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Patent Searching and Data


Title:
AUTARKIC ELECTROPNEUMATIC WORKING DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2012/130383
Kind Code:
A1
Abstract:
Proposed is an autarkic electropneumatic working device (1) which has an electrically actuable compressed-air generating device (12) which is supplied with electrical energy by at least one regeneratively operating energy converter device (18) and which feeds compressed air to a compressed-air accumulator (6). A pneumatic working device (2) is connected via a control valve device (7) to the compressed-air accumulator (6). In this way, it is possible for the pneumatic drive device to be actuated autarkically on the basis of regenerative energy alone.

Inventors:
STOLL KURT (DE)
KAERCHER BERND (DE)
BECKER BERND (DE)
GERLACH-ERHARDT HANS (DE)
Application Number:
PCT/EP2012/001056
Publication Date:
October 04, 2012
Filing Date:
March 09, 2012
Export Citation:
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Assignee:
FESTO AG & CO KG (DE)
STOLL KURT (DE)
KAERCHER BERND (DE)
BECKER BERND (DE)
GERLACH-ERHARDT HANS (DE)
International Classes:
F15B1/02; F15B21/08
Domestic Patent References:
WO2003046433A12003-06-05
WO2003046433A12003-06-05
Foreign References:
US20100089063A12010-04-15
DE202006001921U12006-04-13
DE3523627A11987-01-08
DE10128447A12003-01-02
Attorney, Agent or Firm:
ABEL, MARTIN (DE)
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Claims:
Ansprüche

1. Autarke elektropneumatische Arbeitsvorrichtung, die folgende Komponenten aufweist :

- mindestens eine Energiewandlereinrichtung (18) zur Erzeugung elektrischer Energie aus regenerativer Primärenergie, einen DruckluftSpeicher (6) zur Bereitstellung von Druckluft, eine mit Druckluft aus dem Druckluftspeicher (6)

betätigbare pneumatische Antriebseinrichtung (2) und eine zwischen den DruckluftSpeicher (6) und die pneumatische Antriebseinrichtung (2) eingeschaltete Steuerventil - einrichtung (7) zur Steuerung der Druckluftversorgung der pneumatischen Antriebseinrichtung (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsvorrichtung (1) zusätzlich mit einer pneumatisch an den Druckluftspeicher (6) angeschlossenen und zu dessen Speisung mit Druckluft dienenden, elektrisch betätigbaren Drucklufterzeugereinrichtung (12) ausgestattet ist, die mit von der mindestens einen

Energiewandlereinrichtung (18) erzeugter elektrischer Energie betrieben wird.

2. Arbeitsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Energiewandlereinrichtung (18) als zur Erzeugung elektrischer Energie aus Sonnenenergie geeignete Sonnenenergiewandlereinrichtung (18a) ausgebildet ist, wobei es sich bei ihr zweckmäßigerweise um eine fotovolta- ische Energiewandlereinrichtung handelt .

3. Arbeitsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Energiewandlereinrichtung (18) zur Erzeugung elektrischer Energie aus Windenergie geeignete Windenergiewandlereinrichtung (18b) ausgebildet ist.

4. Arbeitsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit mehreren gleichzeitig und/oder alternativ nutzbaren Energiewandlereinrichtungen (18, 18a, 18b) ausgestattet ist, die zur Nutzung unterschiedlicher Primärenergiearten ausgebildet sind und bei denen es sich insbesondere zumindest um eine

Sonnenenergiewandlereinrichtung (18a) und um eine

Windenergiewandlereinrichtung (18b) handelt.

5. Arbeitsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerventileinrichtung (7) von elektrisch betätigbarer Bauart ist.

6. Arbeitsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerventileinrichtung (7) mit von der mindestens einen Energiewandlereinrichtung (18) erzeugter elektrischer Energie betrieben wird.

7. Arbeitsvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie über eine zur Steuerung des Betriebes der Steuerventileinrichtung (7) dienende und mit selbiger steuerungstechnisch kommunizierende elektronische Steuerein riehtung (26) verfügt.

8. Arbeitsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich net, dass die elektronische Steuereinrichtung (26) steuerungstechnisch mit der Drucklufterzeugereinrichtung (12) kommuniziert und ausgebildet ist, um deren Betrieb zu steuern.

9. Arbeitsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich net, dass sie mit den im DruckluftSpeicher (6) herrschenden Druck erfassenden Druckerfassungsmitteln (34) ausgestattet ist und die Steuerung des Betriebes der Drucklufterzeugereinrichtung (12) in Abhängigkeit von den durch die Druckerfassungsmittel (34) erfassten Druckmesswerten stattfindet.

10. Arbeitsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckerfassungsmittel (34) einen Bestand teil der elektronischen Steuereinrichtung (26) bilden.

11. Arbeitsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinrichtung (26) über Triggermittel (36) zum Erzeugen mindestens eines für die Steuerventileinrichtung (7) bestimmten Betätigungssignals in Abhängigkeit von mindestens einem Aus löseereignis verfügt, insbesondere in Form von integrierten Zeitschaltmitteln und/oder in Form von für den drahtlosen Empfang externer Steuersignale ausgelegten Auslösemitteln (37) .

12. Arbeitsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie über eine aus der mindestens einen Energiewandlereinrichtung (18) mit elektrischer Energie gespeiste wiederaufladbare Akkumulatoreinrichtung (28) verfügt, von der mindestens eine elektrisch betätigbare Komponente (7, 16) der Arbeitsvorrichtung (1) mit elektrischer Energie versorgt wird.

13. Arbeitsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Drucklufterzeugereinrichtung (12) zur Versorgung mit für ihren Betrieb erforderlicher elektrischer Versorgungsenergie an den Akkumulator (28) angeschlossen ist, wobei sie zweckmäßigerweise parallel auch unter Umgehung des Akkumulators (28) an die mindestens eine

Energiewandlereinrichtung (18) angeschlossen ist.

14. Arbeitsvorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerventileinrichtung (7) zur Versorgung mit für ihren Betrieb erforderlicher elektrischer Versorgungsenergie an den Akkumulator (28) angeschlossen ist, wobei sie zweckmäßigerweise parallel auch unter Umgehung des Akkumulators (28) an die mindestens eine

Energiewandlereinrichtung (18) angeschlossen ist.

15. Arbeitsvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinrichtung (26) zur Versorgung mit für ihren Betrieb erforderlicher elektrischer Versorgungsenergie an den Akkumulator (28) angeschlossen ist, wobei sie zweckmäßigerweise parallel auch unter Umgehung des Akkumulators (28) an die mindestens eine Energiewandlereinrichtung (18) angeschlossen ist.

16. Arbeitsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Drucklufterzeugereinrichtung (12) eine Baugruppe bestehend aus einem Elektromotor (16) und einem Kompressor (14) ist.

17. Arbeitsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die pneumatische Antriebseinrichtung (2) mindestens einen pneumatischen Linearantrieb und/oder Drehantrieb und/oder Schwenkantrieb enthält.

18. Arbeitsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens eine mit der mindestens einen Antriebseinrichtung (2) antriebsmäßig gekoppelte und zweckmäßigerweise mit dieser Antriebseinrichtung (2) zu einer Baueinheit zusammengefasste Arbeitseinheit (3) aufweist, beispielsweise eine Ventileinrichtung.

Description:
Autarke elektropneumatische Arbeitsvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine autarke elektropneumatische Ar ¬ beitsvorrichtung, die folgende Komponenten aufweist:

- mindestens eine Energiewandlereinrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie aus regenerativer Primärenergie, einen Druckluftspeicher zur Bereitstellung von Druckluft, eine mit Druckluft aus dem Druckluftspeicher betätigbare pneumatische Antriebseinrichtung und eine zwischen den Druckluftspeicher und die pneumatische Antriebseinrichtung eingeschaltete Steuerventileinrichtung zur Steuerung der Druckluftversorgung der pneumatischen Antriebseinrichtung .

Eine aus der WO 03/046433 AI bekannte Arbeitsvorrichtung dieser Art ist für autarken Betrieb ausgelegt und dient zur Betätigung einer von einer Pipeline-Armatur gebildeten Arbeitseinheit. Die Pipeline-Armatur ist an Orten installiert, an denen kein elektrisches Energieversorgungsnetz zur Verfügung steht, so dass auf eine fotovoltaische

Energiewandlereinrichtung zurückgegriffen wird, um unmittelbar vor Ort die für den Betrieb erforderliche elektrische Energie zu erzeugen. Die elektrische Energie wird insbesondere dazu genutzt, eine Steuerventileinrichtung zu betätigen, die zur Ansteuerung einer der Pipeline-Armatur zugeordneten pneumatischen Antriebseinrichtung dient. Diese pneumatische Antriebseinrichtung ist zum Betreiben mit einem durch die Steuerventileinrichtung steuerbaren Druckgas ausgelegt, das entweder unmittelbar aus der zugeordneten Pipeline abgegriffen oder durch einen eigenständigen Druckgasbehälter vor Ort bereitgestellt wird.

Um die Funktionsfähigkeit der Antriebsvorrichtung zu gewährleisten, ist ein regelmäßiger Austausch des Druckgasbehälters erforderlich, was einen relativ großen Zeitaufwand mit sich bringt. Zumal wenn man bedenkt, dass eine Pipeline häufig mit einer großen Anzahl von Pipeline-Armaturen ausgestattet ist. Insofern bietet die unmittelbare Nutzung des in der Pipeline transportierten Druckgases als Betätigungsmedium den Vorteil einer quasi unerschöpflichen Druckgasquelle. Andererseits ergibt sich der Nachteil, dass aufwendige Maßnahmen erforderlich sind, um das Druckniveau auf ein für den Betrieb der Antriebsvorrichtung benötigtes Maß zu reduzieren. Außerdem besteht eine Leckage-Problematik, die besonders gravierend ist, wenn es sich bei dem Druckgas um ein entzündliches Gas handelt.

Aus der DE 20 2006 001 921 Ul ist eine Druckluft -Tankstation bekannt, bei der mit Hilfe eines Solarmoduls ein Drucklufterzeuger elektrisch betrieben wird, der einen Druckluftspeicher speist. Der Druckluftspeicher ist mit einer Zapfstelle versehen, an der die gespeicherte Druckluft abgegeben werden kann, um beispielsweise den Reifen eines Fahrzeuges zu befüllen.

Die DE 35 23 627 AI beschreibt eine solarbetriebene Pumpe, die für den Einsatz zur Wasserversorgung in Gebieten nutzbar ist, in denen Sonnenenergie als Energiequelle zur Verfügung steht. Die Pumpe weist einen Solarabsorber auf, der die eingestrahlte Sonnenenergie in Wärmeenergie umsetzt.

Die DE 10128447 AI beschreibt einen elektropneumatischen Stellantrieb, der einen Positionssensor aufweist, der mit Solarelementen ausgestattet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen vorzuschlagen, die einen weniger aufwendigen und dennoch zuverlässigen Betrieb einer autarken elektropneumatischen Arbeitsvorrichtung ermöglichen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Arbeitsvorrichtung der eingangs genannten Art zusätzlich mit einer pneumatisch an den Druckluftspeicher angeschlossenen und zu dessen Speisung mit Druckluft dienenden, elektrisch betätigbaren Drucklufterzeugereinrichtung ausgestattet, die mit von der mindestens einen mit regenerativer Primärenergie gespeisten

Energiewandlereinrichtung erzeugter elektrischer Energie betrieben wird.

Auf diese Weise ist die Arbeitsvorrichtung in der Lage, die für die Betätigung der Antriebseinrichtung erforderliche Druckluft selbst zu erzeugen. Die Arbeitsvorrichtung enthält eine an den Druckluftspeicher angeschlossene Drucklufterzeugereinrichtung, die während ihres Betriebes den Druckluft - Speicher mit Druckluft befüllt und die mit elektrischer Energie betrieben wird, die von der mindestens einen mit regenerativer Primärenergie betriebenen Energiewandlereinrichtung erzeugt wird. Somit entfällt ein regelmäßiger Austausch einer Druckluftquelle, so dass die Arbeitsvorrichtung mit geringem Wartungsaufwand zuverlässig betrieben werden kann. Die Arbeitsvorrichtung lässt sich für vielfältige Zwecke nutzen. Ohne Anspruch auf Vollständigkeit kann die pneumatische Antriebseinrichtung beispielsweise verwendet werden, um Prozessventile zu betätigen, um Notsignale hervorzurufen, um auf Booten oder Schiffen Segel hochzuziehen, um Bewässerungsventile zu betätigen, um Türen oder Tore zu betätigen beziehungsweise zu öffnen und zu schließen, um Müll zu verdichten, um Feuer anzufachen oder um Schüsse auszulösen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Zweckmäßigerweise enthält die Arbeitsvorrichtung mindestens eine Energiewandlereinrichtung, die als

Sonnenenergiewandlereinrichtung ausgebildet ist und die in der Lage ist, für den Betrieb der Arbeitsvorrichtung nutzbare elektrische Energie aus der natürlichen Sonnenenergie zu erzeugen. Als besonders vorteilhaft wird hierbei eine fotovol- taische Energiewandlereinrichtung angesehen, die eine besonders verlustarme Energiewandlung ermöglicht.

Bei einer weiteren zweckmäßigen Bauform ist die Arbeitsvorrichtung mit einer Windenergiewandlereinrichtung ausgestattet, die auf der Basis von Windenergie elektrische Energie für die Arbeitsvorrichtung erzeugen kann.

Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn die Arbeitsvorrichtung mit mehreren Energiewandlereinrichtungen ausgestattet ist, die unterschiedliche Arten von Primärenergie nutzen können. Auf diese Weise lässt sich die Arbeitsvorrichtung mit einem Energiemix aus unterschiedlichen Primärenergien betreiben. Die unterschiedlichen Energiewandlereinrichtungen können sich mithin ergänzen, wobei Schwankungen im Aufkommen der verschiedenen Primärenergiearten gegenseitig ausgeglichen werden können. Besonders zweckmäßig wird es angesehen, wenn die Arbeitsvorrichtung sowohl mit einer

Sonnenenergiewandlereinrichtung als auch mit einer

Windenergiewandlereinrichtung ausgestattet ist, so dass die Energieversorgung sowohl auf der Basis von Sonnenenergie als auch auf der Basis von Windenergie gewährleistet werden kann Man erreicht somit eine verbesserte Unabhängigkeit von der Witterung und kann allein auf der Basis regenerativer Primär energie eine ganzjährige Energieversorgung in ausreichender Höhe gewährleisten. Unabhängig von der Art der

Energiewandlereinrichtung kann die jeweils erzeugte Energie in einer Akkumulatoreinrichtung der Arbeitsvorrichtung gepuf fert und gespeichert werden. Somit lässt sich eine Notfall - energieversorgung im Umfang von in der Regel mehreren Tagen gewährleisten, in denen die Arbeitsvorrichtung auch ohne momentanes Primärenergieaufkommen ordnungsgemäß betrieben werden kann.

Die Steuerventileinrichtung der Arbeitsvorrichtung ist zweck mäßigerweise elektrisch betätigbar ausgebildet. Es kann sich bei ihr insbesondere um eine Magnetventileinrichtung oder um eine Piezoventileinrichtung handeln.

Die Steuerventileinrichtung der Arbeitsvorrichtung kann insbesondere mit elektrischer Energie betrieben werden, die durch die fotovoltaische Energiewandlereinrichtung aus Sonnenenergie erzeugt wird.

Es ist von Vorteil, wenn die Arbeitsvorrichtung über eine elektronische Steuereinrichtung verfügt, die zur Steuerung des Betriebes der Steuerventileinrichtung dient und hierzu steuerungstechnisch mit dieser Steuerventileinrichtung zusam menwirkt . Vorzugsweise verfügt die elektronische Steuereinrichtung über Triggermittel, die in der Lage sind, in Abhän- gigkeit von mindestens einem Auslöseereignis mindestens ein für die Steuerventileinrichtung bestimmtes Betätigungssignal zu generieren. Um beispielsweise in regelmäßigen ZeitIntervallen eine Betätigung der Antriebseinrichtung hervorzurufen können die Triggermittel in Form von Zeitschaltmitteln ausge bildet sein, die zeitabhängig, entsprechend einem vorgegebenen oder programmierbaren Zeitintervall, die Steuerventilein richtung betätigen. Die Triggermittel können alternativ oder zusätzlich auch über Auslösemittel verfügen, die für drahtlo sen Empfang externer Steuersignale ausgelegt sind und beispielsweise auf den Empfang von Funksignalen ansprechen.

Die elektronische Steuereinrichtung ist zweckmäßigerweise steuerungstechnisch mit der Drucklufterzeugereinrichtung ver knüpft, um deren Betrieb zu steuern und um den Drucklufterzeugerbetrieb insbesondere wahlweise anzuschalten oder abzuschalten. Insbesondere in diesem Zusammenhang ist es von Vor teil, wenn die Arbeitsvorrichtung über Druckerfassungsmittel verfügt, die den im Druckluftspeicher herrschenden Druck erfassen können, um auf der Basis der erfassten Druckmessdaten den Betriebszustand der Drucklufterzeugereinrichtung Vorzüge ben. Auf diese Weise kann der Betrieb der Drucklufterzeugereinrichtung beispielsweise abgeschaltet werden, wenn der Luftdruck in dem DruckluftSpeicher einen vorgegebenen Maximalwert erreicht hat .

Die Druckerfassungsmittel sind zweckmäßigerweise ein unmittelbarer Bestandteil der elektronischen Steuereinrichtung. Auf diese Weise ist eine kompakte Anordnung möglich. Besonders zweckmäßig ist es hierbei, wenn die elektronische Steuereinrichtung einschließlich der Druckerfassungsmittel mit dem Druckluftspeicher zu einer Baugruppe zusammengefasst ist Die Arbeitsvorrichtung kann prinzipiell ohne eine zur Speicherung elektrischer Energie geeignete Akkumulatoreinrichtung ausgestattet sein, so dass die elektrischen Komponenten der Arbeitsvorrichtung nur betreibbar sind, wenn und solange durch die regenerativ gespeiste Energiewandlereinrichtung elektrische Energie geliefert wird. Eine derart kostengünstig ausgestattete Arbeitsvorrichtung empfiehlt sich beispielsweise für Anwendungsfälle, in denen eine

Sonnenenergiewandlereinrichtung vorhanden ist und ein elektrisch beeinflusster Betrieb nur bei ausreichender Umgebungs- helligkeit notwendig ist. Hier ist beispielsweise an die bei Sonnenlicht gewünschte Betätigung einer Beschattungseinrichtung zu denken.

Komfortabler und über längeren Zeitraum unabhängig von den Umgebungslichtverhältnissen ist eine Ausführungsform der Arbeitsvorrichtung, die über eine Akkumulatoreinrichtung verfügt, welche in der Lage ist, durch die mit regenerativer Primärenergie gespeiste Energiewandlereinrichtung erzeugte elektrische Energie zu speichern. Diese gespeicherte Energie kann je nach Art der Energiewandlereinrichtung beispielsweise bei Dunkelheit oder bei bewölktem Himmel oder bei Windstille zur Betätigung der elektrischen Komponenten der Arbeitsvorrichtung genutzt werden. Auf diese Weise ist ein weitgehend witterungsunabhängiger Betrieb der Arbeitsvorrichtung möglich.

Das Laden und Entladen der Akkumulatoreinrichtung erfolgt zu deren Schutz zweckmäßigerweise über einen geeigneten Laderegler. Der Laderegler kann beispielsweise den Ladevorgang unterbrechen, wenn die Akkumulatoreinrichtung voll aufgeladen Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Drucklufterzeugereinrichtung zum Erhalt der für ihren Betrieb erforderlichen elektrischen Versorgungsenergie an die Akkumulatoreinrichtung angeschlossen ist. Ebenso ist zweckmäßigerweise die gegebenenfalls vorhandene elektronische Steuereinrichtung und/oder die elektrisch betätigbare Steuerventileinrichtung an die Akkumulatoreinrichtung angeschlossen, um für den jeweiligen Betrieb erforderliche elektrische Versorgungsenergie zu erhalten.

Besonders zweckmäßig ist eine dahingehende Verschaltung, dass die Drucklufterzeugereinrichtung und/oder die elektrische Steuerventileinrichtung zum Erhalt der ihr Betreiben ermöglichenden Versorgungsenergie direkt elektrisch mit der

Akkumulatoreinrichtung verbunden ist, während die eine und/oder andere Einrichtung außerdem signaltechnisch mit einer elektronischen Steuereinrichtung verknüpft ist, die in der Lage ist, elektrische Betätigungssignale abzugeben, um den Betrieb der betreffenden Einrichtung mittels der separat zur Verfügung gestellten Versorgungsenergie zu steuern. Man kann in diesen Fällen davon sprechen, dass die Drucklufterzeugereinrichtung und/oder die Steuerventileinrichtung elekt- ropneumatisch vorgesteuert ist.

Bei der Drucklufterzeugereinrichtung handelt es sich zweckmäßigerweise um eine Baugruppe bestehend aus einem Elektromotor und einem Kompressor.

Die Bauart der pneumatischen Antriebseinrichtung kann sich am jeweiligen Anwendungsfall der Arbeitsvorrichtung orientieren. Besonders zweckmäßig erscheint derzeit eine Ausgestaltung als pneumatischer Linearantrieb und/oder als pneumatischer Drehantrieb und/oder als pneumatischer Schwenkantrieb. Die Arbeitsvorrichtung ist zweckmäßigerweise unmittelbar mit mindestens einer Arbeitseinheit ausgestattet, die mit der Antriebseinrichtung antriebsmäßig gekoppelt ist, um durch die Antriebseinrichtung betätigt werden zu können. Eine solche Arbeitseinheit kann beispielsweise von einer Ventileinrichtung gebildet sein, beispielsweise einer zur Steuerung von Flüssigkeiten nutzbaren Ventileinrichtung, insbesondere in Gestalt eines sogenannten Prozessventils.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur (Figur 1) dieser Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung ein Schaltbild einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Arbeitsvorrichtung .

Die in ihrer Gesamtheit mit Bezugsziffer 1 bezeichnete Arbeitsvorrichtung enthält eine pneumatische Antriebseinrichtung 2, mit deren Hilfe eine zweckmäßigerweise ebenfalls zu der Arbeitsvorrichtung 1 gehörende Arbeitseinheit 3

betätigbar ist. Die pneumatische Antriebseinrichtung 2 ist mit der Arbeitseinheit 3 zweckmäßigerweise zu einer Baugruppe zusammengefasst .

Exemplarisch ist die Arbeitseinheit 3 als Ventileinrichtung ausgebildet, die in den Verlauf einer Fluidleitung 4 eingeschaltet ist und die in der Lage ist, die Fluidströmung durch die Fluidleitung 4 hindurch zu beeinflussen. Mit Hilfe der pneumatischen Antriebseinrichtung 2 lässt sich der Betriebszustand der Arbeitseinheit 3 variabel vorgeben, um beispielsweise den Fluiddurchgang durch die Fluidleitung 4 wahlweise freizugeben oder abzusperren. Bei der Arbeitseinheit 3 kann es sich insbesondere um ein sogenanntes Prozessventil handeln . Die pneumatische Antriebseinrichtung 2 ist zur Betätigung mittels Druckluft ausgebildet. Zur Zu- und Abfuhr dieser Druckluft ist an die Antriebseinrichtung 2 mindestens eine Druckluftleitung 5 angeschlossen. Bei der pneumatischen Antriebseinrichtung 2 handelt es sich beispielsweise um einen pneumatischen Linearantrieb oder um einen pneumatischen Drehantrieb oder um einen pneumatischen Schwenkantrieb. Gezeigt ist eine Ausführungsform als Linearantrieb.

Die zur Betätigung der pneumatischen Antriebseinrichtung 2 verwendete Druckluft stammt aus einem Druckluftspeicher 6 der Arbeitsvorrichtung 1. Die Antriebseinrichtung 2 ist über mindestens eine Druckluftleitung 5 an den Druckluftspeicher 6 angeschlossen. In den Verlauf der Druckluftleitung 5 ist eine Steuerventileinrichtung 7 eingeschaltet, mit der die Druck- luftverbindung zwischen dem Druckluftspeicher 6 und der pneumatischen Antriebseinrichtung 2 beeinflussbar ist, um die Antriebseinrichtung 2 in einer gewünschten Weise zu betätigen.

Beim Ausführungsbeispiel ist die Antriebseinrichtung 2 von sogenannter einfachwirkender Bauart, wobei ein mit der Arbeitseinheit 3 in Antriebsverbindung stehendes bewegliches Abtriebsteil 8 der Antriebseinrichtung 2 durch Federmittel 19 in eine als Grundstellung fungierende erste Schaltstellung vorgespannt ist. Ausgehend von dieser ersten Schaltstellung lässt sich das Abtriebsteil 8 durch gesteuerte Druckluftbeaufschlagung in Richtung einer zweiten Schaltstellung verlagern, wobei dieses Verlagern je nach Anwendungsfall als digitaler Umschaltvorgang oder als stetige Umschaltbewegung realisierbar ist. Die stetige Betriebsweise ermöglicht auch die Vorgabe von Zwischenstellungen.

Die Steuerung der Druckluftzufuhr übernimmt die Steuerventil - einrichtung 7, die exemplarisch eine 3/2 -Wege-Funktionalität hat. Hierbei ist der von der Steuerventileinrichtung 7 zur Antriebseinrichtung 2 führende erste Leitungsabschnitt 5a der Druckluftleitung 5 entsprechend der Betriebsstellung der Steuerventileinrichtung 7 entweder mit einem die Steuerventileinrichtung 7 mit dem Druckluftspeicher 6 verbindenden zweiten Leitungsabschnitt 5b der Druckluftleitung 5 verbunden oder mit der Atmosphäre R.

Wenn eine doppeltwirkende Antriebseinrichtung 2 vorhanden ist, kann die Steuerventileinrichtung 7 beispielsweise auch eine 5/2 -Wege-Funktionalität oder eine 5/3 -Wege- Funktionalität haben.

Der Druckluftspeicher 6 ist mit Druckluft gefüllt, die von einer elektrisch betätigbaren Drucklufterzeugereinrichtung 12 erzeugt wird und die dem DruckluftSpeicher 6 über eine zwischen der Drucklufterzeugereinrichtung 12 und dem Druckluft - Speicher 6 verlaufende Druckluft-Speiseleitung 13 zugeführt wird.

Die Drucklufterzeugereinrichtung 12 enthält zweckmäßigerweise einen Kompressor 14, dessen Ausgang an die Druckluft - Speiseleitung 13 angeschlossen ist und dessen Eingang 15 mit der Atmosphäre R in Verbindung steht, so dass von dort zu verdichtende Umgebungsluft angesaugt werden kann.

Die Drucklufterzeugereinrichtung 12 enthält vorzugsweise auch einen Elektromotor 16, der das Antriebsmittel für den Kompressor 14 darstellt und mit diesem antriebsmäßig verbunden ist. Vorzugsweise sind Kompressor 14 und Elektromotor 16 zu einer die Drucklufterzeugereinrichtung 12 bildenden Baugruppe zusammengefasst . Die Drucklufterzeugereinrichtung 12 - beim Ausführungsbei- spiel deren Elektromotor 16 - wird mit elektrischer Versorgungsenergie betrieben, die über eine erste elektrische Versorgungsleitung 17 zugeführt wird und von mindestens einer Energiewandlereinrichtung 18 erzeugt wird, die in der Lage ist, elektrische Energie aus regenerativer Primärenergie zu erzeugen.

Zweckmäßigerweise ist die Arbeitsvorrichtung 1 mit mehreren zur Wandlung regenerativer Primärenergie in elektrische Energie geeigneten Energiewandlereinrichtungen 18 unterschiedlicher Art ausgestattet, wobei mit „unterschiedlicher Art" gemeint ist, dass sie unterschiedliche Arten regenerativer Primärenergie in elektrische Energie zu wandeln vermögen. Man erreicht dadurch eine verbesserte Unabhängigkeit vom Aufkommen einzelner Primärenergiearten.

Die Arbeitsvorrichtung 1 des Ausführungsbeispiels enthält zwei unterschiedliche Arten von Energiewandlereinrichtungen 18, und zwar eine Sonnenenergiewandlereinrichtung 18a und eine Windenergiewandlereinrichtung 18b. Alle vorhandenen

Energiewandlereinrichtungen 18, 18a, 18b sind zweckmäßigerweise in Parallelschaltung mit der ersten elektrischen Versorgungsleitung 17 verknüpft und speisen in diese elektrische Versorgungsleitung 17 die durch Umwandlung aus Primärenergie erzeugte elektrische Energie ein.

Die Sonnenenergiewandlereinrichtung 18, 18a ist zweckmäßigerweise als fotovoltaische Energiewandlereinrichtung ausgebildet und enthält eine oder mehrere Solarzellen 22. Sie besteht insbesondere aus einem oder mehreren, jeweils eine Mehrzahl solcher Solarzellen 22 enthaltender Solarmodul 23. Im Gebrauchszustand der Arbeitsvorrichtung 1 ist die insbesondere als fotovoltaische Energiewandlereinrichtung ausgebildete Sonnenenergiewandlereinrichtung 18, 18a so angeordnet, dass sie dem Sonnenlicht ausgesetzt ist. Sie wandelt die Strahlungsenergie der Sonne in elektrische Energie um, mit der die Drucklufterzeugereinrichtung 12 betrieben wird.

Die vorzugsweise vorhandene Windenergiewandlereinrichtung 18, 18b wird im Gebrauchszustand der Arbeitsvorrichtung 1 an einer erfahrungsgemäß windreichen Stelle installiert und enthält einen Generator, der die von Windkraft erzeugte Bewegung eines Läufers in elektrische Energie umwandelt .

Als weitere Energiewandlereinrichtung 18, mit der die Arbeitsvorrichtung 1 zur autarken Energieversorgung ausgestattet sein kann, ist beispielsweise auch eine geothermische Energiewandlereinrichtung denkbar .

Je mehr unterschiedliche Arten von Primärenergie mit Hilfe der vorhandenen mindestens einen Energiewandlereinrichtung nutzbar sind, desto unabhängiger ist der Betrieb der Arbeitsvorrichtung 1 vom aktuellen Aufkommen an spezifischer Primärenergie. Es versteht sich jedoch, dass die Arbeitsvorrichtung 1 durchaus auch mit nur einer einzigen Art von

Energiewandlereinrichtung 18 ausgestattet sein kann, wobei man sich bei der Auswahl der Energiewandlereinrichtung 18 an dem am Einsatzort der Arbeitsvorrichtung 1 intensivsten Primärenergieaufkommen orientieren sollte.

Enthält die Arbeitsvorrichtung mehrere

Energiewandlereinrichtungen 18, die zweckmäßigerweise von unterschiedlicher Art sind, kann die Energieeinspeisung in das interne Netz, also exemplarisch in die elektrische Versorgungsleitung 17, direkt parallel ohne gegenseitige steue- rungstechnische Abstimmung erfolgen. Abweichend hiervon kann aber auch ein internes Steuerungs- und/oder Regelungsgerät der Arbeitsvorrichtung 1 dafür sorgen, dass die von den einzelnen Energiewandlereinrichtungen 18 bereitgestellte elektrische Energie nur unter Berücksichtigung vorgegebener Gesetzmäßigkeiten eingespeist wird. So kann das Steuerungsund/oder Regelungsgerät beispielsweise bei stark schwankenden Windverhältnissen oder auch bei stark wechselnder Sonneneinstrahlung die Einspeisung der auf der betreffenden Primärenergie basierenden elektrischen Energie vorübergehend unterbrechen, um nicht das interne Stromnetz der Arbeitsvorrichtung 1 durch übermäßige Schwankungen zu beeinträchtigen.

Die Steuerventileinrichtung 7 ist nicht zwingend von elektrisch betätigbarer Bauart und kann beispielsweise ein rein manuell betätigbares Ventil sein. Insbesondere dann jedoch, wenn eine von einem manuellen Eingreifen unabhängige Betätigung der Steuerventileinrichtung 7 gewünscht ist, ist Letztere von elektrisch betätigbarer Bauart. Beim Ausführungsbei- spiel ist dies der Fall.

Eine elektrisch betätigbare Steuerventileinrichtung 7 enthält mindestens eine elektrische Betätigungseinrichtung 24, die beispielsweise eine Elektromagneteinrichtung oder eine piezoelektrische Einrichtung ist. Die Steuerventileinrichtung 7 kann durch die elektrische Betätigungseinrichtung 24 direkt betätigbar sein, oder die Betätigungseinrichtung 24 ist Bestandteil einer Vorsteuereinrichtung zur elektropneumatisch vorgesteuerten Betätigung der Steuerventileinrichtung 7.

Bei elektrisch betätigbarer Bauart gemäß Ausführungsbeispiel ist die Steuerventileinrichtung 7 durch elektrische Betätigungssignale betätigbar, die ihr über mindestens eine erste elektrische Steuerleitung 25 zuführbar sind. Zweckmäßigerweise ist die Arbeitsvorrichtung 1 mit einer elektronischen Steuereinrichtung 26 ausgestattet, die zur An- steuerung und somit zur Vorgabe des Betriebszustandes der elektrisch betätigbaren Steuerventileinrichtung 7 dient. Die erste elektrische Steuerleitung 25 verbindet die elektroni ¬ sche Steuereinrichtung 26 mit der Steuerventileinrichtung 7 beziehungsweise mit deren elektrischer Betätigungseinrichtung 24.

Die zum Betreiben der elektronischen Steuereinrichtung 26 benötigte elektrische Versorgungsenergie wird von der mindestens einen Energiewandlereinrichtung 18 geliefert. Hierzu ist eine zweite elektrische Versorgungsleitung 27 vorgesehen, die von der ersten elektrischen Versorgungsleitung 17 abgezweigt ist oder alternativ direkt an die Energiewandlereinrichtung 18 angeschlossen ist.

Um einen Betrieb der elektrischen Komponenten der Arbeitsvorrichtung 1 auch bei aktuell fehlender regenerativer Primärenergie zu gewährleisten, verfügt die Arbeitsvorrichtung 1 zweckmäßigerweise über eine wiederaufladbare

Akkumulatoreinrichtung 28, in der von der

Energiewandlereinrichtung 18 erzeugte elektrische Energie zur bedarfsgemäßen Verwendung speicherbar ist . Exemplarisch ist eine solche Akkumulatoreinrichtung 28 in den Verlauf der zweiten elektrischen Versorgungsleitung 27 eingeschaltet, so dass die elektronische Steuereinrichtung 26 stets aus der Akkumulatoreinrichtung 28 und mithin nur indirekt von der Energiewandlereinrichtung 18 mit Versorgungsenergie gespeist wird.

Zweckmäßigerweise ist eine zur besseren Unterscheidung als dritte elektrische Versorgungsleitung 32 bezeichnete elektrische Versorgungsleitung vorhanden, die die Akkumulatoreinrichtung 28 mit der Drucklufterzeugereinrichtung 12 und insbesondere deren Elektromotor 16 verbindet. Auf diese Weise kann auch die Drucklufterzeugereinrichtung 12 mit aus der Akkumulatoreinrichtung 28 stammender elektrischer Versorgungsenergie betrieben werden.

Exemplarisch verfügt die Drucklufterzeugereinrichtung 12 somit vorzugsweise über eine duale Energieversorgungsmöglichkeit, und zwar zum einen über die erste elektrische Versorgungsleitung 17 durch direkten Anschluss an die

Energiewandlereinrichtung 18 und - parallel dazu - über die dritte elektrische Versorgungsleitung 32 durch Anschluss an die von der Energiewandlereinrichtung 18 gespeiste

Akkumulatoreinrichtung 28.

Wenn die Versorgungsenergie der Drucklufterzeugereinrichtung 12 über eine Akkumulatoreinrichtung 28 zur Verfügung gestellt wird, kann die direkte Energieversorgung über die erste elektrische Versorgungsleitung 17 auch entfallen.

Der jeweilige Betriebszustand der Drucklufterzeugereinrichtung 12 wird zweckmäßigerweise durch die elektronische Steuereinrichtung 26 vorgegeben. Selbige kommuniziert daher beim Ausführungsbeispiel über eine zur besseren Unterscheidung als zweite elektrische Steuerleitung 33 bezeichnete elektrische Steuerleitung mit der Drucklufterzeugereinrichtung 12 beziehungsweise mit deren Elektromotor 16. Somit wird die Drucklufterzeugereinrichtung 12 unabhängig voneinander mit der für ihren Betrieb erforderlichen elektrischen Versorgungsenergie

- über die erste elektrische Versorgungsleitung 17 und/oder über die dritte elektrische Versorgungsleitung 32 - und mit den ihren Betriebszustand vorgebenden elektrischen Betätigungssignalen - über die zweite elektrische Steuerleitung 33

- gespeist. Insbesondere wenn die Drucklufterzeugereinrichtung 12 über eine nur geringe elektrische Leistungsaufnahme verfügt, kann bei Vorhandensein einer elektronischen Steuereinrichtung 26 auf eine diesbezüglich unabhängige Energieversorgung über separate Versorgungsleitungen 17, 32 verzichtet werden und stattdessen die elektrische Versorgungsenergie über die elektronische Steuereinrichtung 26 zugeführt werden.

Die elektronische Steuereinrichtung 26 ist zweckmäßigerweise so ausgebildet, dass sie den Betriebszustand der Drucklufterzeugereinrichtung 12 in Abhängigkeit von dem im Druckluft - Speicher 6 herrschenden Luftdruck steuern kann. Beim Ausführungsbeispiel ist die Steuereinrichtung 26 so ausgelegt, dass sie die Drucklufterzeugereinrichtung 12 in Betrieb setzt, wenn der im Druckluftspeicher 6 herrschende Druck unter einen unteren Druckgrenzwert abfällt, und ferner die Drucklufterzeugereinrichtung 12 (wieder) außer Betrieb setzt, wenn der im Druckluftspeicher 6 herrschende Druck einen oberen Druckgrenzwert erreicht. Beide Druckgrenzwerte sind in der elektronischen Steuereinrichtung 26 als Vergleichswerte abgespeichert und können von einem in der Steuereinrichtung 26 ebenfalls hinterlegten Steuerprogramm mit Druck- Istwerten des im Druckluftspeicher 6 herrschenden Druckes verglichen werden.

Zur Erfassung der Druck- Istwerte ist die elektronische Steuereinrichtung 26 zweckmäßigerweise mit geeigneten Druckerfassungsmitteln 34 ausgestattet, beispielsweise mit einem Drucksensor oder mit einem Druckschalter, die mit dem Innenraum des Druckluftspeichers 6 kommunizieren, was in der Zeichnung durch einen Verbindungspfeil bei 35 angedeutet ist.

Im Rahmen der Druckerfassung ist auch eine Sicherheitsüberwachung realisierbar, indem beispielsweise ein Umschalten der Steuerventileinrichtung 7 in eine den Fluiddurchgang durch die Druckluftleitung 5 freigebende Stellung nur möglich ist, wenn im Druckluftspeicher 6 ein ausreichend hoher Luftdruck herrscht .

Vorzugsweise ist die elektronische Steuereinrichtung 26 mit Triggermitteln 36 ausgestattet, die unabhängig von einer externen Fremdeinwirkung dazu in der Lage sind, in Abhängigkeit von mindestens einem Auslöseereignis mindestens ein für die Steuerventileinrichtung bestimmtes elektrisches Betätigungssignal zu erzeugen.

Derartige Triggermittel 36 sind beim Ausführungsbeispiel in Form von in die elektronische Steuereinrichtung 26 integrierten und insbesondere in einem hinterlegten Steuerprogramm implementierten Zeitschaltmitteln realisiert. Diese Zeitschaltmittel verursachen in einer bestimmten zeitlichen Abfolge eine Aktivierung und Deaktivierung der elektronischen Steuereinrichtung 26.

Entweder allein oder in Kombination mit den Zeitschaltmitteln oder in Kombination mit anderen Mitteln können die

Triggermittel 36 auch über beim Ausführungsbeispiel vorhandene Auslösemittel 37 verfügen, die für den drahtlosen Empfang externer Steuersignale ausgelegt sind und in Abhängigkeit von solchen drahtlos zugeführten Steuersignalen eine Betätigung der Steuerventileinrichtung 26 hervorrufen können.

Insbesondere wenn die Steuerventileinrichtung 7 über eine nur geringe elektrische Leistungsaufnahme verfügt, kann die erste elektrische Steuerleitung 25 gleichzeitig dazu verwendet werden, um der Steuerventileinrichtung 7 elektrische Versorgungsenergie zuzuführen. Abgesehen davon besteht allerdings auch die Möglichkeit, die Steuerventileinrichtung 7 unabhängig von der elektronischen Steuereinrichtung 26 mit elektri- scher Versorgungsenergie zu speisen. Hierzu kann eine stichpunktiert angedeutete vierte elektrische Versorgungsleitung 38 vorhanden sein, die unter Umgehung der

Akkumulatoreinrichtung 28 mit der fotovoltaischen

Energiewandlereinrichtung 18 verbunden ist. Alternativ kann diese vierte elektrische Versorgungsleitung 38 aber auch an die gegebenenfalls vorhandene Akkumulatoreinrichtung 28 angeschlossen sein.

Auch wenn eine Akkumulatoreinrichtung 28 vorhanden ist, kann die elektronische Steuereinrichtung 26 unter Umgehung dieser Akkumulatoreinrichtung 28 zusätzlich direkt mit der mindestens einen Energiewandlereinrichtung 18 verbunden sein. Dies hat den Vorteil, dass zumindest ein Notbetrieb auch dann möglich ist, falls die Akkumulatoreinrichtung 28 ausfallen sollte. Eine entsprechende weitere elektrische Versorgungsleitung ist strichpunktiert bei 39 angedeutet.

Falls die Arbeitsvorrichtung 1 beispielsweise sowieso nur bei einer bestimmten Strahlungsintensität des Sonnenlichtes genutzt werden soll, kann auf die Akkumulatoreinrichtung 28 auch verzichtet werden. In diesem Fall würde, bezogen auf das Ausführungsbeispiel, die Drucklufterzeugereinrichtung 12 nur über die erste elektrische Versorgungsleitung 17 und die elektronische Steuereinrichtung 26 nur über die weitere elektrische Versorgungsleitung 39 mit elektrischer Energie versorgt werden. Ebenso würde bei Bedarf die Steuerventileinrichtung 7 eine eigenständige elektrische Energieversorgung ohne zwischengeschaltete Akkumulatoreinrichtung 28 nur mittels der vierten elektrischen Versorgungsleitung 38 erfahren.

Alle Komponenten der Antriebsvorrichtung 1 können kompakt zu einer Baueinheit zusammengefasst sein. Die Arbeitsvorrichtung 1 eignet sich vor allem sehr gut für Niederdruckanwendungen im Bereich von beispielsweise 3 bar. Hier kann eine Drucklufterzeugereinrichtung 12 mit kleiner Nennleistung und dementsprechend geringem Energieverbrauch eingesetzt werden.

Die pneumatische Antriebseinrichtung 2 verfügt beim Ausführungsbeispiel zwar über nur eine einzige, vorzugsweise als Linearantrieb ausgebildete Antriebseinheit, kann aber ebenso mit einer Mehrzahl pneumatischer Antriebseinheiten ausgestattet sein.

Noch nachzutragen ist, dass die Arbeitsvorrichtung 1 beispielsweise auch eingesetzt werden kann, um bei Regenüberlaufbecken einen Abfluss zu öffnen, wenn ein bestimmter Füllstand erreicht ist. Ferner kann die Arbeitsvorrichtung in Bereichen eingesetzt werden, in denen es auf Explosionssicherheit ankommt. Außerdem zeichnet sich die Arbeitsvorrichtung durch einen hohen Wirkungsgrad aus.