Sicherheitsventil für druckmittelbetriebene Vorrichtungen
Die Erfindung betrifft ein Sicherheitsventil für druckmittelbetriebene Vorrichtungen, insbesondere von Bremsen oder Kupplungen mit einer zur druckmit telbetriebenen Vorrichtung führenden Anschlussöffnung und einer Rücklauföffnung, ferner mit zwei getrennten, parallel geschalteten, in einer Achse angeordneten Drei-Wege-Schaltventilen, durch welche die Zuund Abfuhr des Druckmittels steuerbar ist und die durch z. B. elektromagnetisch auslösbare Vorsteuerventile betätigbar sind, ferner mit einer Druckwaage zum Abschalten der druckmittelbetriebenen Vorrichtung bei Störungen oder Fehlschaltungen eines der Schaltventile oder der Vorsteuerventile.
Es sind Sicherheitsventile für Pressensteuerungen bekannt, bei denen die Arbeitskolben in einer Achse angeordnet und aufeinander zu und voneinander weg bewegbar sind. Die Arbeitskolben sind mit Verschluss Stücken versehen, welche Längs- und Querbohrungen aufweisen, durch die das Druckmittel nach mehrfacher Umlenkung der Bewegungsrichtung dem Verbraucher zugeführt wird. Wird dieses bekannte Sicherheitsventil von der Arbeitsstellung in die Nullstellung zurückgeschaltet, so strömt das Druckmittel vom Verbraucher durch das Ventil hindurch zurück, wobei ebenfalls die Strömungsrichtung mehrmals umgelenkt wird.
Infolge der mehrmaligen Umlenkung der Strö mungsrichtung des Druckmittels treten beim Schalten, d. h. bei der Beaufschlagung der Presse wie auch bei der Entleerung, Verzögerungen auf.
Von der Industrie wird nun in zunehmendem Masse die Forderung nach immer höheren Hubzahlen gestellt, was kürzere Schaltzeiten, bzw. kürzere Füllund Enleerungszeiten bedingt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Sicherheitsventil zu schaffen, das kürzere Schaltzeiten bzw. kürzere Füll- und Entleerungszeiten ermöglicht als die bisher bekannten Ventile, und durch das ferner die druckmittelbetätigte Vorrichtung bei Störungen oder Fehlschaltungen zuverlässig stillgesetzt werden kann.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass das Sicherheitsventil zwischen der zur Vorrichtung führenden Anschlussöffnung und der Rücklauföffnung einen mindestens annähernd geradlinig ausgebildeten Durchgangskanal aufweist, der durch die Arbeitskolben der beiden Schaltventile zur Rücklauföffnung hin verschliessbar ist.
Der geradlinige Durchgang zwischen Rücklauf- und Zylinderanschluss d. h. dem Anschluss des Arbeitszy- linders der druckmittelbetriebenen Vorrichtung, gewährleistet schnelle Füll- und Entleerungszeiten, da die Strömungsrichtung des Druckmediums nicht umgelenkt wird und die Strömungswiderstände auf diese Weise sehr klein gehalten werden können.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform können die inneren aufeinander zu gerichteten Enden der Arbeitskolben sowie die ihnen zugeordneten Ventilsitze kegelförmig ausgebildet sein, wobei zweckmässigerweise in jedem der beiden Ventilsitze ein zur Rücklauf öffnung führender Schlitz vorgesehen ist, die von den beiden Arbeitskolben verschliessbar sind.
Die Arbeitskolben können vorteilhafterweise in Längsrichtung durchbohrt ausgebildet sein, um das Druckmittel zuzuführen, wobei zwischen ihnen eine Druckfeder angeordnet sein kann, die sie auseinanderzudrücken sucht. Sie können ferner mit Rückschlagventilen versehen sein, um bei geringem Druckaufbau die Kolben zu schliessen, ehe das Druckmittel zum Verbraucher abströmen kann.
Bei grösserem Füllvolumen kann es zweckmässig sein, ein Durchgangsventil mit grösserem Querschnitt zu verwenden, das durch einen Hilfskolben steuerbar ist.
Gemäss einer besonderen Ausführungsart der Erfindung wird die Druckwaage, die in Form eines in einem Zylinder beweglichen Doppelkolbens ausgebildet sein kann, sowohl direkt an die von den Vorsteuerventilen zu den Schaltventilen führenden Speiseleitungen als auch an die verbraucherseitigen Räume vor den Arbeitskolben angeschlossen.
Auf diese Weise wird erreicht, dass die Druckwaage sowohl betätigt wird, wenn eines der Vorsteuerventile ausfällt als auch dann, wenn einer der Arbeitskolben in der Nullstellung oder in der Schaltstellung blockiert.
Die Verbindungskanäle von der Druckwaage zu den Räumen vor den Arbeitskolben können hierbei durch die letzteren schliessbar sein. Es ist ferner von Vorteil, wenn in die Verbindungskanäle von der Druckwaage zu den Vorsteuerventilen Rückschlagventile eingebaut werden, um eine Entlastung der Druckwaage über die Vorsteuerventile zu verhindern, wenn beispielsweise einer der Arbeitskolben in der Schaltstellung blockiert um dadurch eine Betätigung der Druckwaage herbeizuführen.
Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert, in der
Fig. 1 einen Schnitt durch einer erste Ausführungsform des erfindungsgemässen Sicherheitsventils in Nullstellung zeigt;
Fig. 2 zeigt einen Schnitt längs der Linie II-II von Fig. 1;
Fig. 3 zeigt das Ventil nach Fig. 1 in Schaltstellung;
Fig. 4 zeigt einen Schnitt längs der Linie IV-IV von Fig. 3;
Fig. 5 zeigt das Ventil nach Fig. 1 bei einer Fehlschaltung;
Fig. 6 zeigt einen Schnitt längs der Linie VI-VI von Fig. 5;
Fig. 7 und 8 zeigen eine weitere Ausführungsform des Sicherheitsventiles in Null- bzw. in Schaltstellung.
Das vorgeschlagene Sicherheitsventil 10 besteht aus einem Gehäuse 12, in welchem zwei Arbeitskolben 14 und 16 in Bohrungen 15 und 17 beweglich angeordnet sind. Die beiden Kolben liegen in einer Achse und sind aufeinanderzu und voneinander weg bewegbar. Die einander zugewandten Stirnseiten 18 und 20 der beiden Kolben sind ebenso wie die ihnen zugeordneten Ventilsitze 22 und 24 kegelförmig ausgebildet, wobei die Bohrungen 15 und 17 durch eine Zwischenbohrung 25 miteinander in Verbindung stehen.
Die Kolben 14 und 16 sind durch nicht näher bezeichnete Dichtungen gegen die Bohrungen 15 und 17 abgedichtet. Jeder der Kolben ist mit einer in seiner Längsrichtung verlaufenden zentralen durchgehenden Bohrung 26 bzw. 28 (Fig. 2) versehen, durch welche das Druckmittel zugeleitet wird. In den beiden miteinander fluchtenden Bohrungen 26, 28 ist eine Druckfeder 30 angeordnet, deren beide Enden sich an Schultern 32 bzw. 34 abstützen, die in den Bohrungen 26 und 28 vorgesehen sind. Die Druckfeder 30 sucht die beiden Arbeitskolben 14 und 16 auseinanderzudrükken. In jeder der Bohrungen 26 bzw. 28 ist ferner ein Rückschlagventil 36 bzw. 38 eingebaut, auf dessen Zweck noch eingegangen wird.
Das vorgeschlagene Ventil ist, wie in Fig. 2 dargestellt, mit einer Anschlussöffnung 40 versehen, die zum Verbraucher, z. B. dem Arbeitszylinder der Kupplung oder Bremse einer Presse führt. Das Ventil besitzt ferner einer Rücklauföffnung 42, durch welche das Druckmedium drucklos abströmen kann.
Die beiden Öffnungen 40 und 42 sind über einen geradlinigen oder mindestens annähernd geradlinigen Durchgangskanal 44 miteinander verbunden.
Der Durchgangskanal 44 besteht aus zwei Teilen 45 und 47, von denen der Teil 45 zum Verbraucher und der Teil 47 zum Rücklauf führen. Der Teil 45 des Kanales steht über eine einzige Öffnung 46 mit dem zentralen Raum 49 in Verbindung, aus welchem das durch die Bohrungen 26 und 28 zugeführte Druckmittel durch den Teil 45 des Kanales 44 zum Verbraucher oder durch den Teil 47 des Kanales 44 zum Rücklauf abströmen kann. Der Teil 47 des Kanales steht mit diesem zentralen Raum 49 über zwei Schlitze 48 und 50 in Verbindung, die durch einen Steg 52 getrennt sind (Fig. 2).
Die zur Rücklauföffnung 42 führenden Schlitze 48 und 50 öffnen sich, wie insbesondere aus Fig.4 ersichtlich ist, in die Ventilsitze 22 und 24 der Schaltventile 76 und 78, die durch die Arbeitskolben und ihre Ventilsitze gebildet werden.
Die Schaltventile 76 und 78, d. h. ihre Arbeitskammern 77 und 79 stehen über Kanäle 72 und 74 mit Vorsteuerventilen 54 und 76 in Verbindung, welche Ventilsitze 58, 68 bzw. 60, 70 aufweisen. Die Ventilsitze 58 und 60 der beiden Vorsteuerventile sind über Zulaufkanäle 62, 64 und 66 an eine nicht gezeigte Einrichtung zur Lieferung des Druckmittels angeschlossen.
Die Ventilsitze 68 und 70 der Vorsteuerventile dienen zur Entlüftung. Die beiden Vorsteuerventile werden z. B. elektromagnetisch gesteuert, wobei das Vorsteuerventil 56 dem Schaltventil 78 und das Vorsteuerventil 54 dem Schaltventil 76 zugeordnet ist.
Das Sicherheitsventil 10 ist, wie insbesondere die Fig. 1, 3 und 5 zeigen, mit einer Sicherheitseinrichtung in der Art einer sogenannten Druckwaage 80 ausgerüstet, die aus einem Doppelkolben 82 besteht, der in einem Zylinder 83 beweglich ist. Zylinder und Doppelkolben sind beide im Gehäuse 12 angeordnet. Die beiden Stirnflächen 84 und 86 des Doppelkolbens sind entsprechend durch Druckfedern 88 und 90 beaufschlagt. Die Arbeitsräume 85 und 87 (Fig.3) der Druckwaage sind über Kanäle 92 und 94 direkt an die Kanäle oder Speiseleitungen 72 und 74 angeschlossen, die von den Vorsteuerventilen zu den Schaltventilen führen, sowie ausserdem über Kanäle 96 und 98 an die Räume 97 und 99 vor den Arbeitskolben 14 und 16 (Fig. 1). Die Kanäle 96 und 98 öffnen sich, wie z. B.
die Fig. 1 und 3 zeigen, in die Ventilsitze 22 und 24 der Schaltventile.
In die Kanäle 92 und 94 sind, worauf noch eingegangen wird, Rückschlagventile 100 bzw. 102 sowie Drosselstellen 103 bzw. 105 eingebaut. Der Doppelkolben 82 ist ferner mit Schrägflächen 104 und 106 versehen, durch welche ein als Ganzes mit 110 bezeichneter elektrischer Schalter betätigbar ist.
Nachfolgend wird die Arbeitsweise des beschriebenen Ventiles näher erläutert.
In der Stellung nach Fig. 1 sind die beiden Vorsteuerventile 54 und 56 geschlossen, d. h. der Zulauf des Druckmittels ist an den beiden Ventilsitzen 58 und 60 unterbrochen. Weder die Schaltventile 76 und 78 noch die Druckwaage 80 werden in dieser Stellung (Fig. 1 und 2) beaufschlagt. Der Doppelkolben 82 befindet sich in Mittellage, in welche er durch die beiden Federn 88 und 90 eingestellt wird. Der Schalter 110 wird nicht betätigt. Die Arbeitskolben 14 und 16 befinden sich in zurückgezogener Stellung, so dass der Verbraucher mit dem Rücklauf verbunden ist.
Werden nun die beiden Vorsteuerventile 54 und 56 geschaltet, so nehmen sie die in Fig. 3 gezeigte Stellung ein, d. h. die Entlüftungsöffnungen 68 und 70 werden geschlossen und die Ventildurchgänge 58 und 60 geöffnet. Das Druckmittel strömt dann durch die Kanäle 64 und 66, die Durchgänge 58 und 60 und dann durch die Kanäle 72 und 74 in die Arbeitskammern 77 und 79 der Schaltventile 76 und 78. Die äusseren Stirnflächen der Arbeitskolben 14 und 16 werden durch das Druckmittel beaufschlagt, worauf sich die Kolben nach innen aufeinander zu bewegen. Die Rückschlagventile 36 und 38, die in den Bohrungen 28 und 26 der Kolben angeordnet sind, sollen zunächst einen Druckaufbau in den Arbeitskammern 77 und 79 ermöglichen, ehe das Druckmittel zum Verbraucher abströmen kann, d. h.
die Kolben 14 und 16 sollen sich bei geringem Druckaufbau schliessen, ehe der Durchgang für das Druckmittel durch die Rückschlagventile freigegeben wird.
Die Arbeitskolben bewegen sich nun aufeinander zu bis sie auf den Ventilsitzen 22 und 24 aufsitzen, wobei sie die zur Rücklauföffnung 42 führenden Schlitze 48 und 50 schliessen, wie in Fig. 4 dargestellt ist. Das Druckmittel fliesst nun durch die Bohrungen in den Arbeitskolben hindurch zu dem zentralen Raum 49 (Fig. 3) und von diesem durch die Öffnung 46 in den zum Verbraucher führenden Teil 45 des Durchgangkanales 44.
Die Stirnflächen 84 und 86 der Druckwaage 80 werden beide gleichmässig durch das Druckmittel beaufschlagt, das durch die Leitungen 92 und 94 zuströmt. Die Leitungen 96 und 98, die sich in die Ventilsitze öffnen, sind durch die Arbeitskolben 14 und 16 geschlossen. Die Druckwaage bleibt in ihrer Mittelstellung, so dass der Schalter 110 nicht betätigt wird.
In den Fig. 5 und 6 ist eine Fehlschaltung dargestellt. Beim Einschalten der Vorsteuerventile 54 und 56 hat nur das Ventil 54 geöffnet, während das Ventil 56 z. B. infolge eines Ausfalles der Magnetspule o. dgl.
in der Nullstellung geblieben ist. Der Arbeitskolben 14 wird belastet und bewegt sich auf seinen Ventilsitz zu, während der Arbeitskolben 16 in seiner Nullstellung bleibt. Der Schlitz 50 wird durch den Kolben 14 geschlossen, während der Schlitz 48 geöffnet bleibt. Das Druckmittel strömt daher vom Zulauf durch den geschlossenen Arbeitskolben 14 und durch den offenen Schlitz 48 direkt zum Rücklauf. Das Querschnittsverhältnis zwischen der Vorsteuerung und der Bohrung des Arbeitskolbens beträgt z. B. 1:10, so dass im Inneren des Ventiles nur ein geringer Staudruck verbleibt, der weit unter dem Ansprechdruck des Verbrauchers, d. h. z. B. der Kupplung oder der Bremse einer Presse liegt. Der Verbraucher wird daher durch das Druckmittel nicht beaufschlagt.
Infolge des einseitigen Druckaufbaus im Arbeitsraum 85 der Druckwaage, dem im Arbeitsraum 87 kein äquivalenter Druckaufbau gegenübersteht, da das Vorsteuerventil 56 nicht geschaltet hat, bewegt sich der Doppelkolben in Fig. 5 nach links, wobei durch die Schrägfläche 106 der elektrische Schalter 110 z. B.
über einen Stift 107 betätigt wird. Der Schalter 110 schaltet seinerseits den Hauptschalter der Presse ab, wodurch diese stillgesetzt wird.
Die in den Fig. 5 und 6 gezeigte Stellung der Schaltventile und der Druckwaage ergibt sich auch dann, wenn z. B. beide Vorsteuerventile 54 und 56 richtig schalten, der Arbeitskolben 16 jedoch in Nullstellung blockiert.
Das Druckmittel strömt hierbei durch beide Arbeitskolben hindurch, aber wiederum durch den offenen Schlitz 48 zum Rücklauf ab. Das Druckmittel strömt ferner sowohl durch den Kanal 92 wie auch durch den Kanal 94 in Richtung zur Druckwaage.
Während nun aber der Kanal 96 durch den Arbeitskolben 14 geschlossen ist, so dass sich im Arbeitsraum 85 der Druckwaage ein Druck aufbauen kann, ist der Kanal 98 geöffnet, da der Arbeitskolben 16 sich nicht nach vorn bewegt hat. Das durch den Kanal 94 von der Vorsteuerung her zuströmende Druckmedium kann daher durch den Kanal 98 in den Raum 97 vor dem Arbeitskolben 16 und ebenfalls durch den Schlitz 48 abströmen. Im Arbeitsraum 87 der Druckwaage kann sich daher kein Druck aufbauen, so dass auch in diesem Fall der Doppelkolben 82 sich nach links bewegt und den Schalter 110 betätigt.
Dieselbe Situation entsteht, wenn die Vorsteuerventile aus der in Fig. 3 gezeigten Stellung in die Nullstellung geschaltet werden, der Kolben 14 aber in Schaltstellung blockiert. Der Kolben 16 geht dann in die Nullstellung zurück, da die beiden Kolben durch die Feder 30 auseinandergedrückt werden, wobei er sowohl den Schlitz 48, der zum Rücklauf führt, wie auch die Öffnung des Kanals 98, der zur Druckwaage führt, freigibt. Der Verbraucher wird entlüftet, da der Durchgang 44 zur Rücklauföffnung 42 freigegeben ist.
Ebenso wird der Arbeitsraum 87 der Druckwaage entlüftet, dass das Druckmittel durch den Kanal 98 abströmt. Aus dem Arbeitsraum 85 der Druckwaage kann das Druckmittel dagegen nicht abfliessen, da das Rückschlagventil 100 eine Entlüftung über die Vorsteuerung verhindert und der Kanal 96 durch den in seiner Schaltstellung blockierten Arbeitskolben geschlossen ist. Die Stirnfläche 84 des Doppelkolbens 82 bleibt daher durch das Druckmittel belastet, während die Stirnfläche 86 entlastet wird.Infolge der Druckdifferenz bewegt sich der Doppelkolben aus seiner in Fig. 3 gezeigten Mittelstellung nach links, wobei wiederum der Schalter 110 betätigt wird.
In die Kanäle 92 und 94 können Drosselstellen 103 und 105 eingebaut sein, um kleinere Bewegungsund Schalttoleranzen der Ventile auszugleichen, und einen gleichmässigen Druckaufbau in der Druckwaage zu erreichen. Aus dem gleichen Grunde kann auch der Doppelkolben 82 mit einer seine beiden Stirnseiten verbindenden Drosselstelle versehen sein.
In den Fig. 7 und 8 ist eine weitere Ausführungsform des Sicherheitsventils dargestellt.
Bei grösseren Füllvolumen reicht der Querschnitt der Vorsteuerung zum Beaufschlagen der Bremse oder der Kupplung des Verbrauchers nicht mehr aus, weshalb ein im Gehäuse 12 untergebrachtes Durchgangsventil 120 mit entsprechend grösserem Querschnitt verwendet wird, das von einem Hilfskolben 124 betätigt wird. Das Durchgangsventil 120 ist über einen Kanal 122 direkt an den Zulauf 62 angeschlossen. Der Hilfskolben 124 ist durch eine Kolbenstange 125 mit dem Durchgangsventil gekoppelt und er wird von einem der Vorsteuerventile, im dargestellten Fall vom Ventil 54, über einen Kanal 126 gesteuert. In geöffneter Stellung des Durchgangsventils (Fig. 8) strömt das Druckmittel aus der Zulaufleitung 62 durch den Ven tilsitz 128 und einen Verbindungskanal 130 direkt in den zum Verbraucher führenden Teil 45 des Kanals 44 (Fig. 2).
Die Arbeitskolben sind bei dieser Ausfüh rungsform nicht durchgebohrt, sondern nur jeweils mit einer Sackbohrung versehen, in denen die Feder 30 angeordnet ist, um die Kolben auseinanderzudrücken.
Fällt das Durchgangsventil 120 aus, d. h. bleibt es z. B. in seiner in Fig. 7 gezeigten geschlossenen Stellung, so wird der Verbraucher nicht beaufschlagt.
Bleibt es dagegen, wenn die beiden Vorsteuerventile in Nullstellung zurückgeschaltet werden, in der geöffneten Stellung (Fig. 8), etwa weil der Kolben 124 blockiert, so strömt das zugeführte Druckmittel durch die von den Kolben 14 und 16 freigegebenen Schlitze 48 und 50 ab. Eine Doppelanordnung ist daher für das Durchgangsventil nicht erforderlich.
Die Druckfeder 30, durch welche das Druckmittel aus den Füllräumen der Arbeitskolben über die Entlüftung der Vorsteuerung ausgestossen wird, kann so ausgelegt werden, dass sie eine Schliessung der Arbeitskolben erst bei einem vorgegebenen Druck, z. B. bei mehr als 3 kp je cm2 zulässt. Hierdurch wird ein besonderes Überwachungselement, z. B. ein Druckschalter für den Druck des Arbeitsmediums gespart.
Es kann ferner eine weitere Druckwaage angebaut werden, mit der andere Steuerglieder geschaltet werden können.
Schliesslich ist es vorteilhaft, die Arbeitskolben aus Kunststoff auszuführen, um ihre Masse klein zu halten, wodurch die Beschleunigungs- und damit die Schaltzeiten weiter reduziert werden können.
Safety valve for pressure medium operated devices
The invention relates to a safety valve for pressure medium-operated devices, in particular brakes or clutches with a connection opening leading to the pressure-operated device and a return opening, furthermore with two separate, parallel-connected three-way switching valves arranged in an axis, through which the supply and discharge of the Pressure medium is controllable and the through z. B. electromagnetically triggered pilot valves can be actuated, furthermore with a pressure compensator for switching off the pressure medium-operated device in the event of malfunctions or faulty switching of one of the switching valves or the pilot valves.
There are safety valves for press controls known in which the working pistons are arranged in an axis and can be moved towards and away from one another. The working pistons are provided with closure pieces which have longitudinal and transverse bores through which the pressure medium is fed to the consumer after the direction of movement has been deflected several times. If this known safety valve is switched back from the working position to the zero position, the pressure medium flows back from the consumer through the valve, the direction of flow also being deflected several times.
As a result of the repeated deflection of the direction of flow of the pressure medium occur when switching, d. H. when loading the press as well as when emptying, delays occur.
The industry is now increasingly demanding ever higher stroke rates, which results in shorter switching times and shorter filling and emptying times.
The invention is therefore based on the object of creating a safety valve which enables shorter switching times or shorter filling and emptying times than the previously known valves, and by means of which the fluid-operated device can also be reliably shut down in the event of malfunctions or incorrect switching.
According to the invention, this is achieved in that the safety valve has an at least approximately straight through channel between the connection opening leading to the device and the return opening, which can be closed by the working pistons of the two switching valves towards the return opening.
The straight passage between the return and cylinder connection d. H. the connection of the working cylinder of the pressure medium-operated device ensures fast filling and emptying times, since the direction of flow of the pressure medium is not deflected and the flow resistances can be kept very small in this way.
According to a preferred embodiment, the inner ends of the working pistons facing each other and the valve seats assigned to them can be conical, with a slot leading to the return opening being expediently provided in each of the two valve seats which can be closed by the two working pistons.
The working pistons can advantageously be designed to be drilled through in the longitudinal direction in order to supply the pressure medium, a compression spring which seeks to push them apart can be arranged between them. They can also be provided with non-return valves in order to close the pistons when there is little pressure build-up before the pressure medium can flow out to the consumer.
In the case of a larger filling volume, it can be useful to use a through valve with a larger cross section that can be controlled by an auxiliary piston.
According to a special embodiment of the invention, the pressure compensator, which can be designed in the form of a double piston movable in a cylinder, is connected both directly to the feed lines leading from the pilot valves to the switching valves and to the consumer-side spaces in front of the working piston.
In this way it is achieved that the pressure compensator is actuated both when one of the pilot valves fails and when one of the working pistons is blocked in the zero position or in the switching position.
The connecting channels from the pressure compensator to the spaces in front of the working pistons can be closed by the latter. It is also advantageous if non-return valves are installed in the connecting channels from the pressure compensator to the pilot valves in order to prevent the pressure compensator from being relieved via the pilot valves if, for example, one of the working pistons is blocked in the switching position in order to actuate the pressure compensator.
Exemplary embodiments of the invention are explained in detail below with reference to the drawing, in which
1 shows a section through a first embodiment of the safety valve according to the invention in the zero position;
Fig. 2 shows a section along the line II-II of Fig. 1;
FIG. 3 shows the valve according to FIG. 1 in the switching position;
Fig. 4 shows a section along the line IV-IV of Fig. 3;
FIG. 5 shows the valve according to FIG. 1 in the event of a faulty switching;
Fig. 6 shows a section along the line VI-VI of Fig. 5;
7 and 8 show a further embodiment of the safety valve in the zero or switch position.
The proposed safety valve 10 consists of a housing 12 in which two working pistons 14 and 16 are movably arranged in bores 15 and 17. The two pistons lie in one axis and can be moved towards and away from one another. The mutually facing end faces 18 and 20 of the two pistons, like the valve seats 22 and 24 assigned to them, are conical, the bores 15 and 17 being connected to one another through an intermediate bore 25.
The pistons 14 and 16 are sealed against the bores 15 and 17 by seals that are not designated in any more detail. Each of the pistons is provided with a central through bore 26 or 28 (FIG. 2) running in its longitudinal direction through which the pressure medium is fed. A compression spring 30 is arranged in the two aligned bores 26, 28, the two ends of which are supported on shoulders 32 and 34, respectively, which are provided in the bores 26 and 28. The compression spring 30 seeks to push the two working pistons 14 and 16 apart. In each of the bores 26 and 28, a check valve 36 and 38 is also installed, the purpose of which will be discussed below.
The proposed valve is, as shown in Fig. 2, provided with a connection opening 40, which to the consumer, for. B. leads to the working cylinder of the clutch or brake of a press. The valve also has a return opening 42 through which the pressure medium can flow out without pressure.
The two openings 40 and 42 are connected to one another via a straight or at least approximately straight through channel 44.
The passage 44 consists of two parts 45 and 47, of which the part 45 leads to the consumer and the part 47 to the return. The part 45 of the channel communicates via a single opening 46 with the central space 49, from which the pressure medium supplied through the bores 26 and 28 flows through the part 45 of the channel 44 to the consumer or through the part 47 of the channel 44 to the return can. The part 47 of the channel communicates with this central space 49 via two slots 48 and 50 which are separated by a web 52 (FIG. 2).
The slots 48 and 50 leading to the return opening 42 open, as can be seen in particular from FIG. 4, into the valve seats 22 and 24 of the switching valves 76 and 78, which are formed by the working pistons and their valve seats.
The switching valves 76 and 78, i. H. their working chambers 77 and 79 are connected via channels 72 and 74 to pilot valves 54 and 76, which have valve seats 58, 68 and 60, 70, respectively. The valve seats 58 and 60 of the two pilot valves are connected via inlet channels 62, 64 and 66 to a device, not shown, for supplying the pressure medium.
The valve seats 68 and 70 of the pilot valves are used for venting. The two pilot valves are z. B. electromagnetically controlled, the pilot valve 56 being assigned to the switching valve 78 and the pilot valve 54 being assigned to the switching valve 76.
1, 3 and 5 in particular, the safety valve 10 is equipped with a safety device in the manner of a so-called pressure compensator 80, which consists of a double piston 82 which is movable in a cylinder 83. The cylinder and double piston are both arranged in the housing 12. The two end faces 84 and 86 of the double piston are acted upon by compression springs 88 and 90, respectively. The working spaces 85 and 87 (FIG. 3) of the pressure compensator are connected via channels 92 and 94 directly to the channels or feed lines 72 and 74, which lead from the pilot valves to the switching valves, and also via channels 96 and 98 to rooms 97 and 99 in front of the working piston 14 and 16 (Fig. 1). Channels 96 and 98 open, e.g. B.
1 and 3 show in the valve seats 22 and 24 of the switching valves.
In the channels 92 and 94, which will be discussed below, check valves 100 and 102 and throttle points 103 and 105 are installed. The double piston 82 is also provided with inclined surfaces 104 and 106, by means of which an electrical switch designated as a whole as 110 can be actuated.
The mode of operation of the valve described is explained in more detail below.
In the position according to FIG. 1, the two pilot valves 54 and 56 are closed; H. the supply of the pressure medium is interrupted at the two valve seats 58 and 60. Neither the switching valves 76 and 78 nor the pressure compensator 80 are acted upon in this position (FIGS. 1 and 2). The double piston 82 is in the central position, in which it is set by the two springs 88 and 90. The switch 110 is not operated. The working pistons 14 and 16 are in the retracted position so that the consumer is connected to the return line.
If the two pilot valves 54 and 56 are now switched, they assume the position shown in FIG. H. the vents 68 and 70 are closed and the valve passages 58 and 60 are opened. The pressure medium then flows through the channels 64 and 66, the passages 58 and 60 and then through the channels 72 and 74 into the working chambers 77 and 79 of the switching valves 76 and 78. The outer end faces of the working pistons 14 and 16 are acted upon by the pressure medium, whereupon the pistons move inward towards each other. The check valves 36 and 38, which are arranged in the bores 28 and 26 of the pistons, should first allow a pressure build-up in the working chambers 77 and 79 before the pressure medium can flow out to the consumer, i. H.
the pistons 14 and 16 should close when there is little pressure build-up before the passage for the pressure medium is cleared through the check valves.
The working pistons now move towards one another until they sit on the valve seats 22 and 24, closing the slits 48 and 50 leading to the return opening 42, as shown in FIG. The pressure medium now flows through the bores in the working piston to the central space 49 (FIG. 3) and from there through the opening 46 into the part 45 of the passage 44 leading to the consumer.
The end faces 84 and 86 of the pressure compensator 80 are both evenly acted upon by the pressure medium that flows in through the lines 92 and 94. The lines 96 and 98 which open into the valve seats are closed by the working pistons 14 and 16. The pressure compensator remains in its middle position so that switch 110 is not actuated.
In FIGS. 5 and 6, a faulty circuit is shown. When the pilot valves 54 and 56 are switched on, only the valve 54 has opened, while the valve 56 z. B. as a result of failure of the magnet coil o.
has remained in the zero position. The working piston 14 is loaded and moves towards its valve seat, while the working piston 16 remains in its zero position. The slot 50 is closed by the piston 14 while the slot 48 remains open. The pressure medium therefore flows from the inlet through the closed working piston 14 and through the open slot 48 directly to the return. The cross-sectional ratio between the pilot control and the bore of the working piston is z. B. 1:10, so that only a small back pressure remains inside the valve, which is far below the response pressure of the consumer, d. H. z. B. the clutch or the brake of a press. The consumer is therefore not acted upon by the pressure medium.
As a result of the one-sided pressure build-up in the working chamber 85 of the pressure compensator, which is not counteracted by an equivalent pressure build-up in the working chamber 87 because the pilot valve 56 has not switched, the double piston moves to the left in FIG. B.
is actuated via a pin 107. The switch 110 in turn switches off the main switch of the press, whereby it is shut down.
The position of the switching valves and the pressure compensator shown in FIGS. 5 and 6 also results when, for. B. switch both pilot valves 54 and 56 correctly, but the working piston 16 is blocked in the zero position.
The pressure medium flows through both working pistons, but again through the open slot 48 to the return. The pressure medium also flows through both channel 92 and channel 94 in the direction of the pressure compensator.
While the channel 96 is now closed by the working piston 14 so that a pressure can build up in the working space 85 of the pressure compensator, the channel 98 is open because the working piston 16 has not moved forward. The pressure medium flowing in through the channel 94 from the pilot control can therefore flow out through the channel 98 into the space 97 in front of the working piston 16 and also through the slot 48. No pressure can therefore build up in the working chamber 87 of the pressure compensator, so that in this case too the double piston 82 moves to the left and actuates the switch 110.
The same situation arises when the pilot valves are switched from the position shown in FIG. 3 to the zero position, but the piston 14 is blocked in the switching position. The piston 16 then goes back to the zero position, since the two pistons are pushed apart by the spring 30, exposing both the slot 48, which leads to the return, and the opening of the channel 98, which leads to the pressure compensator. The consumer is vented because the passage 44 to the return opening 42 is released.
The working space 87 of the pressure compensator is also vented so that the pressure medium flows off through the channel 98. On the other hand, the pressure medium cannot flow out of the working chamber 85 of the pressure compensator, since the check valve 100 prevents venting via the pilot control and the channel 96 is closed by the working piston blocked in its switching position. The end face 84 of the double piston 82 therefore remains loaded by the pressure medium, while the end face 86 is relieved. As a result of the pressure difference, the double piston moves to the left from its central position shown in FIG. 3, the switch 110 being actuated again.
Throttles 103 and 105 can be built into channels 92 and 94 in order to compensate for smaller movement and switching tolerances of the valves and to achieve an even pressure build-up in the pressure compensator. For the same reason, the double piston 82 can also be provided with a throttle point that connects its two end faces.
In FIGS. 7 and 8, a further embodiment of the safety valve is shown.
With larger filling volumes, the cross-section of the pilot control is no longer sufficient to apply the brake or the clutch of the consumer, which is why a through valve 120 housed in housing 12 with a correspondingly larger cross-section and actuated by an auxiliary piston 124 is used. The through valve 120 is connected directly to the inlet 62 via a channel 122. The auxiliary piston 124 is coupled to the two-way valve by a piston rod 125 and is controlled by one of the pilot valves, in the illustrated case by the valve 54, via a channel 126. In the open position of the through valve (Fig. 8), the pressure medium flows from the inlet line 62 through the Ven tilsitz 128 and a connecting channel 130 directly into the part 45 of the channel 44 leading to the consumer (Fig. 2).
The working pistons are not drilled through in this embodiment, but only each provided with a blind hole in which the spring 30 is arranged to push the pistons apart.
If the globe valve 120 fails, i. H. it remains z. B. in its closed position shown in Fig. 7, the consumer is not acted upon.
If, on the other hand, it remains in the open position (FIG. 8) when the two pilot valves are switched back to zero, for example because the piston 124 is blocked, the pressure medium supplied flows through the slots 48 and 50 released by the pistons 14 and 16. A double arrangement is therefore not required for the globe valve.
The compression spring 30, through which the pressure medium is expelled from the filling chambers of the working piston via the vent of the pilot control, can be designed so that it only closes the working piston at a given pressure, e.g. B. at more than 3 kp per cm2. As a result, a special monitoring element, e.g. B. saved a pressure switch for the pressure of the working medium.
An additional pressure compensator can also be added, with which other control elements can be switched.
Finally, it is advantageous to make the working pistons from plastic in order to keep their mass small, whereby the acceleration and thus the switching times can be further reduced.