DE69936255T2

DE69936255T2 - Elektromagnet- vorrichtung mit zwei von drei elektromagneten die immer betätigt sind

Info

Publication number: DE69936255T2
Application number: DE69936255T
Authority: DE
Inventors: Bryan A. Alvin ZACHARY; Angela E. Houston SUMMERS
Original assignee: Invensys Systems Inc
Current assignee: Schneider Electric Systems USA Inc
Priority date: 1998-01-20
Filing date: 1999-01-19
Publication date: 2008-02-07
Anticipated expiration: 2019-01-20
Also published as: AU2459799A; EP1055077B1; DE69936255D1; EP1055077A2; US6155282A; WO1999036714A3; WO1999036714A2; WO1999036714A9; EP1055077A4; TW390948B; ATE364148T1

Description

Die Erfindung betrifft Solenoidventile und insbesondere eine Anordnung von Solenoidventilen in Instrumentierungs- und Prozesssteuersystemen einer Betriebsanlage.
Moderne Prozess- oder Herstellungsanlagen enthalten unzählige Betriebskomponenten. Diese Komponenten sind zur Bildung von Systemen verbunden, die über Instrumentierungs- und Steuersysteme gesteuert werden, die Sensoren und Steuerungen enthalten. Die Instrumentierungs- und Steuersysteme von derartigen Betriebsanlagen dienen nicht nur dazu, die Funktionen der verschiedenen Komponenten zu steuern, um die gewünschten Prozessbedingungen zu erzielen, sie sind auch für die Möglichkeit vorgesehen, sicher die Arbeit des gesamten Betriebssystems oder eines Teils des Betriebssystems zu verändern oder zu unterbrechen, um unsichere Situationen oder Verhältnisse zu vermeiden.
Sicherheitssysteme oder -anordnungen machen Routineprüfungen notwendig, um zu verifizieren, dass sie die Funktionen weiter fehlerfrei erfüllen, für die sie bestimmt sind. Vom betrieblichen und wirtschaftlichen Standpunkt aus, sollen sie gleichfalls die Arbeit des Betriebssystems nicht unnötig verändern oder unterbrechen. Eine der Möglichkeiten, dass derartige Sicherheitssysteme funktionieren, besteht darin, die Versorgung eines Betriebssystems oder einer Komponente eines Betriebssystems mit einem gewissen Prozessfluid oder die Versorgung mit Antriebsenergie sicherzustellen oder zu unterbrechen. Eine der Möglichkeiten, über die diese Sicherheitsfunktionen erfüllt werden können, besteht in der Verwendung von solenoidbetätigten Ventilen.
Im Betrieb dienen die Solenoidventile derartiger Systeme dazu, die pneumatische Quelle oder die Fluidquelie gegenüber dem System zu isolieren und/oder zu belüften, wenn ein Solenoidventil seinen Zustand oder seine Stellung ändert (beispielsweise wenn das Ventil durch Schal ter oder Prozessüberwachungssensoren, die damit verbunden sind, abgeschaltet wird). Das Betriebssystem und jedes dadurch gesteuerte System kommt dann in einen bestimmten Sicherheitszustand.
In vielen Fällen kann die Arbeit der einzelnen Solenoidventile nicht geprüft werden ohne das System tatsächlich auszulösen und in unerwünschter Weise die Arbeit des Betriebssystems zu verändern oder zu unterbrechen. Viele verschiedene Anordnungen, die verfügbar sind, um Sicherheitsabschaltventile zu betätigen, machen darüber hinaus im Allgemeinen einen Kompromiss zwischen den konkurrierenden Charakteristiken der Sicherheit und der Fehlauslöserate notwendig.
Beispielsweise erzeugt eine Auswahlsolenoidventilanordnung „1 aus 2" eine Prozessveränderung (d. h. ein Abschalten), wenn wenigstens eines der beiden Solenoide seinen Zustand ändert. Eine derartige Gestaltung liefert eine relativ hohe Sicherheit mit einer zugehörigen relative hohen Fehlauslöserate (d. h., dass ein einzelnes fehlerhaftes Ventil oder ein einzelner fehlerhafter Sensor eine falsche Auslösung erzeugen kann). Eine Auswahlsolenoidanordnung mit „2 aus 2" erfordert die Betätigung von zwei Solenoidventilen, um eine Änderung im Betriebssystem auszulösen. Diese Gestaltung hat eine relativ niedrige Fehlauslöserate, da beide Solenoide fehlerhaft sein müssen oder in anderer Weise ihren Zustand ändern müssen, damit eine Fehlauslösung erzeugt wird. Die Solenoidventile dieser Anordnung müssen jedoch häufig geprüft werden, um die Sicherheit zu verbürgen, da der Ausfall nur eines einzelnen Solenoidventils tatsächlich das Abschalten des Betriebssystems usw. verhindern könnte.
Viererauswahlsolenoide liefern einen Ausgleich zwischen der Sicherheit und der Zuverlässigkeit die Viererkonfiguration, verwenden jedoch vier Solenoide in einer relativ komplizierten Anordnung, die dazu neigt, dass sie schwierig zu installieren, zu prüfen und zu warten ist.
Die Druckschriften US 4 637 587 und US 4 184 514 beschreiben Auswahlsolenoidanordnungen, die geeignet sind, selektiv eine Fluidversorgung mit einem Fluidempfänger zu verbinden. Insbesondere beschreibt die US 4 637 587 eine Anordnung, die ein erstes, ein zweites und ein drittes Solenoidventil umfasst, von denen jedes mehrere Öffnungen hat, wobei jedes erste, zweite und dritte Solenoidventil abwechselnd zwischen einer geöffneten und einer geschlossenen Stellung betätigbar ist und die Betätigung von zwei der drei Solenoidventile abwechselnd die Fluidversorgung mit dem Fluidempfänger verbindet und vom Fluidempfänger trennt.
Die Druckschrift WO 97/21944 beschreibt eine noch kompliziertere Anordnung, die sechs Ventile zum Betätigen eines Powershiftgetriebes umfasst.
Die oben genannten Anordnungen haben den Nachteil, dass sie relativ platzraubend und in der Herstellung kostenträchtig sind. Die Auswahlsolenoidanordnungen nach dem Stande der Technik sind weiterhin nicht dazu geeignet, mit Einrichtungen zum Identifizieren des Ausfalls der Solenoidventile ausgerüstet zu werden.
Es besteht somit ein Bedarf an einer Auswahlsolenoidanordnung, die die Merkmale einer relativ hohen Sicherheit mit einer relativ niedrigen Fehlauslöserate kombiniert und es nicht notwendig macht, dass das Betriebssystem während der Prüfung abgeschaltet wird.
Dementsprechend wird durch die vorliegende Erfindung eine Auswahlsolenoidanordnung geschaffen, die wahlweise eine Fluidversorgung mit einem Fluidempfänger verbinden kann, welche Auswahlsolenoidanordnung ein erstes, ein zweites und ein drittes Solenoidventil umfasst, von denen jedes eine Vielzahl von Öffnungen aufweist, wobei das erste, das zweite und das dritte Solenoidventil abwechselnd zwischen einer geöffneten und einer geschlossenen Stellung betätigbar sind, wobei die Betätigung von zwei der drei Solenoidventile abwechselnd die Fluidver sorgung mit dem Fluidempfänger verbindet und davon trennt, wobei die Solenoidventile in einer Reihenfluidverbindung miteinander über eine Vielzahl von Einlass- und Auslasskanälen angeordnet sind, von denen jeder von einer jeweiligen Öffnung eines der Solenoidventile zu einer Öffnung eines anderen der Solenoidventile führt, und eine einzelne Öffnung eines der Solenoidventile in Fluidverbindung mit dem Fluidempfänger steht.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum wahlweisen Verbinden einer Fluidversorgung mit einem Fluidempfänger.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum wahlweisen Verbinden einer Fluidversorgung mit einem Fluidempfänger geschaffen, welches Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
Vorsehen eines ersten, eines zweiten und eines dritten Solenoidventils, von denen jedes eine Vielzahl von Öffnungen hat und von denen jedes abwechselnd zwischen einer geöffneten und einer geschlossenen Stellung betätigbar ist,
wobei die Betätigung von zwei der drei Solenoidventile abwechselnd die Fluidversorgung mit dem Fluidempfänger verbindet und davon trennt,
Anordnen des ersten, des zweiten und des dritten Solenoidventils in einer Reihenfluidverbindung miteinander, Vorsehen einer Vielzahl von Einlass- und Auslasskanälen, von denen jeder von einer jeweiligen Öffnung eines der Solenoidventile zu einer Öffnung eines anderen der Solenoidventile führt, wobei eine einzelne Öffnung eines der Solenoidventile in Fluidverbindung mit dem Fluidempfänger gebracht wird.
Die obigen und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden sich aus der Lektüre der folgenden Beschreibung im Einzelnen der verschiedenen Aspekte der Erfindung in Verbindung mit der zughörigen Zeichnung ergeben.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt ein schematisches Schaltbild eines Fluidsicherheitssystems mit einer Solenoidanordnung der vorliegenden Erfindung,
2 zeigt eine Wahrheitstabelle für die individuelle Betätigung der Solenoide der Solenoidanordnung von 1,
3 zeigt in einer 1 ähnlichen Ansicht ein alternatives Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und
4 zeigt in einer 2 ähnlichen Ansicht das alternative Ausführungsbeispiel von 3.
BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN IM EINZELNEN
Anhand der Figuren in den zugehörigen Zeichnungen werden erläuternde Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im Folgenden im Einzelnen beschrieben. Zur Klarheit der Darstellung sind ähnliche Merkmale, die in den zugehörigen Zeichnungen dargestellt sind, mit gleichen Bezugszeichen versehen und sind ähnliche Merkmale in den alternativen Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen mit ähnlichen Bezugszeichen versehen.
In den 1–4 ist eine Vorrichtung dargestellt, die nach den Prinzipien der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist. Die vorliegende Erfindung schließt eine Auswahlsolenoidanordnung 10 ein, die in der Weise „2 aus 3" arbeitet, um für eine relativ hohe Sicherheit, eine niedrige Fehlauslösung und relativ niedrige Installationskosten zu sorgen, während sie gleichfalls in der Lage ist, jedes Solenoid einzeln ohne Prozessunterbrechung online zu prüfen. Die Solenoidanordnung 10 ist vorzugsweise an einem Verteiler angeordnet (nicht dargestellt), um die Wartung eines erfassten Fehlers zu erleichtern und die Installation und den Austausch zu vereinfachen.
Im Folgenden wird anhand von 1 die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung mehr im Einzelnen beschrieben. Wie es dargestellt ist, kann die Auswahlsolenoidanordnung 10 der vorliegenden Erfindung wahlweise Luft von einer Luftversorgung 12 ultimativ zu einem Ventil oder zu einem anderen Fluidempfänger 14 lenken. Das Ventil 14 kann eine Komponente eines Betriebsprozessinstrumentierungs- oder -kontrollsystems sein. Jedes geeignete Fluid wie beispielsweise ein hydraulisches Fluid, Wasser usw. kann verwandt werden. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Solenoidanordnung 10 pneumatisch. Das Fluid kommt von der Luftversorgung 12 zur Solenoidanordnung 10 über eine Leitung 16 und strömt anschließend von der Solenoidanordnung 10 über eine Leitung 18 zum Ventil 14. Die Auswahlsolenoidanordnung 10 enthält drei diskrete Solenoidventile 20, 22 und 24, von denen jeweils zwei betätigt werden müssen, um den Luftstrom von der Leitung 16 zur Leitung 18 in Gang zu setzen oder zu unterbrechen. Wie es dargestellt ist, sind bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel die Solenoidventile 20, 22 und 24 Zweirichtungssolenoidventile mit fünf Öffnungen und vier Wegen. Diese Ventile sind somit über ein Fluid betätigbar, das in einer von zwei Richtungen entlang eines von zwei Paaren von alternativen Kanälen durchströmt. Beispielsweise weist das Ventil 20 ein Paar gemeinsame Öffnungen 202 und 204 auf, die wahlweise und abwechselnd mit bestimmten zwei Öffnungen der drei anderen Öffnungen über alternative Fluidkanäle 26 und 27 verbunden werden. Wie es dargestellt ist, verbinden in einem ersten Zustand (d. h. erregt) die Kanäle 26 des Ventils 20 die Öffnungen 202 und 204 mit Öffnungen 201 und 205. Betätigt in den zweiten Zustand (d. h. entregt) verbinden die Kanäle 27 (in gestrichelten Linien) die gemeinsamen Öffnungen 202 und 204 mit Öffnungen 201 und 203. Die Fluidkommunikations- oder -verbindungsoperation der Kanäle 26 und 27 ist gegenseitig exklusiv, so dass dann, wenn die Kanäle 26 offen sind, die Kanäle 27 geschlossen sind und umgekehrt.
Die Leitung 18 liefert Luft gleichzeitig zur Öffnung 201 des Ventils 20 und zur Öffnung 225 des Solenoidventils 22. Wenn sich die Ventile 20, 22 und 24 in ihrem normalen oder erregten Zustand befinden, sind die Kanäle 26 geöffnet und sind die Kanäle 27 geschlossen. Wenn sich alternativ die Ventile in ihrem entregten Zustand befinden, sind die Kanäle 26 geschlossen und sind alternativ die Kanäle 27 geöffnet. Wenn sich die Ventile in ihrem normalen Zustand befinden, strömt Luft von der Leitung 16 durch die Öffnung 201 des Ventils 20 zur Öffnung 202 und zur Leitung 18, die ihrerseits Luft der Öffnung 221 des Ventils 22 liefert. Die Luft geht dann durch das Ventil 22 zur Öffnung 222 und weiter durch die Leitung 30 zur Öffnung 241 des Ventils 24. Gleichzeitig wird Luft von der Leitung 16, der Leitung 32, der Öffnung 225 des Ventils 22, durch das Ventil zur Öffnung 224 und dann zur Öffnung 245 des Ventils 24 durch die Leitung 34 geleitet. Das Solenoidventil 24 führt die Luft dann zur Öffnung 244, zur Leitung 18 und schließlich zum Ventil 14.
Bei einer Änderung des Zustandes irgendeines einzelnen Ventils 20, 22 oder 24, beispielsweise bei einem Ausfall des Ventils oder einer Ventilprüfung wird Luft weiterhin durch die Solenoidanordnung 10 zum Ventil 14 gehen. Wenn beispielsweise das Solenoidventil 24 entregt wird, wird zwar der Luftstrom durch das Ventil von der Leitung 34 unterbrochen, werden aber die Kanäle 27 öffnen, so dass Luft von der Leitung 30 von der Öffnung 241 zur Öffnung 244 und somit zur Leitung 18 gehen kann, um den Luftstrom zum Ventil 14 aufrechtzuerhalten. Die Luft wird nur dann aufhören zur Leitung 18 zu strömen, wenn eines der anderen Solenoidventile 20 oder 22 gleichfalls entregt wird. Wenn in dieser Hinsicht das Ventil 22 zusätzlich zum Ventil 24 entregt wird, wird Luft, die dem Ventil 22 an der Öffnung 221 zugeführt wird, zur Öffnung 224 (statt der Öffnung 222) und somit durch die Leitung 34 zur Öffnung 245 des Ventils 24 strömen. Da das Ventil 24 entregt ist, ist der Kanal 26 geschlossen und dementsprechend strömt keine Luft zur Leitung 18. Wenn in ähnlicher Weise beide Ventile 20 und 24 entregt sind, ist der Luftstrom, der anderenfalls zur Öffnung 241 des Ventils 24 vom Ventil 22 geht, wirksam am Ventil 20 unterbrochen, da der Kanal 26 zwischen den Öffnungen 201 und 202 geschlossen ist.
Wenn nur das Ventil 22 entregt wird, wird die Luftversorgung, die an der Öffnung 225 über die Leitung 32 ankommt, wirksam unterbrochen. Die Luft, die der Öffnung 221 durch die Leitung 28 zugeführt wird, wird jedoch zur Öffnung 224 und somit durch die Leitung 34 zur Öffnung 245 des Ventils 24 nebengeschlossen, wo sie über das Ventil zur Leitung 18 geht. Wenn beide Ventile 22 und 20 entregt sind, ist der Luftstrom zum Ventil 22 durch die Leitung 28 wirksam durch die Arbeit des Ventils 20 unterbrochen, das im entregten Zustand die Luftversorgung an der Öffnung 201 zur Öffnung 204 nebenschließt.
Wie es gleichfalls dargestellt ist, ist eine Reihe von Druckventilen 40, 42 und 43 vorgesehen, um den tatsächlichen Zustand der Solenoidventile 20, 22 und 24 zu überwachen. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist ein Druckschalter 40 in einem Druckkontakt mit der Öffnung 204 des Solenoidventils 20 angeordnet. Ein Druckschalter 42 ist in einem Druckkontakt mit der Leitung 30 angeordnet und ein Druckschalter 44 ist in einem Druckkontakt mit der Öffnung 242 des Ventils 24 angeordnet. Die Druckschalter 40, 42 und 44 wiesen elektrische Kontakte (nicht dargestellt) auf, die abwechselnd auf das Vorliegen und Fehlen eines Druckes daran geöffnet und geschlossen werden.
Wenn bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel nur das Solenoidventil 20 entregt wird, wird der Luftdruck von der Öffnung 201 zur Öffnung 204 nebengeschlossen, die dazu dient, die Kontakte des Schalters 40 zu öffnen. Gleichzeitig werden die Kontakte der Druckschalter 42 und 44 aufgrund des fehlenden Druckes daran geöffnet. Beim Rücksetzen oder Erregen des Solenoidventils 20 kehren die Kontakte der Druckschalter 40, 42 und 44 in ihren geschlossenen Zustand zurück. Wenn nur das Solenoidventil 22 ausfällt oder in anderer Weise in seinen entregten Zustand kippt, nehmen die Druckschalter 42 und 44 eine Abnahme im Druck wahr und öffnen die Druckschalter 42 und 44 ihre Kontakte. Auf ein Rücksetzen des Solenoidventils 22 kehren die Kontakte der Druckschalter 42 und 44 in ihren geschlossenen Zustand zurück. Wenn nur das Solenoidventil 24 ausfällt oder in anderer Weise entregt wird, nimmt der Druckschalter 44 eine Abnahme im Druck wahr, um seine Kontakte zu öffnen. Bei einem Rücksetzen des Solenoidventils 24 kehren die Kontakte des Druckschalters 44 in den geschlossenen Zustand zurück. Diese Arbeitsweise der Druckschalter 40, 42 und 44 ist in der Wahrheitstabelle von 2 dargestellt.
Die Kontakte der Druckschalter 40, 42 und 44 können mit einer geeigneten Schaltung beispielsweise einer programmierbaren logischen Steuerung (PLC) verbunden sein, die unter Verwendung der Wahrheitstabelle von 2 in einer Weise programmiert ist, die für den Fachmann üblich ist, um die Arbeit jedes einzelnen Solenoidventils 20, 22 und 24 während seiner Prüfung zu verifizieren. Die vorliegende Erfindung erlaubt es somit in vorteilhafter Weise jedes Solenoidventil unabhängig ohne Unterbrechung des Fluidstromes zum Ventil 14 zu prüfen. In dieser Weise kann die Solenoidanordnung 10 häufig geprüft werden, ohne den Betriebsarbeitsprozess zu unterbrechen, um dadurch die Sicherheit gegenüber bekannten Ausgestaltungen zu erhöhen. Die Sicherheit wird darüber hinaus dadurch erhöht, dass der Fluidstrom zum Ventil 14 bei einer Entregung von weniger als der Gesamtzahl der Solenoidventile 20, 22 und 24 unterbrochen wird, was bedeutet, dass der Luftstrom herabgesetzt wird, wenn zwei der drei Ventile ihren Zustand ändern. Das erlaubt der Solenoidanordnung 10 eine wirksame Sicherheits unterbrechung des Luftstromes selbst, wenn eines der Ventile 20, 22 und 24 im erregten Zustand ausfällt oder nicht mehr arbeitet. Diese Sicherheit wird erzielt, während gleichzeitig in vorteilhafter Weise die niedrige Fehlauslöserate erreicht wird, die bei herkömmlichen Auswahlsolenoidanordnungen „2 aus 2" auftritt, da zwei Solenoide ihren Zustand ändern müssen, bevor der Fluidstrom beendet wird.
Wie es gleichfalls in 1 dargestellt ist, kann ein Stapelwählventil mit Ventilen 50 und 52 dazu benutzt werden, die Solenoidanordnung 10 zu umgehen, um sie zu warten und/oder auszutauschen. Wie es dargestellt ist, ist ein Ventil 50 zwischen der Fluidversorgung 12 und der Leitung 16 angeordnet, um wahlweise einen Fluidstrom von der Leitung 16 zu einem Druckschalter 54 zu lenken. Der Druckschalter 54 ist mit der Fluid- oder Luftversorgung 12 stromaufwärts vom Ventil 50 verbunden und steht sowohl mit der Leitung 18 als auch mit dem Ventil 14 in Verbindung, um wahlweise die Luftversorgung 12 direkt mit dem Ventil 14 zu verbinden, während die Auswahlsolenoidanordnung 10 umgangen wird. Die Ventile 50 und 52 des Stapelwählventils sind in einem Tandem miteinander zwischen einer normalen Stellung, in der Luft von der Versorgung 12 über das Ventil 50 zur Leitung 16 und von der Leitung 18 durch das Ventil 52 zum Ventil 14 strömt, wie es dargestellt ist, und einer Bypass-Stellung betreibbar, die in unterbrochenen Linien dargestellt ist. In der Bypass-Stellung umgeht der Luftstrom die Solenoidanordnung 10 und wird der Druckschalter 54 mit Druck beaufschlagt, was dazu dient, den Zustand seiner Kontakte zu ändern (d. h. sie zu öffnen). Der Druckschalter 54 ist vorzugsweise so geschaltet, dass er die Schaltung, beispielsweise die PLC, die oben beschrieben wurde, überwacht und steuert, um die Überwachung der Stellung der Ventile 50 und 52 zu erleichtern.
Wie es dargestellt und beschrieben ist, sind die Solenoidventile 20, 22 und 24 vorzugsweise im erregten Zustand während eines norma len Fluidstroms durch den Kanal 26 zum Ventil 14 angeordnet. Das liefert allgemein eine höhere Sicherheit, da jede Unterbrechung in der Stromversorgung der Solenoidventile dazu führen wird, dass sich der Zustand der Ventile ändert, so dass der Fluidstrom zum Ventil 14 unterbrochen wird. Diese Solenoidventile können jedoch auch in ihrem entregten Zustand während des normalen Fluidstroms angeordnet sein, ohne den Grundgedanken und den Bereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Obwohl in ähnlicher Weise die Kontakte der Druckschalter 40, 42 und 44 vorzugsweise im offenen Zustand angeordnet sind, wenn die Solenoidventile 20, 22 und 24 entregt sind, kann irgendeiner oder können alle diese Kontakte in ihrem geschlossenen Zustand angeordnet sein, wenn die Ventile entregt sind, ohne den Grundgedanken und den Bereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Wie es gleichfalls dargestellt ist, sind bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel die Öffnungen 203 und 205 des Ventils 20, die Öffnung 223 des Ventils 22 und die Öffnung 243 des Ventils 24 belüftet. Diese Öffnungen können jedoch auch mit einem Fluidrückgewinnungssystem, beispielsweise in dem Fall verbunden sein, in dem ein anderes Fluid als Luft (d. h. ein hydraulisches Fluid) verwandt wird, ohne den Grundgedanken und den Umfang der Erfindung zu verlassen.
In den 3 und 4 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in Form einer Auwahlsolenoidanordnung 10' dargestellt. Dieses ist in vieler Hinsicht im Wesentlichen ähnlich oder identisch mit der Solenoidanordnung 10. Wie es dargestellt ist, weist die Solenoidanordnung 10' Solenoidventile 20 und 22 mit Druckschaltern 40 und 42 auf, die so angeordnet sind, wie es im Wesentlichen dargestellt und im obigen bezüglich der Solenoidanordnung 10 beschrieben wurde. Das Solenoidventil 24' ist im Wesentlichen identisch mit dem Solenoidventil 24 von 1 jedoch in der dargestellten Weise bezüglich des Ventils 24 umgekehrt angeordnet. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Leitungen 30 und 34 jeweils mit den Öffnungen 244 und 242 verbunden. In ähnlicher Weise sind der Druckschalter 44 und die Leitung 18 mit den Öffnungen 243 und 241 verbunden. Statt dass eine der Öffnung (d. h. die Öffnung 243 des Ventils 24) belüftet ist, ist darüber hinaus die Öffnung 245 verschlossen, um eine Abgabe von Fluid während des normalen Fluidstroms zu verhindern. Bei diesem Ausführungsbeispiel bleiben die Kontakte des Druckschalters 44 in einem ersten Zustand (d. h. geschlossen) solange sich das Solenoidventil 24' in seinem erregten Zustand befindet, wie es dargestellt ist. Der Druckschalter 44, ändert seinen Zustand nur dann, wenn das Solenoidventil 24' entregt wird, während die Solenoidventile 20 und 22 erregt bleiben. In diesem Fall liegt das durch die Leitung 34 strömende Fluid am Druckschalter 44 um dadurch dessen Kontakte zu ändern oder zu öffnen. Eine Wahrheitstabelle, die den Zustand der Druckschalter 40, 42 und 44 während der einzelnen Entregung der Solenoidventile 20, 22 und 24' darstellt, ist in 4 gezeigt. Ein Stapelwählventil mit Ventilen 50 und 52 ist so angeordnet und arbeitet im Wesentlichen so, wie es im obigen anhand der Solenoidanordnung 10 beschrieben wurde. Wie es weiterhin dargestellt ist, kann ein Druckschalter 56 nach Wunsch zwischen das Ventil 52 und das Ventil 14 geschaltet sein, um den Fluidstrom dazwischen zu überwachen und zu verifizieren.
Die Auswahlsolenoidanordnungen 10 und 10' der vorliegenden Erfindung einschließlich des Stapelwählventils, das aus den Ventilen 50 und 52 und dem Druckschalter 54 gebildet ist, können in herkömmlicher Weise ausgeführt sein. Ihre Bauteile können beispielsweise in der dargestellten und beschriebenen Weise dadurch verbunden sein, das geeignete Leitungs- oder Kanaleinrichtungen wie beispielsweise Rohrleitungen verwandt werden, die aus einem flexiblen Polymermaterial oder aus einem Metallmaterial wie Stahl, Kupfer usw. bestehen. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Solenoidventile gemäß der vorliegenden Erfindung in einem zentralen Verteiler (nicht dargestellt) angeordnet, der die Fluidstromwege enthält. Das Stapelwählventil mit den Ventilen 50 und 52 kann gleichfalls im Verteiler angeordnet sein, wenn das erwünscht ist. Die Verwendung eines derartigen Verteilers mit in einem Stück darin angeordneten Fluidkanälen oder -leitungen dient in vorteilhafter Weise dazu, die Installations- und Wartungskosten bezüglich Anordnungen ohne Verteiler herabzusetzen.
Die vorliegende Beschreibung dient hauptsächlich zum Zweck der Erläuterung. Obwohl die Erfindung bezüglich eines Ausführungsbeispiels dargestellt und beschrieben wurde, versteht es sich für den Fachmann, dass die vorhergehenden und verschiedene andere Änderungen, Weglassungen und Zusätze in ihrer Form und im Einzelnen vorgenommen sein können.

Claims

Auswahlsolenoidanordnung (10; 10') zum wahlweisen Verbinden einer Fluidversorgung (12) mit einem Fluidempfänger (14), welche Auswahlsolenoidanordnung (10; 10') ein erstes, ein zweites und ein drittes Solenoidventil (20, 22, 24; 20, 22, 24') umfasst, von denen jedes eine Vielzahl von Öffnungen (201, 202, 203, 204, 205; 221, 222, 223, 224, 225; 241, 242, 243, 244, 245) aufweist, wobei jedes erste, zweite und dritte Solenoidventil (20, 22, 24; 20, 22, 24') abwechselnd zwischen einer offenen und einer geschlossenen Stellung betätigbar ist, die Betätigung von zwei Solenoidventilen des ersten, zweiten und dritten Solenoidventils (20, 22, 24; 20, 22, 24') abwechselnd die Fluidversorgung (12) mit dem Fluidempfänger (14) verbindet und von dem Fluidempfänger (14) trennt, die Solenoidventile (20, 22, 24; 20, 22, 24') in einer Reihenfluidverbindung miteinander über eine Vielzahl von Einlass- und Auslasskanälen (28, 30, 34) stehen, von denen jeder von einer jeweiligen Öffnung (202; 222; 242) eines der Solenoidventile (20, 22, 24; 20, 22, 24') zu einer Öffnung (221; 241; 245; 242, 244) eines anderen der Solenoidventile (20, 22, 24; 20, 22, 24') führt, welche Auswahlanordnung (10, 10') dadurch gekennzeichnet ist, dass eine einzelne Öffnung (244; 241) eines der Solenoidventile (20, 22, 24; 20, 22, 24') in Fluidverbindung mit dem Fluidempfänger (14) steht.
Auswahlsolenoidanordnung nach Anspruch 1, bei der das erste, das zweite und das dritte Solenoidventil (20, 22, 24; 20, 22, 24') jeweils Vierwege-Solenoidventile mit fünf Öffnungen sind.
Auswahlsolenoidanordnung nach Anspruch 2, bei der die Vierwege-Solenoidventile mit fünf Öffnungen (20, 22, 24; 20, 22, 24') weiterhin ein Paar gemeinsamer Öffnungen (202, 204; 222, 224; 242, 242) umfassen, die wahlweise in Fluidverbindung mit drei anderen Öffnungen (201, 203, 205; 221, 223, 225; 241, 243, 245) stehen, wobei die abwechselnde Betätigung das abwechselnde Verbinden des besagten Paares gemeinsamer Öffnungen (202, 204; 222, 224; 242, 242) mit einzelnen zwei der drei anderen Öffnungen (201, 203, 205; 221, 223, 225; 241, 243, 245) einschließt.
Auswahlsolenoidanordnung nach Anspruch 1, bei der das erste und das zweite Solenoidventil (20, 22) jeweils in Fluidverbindung mit der Fluidversorgung (12) stehen, das zweite Solenoidventil (22) in Fluidverbindung mit dem dritten Solenoidventil (24, 24') steht und das dritte Solenoidventil (24, 24') in Fluidverbindung mit dem Fluidempfänger (14) steht.
Auswahlsolenoidanordnung nach Anspruch 4, bei der jedes erste, zweite und dritte Solenoidventil (20, 22, 24; 20, 22, 24') weiterhin eine Vielzahl von stromaufwärts liegenden Öffnungen (201, 203, 205; 221, 223, 225; 241, 243, 245: 242, 244) und eine Vielzahl von stromabwärts liegenden Öffnungen (202, 204; 222, 224; 242, 244; 241, 243, 245) umfasst, die Fluidversorgung (12) mit einer stromaufwärts liegenden Öffnung (201; 225) des ersten und des zweiten Solenoidventils (20, 22) jeweils verbunden ist, wenigstens zwei der Vielzahl von stromabwärts liegenden Öffnungen (222, 224) des zweiten Solenoidventils (22) jeweils längs diskreter Kanäle (30, 34) in Fluidverbindung mit wenigstens zwei der Vielzahl von stromaufwärts liegenden Öffnungen (241, 243, 245; 242, 244) des dritten Solenoidventils (24, 24') stehen, und eine stromabwärts liegende Öffnung (244; 241) des dritten Solenoidventils (24, 24') mit dem Fluidempfänger (14) verbunden ist.
Auswahlsolenoidanordnung nach Anspruch 5, bei der das erste, das zweite und das dritte Solenoidventil (20, 22, 24; 20, 22, 24') jeweils ein Vierwege-Solenoidventil mit vier Öffnungen ist, das ein Paar gemeinsamer Öffnungen (202, 204; 222, 224; 242, 244) aufweist, die wahlweise in Fluidverbindung mit drei anderen Öffnungen (201, 203, 205; 221, 223, 225; 241, 243, 245) stehen, wobei die abwechselnde Betätigung das abwechselnde Verbinden des besagten Paares gemeinsamer Öffnungen (202, 204; 222, 224; 242, 244) mit zwei einzelnen zwei der drei anderen Öffnungen (201, 203, 205; 221, 223, 225; 241, 243, 245) einschließt.
Auswahlsolenoidanordnung nach Anspruch 6, bei der die Fluidversorgung (12) mit einer der anderen Öffnungen (201, 225) des ersten und des zweiten Solenoidventils (20, 22) jeweils verbunden ist, jede Öffnung des besagten Paares gemeinsamer Öffnungen (222, 224) des zweiten Solenoidventils (22) jeweils längs diskreter Kanäle (30, 34) mit zwei der drei anderen Öffnungen (241, 245; 242, 244) des dritten Solenoidventils (24, 24') verbunden ist und eine der gemeinsamen Öffnungen (244, 241) des dritten Solenoidventils (24, 24') mit dem Fluidempfänger (14) verbunden ist.
Auswahlsolenoidanordnung nach Anspruch 7, welche weiterhin ein Bypassventil (52) umfasst, das so ausgebildet ist, dass es wahlweise die Fluidquelle (12) mit dem Fluidempfänger (14) verbindet, während es das erste, das zweite und das dritte Solenoidventil (20, 22, 24; 20, 22, 24') umgeht.
Auswahlsolenoidanordnung nach Anspruch 1, bei der das Fluid Luft umfasst.
Auswahlsolenoidanordnung nach Anspruch 1, welche weiterhin eine Vielzahl von Drucksensoren (40, 42, 44) umfasst, die funktionell dem ersten, dem zweiten und dem dritten Solenoidventil (20, 22, 24; 20, 22, 24') zugeordnet sind, um deren Zustand anzugeben.
Auswahlsolenoidanordnung nach Anspruch 1, bei der eine Fluidverbindung zwischen der Fluidversorgung (12) und dem Fluidempfänger (14) besteht, wenn sich beliebige zwei Solenoidventile aus dem ersten, dem zweiten und dem dritten Solenoidventil (20, 22, 24; 20, 22, 24') in dem besagten ersten Zustand befinden.
Auswahlsolenoidanordnung nach Anspruch 10, bei der ein Solenoidventil aus dem ersten, dem zweiten und dem dritten Solenoidventil (20, 22, 24; 20, 22, 24') so ausgestaltet ist, dass es in den zwei ten Zustand kommen kann, ohne die Fluidversorgung (12) und Fluidempfänger (14) zu trennen.
Auswahlsolenoidanordnung nach Anspruch 12, bei der die Vielzahl von Drucksensoren (40, 42, 44) so gestaltet ist, dass der Zustand des ersten, des zweiten und des dritten Solenoidventils (20, 22, 24; 20, 22, 24') jeweils angegeben wird, wenn die Fluidversorgung (12) mit dem Fluidempfänger (14) verbunden ist.
Auswahlsolenoidanordnung nach Anspruch 10, bei der das erste, das zweite und das dritte Solenoidventil (20, 22, 24; 20, 22, 24') so ausgestaltet sind, dass sie einzeln geprüft werden können, ohne die Fluidversorgung (12) vom Fluidempfänger (14) zu trennen, wobei die Vielzahl an Drucksensoren (40, 42, 44) so ausgebildet ist, dass der Zustand des geprüften einzelnen Solenoidventils (20, 22, 24) angegeben wird.
Verfahren zum wahlweisen Verbinden einer Fluidversorgung (12) mit einem Fluidempfänger (14), welches Verfahren die Schritte umfasst: Vorsehen eines ersten, eines zweiten und eines dritten Solenoidventils (20, 22, 24; 20, 22, 24'), von denen jedes eine Vielzahl von Öffnungen (201, 202, 203, 204, 205; 221, 222, 223, 224, 225; 241, 242, 243, 244, 245) aufweist und von denen jedes abwechselnd zwischen einer offenen und einer geschlossenen Stellung betätigbar ist, wobei die Betätigung von zwei Solenoidventilen aus dem ersten, dem zweiten und dem dritten Solenoidventil (20, 22, 24; 20, 22, 24') abwechselnd die Fluidversorgung (12) mit dem Fluidempfänger (14) verbindet und davon trennt, Anordnen des ersten, des zweiten und des dritten Solenoidventils (20, 22, 24; 20, 22, 24') in einer Reihenfluidverbindung miteinander, Vorsehen einer Vielzahl von Einlass- und Auslasskanälen (28, 30, 34), von denen jeder von einer jeweiligen Öffnung (202; 222; 224) eines der Solenoidventile (20, 22, 24; 20, 22, 24') zu einer Öffnung (221; 241; 245; 242, 244) eines anderen der Solenoidventile (20, 22, 24; 20, 22, 24') verläuft, welches Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass eine einzelne Öffnung (244) eines der Solenoidventile (20, 22, 24; 20, 22, 24') in Fluidverbindung mit dem Fluidempfänger (14) gebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 15, bei dem das erste, das zweite und das dritte Solenoidventil (20, 22, 24; 20, 22, 24') jeweils ein Vierwege-Solenoidventil mit fünf Öffnungen ist, das zwei gemeinsame Öffnungen (202, 204, 222, 224; 242, 244) aufweist, die so ausgestaltet sind, dass sie wahlweise in Fluidverbindung mit drei anderen Öffnungen (201, 203, 205; 221, 223, 225; 241, 243, 245) gebracht werden können, wobei die abwechselnde Betätigung das abwechselnde Verbinden des Paares gemeinsamer Öffnungen (202, 204, 222, 224; 242, 244) mit zwei einzelnen Öffnungen der anderen drei Öffnungen (201, 203, 205; 221, 223, 225; 241, 243, 245) einschließt.
Verfahren nach Anspruch 16, bei dem der Schritt der Anordnung weiterhin die Schritte umfasst: Verbinden der Fluidversorgung (12) mit einer der anderen Öffnungen (201, 225) des ersten und des zweiten Solenoidventils (20, 22) jeweils, jeweiliges Verbinden jeder Öffnung des Paares von gemeinsamen Öffnungen (222, 224) des zweiten Solenoidventils (22) längs diskreter Kanäle (30, 36) mit zwei der drei anderen Öffnungen (241, 245; 242, 244) des dritten Solenoidventils (24, 24') und Verbinden einer der gemeinsamen Öffnungen (244; 241) des dritten Solenoidventils (24, 24') mit dem Fluidempfänger (12).