DE4240802A1

DE4240802A1 - Electropneumatic transducer with pressure-controlled discrete settings - has three-position displacement valve in main stage regulating pressure of air supplied to nozzle and baffle of auxiliary stage

Info

Publication number: DE4240802A1
Application number: DE19924240802
Authority: DE
Inventors: Thomas Dipl Phys Dr Rer Karte; Heinrich Dipl Ing Riensche; Carsten Dipl Ing Wolpert
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: ABB Patent GmbH
Priority date: 1992-12-01
Filing date: 1992-12-01
Publication date: 1994-06-09
Anticipated expiration: 2012-12-02
Also published as: DE4240802C2

Abstract

The transducer auxiliary stage incorporates an electromagnet-actuated rocker for varying the distance of the baffle plate from the nozzle whose air supply is connected (15) directly to the control surface (21) of the three-port three-position valve (20) of the main stage. The valve has two integrated plungers (26,27) working in opposite directions with springs (28,43) establishing three discrete valve settings corresp. to different pressure levels. An adjustable constriction (25) guarantees constancy of pressure supplied to the auxiliary stage. ADVANTAGE - Sufficient pneumatic power can be controlled with min. electrical energy consumption even in severe conditions of ambient temp. fluctuation, vibration and air pollution.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektropneumatischen Umformer, bestehend aus Vorsteuer- und Hauptstufe, wobei die Vorsteuerstufe elektrisch ansteuerbar ist und am Ausgang einen Vordruck liefert, über den eine pneumatische Hauptstufe in Form eines Ventiles pneumatisch ansteuerbar ist.The invention relates to an electropneumatic converter, comprising from pilot and main stage, the pilot stage being electrical is controllable and provides a form at the output, via which one pneumatic main stage in the form of a valve pneumatically controllable is.

Ein solcher elektropneumatischer Umformer ist aus der DE-34 00 645 A1 bekannt. Die Vorsteuerstufe besteht im wesentlichen aus einem piezoelektrischen Biegeelement, welches sich beim Anlegen einer elektrischen Spannung biegt und hierbei einen pneumatischen Signalgeber steuert. Bei fehlender elektrischer Spannung liegt das piezoelektrische Biegeelement auf einem Zuluftsitz auf, gegen den es vorgespannt ist. Beim Anlegen einer Spannung hebt es sich von diesem Zuluftsitz ab und verschließt einen Abluftsitz. Die elektrisch ansteuerbare Vorsteuerstufe ist hierbei durch das piezoelektrische Biegeelement realisiert, die darüber angesteuerte Hauptstufe ist ein Ventil. Such an electropneumatic converter is known from DE-34 00 645 A1 known. The input tax level essentially consists of one piezoelectric bending element, which is when a bends electrical voltage and thereby a pneumatic signal transmitter controls. In the absence of electrical voltage, the piezoelectric is Bending element on an air intake seat against which it is biased. When a voltage is applied, it stands out from this supply air seat closes an exhaust air seat. The electrically controllable The pilot stage is the piezoelectric bending element realized, the main stage controlled above is a valve.

Piezoelektrisch angesteuerte pneumatische Vorstufen haben den gravierenden Nachteil, daß normalerweise nur kleine pneumatische Hauptstufen ansteuerbar sind. Der bekannte elektropneumatische Umformer beinhaltet neben der reinen piezoelektrischen Vorsteuerstufe das bereits benannte Ventil, jedoch ist wegen der kleinen Schaltleistung das benannte Ventil nicht als Hauptventil im regulären Sinn zu verstehen. Mit einer solchen Anordnung wird der Vordruck eines noch größeren zu betätigenden Ventiles erzeugt. Somit ergibt sich des weiteren der Nachteil, daß die hier gezeigte Hauptstufe in ihrer Auslegung der Schaltbarkeit größerer Drücke zu schwach ist. Als für Piezoelemente typischer Nachteil läßt sich hier die mangelnde Erschütterungsfestigkeit nennen, die sich auf das Kraft-Masse-Verhältnis des verwendeten Piezobalkens zurückführen läßt. Ein weiterer Schwachpunkt einer solchen piezogesteuerten Vorstufe ist der relativ kleine Temperaturbereich, in dem diese nur einsetzbar ist. Dieser Temperaturbereich erstreckt sich zwischen minus 20 bis plus 60 Grad C. Der Grund hierfür besteht wohl darin, daß der Piezobalken aus laminierten Schichten aufgebaut ist, wobei der dort verwendete Kleber nur im angegebenen Temperaturbereich einsetzbar ist. Der Betrieb an feuchter sowie verölter Zuluft ist bei der Verwendung solcher Piezobalken und der nur kleinen Hübe wegen der internen Adhäsion des Piezobalkens auf der Düse kritisch.Piezoelectric controlled pneumatic pre-stages have the serious disadvantage that normally only small pneumatic Main stages are controllable. The well-known electropneumatic converter in addition to the pure piezoelectric pilot stage, this already includes named valve, however, because of the small switching capacity named valve should not be understood as a main valve in the regular sense. With such an arrangement, the form becomes an even larger one actuating valve generated. The further result is Disadvantage that the main stage shown here in its interpretation of Switchability of higher pressures is too weak. As for piezo elements A typical disadvantage here is the lack of vibration resistance name that refers to the force-mass ratio of the used Piezo bar can be returned. Another weak point of such Piezo controlled precursor is the relatively small temperature range, in which can only be used. This temperature range extends between minus 20 to plus 60 degrees C. The reason for this is probably in that the piezo bar is made up of laminated layers, the adhesive used there only in the specified temperature range can be used. Operation with moist and oily supply air is at the use of such piezo beams and the only small strokes because of the internal adhesion of the piezo bar to the nozzle is critical.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, einen elektropneumatischen Umformer zu erhalten, mit dem bei minimaler elektrischer Leistungsaufnahme eine ausreichend große pneumatische Leistung gesteuert werden kann, welcher auch bei rauhen Betriebsbedingungen wie Umgebungstemperaturschwankungen, Erschütterungen, verschmutzte Zuluft möglichst fehlerfrei arbeitet. Based on this prior art, the invention is therefore the Task to get an electropneumatic converter with a sufficiently large one with minimal electrical power consumption pneumatic power can be controlled, which even in rough Operating conditions such as ambient temperature fluctuations, Vibrations, dirty supply air works as error-free as possible.

Die gestellte Aufgabe wird bei einem elektropneumatischen Umformer der gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.The task is with an electropneumatic converter Generic type according to the invention by the characterizing features of claim 1 solved. Advantageous embodiments of the Invention are specified in the subclaims.

Wesentlich ist hierbei nun, daß mit der Vorsteuerstufe durch elektrische Ansteuerung mindestens drei diskrete Vordruckwerte erzeugbar sind. Im weiteren ist dann das hierüber pneumatisch angesteuerte Ventil der Hauptstufe als Wegeventil ausgebildet und weist demnach drei diskrete Schaltstellungen auf, die nun abhängig von den diskreten Vordruckwerten betätigbar sind. Bei bekannten elektropneumatischen Umformern mit Vorsteuer- und Hauptstufe liegt derzeit nur ein Ein/Aus-Verhalten vor. Die Ansteuerung der drei diskreten Schaltzustände der nachgeschalteten Hauptstufe erfolgt bei der erfindungsgemäßen Lösung, indem einzelne Druckwerte in der Vorsteuerstufe erzeugt werden, d. h., immer dann, wenn ein entsprechend diskreter Vordruckwert erzeugt ist, wird auch der entsprechende Schaltzustand in der Hauptstufe durchgesteuert. Das Ventil der Hauptstufe ist natürlich auf diese Funktionsbedingung abgestimmt. Um die genannten Forderungen der Einsatzfähigkeit in rauhen Betriebsbedingungen auch erfüllen zu können, ist in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung vorgegeben, die Vorsteuerstufe nach dem Prinzip Düse-Prallplatte aufzubauen, d. h. eine Düse vorzusehen, über welche im Betrieb permanent Zuluft gedrosselt entweicht und auf eine elektromagnetisch im Abstand zur Düse veränderbare Prallplatte strömt. Über diesen Abstand werden in einem Zuluftsystem der Düse die diskreten Vordruckwerte erzeugt. Der Abstand der Prallplatte von der Düse läßt sich elektromagnetisch leicht und vor allen Dingen reproduzierbar verändern. Hierdurch ist es auch möglich, mit einer solchen Vorstufe die genannten diskreten Vorsteuerdrücke zuverlässig zu erzeugen. Das Prinzip Düse-Prallplatte ist zwar an sich bekannt, jedoch ist bei der vorliegenden Erfindung vorgesehen, die im Zuluftsystem der Düse erzeugten diskreten Vordruckwerte direkt als Steuerdruck für die Hauptstufe einzusetzen. Das heißt, in weiterer Ausgestaltung ist das Zuluftsystem der Düse der Vorsteuerstufe pneumatisch mit der bzw. den Steuerflächen des Wegeventiles, also der Hauptstufe, direkt verbunden. Das heißt, das Wegeventil der Hauptstufe wird direkt von dem im Zuluftsystem der Düse durch die im Abstand veränderbare Prallplatte erzeugbaren Druck angesteuert. Bei bekannten Düse-Prallplatten-Systemen wird üblicherweise der Druck im Zuluftsystem gemessen, d. h. der dort vorliegende Druck wird in ein elektrisches Signal umgeformt. Dies entfällt bei der hier vorgegebenen erfindungsgemäßen Lösung ganz.It is essential here that with the pilot stage by electrical Control at least three discrete pre-pressure values can be generated. in the then the pneumatically controlled valve is the other one Main stage designed as a directional control valve and therefore has three discrete Switch positions that now depend on the discrete pre-pressure values are operable. In known electropneumatic converters with Pre-control and main stage are currently only on / off behavior. The control of the three discrete switching states of the downstream The main stage in the solution according to the invention is carried out by individual Pressure values are generated in the pilot stage, d. that is, whenever a correspondingly discrete pre-pressure value is generated, the corresponding switching state controlled in the main stage. The valve the main stage is of course matched to this functional condition. Around the stated requirements of usability in rough To be able to also meet operating conditions is another given an advantageous embodiment, the pilot stage after the Principle to build nozzle baffle, d. H. to provide a nozzle over which continuously escapes during operation and escapes to a Baffle plate flows electromagnetically variable at a distance from the nozzle. About this distance, the discrete in a supply air system of the nozzle Prepressure values generated. The distance of the baffle from the nozzle leaves easily electromagnetic and above all reproducible change. This also makes it possible with such a preliminary stage to reliably produce the discrete pilot pressures mentioned. The principle Nozzle flapper is known per se, but is in the Present invention provided in the supply air system of the nozzle generated discrete pre-pressure values directly as control pressure for the To use the main level. That is, in a further embodiment it is Air supply system of the nozzle of the pilot stage pneumatic with the or Control surfaces of the directional valve, i.e. the main stage, directly connected. That means, the directional valve of the main stage is directly from the in Air supply system for the nozzle thanks to the adjustable baffle plate controllable pressure controlled. In known nozzle-baffle plate systems the pressure in the supply air system is usually measured, i.e. H. that one existing pressure is converted into an electrical signal. This is completely eliminated in the solution according to the invention specified here.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das 3/3-Wegeventil auf diese Applikation in einem elektropneumatischen Umformer konstruktiv entsprechend abgestimmt. Dieses Wegeventil enthält zwei integrierte Ventilstößel mit jeweils einem Ventilteller und einem Ventilsitz. Die Steuerflächen beider Ventilstößel stehen parallel mit dem Vorsteuerdruck in Verbindung, d. h. der Vorsteuerdruck liegt an beiden Steuerflächen an. Je nach Größe des erzeugten Vorsteuerdruckes wird allerdings nur entweder der eine oder der andere Ventilstößel betätigt. Aus diesem Grund sind in weiterer Ausgestaltung die beiden Ventilstößelöffnungsrichtungen antiparallel. Des weiteren ist gegenüber der jeweiligen Steuerfläche der beiden Ventilstößel eine Druckfeder angeordnet, wobei die Druckfeder bei dem einen Ventilstößel eine Kraft in Schließrichtung und bei dem anderen Ventilstößel entsprechend eine Kraft in Öffnungsrichtung erzeugt. Insgesamt sind Vorsteuerstufe und Hauptstufe in einem Ventilgehäuse integriert angeordnet. Durch die Verwendung eines modifizierten Düse Prallplatte-Prinzipes in Verbindung mit dem entsprechenden Wegeventil als Hauptstufe ist insgesamt ein elektropneumatischer Umformer gegeben, der unter den aufgabengemäßen Gesichtspunkten sowohl bei großen Temperaturschwankungen als auch bei rauhen Umgebungsbedingungen und verschmutzter oder verölter Zuluft einwandfrei arbeitet. Das System ist außerdem noch erschütterungsresistent. Wesentlich ist hierbei, daß der gesamte elektropneumatische Umformer unter Erfüllung der genannten Bedingungen schon recht hohe pneumatische Leistungen in der Hauptstufe schaltet, und daß das gesamte Gerät in Zweileitertechnik ausgebildet ist. Hierdurch ergibt sich eine hervorragende Eignung für den explosionsgeschützten Bereich.In a further embodiment of the invention, the 3/3-way valve is on this Application in an electropneumatic converter constructive matched accordingly. This directional valve contains two integrated Valve tappets, each with a valve plate and a valve seat. The Control surfaces of both valve lifters are parallel to the pilot pressure in connection, d. H. the pilot pressure is on both control surfaces at. Depending on the size of the pilot pressure generated, however, only either one or the other valve lifter actuated. For this The reason for the further development is the two Valve tappet opening directions anti-parallel. Furthermore is opposite the respective control surface of the two valve lifters a compression spring arranged, the compression spring in the one valve tappet a force one in the closing direction and one for the other valve lifter Force generated in the opening direction. Overall, input tax level and Main stage integrated in a valve housing. Through the Use of a modified baffle plate principle in conjunction with the corresponding directional valve as the main stage is a total electropneumatic converter, which is among the tasks Considerations with large temperature fluctuations as well harsh environmental conditions and dirty or oily supply air works flawlessly. The system is also still vibration-resistant. It is essential that the entire Electropneumatic converter under the conditions mentioned already quite high pneumatic outputs in the main stage, and that the entire device is designed in two-wire technology. Hereby there is an excellent suitability for the explosion-protected Area.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im nachfolgenden näher beschrieben. Es zeigt:The invention is shown in the drawing and in the following described in more detail. It shows:

Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau des elektropneumatischen Umformers und Fig. 1 shows the basic structure of the electropneumatic converter and

Fig. 2 im wesentlichen das auf die Funktion abgestimmte 3/3-Wege ventil der Hauptstufe. Fig. 2 essentially the matched 3/3-way valve of the main stage.

Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau der Vorsteuerstufe 10 und der Hauptstufe 20 des elektropneumatischen Umformers. Die Vorsteuerstufe besteht hinsichtlich des Düse-Prallplatte-Systems aus einem Elektromagneten 11, der an gegebener Stelle einen Spalt 16 aufweist, einem magnetischen Körper 12, welcher im Bereich des Spaltes 15 angeordnet und über eine Wippe 13 mit der Prallplatte 14 mechanisch verbunden ist. Über die Düse 17 entweicht die über den Druckanschluß P dem Zuluftsystem 15 der Düse zugeführte Druckluft. Diese Druckluft entweicht in einem von der Düse 17 auf die Prallplatte 14 gerichteten Luftstrom. Die Druckmittelversorgung des Zuluftsystems 15 ist natürlich möglichst stationär zu halten, so daß der sich im Zuluftsystem einstellende Druck im wesentlichen allein abhängig vom Abstand der Prallplatte 14 von der Düse 17 ist. Dieser Abstand der Prallplatte 14 kann über diese Anordnung, d. h. über die Wippe unter elektrischer Beaufschlagung des Elektromagneten 11 verändert werden. Das Zuluftsystem 15 ist dabei wiederum direkt mit der Steuerfläche 21 des Wegeventiles der Hauptstufe 20 verbunden. Dieses Wegeventil ist hierbei als 3/3-Wegeventil ausgebildet. Fig. 1 shows the basic structure of the pilot stage 10 and the main stage 20 of the electropneumatic converter. With regard to the nozzle / baffle plate system, the pilot stage consists of an electromagnet 11 , which has a gap 16 at a given point, a magnetic body 12 which is arranged in the region of the gap 15 and is mechanically connected to the baffle plate 14 via a rocker 13 . The compressed air supplied to the supply air system 15 of the nozzle via the pressure connection P escapes via the nozzle 17 . This compressed air escapes in an air flow directed from the nozzle 17 onto the baffle plate 14 . The supply of pressure medium to the supply air system 15 is of course to be kept as stationary as possible, so that the pressure which arises in the supply air system depends essentially solely on the distance of the baffle plate 14 from the nozzle 17 . This distance between the baffle plate 14 can be changed via this arrangement, that is to say via the rocker, with the electromagnet 11 being electrically acted upon. The supply air system 15 is in turn directly connected to the control surface 21 of the directional valve of the main stage 20 . This directional valve is designed as a 3/3-way valve.

Die Ausbildung der Vorstufe 10 als Düsen-Prallplatte-System ist in dieser Form zwar aus der DE 32 05 576 bekannt, jedoch wird bei der bekannten Anordnung das im Zuluftsystem der Düse eingestellte Druckniveau elektrisch abgegriffen. Bei der vorliegenden erfindungsgemäßen Lösung findet hier eine direkte Kopplung mit der Steuerfläche eines nachgeschalteten Ventiles der Hauptstufe statt.The design of the preliminary stage 10 as a nozzle baffle system is known in this form from DE 32 05 576, but in the known arrangement the pressure level set in the supply air system of the nozzle is tapped electrically. In the present solution according to the invention, there is a direct coupling to the control surface of a downstream valve of the main stage.

Fig. 2 zeigt das auf diese Funktion abgestimmte 3/3-Wegeventil im Querschnitt. Über das Leitungssystem 22 wird über ein Filterelement 40 über eine Kugel 23, welche auf eine federnde Membran 24 wirkt, die Zuluft möglichst druckkonstant zugeführt. Über diese Kugel-Membran-Anordnung wird ein stationärer Versorgungsdruck für das Zuluftsystem der Vorsteuerstufe geschaffen. Um eine weitere Konstantregelung des Versorgungsdrucks für das Zuluftsystem der Vorstufe zu gewährleisten, wird im weiteren die Zuluft über eine Düse 25 dem Zuluftsystem 15 aus Fig. 1 der Vorsteuerstufe 10 aus Fig. 1 zugeführt. Über die Düse 25 sowie die Kugel-Membran-Anordnung wird insgesamt gewährleistet, daß gemäß der Darstellung aus Fig. 1 das Zuluftsystem 15 der Vorsteuerstufe 10 an konstantem Versorgungsdruck liegt, so daß, wie bereits erwähnt, das Druckniveau im Zuluftsystem 15 einzig vom Abstand der Prallplatte zur Düse 17 gemäß Fig. 1 abhängig ist. Hierdurch erfolgt eine Sensibilisierung des Druckluftsystems der Vorsteuerstufe 10, so daß die Erzeugung des Druckniveaus im Zuluftsystem der Vorsteuerstufe von keiner anderen Störgröße mehr abhängig ist, und somit das Ansprechen des Ventiles der Hauptstufe sehr genau und reproduzierbar erfolgen kann. Der Ausgang der Drossel 25 mündet nun in ein Leitungssystem, welches zum einen parallel in das in Fig. 1 dargestellte Zuluftsystem 15 der Vorsteuerstufe 10 mündet, und parallel dazu in den Ansteuerraum der Steuerfläche bzw. Steuerflächen 21 des Wegeventiles mündet. Die Steuerflächen bzw. deren Vorräume sind von der übrigen weiteren Ventilkanalführung hermetisch über die Membran 35 abgeschlossen. Diese ist durch entsprechende Einwölbungen derart biegsam, daß ohne weiteres der Vorsteuerdruck auf die Betätigungselemente 38 und 39 ausgeübt werden kann. Das Betätigungselement 38 ist mechanisch mit dem Ventilstößel 26 und das Element 39 mit dem Ventilstößel 27 verbunden. Mit dem Ventilstößel 26 ist der Ventilsitz 29 verbunden, welcher über einen Dichtring 32 auf dem Ventilsitz 33 aufliegt. Eine Druckfeder 28 ist gegenüber der Steuerfläche 21 so angeordnet, daß der Ventilstößel 26 mitsamt des Ventiltellers 29 über die Dichtung 32 auf den Ventilsitz 33 gedrückt wird. Dieses benannte Einzelventil wird über die Steuerfläche 21 entgegen der Druckfeder 28 bei Erreichen eines entsprechenden Druckes, der die über die Feder 28 eingestellte Federkraft überwinden kann, geöffnet, so daß der Ventilteller 28 vom Ventilsitz 33 abhebt. Das andere Teilventil, welches durch den Stößel 27 und den Ventilteller 30 sowie die Dichtung 31 und den Ventilsitz 34 gebildet wird, ist bezüglich seiner Betätigungsrichtung zum erstgenannten Teilventil antiparallel. Fig. 2 shows the 3/3-way valve matched to this function in cross section. Via the line system 22 , the supply air is fed as constant as possible via a filter element 40 via a ball 23 , which acts on a resilient membrane 24 . A stationary supply pressure for the supply air system of the pilot control stage is created via this ball-membrane arrangement. In order to ensure a further constant control of the supply pressure for the supply air system of the preliminary stage, the supply air is further supplied to the supply air system 15 from FIG. 1 of the preliminary control stage 10 from FIG. 1 via a nozzle 25 . Via the nozzle 25 and the ball-membrane arrangement, it is ensured overall that, as shown in FIG. 1, the supply air system 15 of the pilot control stage 10 is at a constant supply pressure, so that, as already mentioned, the pressure level in the supply air system 15 depends solely on the distance of the Baffle plate is dependent on the nozzle 17 according to FIG. 1. This results in a sensitization of the compressed air system of the pilot control stage 10 , so that the generation of the pressure level in the supply air system of the pilot control stage is no longer dependent on any other disturbance variable, and thus the response of the valve of the main stage can be carried out very precisely and reproducibly. The output of the throttle 25 now opens into a line system which, on the one hand, opens into the supply air system 15 of the pilot control stage 10 shown in FIG. 1, and opens into the control chamber of the control surface or control surfaces 21 of the directional control valve. The control surfaces or their vestibules are hermetically sealed off from the remaining further valve channel guide via the membrane 35 . This is so flexible by means of corresponding curvatures that the pilot pressure can be exerted on the actuating elements 38 and 39 without further notice. The actuating element 38 is mechanically connected to the valve tappet 26 and the element 39 is connected to the valve tappet 27 . The valve tappet 29 is connected to the valve tappet 26 and rests on the valve seat 33 via a sealing ring 32 . A compression spring 28 is arranged opposite the control surface 21 so that the valve tappet 26 together with the valve plate 29 is pressed onto the valve seat 33 via the seal 32 . This named individual valve is opened via the control surface 21 against the compression spring 28 when a corresponding pressure is reached, which can overcome the spring force set via the spring 28 , so that the valve plate 28 lifts off the valve seat 33 . The other sub-valve, which is formed by the tappet 27 and the valve plate 30 as well as the seal 31 and the valve seat 34 , is antiparallel with respect to its actuating direction to the first-mentioned sub-valve.

An der entsprechenden Stelle ist ebenfalls eine Druckfeder 29 angeordnet, wobei diese Feder 29 entsprechend der gegenüber dem anderen Teilventil konstruktiv bewirkten anderen Öffnungsrichtung bestrebt ist, dieses Teilventil zu öffnen. Der an der Steuerfläche anliegende Druck 21 ist dann je nach dem, welcher Druck über die Vorsteuerstufe erreicht wird, in der Lage, ein Öffnen dieses Teilventils zu verhindern, indem der Druck an der Steuerfläche das Betätigungselement 39 und den Ventilstößel 27 entgegen der Federkraft 29 betätigt und somit den Ventilteller 30 über die Dichtung 31 auf den Ventilsitz 34 aufpreßt. Ist die durch den Steuerdruck bewirkte Kraft gegenüber der Federkraft der Feder 29 zu klein, so wird sich dieses Teilventil öffnen. Wesentlich ist hierbei also, daß die beiden Steuerflächen 21 zueinander jeweils gemeinsam auf dem in dem Zuluftsystem der Vorsteuerstufe erzeugten Druckniveau liegen. Um die Betätigungselemente 38 und 39 in ihrer gewollten Beweglichkeit immer auf ein festes Druckniveau zu setzen, zu dem der Vorsteuerdruck dann in Differenz die Kraft auf die Betätigungselemente ausübt, sind auch hierbei entsprechende Vorräume gegeben, die zwischen der gemeinsamen Membran 35 und jeweils einer weiteren Membran 36 und 37 definiert sind, wobei diese Vorräume unter Atmosphärendruck stehen. Ebenfalls befinden sich die Druckfedern 28 und 29 in Kammern, die über entsprechende Membrane 41 und 42 vom übrigen Druckraum getrennt sind und ebenfalls unter Atmosphärendruck stehen. Auch diese Membranen sind wie alle übrigen Membranen derart ausgebildet, daß die Ventilstößelbewegung ohne weiteres möglich ist. Das Teilventil 26 schaltet beim Öffnen des Ventilsitzes 29 den Versorgungsdruck P in die Arbeitsleitung A durch. Beim Öffnen des Ventiltellers 30 über den Stößel 27 wird die Arbeitsleitung in die Entlüftungsleitung R durchgeschaltet. A compression spring 29 is likewise arranged at the corresponding point, this spring 29 endeavoring to open this partial valve in accordance with the other opening direction that is structurally caused in relation to the other partial valve. The pressure 21 applied to the control surface is then able, depending on the pressure reached via the pilot stage, to prevent this partial valve from opening by the pressure on the control surface actuating the actuating element 39 and the valve tappet 27 against the spring force 29 and thus presses the valve plate 30 onto the valve seat 34 via the seal 31 . If the force caused by the control pressure is too small compared to the spring force of the spring 29 , this partial valve will open. It is essential here that the two control surfaces 21 each lie together at the pressure level generated in the supply air system of the pilot control stage. In order to always set the actuating elements 38 and 39 in their desired mobility to a fixed pressure level, at which the pilot pressure then exerts the force on the actuating elements, there are also corresponding vestibules that exist between the common membrane 35 and another membrane 36 and 37 are defined, these vestibules being under atmospheric pressure. The compression springs 28 and 29 are also located in chambers, which are separated from the rest of the pressure chamber by appropriate membranes 41 and 42 and are also under atmospheric pressure. These membranes, like all other membranes, are designed in such a way that the valve tappet movement is readily possible. The partial valve 26 switches through the supply pressure P into the working line A when the valve seat 29 is opened. When the valve plate 30 is opened via the tappet 27 , the working line is switched through to the ventilation line R.

Insgesamt ergibt sich durch eine solche Ventilausgestaltung in Verbindung mit der entsprechend beschriebenen Vorsteuerstufe die Funktion eines 3/3-Wegeventiles welches pneumatisch über drei diskret einzustellende Druckniveaus vorgesteuert wird. Die drei Schaltstufen, die durch die drei diskreten Vordruckniveaus angesteuert werden, sindOverall, such a valve design results in Connection with the corresponding pre-control stage Function of a 3/3-way valve which pneumatically over three discrete pressure levels to be set is controlled. The three switching levels which are controlled by the three discrete pre-pressure levels

a) Ventilate
b) Vent
c) Off.

Alle Elemente sind im Hinblick auf die gegebene Erfindung in vorteilhafter Weise aufeinander abgestimmt. Denkbar ist eine Vervielfachung der Schaltpositionen, die einfach durch Änderung der Hauptstufe bewerkstelligbar ist, wobei die Vorstufe letztendlich die gleiche bleibt, denn es ist unter Verwendung der bereits dargestellten Vorsteuerstufe eine beliebige Anzahl von diskreten Vordruckwerten durch elektrische Ansteuerung erzeugbar.All elements are in view of the given invention in advantageously coordinated. One is conceivable Multiplication of the switching positions, simply by changing the Main stage is feasible, with the preliminary stage ultimately remains the same because it is using the one already shown Pilot stage any number of discrete pre-pressure values electrical control can be generated.

Das System ist außerdem im Rahmen der genannten Vorteile relativ erschütterungsfest und unbeeinflußt von rauhen Betriebsbedingungen.The system is also relative in terms of the advantages mentioned Shockproof and unaffected by harsh operating conditions.

Claims

1. Electropneumatic converter, consisting of pilot and main stage, the pilot stage being electrically controllable and providing a pre-pressure at the outlet via which a pneumatic main stage in the form of a valve can be pneumatically controlled, characterized in that with the pilot stage ( 10 ) by electrical Control at least three discrete pre-pressure values can be generated that the pneumatically controlled valve ( 20 ) of the main stage is designed as a directional control valve and has at least three discrete switching positions that can be actuated depending on the discrete pre-pressure values.

2. Electropneumatic converter according to claim 1, characterized in that the valve ( 20 ) of the main stage is designed as a 3/3-way valve.

3. Electropneumatic converter according to claim 2, characterized in that the pilot stage ( 10 ) consists of a nozzle ( 17 ) through which, during operation, supply air is continuously throttled and flows to an impact plate ( 14 ) which can be changed electromagnetically at a distance from the nozzle, via which The discrete admission pressure values can be generated in a supply air system ( 15 ) of the nozzle ( 17 ).

4. Electropneumatic converter according to claim 3, characterized in that the supply air system ( 15 ) of the nozzle ( 17 ) of the pilot stage ( 10 ) is pneumatically connected directly to the control surface ( 21 ) or the control surfaces of the directional control valve ( 20 ).

5. Electropneumatic converter according to claim 4, characterized in that an adjustable throttle ( 25 ) is provided in the supply air system ( 15 ) pneumatically in front of or the control surfaces ( 21 ) of the 3/3-way valve ( 20 ) of the main stage.

6. Electropneumatic converter according to one or more of the preceding claims, characterized in that the 3/3-way valve ( 20 ) has two integrated valve tappets ( 26 , 27 ) each with a valve plate ( 29 , 30 ) and a valve seat, and that the control surfaces ( 21 ) of both valve lifters are connected in parallel with the pilot pressure.

7. Electropneumatic converter according to claim 6, characterized, that the two valve tappet opening directions are anti-parallel.

8. Electropneumatic converter according to claim 7, characterized in that a compression spring ( 28 ) is arranged opposite the respective control surfaces ( 21 ) of the two valve tappets ( 26 , 27 ), the compression spring in the one valve tappet ( 26 ) being a force in the closing direction and with the other valve tappet ( 27 ) correspondingly generates a force in the opening direction.

9. Electropneumatic converter according to one or more of the preceding claims, characterized in that the pilot stage ( 10 ) and the main stage ( 20 ) are arranged integrated in a valve housing.