the return spring 60 is moved upward. This will make the Mouth opening 62 of the channel section 44a is released from the membrane 50 and the right side of rocker 66 with respect to FIG. 5 is together with the Membrane 50 by the force of the compression spring 70 in the direction of Mouth opening 68 of channel section 46a moves the media flow between the adjacent channel sections 46a, 46b is blocked.
  • the module blocks 10, 12, 14 are surrounded by a frame made up of several Frame elements 80, 82 is formed. Adjacent frame elements are each with the help of dovetail-shaped pins 84 and complementary thereto Recesses 86 connected to each other.
  • the frame elements consist of a pair of end members 82 and a plurality of side members 80.
  • Each of the Frame elements has at least one through connection opening 88 Mistake.
  • the through connection openings 88 are each with a corresponding mouth opening 22a of one in the module blocks 10, 12, 14 formed channel in connection.
  • connection point between a continuous connection opening 88 of a front element 82 and a mouth opening 22b of a channel is shown in FIG Figure 3 shown.
  • a connection point between the Mouth openings 22b of channels of the adjacent module blocks 10, 12 displayed.
  • the mouth openings 22a, 22b are each in one at the Side surfaces 20 formed recess 80 of the module blocks 10, 12, 14 formed.
  • Sealing element 92 is provided with a through opening 93.
  • the sealing element 92 has sealing lips 98 toward the media-carrying side.
  • Recesses 90 are each formed so that they are in pairs on the Figure 3 are located left and right side surface of the module block 10, it is optionally also possible to rotate the module block 10 by 180 ° so that it its left side surface with respect to FIG. 3 bears against the module block 12.
  • the through connection opening 88 of the stimulus element 82 is threaded provided and is designed so that common connectors are used can.
  • the connector plug 94 is located on the module block 10 facing end so on the sealing element 92 that a gap-free Connection between the mouth opening 22b and the through opening the connector plug 94 is given.
  • the modular control system shown in Figures 1 and 2 can be used both for Distribute a medium as well as used to mix different media become.
  • this opens on module block 10 attached valve so that the medium from the inflow channel 16b via the Channel section 32a can flow into the channel section 32b of the module block 10.
  • the medium is opened over the channel sections 32a, 32b passed into the channel section 16a of the module block 14.
  • the medium is then via the adjacent channel sections 32a, 32b and the control area 34 into the two opposite drain channels 16b directed so as to the medium in to distribute different directions.
  • the two channel sections 16b of the module block 14 as Inflow channels, and not as outflow channels as described above, can act the same arrangement used for mixing two or more media become.
  • an end element 100 attached to side members 182 below module blocks 110.
  • the Stim element 100 is provided with through connection openings 184, so that it is also possible to connect a connector to the bottom surface of the To connect module blocks 110 formed mouth opening.
  • the modular control system shown in FIGS. 6a and 6b which is not part of the invention, has four cuboid module blocks 210 (only two of which are shown here), all of which have essentially the same shape and dimensions. They are on a common manifold plate 204 concentric around a central block 202 arranged. Valves 205 are on the upper surfaces of the module blocks 210 attached, through which the media flow in the module blocks 210 are controlled can. A channel 206 is formed in each case in the interior of a module block 210, which exits at the lower surface of the corresponding module block 210 and there forms an orifice opening 222.
  • the common manifold plate 204 is with Provide connection openings, each with a corresponding Connection opening 222 of a module block 210 are connected.
  • connection openings 284 are provided for receiving connector plugs serve.
  • the module blocks 210 are each above openings 212, which are in the Side surfaces of the central block 202 are located with the central block 202 in Connection.
  • the modular control system shown in FIG. 7 and not belonging to the invention has six module blocks 310 (of which only two are shown here); those on a common plate 304 are arranged concentrically around a manifold block 302. On the top Surfaces of the module blocks 310 are attached valves 305 through which the Media flow in the module blocks 310 can be controlled.
  • the outer Surfaces 320 of the distributor block 302, which lie opposite the module blocks 310, are pads and are located on a corresponding pad of a module block 310.
  • channels 306 Inside the manifold block 310 are channels 306 provided, each emerging from a pad 320 and there a Form mouth opening 322. The channels 306 merge into one common channel 307 formed inside the manifold block 302.
  • Control functions can be changed easily by the central Distribution block of the modular system is replaced. So they can individual distribution blocks, for example, in the course of their channels from one another distinguish
  • the modular control systems shown in Figures 6 and 7 can both to distribute one medium as well as to mix different media be used. If the medium from the module blocks 210 and 310 in the central block 202 or 302 is routed, the modular systems can Mixing different media can be used. If the medium of that Central block 202 or 302 each passed into a module block 210 or 310 the modular systems can be used to distribute a medium become.
  • module blocks are all the same shape and the same dimensions have, they can be produced in the same injection mold. Different configurations with regard to the course of the channels can can be achieved in that the module blocks with individual designed holes are provided.

Landscapes

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Description

Die Erfindung betrifft ein modulares Steuersystem für strömende Medien gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Solche modularen Steuersysteme für strömende Medien, die mehrere Modulblöcke mit im wesentlichen gleicher Form und gleichen Abmessungen aufweisen, werden beispielsweise im Bereich der Analysentechnik verwendet. So ist in der deutschen Gebrauchsmusterschrift Nr. 297 03 788.8 ein modulares Steuersystem für strömende Medien gezeigt, das in der Analysentechnik eingesetzt werden kann und mehrere Modulblöcke aufweist. Die Modulblöcke können in Reihe oder versetzt angeordnet werden, wobei je nach Anordnung unterschiedliche Funktionsweisen des modularen Steuersystems entstehen. Dabei weisen alle Modulblöcke die gleiche Außenkontur auf, so daß nur eine Spritzform für alle Modulblöcke angefertigt werden muß und eine Produktion in großen Stückzahlen möglich ist. Modifikationen bezüglich der Ausgestaltung der einzelnen Kanäle, die jeweils im Innern der Modulblöcke ausgebildet sind, entstehen durch einfaches Austauschen von auswechselbaren Schiebern in der Spritzgußform.
Aus der US-A-3,516,436 ist ein pneumatisches Steuersystem bekannt, das mehrere aneinandergereihte Verteilerplatten aufweist, die von einem Rahmen umgeben sind. Auf den einzelnen Verteilerplatten sind mehrere Blöcke angeordnet, die ebenfalls von einem Rahmen umgeben sind. Die Blöcke sind untereinander sowie mit der Verteilerplatte über Anschlußöffnungen fluidisch miteinander verbunden. An der Unterseite der Verteilerplatten sind Ausgangsanschlüsse vorgesehen. Der die Verteilerplatten umgebende Rahmen besteht aus zwei Längsschienen sowie zwei stirnseitigen Schienen, die durch Schrauben miteinander verbunden sind.
In der JP-A-02138502 ist ein modulares Verteilersystem gezeigt, das aus mehreren aneinandergereihten Blöcken besteht, die miteinander in Verbindung stehen. Jeder Modulblock besteht aus einem Grundkörper und einem den Grundkörper umgebenden Rahmen. Der Rahmen umgibt die obere Fläche und die daran angrenzenden Seitenflächen des Grundkörpers. Die aneinandergereihten Modulblöcke schließen auf jeder Stirnseite mit einer Stirnplatte ab.
In der US-A-3,605,805 sind mehrere aneinandergereihte Ventilblöcke gezeigt, die jeweils aus einem quaderförmigen Block gebildet sind. Die quaderförmigen Blöcke haben im wesentlichen gleiche Form und Abmessungen. Die einzelnen Blöcke stehen durch in den Blöcken ausgebildete Kanäle, die an den Seitenflächen in Anschlußöffnungen münden, miteinander in Verbindung. Die Blöcke sind jeweils durch Stangen, die an ihren Enden mit an den Blöcken ausgebildeten Flanschen verbunden sind, in Reihe gehalten.
In der DE-A-24 32 835 ist eine Vorrichtung zum Anschlußaufbau hydraulischer Steuergeräte gezeigt. Um einen zentralen Block sind mehrere Steuergeräte angeordnet, die mit dem Block in Verbindung stehen.
In der DE-A-27 50 035 ist ein hydraulischer Baukasten gezeigt, der eine Verteilerplatte aufweist, auf der mehrere hydraulische bzw. elektrische Elemente übereinandergestapelt angeordnet sind. Die hydraulischen bzw. elektrischen Elemente stehen untereinander sowie mit der Verteilerplatte über ausgebildete Kanäle, die in Anschlußöffnungen münden, miteinander in Verbindung.
Durch die Erfindung wird ein modulares System für strömende Medien bereitgestellt, das hauptsächlich aus standardisierten Komponenten aufgebaut ist und bei dem beträchtliche Freiheit bezüglich seiner Gestaltung besteht.
Gemäß der Erfindung ist ein modulares Steuersystem für strömende Medien mit den im kennzeichnenden Teil von Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen vorgesehen.
Da jeder Modulblock im wesentlichen gleich groß und gleich geformt ist sowie mindestens zwei einander gegenüberliegende Anschlußflächen aufweist, ist es möglich, die einzelnen Modulblöcke in jeder beliebigen Reihenfolge anzuordnen, unabhängig davon, ob ein Modulblock an zwei seiner Seiten oder nur an einer seiner Seiten an einen anderen Modulblock angrenzt. Dadurch ist eine große Flexibilität hinsichtlich der Anordnung der Modulblöcke gegeben. Die Anschlußflächen eines Modulblocks grenzen nicht nur an benachbarte Modulblöcke an, sondern dienen auch dazu, die Verbindung zu Anschlußelementen bereitzustellen, über die das strömende Medium den Modulblöcken des modularen Steuersystems zu- bzw. abgeführt wird. Zu diesem Zweck ist der Rahmen mit durchgehenden Anschlußöffnungen versehen, die mit jeweils einer ausgewählten Anschlußöffnung eines Modulblocks fluchten. So hat der Rahmen die Funktion, sowohl die einzelnen Modulblöcke in ihrer Lage zu fixieren als auch eine einfache und zuverlässige Lösung für die Aufnahme von Anschlußelementen bereitzustellen.
Der Rahmen ist aus mehreren ineinandergreifenden Rahmenelementen zusammengesetzt, wobei die Rahmenelemente Seitenelemente und Stirnelemente umfassen. Die Seitenelemente und die Stirnelemente sind jeweils einheitlich ausgeführt, so daß die gleichen Rahmenelemente für modulare Systeme, die sich beispielsweise in der Anzahl oder Abfolge der Modulblöcke voneinander unterscheiden, verwendet werden können. Dies hat niedrige Herstellungskosten der Rahmenelemente zur Folge, da diese, genauso wie die Modulblöcke, in großen Stückzahlen gefertigt werden können.
Ein weiterer Vorteil der ineinandergreifenden Rahmenelemente ist die Möglichkeit, die Anzahl und/oder die Reihenfolge der einzelnen Modulblöcke eines zusammengesetzten modularen Steuersystems nachträglich zu ändern, indem auf einfache Art und Weise die Verbindung zwischen einem Stimelement und seinen benachbarten Seitenelementen gelöst wird.
Weitere Merkmale und vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf vier Ausführungsformen gezeigt, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. In diesen zeigen:
  • Figur 1 in einer perspektivischen Ansicht drei in Reihe angeordnete Modulblöcke gemäß einer ersten Ausführungsform;
  • Figur 2 in einer perspektivischen Ansicht die drei Modulblöcke von Figur 1, wobei die Modulblöcke von einem Rahmen, der aus mehreren Rahmenelementen zusammengesetzt ist, umgeben sind;
  • Figur 3 in einer Schnittansicht von Figur 2 die Verbindungsstellen zwischen den Anschlußöffnungen benachbarter Modulblöcke sowie die durchgehende Anschlußöffnung eines Rahmenelements, in der ein Anschlußstecker angeordnet ist;
  • Figur 4 in einer perspektivischen Ansicht ein erfindungsgemäßes modulares Steuersystem gemäß einer zweiten Ausführungsform, mit in Reihe angeordneten Modulblöcken;
  • Figur 5 in einer seitlichen Schnittansicht einen Modulblock, an dessen oberer Fläche ein wippenartiges Ventil angebracht ist;
  • Figur 6a in einer perspektivischen Ansicht ein modulares Steuersystem, bei der die Modulblöcke konzentrisch auf einer gemeinsamen Verteilerplatte angeordnet sind;
  • Figur 6b in einer schematischen Ansicht von unten das modulare Steuersystem von Figur 6a;
  • Figur 7 in einer perspektivischen Ansicht ein modulares Steuersystem, bei dem die Modulblöcke konzentrisch um einen zentralen Verteilerblock angeordnet sind.
Das in den Figuren 1 und 2 abgebildete modulare Steuersystem weist drei quaderförmige Modulblöcke 10, 12, 14 auf, die in Reihe angeordnet sind und im wesentlichen die gleiche Größe und die gleichen Abmessungen haben. Die Modulblöcke sind bevorzugterweise jeweils als Spritzgußteil ausgeführt. Im Inneren der Modulblöcke sind Kanäle für den Zu- und Abfluß von strömenden Medien vorgesehen. An ausgewählten Seitenflächen 20 der Modulblöcke 10, 12, 14 treten jeweils Kanalabschnitte 16a, 16b aus und bilden Mündungsöffnungen 22a, 22b. Benachbarte Modulblöcke stehen jeweils über die Mündungsöffnungen 22a von aneinander angrenzenden Anschlußflächen 24a miteinander in Verbindung. Die Kanalabschnitte 16b können sowohl Zufluß- als auch Abflußkanäle sein. An den oberen Flächen 26 der Modulblöcke 10, 12 sind jeweils zwei Steuerbereiche 28, 30 vorgesehen, die einander gegenüberliegen und in die jeweils zwei benachbarte Kanalabschnitte 32a, 32b münden. An der oberen Fläche 26 des Modulblocks 14 dagegen ist nur ein Steuerbereich 34 vorgesehen, in den benachbarte Kanalabschnitte 32a, 32b und ein Kanalabschnitt 36a, der gegenüber den Kanalabschnitten 32a, 32b gelegen ist, münden. An den oberen Flächen 26 der Modulblöcke 10, 12, 14 können Ventile angebracht werden. Die Ventile der Modulblöcke 10, 12 weisen bevorzugterweise jeweils ein Schließelement auf, das dazu dient, den Medienfluß zwischen den benachbarten Kanalabschnitten 32a, 32b wahlweise freizugeben oder zu sperren. Mit dem Schließelement des Ventils von Modulblock 14 kann wahlweise der Medienfluß zwischen den Kanalabschnitten 32a, 32b und 36a freigegeben oder gesperrt werden. An den oberen Flächen 26 der Modulblöcke 10, 12, 14 sind jeweils Ventilsitze so einstückig angeformt, daß sie die Mündungsöffnung eines der austretenden Kanäle umgeben und mit jeweils einem Schließelement der Ventile zusammenwirken.
Eine mögliche Ausgestaltung eines Ventils, das an einer der oberen Flächen 26 der Modulblöcke 10, 12 angebracht werden kann, ist in Figur 5 abgebildet: An der oberen Fläche des Modulblocks 38 sind zwei Steuerbereiche 40, 42 vorgesehen, in die jeweils benachbarte Kanalabschnitte 44a, 44b bzw. 46a, 46b münden. Ein wippenartiges Ventil 48 ist auf dem Modulblock 38 befestigt. Das wippenartige Ventil 48 weist eine Membran 50 auf, durch die wahlweise der Medienfluß zwischen den benachbarten Kanalabschnitten 44a, 44b bzw. zwischen den benachbarten Kanalabschnitten 46a, 46b freigegeben oder gesperrt werden kann. Das wippenartige Ventil 48 kann mit Hilfe eines Elektromagneten 52 betätigt werden. Im stromlos geschalteten Fall wird die Mündungsöffnung 62 des Kanalabschnitts 44a von der Membran 50 durch die Kraft einer Rückstellfeder 60 geschlossen gehalten, so daß der Medienfluß zwischen den Kanalabschnitten 44a, 44b gesperrt ist. Die Mündungsöffnungen der benachbarten Kanalabschnitte 46a, 46b sind von der Membran 50 freigegeben, so daß Medium zwischen den Kanalabschnitten 46a, 46b über den Steuerbereich 42 fließen kann. Wenn eine Spannung an den Elektromagneten 52 angelegt wird, wird ein Magnetfeld erzeugt, durch das ein Anker 64, der mit einer Wippe 66 verbunden ist, entgegen der Kraft der Rückstellfeder 60 nach oben bewegt wird. Dadurch wird die Mündungsöffnung 62 des Kanalabschnitts 44a von der Membran 50 freigegeben und die bezüglich Figur 5 rechte Seite der Wippe 66 wird zusammen mit der Membran 50 durch die Kraft der Druckfeder 70 so in Richtung der Mündungsöffnung 68 des Kanalabschnitts 46a bewegt, daß der Medienfluß zwischen den benachbarten Kanalabschnitten 46a, 46b gesperrt ist.
Die Modulblöcke 10, 12, 14 sind von einem Rahmen umgeben, der aus mehreren Rahmenelementen 80, 82 gebildet ist. Benachbarte Rahmenelemente sind jeweils mit Hilfe von schwalbenschwanzförmigen Zapfen 84 und dazu komplementären Ausnehmungen 86 miteinander verbunden. Die Rahmenelemente bestehen aus einem Paar Stirnelementen 82 und mehreren Seitenelementen 80. Jedes der Rahmenelemente ist mit mindestens einer durchgehenden Anschlußöffnung 88 versehen. Die durchgehenden Anschlußöffnungen 88 stehen jeweils mit einer entsprechenden Mündungsöffnung 22a eines in den Modulblöcken 10, 12, 14 gebildeten Kanals in Verbindung.
Eine solche Verbindungsstelle zwischen einer durchgehenden Anschlußöffnung 88 eines Stirnelelements 82 und einer Mündungsöffnung 22b eines Kanals ist in Figur 3 abgebildet. Ebenso ist in Figur 3 eine Verbindungsstelle zwischen den Mündungsöffnungen 22b von Kanälen der benachbarten Modulblöcke 10, 12 abgebildet. Die Mündungsöffnungen 22a, 22b sind jeweils in einer an den Seitenflächen 20 gebildeten Ausnehmung 80 der Modulblöcke 10, 12, 14 gebildet. Um eine spaltfreie Verbindung zwischen den zwei Mündungsöffnungen 22a zu erhalten, ist in einem Hohlraum 96, der durch die aneinander angrenzenden Ausnehmungen 80 der benachbarten Modulblöcke 10, 12 gebildet wird, ein Dichtelement 92 mit einer Durchgangsöffnung 93 vorgesehen. Das Dichtelement 92 weist zu der medienführenden Seite hin Dichtlippen 98 auf. Da die Ausnehmungen 90 jeweils so ausgebildet sind, daß sie paarweise an der bezüglich Figur 3 linken und rechten Seitenfläche des Modulblocks 10 gelegen sind, ist es wahlweise auch möglich, den Modulblock 10 um 180° zu drehen, so daß er mit seiner bezüglich Figur 3 linken Seitenfläche an dem Modulblock 12 anliegt. Die durchgehende Anschlußöffnung 88 des Stimelements 82 ist mit einem Gewinde versehen und ist so gestaltet, daß gängige Anschlußstecker verwendet werden können. Der Anschlußstecker 94 liegt an seinem dem Modulblock 10 zugewandten Ende so an dem Dichtelement 92 an, daß eine spaltraumfreie Verbindung zwischen der Mündungsöffnung 22b und der Durchgangsöffnung des Anschlußsteckers 94 gegeben ist.
Das in den Figuren 1 und 2 abgebildete modulare Steuersystem kann sowohl zum Verteilen eines Mediums als auch zum Mischen verschiedener Medien verwendet werden. Im Anwendungsfall "Verteilen" öffnet das auf dem Modulblock 10 angebrachte Ventil, so daß das Medium von dem Zuflußkanal 16b über den Kanalabschnitt 32a in den Kanalabschnitt 32b des Modulblocks 10 fließen kann.
Ist das auf dem Modulblock 12 angebrachte Ventil, durch das wahlweise der Medienfluß zwischen den benachbarten Kanalabschnitten 32a, 32b freigegeben oder blockiert werden kann, geöffnet, wird das Medium über die Kanalabschnitte 32a, 32b in den Kanalabschnitt 16a des Modulblocks 14 geleitet. Durch Öffnen des auf dem Modulblock 14 angebrachten Ventils wird das Medium dann über die benachbarten Kanalabschnitte 32a, 32b und den Steuerbereich 34 in die beiden gegenüberliegenden Abflußkanäle 16b geleitet, um so das Medium in verschiedene Richtungen zu verteilen.
Wenn umgekehrt die beiden Kanalabschnitte 16b des Modulblocks 14 als Zuflußkanäle, und nicht wie oben beschrieben als Abflußkanäle, wirken, kann dieselbe Anordnung zum Mischen zweier oder mehrerer Medien verwendet werden.
Wenn der Modulblock 10 um 180° bezüglich des benachbarten Modulblocks 12 gedreht wird, übernimmt ein Kanal 96, der an der unteren Fläche des Modulblocks 10 austritt, die Funktion des Kanals 16b, der sowohl als Zufluß als auch als Abfluß wirken kann. In diesem Fall wird ein zusätzliches Stirnelement benötigt, das im folgenden anhand von Figur 4 näher erläutert werden soll.
Gemäß der in Figur 4 abgebildeten Ausführungsform ist ein Stirnelement 100 unterhalb von Modulblöcken 110 an Seitenelementen 182 befestigt. Das Stimelement 100 ist mit durchgehenden Anschlußöffnungen 184 versehen, so daß es auch möglich ist, einen Anschlußstecker mit einer an der unteren Fläche der Modulblöcke 110 ausgebildeten Mündungsöffnung zu verbinden.
Das in den Figuren 6a und 6b abgebildete, nicht zur Erfindung gehörende modulare Steuersystem weist vier quaderförmige Modulblöcke 210 auf (von denen hier nur zwei abgebildet sind), die alle im wesentlichen gleiche Form und gleiche Abmessungen haben. Sie sind auf einer gemeinsamen Verteilerplatte 204 konzentrisch um einen Zentralblock 202 angeordnet. An den oberen Flächen der Modulblöcke 210 sind Ventile 205 angebracht, durch die der Medienfluß in den Modulblöcken 210 gesteuert werden kann. Im Inneren eines Modulblocks 210 ist jeweils ein Kanal 206 ausgebildet, der an der unteren Fläche des entsprechenden Modulblocks 210 austritt und dort eine Mündungsöffnung 222 bildet. Die gemeinsame Verteilerplatte 204 ist mit Anschlußöffnungen versehen, die jeweils mit einer entsprechenden Anschlußöffnung 222 eines Modulblocks 210 in Verbindung stehen. An der unteren Fläche der gemeinsamem Verteilerplatte 204 sind durchgehende Anschlußöffnungen 284 vorgesehen, die zur Aufnahme von Anschlußsteckern dienen. Die Modulblöcke 210 stehen jeweils über Öffnungen 212, die sich in den Seitenflächen des Zentralblocks 202 befinden, mit dem Zentralblock 202 in Verbindung.
Bei diesem modularen Steuersystem können verschiedene Steuerfunktionen auf einfache Weise dadurch erreicht werden, daß die gemeinsame Verteilerplatte ausgetauscht wird oder die Anordnung der Modulblöcke auf der gemeinsamen Verteilerplatte verändert wird. Die einzelnen Verteilerplatten können sich beispielsweise in ihrer Anordnung und in der Anzahl ihrer Anschlußöffnungen voneinander unterscheiden. Dadurch ändert sich auch die Anzahl der auf der Verteilerplatte angeordneten Modulblöcke und die Orientierung der Modulblöcke zueinander.
Das in der Figur 7 abgebildete, nicht zur Erfindung gehörende modulare Steuersystem weist sechs Modulblöcke 310 auf (von denen hier nur zwei abgebildet sind); die auf einer gemeinsamen Platte 304 konzentrisch um einen Verteilerblock 302 angeordnet sind. An den oberen Flächen der Modulblöcke 310 sind Ventile 305 angebracht, durch die der Medienfluß in den Modulblöcken 310 gesteuert werden kann. Die äußeren Flächen 320 des Verteilerblocks 302, die den Modulblöcken 310 gegenüberliegen, sind Anschlußflächen und liegen jeweils an einer entsprechenden Anschlußfläche eines Modulblocks 310 an. Im Inneren des Verteilerblocks 310 sind Kanäle 306 vorgesehen, die jeweils an einer Anschlußfläche 320 austreten und dort eine Mündungsöffnung 322 bilden. Die Kanäle 306 verschmelzen zu einem gemeinsamen Kanal 307, der im Inneren des Verteilerblocks 302 ausgebildet ist.
Bei einem modularen Steuersystem gemäß Figur 7 kann die Steuerfunktionen auf einfache Weise verändert werden, indem der zentrale Verteilerblock des modularen Systems ausgetauscht wird. So können sich die einzelnen Verteilerblöcke beispielsweise in dem Verlauf ihrer Kanäle voneinander unterscheiden
Die in den Figuren 6 und 7 abgebildeten modularen Steuersysteme können sowohl zum Verteilen eines Mediums als auch zum Mischen verschiedener Medien verwendet werden. Wenn das Medium von den Modulblöcken 210 bzw. 310 in den Zentralblock 202 bzw. 302 geleitet wird, können die modularen Systeme zum Mischen verschiedener Medien verwendet werden. Wenn das Medium von dem Zentralblock 202 bzw. 302 jeweils in einen Modulblock 210 bzw. 310 geleitet wird, können die modularen Systeme zum Verteilen eines Mediums verwendet werden.
Da die Modulblöcke alle die gleiche Form und die gleichen Abmessungen aufweisen, können sie in der gleichen Spritzgußform hergestellt werden. Unterschiedliche Ausgestaltungen hinsichtlich des Verlaufs der Kanäle können dadurch erreicht werden, daß die Modulblöcke nachträglich mit individuell ausgestalteten Bohrungen versehen werden.

Claims (13)

  1. Modulares Steuersystem für strömende Medien, mit mehreren anreihbaren Verteilermodulen, die jeweils aus einem quaderförmigen Modulblock (10, 12, 14) gebildet sind, wobei die Modulblöcke (10, 12, 14) im wesentlichen gleiche Form und Abmessungen haben und jeweils Kanäle für den Zu- und Abfluß von strömenden Medien sowie mindestens zwei einander gegenüberliegende Anschlußflächen (24a) mit Anschlußöffnungen (22a, 22b) aufweisen, die jeweils durch die Mündungsöffnung eines an der jeweiligen Anschlußfläche austretenden Kanals gebildet sind, wobei ausgewählte Kanäle (16a) über die Anschlußöffnungen (22a) von aneinander angrenzenden Anschlußflächen (24a) benachbarter Modulblöcke (10, 12, 14) miteinander in Verbindung stehen, und wobei ferner ein die Modulblöcke (10, 12, 14) umgebender Rahmen (80, 82) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (80, 82) mit durchgehenden Anschlußöffnungen (88) versehen ist, die mit jeweils einer ausgewählten Anschlußöffnung (22b) eines Modulblocks (10, 12, 14) fluchten, daß der Rahmen aus mehreren ineinandergreifenden Rahmenelementen (80, 82) gebildet ist, daß die Rahmenelemente ein Paar Stimelemente (82) und an den Seitenflächen des modularen Steuersystems angrenzend jeweils mehrere Seitenelemente (80) umfassen, und daß die Stimelemente (82) und die Seitenelemente (80) jeweils einheitlich ausgebildet sind.
  2. Modulares Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rahmenelemente ein weiteres Stimelement (100) umfassen, das mit ausgewählten Seitenelementen (80) verbunden ist.
  3. Modulares Steuersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenflächen (20) der Modulblöcke (10, 12, 14) mögliche Anschlußflächen (24a) sind.
  4. Modulares Steuersystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Fläche (26) mindestens eines Modulblocks (10, 12, 14) eine mögliche Anschlußfläche ist.
  5. Modulares Steuersystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf den oberen Flächen (26) der Modulblöcke (10, 12, 14) jeweils ein Ventil angebracht ist, mit dem der Medienfluß durch die Kanäle der Modulblöcke (10, 12, 14) eingestellt werden kann.
  6. Modulares Steuersystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an den oberen Flächen (26) der Modulblöcke (10, 12, 14) jeweils mindestens ein einstückig angeformter Ventilsitz vorgesehen ist, der die Mündungsöffnung eines Kanals umgibt.
  7. Modulares Steuersystem nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Medienfluß zwischen benachbarten Kanalabschnitten (32a, 32b), die jeweils in einen an der oberen Fläche (26) der Modulblöcke (10, 12, 14) ausgebildeten Steuerbereich (28, 30, 34) münden, wahlweise mittels eines Schließelements des Ventils freigegeben oder gesperrt werden kann.
  8. Modulares Steuersystem nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß an den oberen Flächen (26) der Modulblöcke (10, 12) jeweils paarweise Steuerbereiche (40, 42) ausgebildet sind, die den gleichen Abstand voneinander haben und in die jeweils ein Paar benachbarter Kanalabschnitte (44a, 44b, 46a, 46b) münden, und daß der Medienfluß zwischen einem einander zugeordneten Paar von Kanalabschnitten (44a, 44b, 46a, 46b) wahlweise mittels eines Schließelements (50) des Ventils (48) freigegeben oder gesperrt werden kann, wobei das Schließelement (50) von einem wippenartigen Betätigungselement (66) des Ventils getragen wird.
  9. Modulares Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangsöffnungen (88) in den Rahmenelementen (80, 82) jeweils ein Innengewinde zur Aufnahme eines Anschlußsteckers (94) mit Gewinde aufweisen.
  10. Modulares Steuersystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußöffnungen (22a, 22b) in Ausnehmungen (90) der Anschlußflächen gebildet sind, in denen Dichtelemente (92) mit einer Durchgangsöffnung (94) vorgesehen sind.
  11. Modulares Steuersystem nach Anspruch 10, bei dem die Anschlußstecker (94) so mit ihrem einen Ende an den Dichtelementen (92) anliegen, daß eine spaltund totraumfreie Verbindung gegeben ist.
  12. Modulares Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einige Modulblöcke (10, 12, 14) so ausgebildet sind, daß sie wahlweise in einer ersten Orientierung und in einer zweiten Orientierung bezüglich des benachbarten Modulblocks (10, 12, 14) angeordnet werden können, wobei ein in der zweiten Orientierung angeordneter Modulblock (10, 12, 14) einem in der ersten Orientierung angeordneten und um 180° gedrehten Modulblock (16, 12, 14) entspricht.
  13. Modulares Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulblöcke (10, 12, 14) jeweils als Spritzgußteil ausgeführt sind.
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