CH672821A5 - - Google Patents

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft ein Sicherheitsventil, insbesondere ein s/4-Wegeventil mit Zulauf, zwei Arbeits- und zwei Rücklaufanschlüssen für druckmittelbetätigte Arbeitsglieder, z. B. doppeltwirkende Zylinder von Pressen, mit zwei parallel geschalteten, über Vorsteuerventile betätigbaren Ventilspindeln mit je einem Arbeitskolben und einem Ventilkolben, wobei die letzteren über Kreuz miteinander gekoppelt sind, sowie je einer Speicherkammer zur Druckmittelversorgung der Vorsteuerventile.

Sicherheitsventile der vorgenannten Art werden in der Technik z. B. zur Ansteuerung von Kupplung und Bremse von Exzenterpressen verwendet. Bei Vorrichtungen jedoch, die in der einen und in der anderen Richtung beaufschlagt werden, z. B. bei doppelt wirkenden Zylindern, werden aus Sicherheitsgründen Steuerungen mit grossem gerätetechnischen Aufwand eingesetzt, z. B. Doppelventile mit elektrischer Überwachung und aufwendigen elektrischen Sicherheitssteuerungen.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Sicherheitsventil der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass auch doppelt beaufschlagte Vorrichtungen, wie z.B. doppelt wirkende Zylinder bei Auftreten eines Fehlers zuverlässig abgeschaltet werden können.

Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass jede Ventilspindel mit einem Steuerkolben mit zugehörigem Ventilsitz versehen ist und dass beide Steuerkolben in einem den einen Arbeitsanschluss B mit dem einen Rücklaufanschluss S verbindenden Kanal in Reihe geschaltet angeordnet sind.

Die beiden Steuerkolben sind zweckmässigerweise ständig durch eine Feder in Schliessrichtung der Ventilspindeln beaufschlagt.

Im Zulaufanschluss ist vorteilhafterweise ein Rückschlagventil eingebaut, um den Druck bei Ausfall der Druckversorgung aufrechtzuerhalten.

Vorzugsweise ist schliesslich eine der beiden Speicherkammern mit einem bei Ausfall der Druckmittelversorgung öffnenden Entlüftungsventil versehen, das vom Zulaufanschluss her in Schliessrichtung durch das Druckmittel beaufschlagt ist.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert, in der

Fig. 1 im Schnitt das erfindungsgemässe Ventil in Null-Stellung zeigt.

Fig. 2 zeigt das Ventil nach Fig. 1 im Schnitt in Schaltstellung.

Fig. 3 zeigt das Ventil nach den Fig. 1 und 2 im Schnitt bei einer Fehlschaltung.

Das Sicherheitsventil 10 nach Fig. 1 hat ein Gehäuse 12 und es wird verwendet zur Ansteuerung eines doppeltwirkenden Zylinders 14.

Das Gehäuse 12 ist mit einem Zulaufanschluss P, zwei Arbeitsanschlüssen A und B sowie zwei Rücklaufanschlüssen R und S versehen. Im Gehäuse sind zwei parallel geschaltete Ventilspindeln 16 eingebaut, von denen jede einen Arbeitskolben 18 und einen Ventilkolben 20 aufweist. Die beiden Ventilkolben 20 sind in ihrem mittleren Bereich mit einem Schaft 22 versehen, der einen geringeren Durchmesser als die Ventilkolben 20 selbst aufweist, so dass zwischen der Umfangsfläche des Schaftes 22 und der Innenwand des Gehäuses 12 jeweils ein Ringraum 24 gebildet wird.

Die Ventilkolben 20 arbeiten mit ihrem in der Zeichnung oberen Kolbenabschnitt mit Ventilsitzen 26 und mit ihrem in der Zeichnung unteren Kolbenabschnitt mit Ventilsitzen 42 sowie 86 zusammen.

Die beiden Ringräume 24 sind über Kreuz miteinander verbunden, d. h. vom linken Ringraum 24 führt ein Kanal 28 in die Bohrung des rechten Ventilkolbens 20 und mündet in diese, unmittelbar vor dessen Ventilsitz. Entsprechend führt vom rechten Ringraum 24 ein Kanal 30 in die Bohrung des linken Ventilkolbens 20 und mündet in diese, unmittelbar vor dessen Ventilsitz 26.

Jede der beiden Ventilspindeln 16 ist an ihrem zu dem jeweiligen Arbeitskolben 18 entgegengesetzten Ende mit einem Steuerkolben 32 versehen, von denen jeder mit einem im Gehäuse 12 ausgebildeten Ventilsitz 34 zusammenwirkt. Die Steuerkolben sind in Bohrungen im Gehäuse 12 geführt und jeder Steuerkolben 32 ist durch eine Druckfeder 38 in Schliessrichtung, d. h. in Richtung zu den Ventilsitzen 34 ständig beaufschlagt.

Die Arbeitskolben 18 arbeiten mit Ventilsitzen 40 zusammen, wodurch die Verbindung vom Arbeitsanschluss A zum Rücklaufanschluss R geöffnet (wie in Fig. 1) oder geschlossen (wie in Fig. 2) werden kann.

Die beiden Steuerkolben 32 sind in Reihe hintereinandergeschaltet und sie liegen in einem Kanal 36, der vom Arbeitsanschluss B zum Rücklaufanschluss S führt. In Fig. 1 ist dieser Verbindungsweg von B nach S geschlossen, in Fig. 2 dagegen geöffnet.

Die Ventilkolben 20 öffnen und schliessen wechselweise die Verbindung vom Zulaufanschluss P zum Arbeitsanschluss A sowie zum Arbeitsanschluss B. In Fig. 1 ist die Verbindung von P nach B geöffnet, die von P nach A geschlossen, während in Fig. 2 die Verbindung von P nach B geschlossen und die Verbindung von P nach A geöffnet ist.

Das Sicherheitsventil 10 wird durch Vorsteuerventile 58 und 60 angesteuert, die handbetätigt, aber auch elektrisch, elektromagnetisch, mechanisch oder druckbetätigt sein können.

Dem Vorsteuerventil 58 ist eine Speicherkammer 44 und dem Vorsteuerventil 60 ist eine Speicherkammer 46 zugeordnet.

Die Speicherkammer 44 steht über eine Leitung 54 mit dem Vorsteuerventil 58 in Verbindung und sie ist ferner über

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eine Verbindungsbohrung 48 (Fig. 2) und einen Ringkanal 50 (Fig. 2) an den Kreuzkanal 30 angeschlossen.

Die Speicherkammer 46 steht über eine Leitung 56 mit dem Vorsteuerventil 60 in Verbindung und sie ist ferner über eine Verbindungsbohrung 48 und einen Ringkanal 52 (Fig. 2) an den Kreuzkanal 28 angeschlossen.

Über das Vorsteuerventil 58 und eine Leitung 62 kann der in der Zeichnung rechte Arbeitskolben 18 mit Druck beaufschlagt werden und über das Vorsteuerventil 60 und eine Leitung 64 kann der in der Zeichnung linke Arbeitskolben 18 mit Druck beaufschlagt werden.

Die Speicherkammer 44 ist mit einem Entlüftungsventil 74 versehen, dessen Ventilkolben über eine vom Zulauf P abzweigende Zweigleitung 70 und eine Kammer 72 ständig durch den Zulaufdruck beaufschlagt ist.

Bei einem Ausfall der Druckversorgung öffnet das Entlüftungsventil 74 und die Speicherkammer 44 wird über eine Entlüftungsöffnung (Fig. 2) z. B. zur Atmosphäre entlüftet.

Das Druckmittel strömt vom Zulaufanschluss P in eine Zulaufkammer 66 und von dort aus, je nach Stellung der Ventilkolben 20, entweder zum Arbeitsanschluss B oder zum Arbeitsanschluss A.

Zwischen dem Zulauf P und der Zulaufkammer 66 ist ein federbelastetes Rückschlagventil 68 eingebaut, wodurch ein Rückschlag, d. h. ein Rückströmen des Druckmittels aus der Zulaufkammer 66 zum Zulauf P verhindert wird.

Der Arbeitsanschluss B des Sicherheitsventils 10 ist an eine Kammer 80 und der Arbeitsanschluss A ist an eine Kammer 78 des doppeltwirkenden Zylinders 14 angeschlossen, dessen Kolben 82 entweder über die Kammer 78 oder über die Kammer 80 mit Druck beaufschlagbar ist.

Der Arbeitsanschluss A ist über eine Kammer 84 entweder an den Zulaufanschluss P (Fig. 2) oder an den Rücklaufanschluss R (Fig. 1) je nach Stellung der Arbeitskolben 18 und der Ventilkolben 20 anschliessbar.

Das erfindungsgemässe Sicherheitsventil arbeitet fol-gendermassen.

In der in Fig. 1 dargestellten Ruhestellung sind die beiden Vorsteuerventile 58 und 60 geschlossen, d. h. die beiden Arbeitskolben 18 werden nicht mit Druck beaufschlagt. Die Ventilspindeln 16 werden durch die Druckfedern 38 in die in Fig. 1 gezeigte Schaltstellung gedrückt, in der die Verbindung vom Arbeitsanschluss A zum Rücklaufanschluss R geöffnet, die Verbindung vom Zulaufanschluss P zum Arbeitsanschluss A jedoch geschlossen ist. Hingegen ist die Verbindung vom Zulaufanschluss P zum Arbeitsanschluss B geöffnet, die Verbindung vom Arbeitsanschluss B zum Rücklaufanschluss S dagegen geschlossen.

Das Druckmittel kann somit vom Zulaufanschluss P über das Rückschlagventil 68, das vom Druckmittel geöffnet wird, sowie über die Zulaufkammer 66 zum Arbeitsanschluss B und von dort in die Kammer 80 des Zylinders 14 strömen. Die Kammer 78 des Zylinders 14 ist über den Arbeitsanschluss A und die Kammer 84 zum Rücklaufanschluss R entlüftet. Der Arbeitsanschluss A ist mit der Kammer 78 über eine Leitung 88 und der Arbeitsanschluss B ist mit der Kammer 80 über eine Leitung 90 verbunden.

Der Kolben des Zylinders 14 wird somit über den Arbeitsanschluss B mit Druck beaufschlagt und nimmt die in Fig. 1 gezeigte Stellung ein.

Sollte die Druckversorgung am Zulaufanschluss P ausfallen, d. h. kein Mediumdruck am Zulauf P mehr anstehen, so schliesst das Rückschlagventil 68 und verhindert ein Abströmen des Druckmediums aus der Zulaufkammer 66. Eine Abströmung von B nach S über den Kanal 36 wird ebenfalls verhindert, da die beiden Ventilsitze 34 durch die Steuerkolben 32 geschlossen sind.

Eine Abströmung des Druckmittels zum Arbeitsanschluss

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A wird durch die Ventilkolben 20 gesperrt. Der Druck steht somit auch bei Ausfall der Druckversorgung am Arbeitsanschluss B und damit in der Kammer 80 des Zylinders 14 an, so dass der Kolben 82 in der in Fig. 1 gezeigten Position verbleibt, auch bei senkrechter Anordnung des Zylinders.

Bei dem genannten Ausfall der Druckversorgung am Anschluss P wird auch die Zweigleitung 70 und die Kammer 72 drucklos und das Entlüftungsventil 74, das in Öffnungsrichtung z. B. durch eine nicht-gezeigte Feder belastet sein kann, öffnet und gibt seinen Ventilsitz frei, wodurch die Verbindung von der Speisekammer 44 zur Entlüftungsöffnung 76 hergestellt und die Speicherkammer 44 zur Atmosphäre entlüftet wird. Damit fällt die Druckversorgung für das Vorsteuerventil 58 aus und der rechte Arbeitskolben 18 kann trotz Betätigung des Vorsteuerventils 58 nicht mit Druck beaufschlagt werden.

Selbst wenn jetzt das Vorsteuerventil 60 betätigt und damit der linke Arbeitskolben 18 mit Druck beaufschlagt wird und die linke Ventilspindel 16 in die in Fig. 2 gezeigte Position umschaltet, ergibt sich keine Änderung, da der Weg von B nach S nach wie vor durch den rechten Steuerkolben 32 gesperrt ist, während der Weg von B nach A durch den rechten Ventilkolben 20 gesperrt ist, da wie eben erwähnt, der rechte Arbeitskolben 18 in der in Fig. 1 gezeigten Stellung verbleibt, da er nicht vom Vorsteuerventil 58 her mit Druck beaufschlagt werden kann.

Das Sicherheitsventil 10 kann erst wieder nach Beseitigung der Störung in Betrieb gesetzt werden.

Werden nun die beiden Vorsteuerventile 58 und 60 in die in Fig. 2 gezeigte Schaltstellung umgeschaltet, so werden die Arbeitskolben 18 durch das in den Speicherkammern 44 und 46 vorhandene Druckmedium über die Vorsteuerventile und die Leitungen 62,64 mit Druck beaufschlagt, wodurch die Ventilspindeln die in Fig. 2 gezeigte Position einnehmen.

In dieser Position ist die Verbindung von B nach S über den Kanal 36 und die geöffneten Ventilsitze 34 frei, so dass das Druckmittel aus der Kammer 80 des Zylinders 14 abströmen kann. Die Ventilsitze 42 sind durch die Kolben 20 geschlossen.

Das Druckmittel strömt vom Zulauf P über die geöffneten Ventilsitze 86 in die Ringräume 24 und von dort über die Kreuzkanäle 28 bzw. 30 und durch die geöffneten Ventilsitze 26 in die Kammer 84 und von dort zum Arbeitsanschluss A. Die Verbindung von A zum Rücklaufanschluss R ist durch die Arbeitskolben 18 gesperrt. Vom Arbeitsanschluss A wird der Kolben 82 über die Leitung 88 und die Kammer 78 des Zylinders 14 mit Druck beaufschlagt, so dass er die in Fig. 2 gezeigte Position einnimmt.

In Fig. 3 ist eine Fehlschaltung des Sicherheitsventils 10 dargestellt. Wird z. B. nur das Vorsteuerventil 58 betätigt oder bleibt es in betätigter Stellung hängen, so wird der rechte Arbeitskolben 18 mit Druck beaufschlagt und die rechte Ventilspindel in Fig. 3 geht in Arbeitsstellung. Da der linke Arbeitskolben 18 nicht mit Druck beaufschlagt wird, bleibt die linke Ventilspindel in Fig. 3 in Ruhestellung. Als Folge hiervon wird die Speicherkammer 46 über die Verbindungsbohrung 48, den Ringkanal 52, den offenen Ventilsitz 26 des rechten Ventilkolbens 20, den Kanal 84 und den offenen Ventilsitz 40 des linken Arbeitskolbens 18 zum Rücklaufanschluss R entlüftet. Die Speicherkammer 46 wird damit drucklos.

Dies hat zur Folge, dass nun selbst bei Betätigung des Vorsteuerventils 60 der linke Arbeitskolben 18 nicht mehr mit Druck beaufschlagt werden kann, da in der Speicherkammer 46 kein Druck mehr zur Verfügung steht. Die linke Ventilspindel in Fig. 3 kann damit trotz Betätigen des Vorsteuerventils 60 nicht mehr umgeschaltet und in Schaltposition gebracht werden.

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Der Arbeitsanschluss A, der über den Kanal 84 zum Rücklaufanschluss R entlüftet ist, bleibt somit drucklos. Die Verbindung von P nach A ist durch den linken Ventilkolben 20 gesperrt.

Der Arbeitsanschluss B hingegen ist über die Zulaufkammer 66 und den offenen Ventilsitz 42 des linken Arbeitskolbens 20 vom Zulauf P her über das Rückschlagventil 68 mit Druck beaufschlagt.

Obgleich der Ventilsitz 34 des rechten Steuerkolbens 32 geöffnet ist, bleibt die Verbindung vom Arbeitsanschluss B zum Rücklaufanschluss S über den Kanal 36 gesperrt, da der Ventilsitz 34 durch den linken Steuerkolben 32 gesperrt ist.

Über den Arbeitsanschluss B wird somit der Druck in der Kammer 80 des Zylinders 14 aufrechterhalten, während die Kammer 78 über den Arbeitsanschluss A entlüftet ist. Der Kolben 82 des Zylinders 14 verbleibt somit in der in Fig. 3 dargestellten Position.

Wie vorstehend dargelegt, kann das Sicherheitsventil auch bei Betätigung der Vorsteuerventile nicht mehr umgeschaltet werden. Es kann erst wieder in Betrieb genommen werden, wenn die Störung beseitigt ist, d. h. im vorbeschriebenen Fall muss zunächst die Druckversorgung am Zulauf P abgeschaltet und die Vorsteuerventile 58,60 müssen in ihre Ruhestellung gebracht werden. Die beiden Ventilspindeln werden nach Abschaltung der Druckversorgung durch die Federn 38 s in ihre in Fig. 1 gezeigte Ruhestellung geschaltet.

Nach Einschaltung der Druckversorgung kann dann das Sicherheitsventil wieder in Betrieb genommen werden.

Es wurde nur eine beispielsweise Fehlschaltung beschrieben, dieselben Folgen treten aber auch ein, wenn io statt des Vorsteuerventils 58 nur das Vorsteuerventil 60 betätigt wird, oder wenn eine der Ventilspindeln in irgendeiner Position zwischen der Ruhestellung und der Schaltstellung hängenbleibt.

Das vorbeschriebene s/2-Wegeventil besteht somit aus zwei 15 Ventilsystemen, die sich gegenseitig überwachen, wobei keine zusätzliche externe Schaltstellungsüberwachung oder zusätzliche Sicherheitsglieder erforderlich sind. Die Überwachung erfolgt in der Weise, dass, wenn bei einem der beiden Ventilsysteme ein Fehler auftritt, das andere Ventilsystem 20 nicht in Schaltstellung gebracht werden kann, ehe der Fehler beseitigt ist.

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3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

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1. Sicherheitsventil mit zwei parallelgeschalteten über Vorsteuerventile betätigbaren Ventilspindeln mit je einem Arbeitskolben und einem Ventilkolben, wobei die letzteren über Kreuz miteinander gekoppelt sind, sowie je einer Speicherkammer zur Druckmittelversorgung der Vorsteuerventile, dadurch gekennzeichnet, dass jede Ventilspindel (16) mit einem Steuerkolben (32) mit zugehörigem Ventilsitz versehen ist, und dass die Steuerkolben in einem den einen Arbeitsanschluss (B) mit dem einen Rücklaufanschluss (S) verbindenden Kanal (36) in Reihe geschaltet angeordnet sind.

2. Sicherheitsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Steuerkolben (32) ständig durch eine Feder (38) in Schliessrichtung der Ventilspindeln (16) beaufschlagt sind.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Sicherheitsventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Zulaufanschluss (P) ein Rückschlagventil (68) liegt, um den Druck bei Ausfall der Druckmittelzufuhr aufrechtzuerhalten.

4. Sicherheitsventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine der beiden Speicherkammern (44 oder 46) mit einem bei Ausfall der Druckmittelzufuhr öffnenden Entlüftungsventil (74) versehen ist, das vom Zulaufanschluss (P) her in Schliessrichtung durch das Druckmittel beaufschlagt ist.