DE1187485B

DE1187485B - Dreiwege-Doppelventil in Sicherheitsschaltung

Info

Publication number: DE1187485B
Application number: DEC18883A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Walter Hofmann; Rudolf Nill
Original assignee: Concordia Masch & Elekt
Current assignee: Concordia Masch & Elekt
Priority date: 1959-04-27
Filing date: 1959-04-27
Publication date: 1965-02-18

Description

Dreiwege-Doppelventil in Sicherheitsschaltung Die Erfindung betrifft ein Dreiwege-Doppelventil in Sicherheitsschaltung für einen druckmittelbetätigten Arbeitskolben, bestehend aus zwei Dreiwege-Hauptsteuerventilen, die jeweils an den gleichen Einlaß-, Auslaß- und Arbeitsdruckraum angeschlossen @ sind und deren Umschaltung über vorzugsweise magnetisch betätigte, in eine Vorsteuerdruckleitung zwischengeschaltete. Vorsteuerventile erfolgt.
Derartige Ventile sind beispielsweise zur Steuerung von pneumatisch oder hydraulisch betätigten Arbeitszylindern von Pressen für das Bremsen und Kuppeln bereits in jeweils parallel geschalteter Doppelausführung eingesetzt worden. Dabei sind die Auslaßöffnungen der Ventile im Querschnitt größer gehalten als die Eintrittsöffnungen, so daß beim Ausfall eines Ventils und bei der Übernahme der Entlastung durch das andere Ventil auf Grund des Differenzdruckes des an den Austrittsöffnungen abströmenden Druckmittels ein Schaltvorgang ausgelöst wird, durch den beispielsweise die Stromzufuhr zu der Pressenanlage unterbrochen wird. Da dieser elektrische Schaltvorgang nur dann auftritt, wenn eines der beiden Ventile gestört ist, besteht bei längerem störungsfreiem Betrieb der Pressenanlage die Gefahr, daß sich die Sicherheitsschaltelemente durch Staub, Schmutz oder auch durch Korrosion festsetzen. Damit ist keine Gewähr für ein sicheres Abschalten der Anlage gegeben.
Bei den bekannten Einrichtungen besteht weiterhin der Nachteil, daß während des Betriebes: keine Kontrollmöglichkeit besteht, ob die Schaltelemente ihre Sicherungsfunktion noch einwandfrei ausüben oder nicht. Eine derartige Kontrolle ist jedoch bei pneumatischen oder hydraulischen Vorgängen zur Sicherheit des Arbeitsablaufs eine sehr wesentliche Voraussetzung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde; diese Nachteile zu vermeiden. Das wird dadurch erreicht, daß mit den Ventilspindeln der beiden Hauptsteuerventile je ein Kolbenschieber starr verbunden ist, die sowohl hintereinander in die zu den beiden Vorsteuerventilen führende Vorsteuerdruckleitung als auch zwischen den Vorsteuerdruckraum und eine Auslaßöffnung für den Vorsteuerdruck zwischengeschaltet sind, wobei die Kolbenschieber bei gleicher Stellung die Vorsteuerdruckleitung durchschalten und bei ungleicher Stellung vom Einlaß trennen und an die Auslaßöffnung anschließen.
Durch eine derartige Ausgestaltung arbeitet das erfindungsgemäße Dreiwege-Doppelventil absolut sicher, da die Kolbenschieber bei jedem Schaltvorgang mit den Hauptsteuerventilen mitbewegt werden und daher einer ständigen Kontrolle auf ihre Funktionsfähigkeit unterliegen. Gleichzeitig wird auch ein Festsetzen der Sicherungsorgane wirksam vermieden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Kolben-Schieber jeweils zwei Steuermulden aufweisen, wobei von den Steuermulden des einen Kolbenschiebers eine an die Eingangsseite der Vorsteuerdruckleitung und die andere an die Auslaßöffnung angeschlossen. ist, während beide Steuermulden des anderen Kolben-Schiebers an den Vorsteuerdruckraum angeschlossen sind. Vorteilhaft ist es außerdem, wenn in dem Ventilgehäuse zwischen den Kolbenschiebern zwei Kanäle vorgesehen sind, von denen einer die beiden in die Vorsteuerdruckleitung hintereinandergeschalteten Steuermulden in der oberen Stellung beider Kolbenschieber und der andere in der unteren Stellung beider Kolbenschieber miteinander verbindet, und wenn in dem Ventilgehäuse zwischen den Kolbenschiebern zwei weitere Kanäle vorgesehen sind; welche die zwischen Auslaßöffnung und Vorsteuerdruckraum geschalteten Steuermulden bei ungleicher Stellung der beiden Kolbenschieber miteinander verbinden. Dabei können die beiden Kolbenschieber identisch ausgebildet sein und ein Teil der Kanäle zweckmäßig parallel und der andere Teil über Kreuz zueinander liegen.
In einer besonderen Ausführungsform besteht auch die Möglichkeit zwei Dreiwege-Doppelventile miteinander derart zu koppeln, daß in die Vorsteuerdruckleitung zwischen Eingang und den Vorsteuerventilen alle Kolbenschieber mit jeweils mindestens einer Steuermulde hintereinander zwischengeschaltet sind.

Weitere Einzelheiten des neuen Dreiwege-Doppelventils können der Zeichnung entnommen werden, in welcher bevorzugte Ausführungsbeispiele schematisch dargestellt sind. Diese Ausführungsbeispiele

werden in der nachfolgenden Beschreibung erläutert.

In der Zeichnung zeigt ..

F i g. 1 den Aufbau eines Dreiwege-Doppelventils

mit den einzelnen Steuerleitungen in der Ausgangs-

Stellung,

F i g. 2 zwei gleiche Ventile nach F i g. 1 in gleich-

zeitiger Verwendung rfär- gelrennte Arbeitsvorgänge,

z. B: Btemsen und:, 4uppgI-.

Gemäß F i g. 1 sind -dem gegebenenfalls aus

mehreren Teilen 35a;: 'j# b und 35c zusammenge-

setzten Ventilkörper oder Gehäuse die beiden Haupt-

steuerrventile 1 und -2 nach dem Servokolbenprinzip

eingebaut, die über feste Verbindungen 3 und 4 kraft-

schlüssig mit' den. -zugehörigen Kolbenschiebern 5

und 6 verbunden sind. Die zugehörigen elektro-

magnettsch betät@gteti Vorsteuerventile 7 und 8 mit

den@ülel.en`ÄisläsdnT%'iid Sb u'n'd'-den Wick-

1'ungen 7c und 8 c steuern die Servokolbenräume 39

ünd 40 über 'die Vezbindünggleitungen 41 und 42.

Die Zufuhr des Druckmittels erfolgt über die Zu-

leitungeru 9 und 9 a zu. den Kolbenräumen 45 und 46

der beident:1-Iauptst(#üe#entaile 1 und-2,- die anderer-

seits auch :übehare bpitsraume 1, a und 2 a und die

Auslässe 47 und 48 mit den Arbeitsleitungen 10 und

10 a und den Austrittsleitungen 11 und 11 a je nach

ihrer Stellung in Verbindung, stehen, Die, beiden

elektromagnetisch. betätigten prsteuer, veniile 7 und 8

sind außerdEix-'äWcnbee'die'knschlüsse 49 und 50

aas: die Vorsteuerdrackleitmgen.14 :angeschlossen,

wobei-'dat-Steuernnedium über die Vorsteuerdruck-

leitung 12 zugeführt wird..=Die letztere ist an die Zu-

leitung 9 oder 9 a angeschlossen. Die Auslaßöffnung

` Die,-beidenolhen'schlbneü'Sund 6 sind mit oberen

Swxernulden l5 ündflö,ädndfinit-unteren Steuermul-

dbül7-#indf91$hvesehen'Inleein umgebenden Teil

3Sia,des@eü,res 35-Ist-.ferner in den Zylindern

i', dihtldko7:beiiseheber 5 und 6 eine Anzahl

ori-1?güe@enagebiaeltC. Die Ringnuten 19 und 20

sind 31. miteinander

verbtmde-h-.'1 Die- Rig i21--des' Kolbenschiebers 5

seht mit der `Sf@eüeruleitang 1::2" n Verbindung; wäh-:

ränd ehe äüf gleichet Höhe befindliche Ringnut 22

gs Yö16unscWebA WI mit,@'det Vorsteuerdruckleiiung

19941iwebu&deü1ist; DId danunter - befindlichen beiden

RMgnitreü>23> `hd 2f4'-itel%en dfurch 'den- Verbindungs-

lnal`3V!mlegand'er in Verbindung.' Darunter sind

e'R-ügü`tifieh find 26,..nd-"gunten die Ring-

steht die Ring-

S2ht'L5'desrKölräenscllebers 5 durch den Schrägkanal

5m13 c@erunterstzn -Rtiugnä@t30 des Kolbenschie-

4ers 6 in ` Ve"r-bindüng, .während die Ringnut 26 und

c'le ün@ei"ste@ -Ri'gizi 29- des Kolbenschiebers 5 durch

den Schräg'käntälJ3'4`ütiteinanärverbunden sind. Die

Rirgniit7des Kölbeiisclebdrs 5 ist schließlich mit

der Aüslaßöffn,#ng@18 und dieraufgleicher Höhe be-

firidlche>'Rirign'ut?'28des =Kölbenscniebers 6 mit der

Vorsteuerdruckleitung 14 verbunden: Die Ringnuten

19; 2023, 247 und 28 @S1nd schmal gegenüber den

breItoren Rin: #gnüten >21; 22, 25, 26; 29 und 30.

-;'In F i--W-11 -is die' Ausgangsstellung des Dreiwege-

Doppelvditüs 'dargestellt: Das: pneumatische oder

lydr-aulische

strömt über die Zulei-

tüngen 9@ und 9-a bis zü den Kolbenräumen 45 und 46

der_berdei:aü`t'ste`aervent 1 und 2 und als Steuer-

rn`@ttel' iib Üt--' &`e' V-`örsteüexdrudkleitung 12, die Ring-

nut 21,- die "S@ä'ur'ei-mt2Iäe'1@;' `ctie Rmgnut-23, den Ver-

biüdungskäüäl@2; -die Rügni424; die Steuermulde

16, dWRingnüt 22; die Vorsteuerdruekleitung 14 .und die Anschlüsse 49 und-50 zu den Vorsteuerventilen 7 und B. Die Auslaßöffnühg 13'' ist gesperrt.

Wenn nun die beiden Vorsteuerventile 7 und 8 betätigt werden. und ihre Anker 7 a und 8 a öffnen, werden beide Servokolben 43 und 44 der. Haupt= steuerventfe 1 und 2 mit den zugehörigen Kolbenschiebern 5 und 6 angehoben. Dabei werden die beiden Hauptsteuerventile 1 und 2 über die Verbindungsleitungen 41 und 42 und die Servokolbenräume 39 und 40 auf übliche Weise umgesteuert, und das Druckmedium strömt über die Arbeitsleitungen 10 und 10a zu dem nicht gezeichneten Arbeitskolben. Durch das Hochgehen der Kolbenschieber 5 und 6 werden auch deren Steuermulden 15 bis 18 umgesteuert. Das Steuermedium strömt dabei über die Teile 12, .21, 15, _ 19s 31, 20, -16, 22, 14, 49 und 50 zu. :den Vorsteueiventilen 7 und---8 und betätigt: über die Leitringen 41 und 42 die Servokolben 43 und 44.. Die Auslaßöffnung 13 bleibt nach wie vor- gesperrt. Beim Abschalten der Vorsteuerventile 7 und 8 gehen die Servokolben 43 und 44° und damit auch die Kolbenschieber 5 und 6 wieder in die Ausgangsstellung zurück, und die Arbeitsräume 1 a und 2 a entleeren sich über die Auslässe 47 und. 48 und die Austrittsleitungen 11 und 11 a. .
Sollte nun beim Betätigen des Dreiwege-Doppelventils eines der beiden Vorsteuerventile.7 oder @8 wegen irgendeiner Störung nicht ansprechen und deswegen oder durch eine -sonstige Störung -einer der beiden Kolbenschiebers und -6 stehenbleiben" so wird er zutritt des- Steuermediums zu den Servokolben selbsttätig gesperrt. Wenn z: B. nur der Kolbenschieber 5 angehoben wird, dann-kann das Steuermedium über die Teile 1221, 15, 19, -31 nur bis zu der- Ringnut 20 strömen: Der Zufluß zu der Vor steuerdruckleitnng 14 bleibt also gesperrt: - Das in dieser Leitung befindliche -Steuermittel- strömt über die. Teile 28; 18, 30; 33,- 25, 17, 27 und 13 nach außen ab.- Der Arbeitskolben kann sich -also nicht bewegen.
Ebenso ist es, wenn-umgekehrt der Kolbenschieber 5 in Ruhe bleibt und der Kolbenschieber-6 angehoben wird. Auch in diesem Fall wird die Steuermediumszufuhr gesperrt, und das. in. -den Vorsteuerdruckleitungen befindliche Druckmedium strömt nach außen ab.
Im Bedarfsfalle ist es ohne weiteres möglich; an die Vorsteuerdruckleitung 14 ein druckabhängiges Schaltrelais 36 beliebiger Ausführung anzuschließen, das seinen Schaltkontakt dann öffnet, wenn die Vor= steuerdruckleitung 14 sich ganz oder auf einen Mindestdruck entleert. In, einem Störungsfall betätigt das Schaltrelais 36 ein verschließbares Hauptschaltrelais; durch das die gesamte Anlage aus Sicherheitsgründen bis zur Behebung der Störung zusätzlich verriegelt wird, oder es werden die Wicklungen 7 c und 8 c der Vorsteuerventile 7 und 8 unmittelbar abgeschaltet. Außerdem kann irgendein optisches oder akustisches Signal zur Anzeige einer solchen Störung an das Schaltrelais 36- angeschlossen werden.
Während die F i g. 1 ein Dreiwege-Doppelventil darstellt, welches sich für einen Steuervorgang mit einem Arbeitskolben in eigensicherer Wirkungsweise eignet; zeigt F i g. 2 die gleiche Anordnung mit zwei Arbeitskolben, also z. B. bei Pressen für Bremsen und Kuppeln. In einem solchen Fall sind zwei Dreiwege-Doppelventile der gleichen Art wie in F i g. 1 über die Zuleitungen 9 und 9 a nebeneinander angeordnet. Das rechte Ventil in F i g. 2 ist spiegelbildlich dargestellt. Die einzelnen Teile besitzen die gleichen Bezugszeichen mit entsprechenden Beistrichen. Die Oberteile 35a und 35b des Ventilkörpers sind die gleichen wie in F i g. 1, lediglich der untere Teil 35 c ist bezüglich der verschiedenen Verbindungskanäle etwas- abgeändert.
Dies bedeutet, daß an Stelle der Teile 1, 1.a, 2, 2 a usw. bis 50 in F i g..1 die_ gfeichen Teile in F i g. 2 linke Hälfte als Teile 1', 1 ä , 2', 2a'- üsw. bis 50', und in F i g. 2 rechte Hälfte als die Teile 1", 1 a", 2", 2 a" usw. bis 50" treten. Ferner sind die beiden Dreiwege-Doppelventile durch die beiden Verbindungsleitungen 37 und 38 miteinander verbunden. Dabei stehen die beiden Ringnuten 22' und 22" des linken und des rechten Kolbenschiebers 6' und 6" durch die Verbindungsleitung 37 miteinander in Verbindung, desgleichen die beiden Ringnuten 28' und 28" des linken und des rechten Kolbenschiebers 6' und 6" durch die Verbindungsleitung 38.
Die letztere ist außerdem mit den Vorsteuerdruckleitungen 14' und 14" der beiden Dreiwege-Doppelventile verbunden. Schließlich ist noch bei dem rechten Dreiwege-Doppelventil die Ringnut 21" nicht so wie die Ringnut 21' mit der Vorsteuerdruckleitung 12' bei dem linken Dreiwege-Doppelventil, sondern über eine Schrägleitung 39 a mit der Ringnut 28" des Kolbenschiebers 6" verbunden.
Durch die vorgenannten Verbindungsleitungen ergibt sich, daß in jedem Störungsfall die Vorsteuerdruckleitungen 14' und 14" beider Dreiwege-Doppelventile keine Steuermediumzufuhr erhalten, und zwar gleichgültig, welcher der vier Kolbenschieber 5' und 6' sowie 5" und 6" nicht angesprochen hat. Wenn z. B. der Kolbenschieber 5" des rechten Ventils beim Ausschalten der Vorsteuerventile 7" und 8" nicht in die Grundstellung zurückgeht, fließt das Steuermedium von der Vorsteuerdruckleitung 12' über die Teile 21', 15', 23', 32', 24', 16', 22' sowie die Teile 37, 22", 16", 24 ", 32" bis zu der Ringnut 23". Dort sperrt der angehobene Kolbenschieber 5" die weitere Zufuhr des Steuermediums. In gleicher Weise entleeren sich die Steuermedien in den Vorsteuerdruckleitungen 14' und 14" über die Auslaßöffnung 13" im rechten Ventil.
Die gleiche Wirkung tritt auch ein, wenn ein beliebiger anderer Kolbenschieber angehoben bleibt oder wenn irgendeiner der vier Kolbenschieber bei Betätigung in der Grundstellung stehenbleibt. Es findet somit in. jedem Falle (im übrigen selbstverständlich auch bei dem Beispiel nach F i g. 1) eine gegenseitige Verriegelung statt, die jederzeit vollkommen eigensicher arbeitet und jeden Störungsfall anzeigt, wobei außerdem die angehobenen Kolbenschieber in die Ausgangsstellung zurückgehen, die Arbeitsvorgänge unterbrochen und der oder die Arbeitskolben entleert werden. Selbstverständlich lassen sich auch bei einer Anordnung von zwei Dreiwege-Doppelventilen nach der Erfindung entsprechend F i g. 2 im Bedarfsfalle in die Vorsteuerdruckleitungen 14' und 14" oder in eine von beiden noch zusätzliche Schaltrelais 36 wie bei dem Beispiel nach F i g. 1 einbauen.

Claims

Patentansprüche: 1. Dreiwege-Doppelventil in Sicherheitsschaltung für einen druckmittelbetätigten Arbeitskolben, bestehend aus zwei Dreiwege-Hauptsteuerventilen, die jeweils an den gleichen Einlaß-, Auslaß- und, Arbeitsdruckraum angeschlossen sind und deren Umschaltung über vorzugsweise magnetisch betätigte, in eine Vorsteuerdruckleitung zwischengeschaltete Vorsteuerventile erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß mit den Ventilspindeln (3, 4) der beiden Hauptsteuerventile -(1, 2) je. ein Kolbenschieber (5, 6) starr verbunden ist, die sowohl hintereinander in die zu den- beiden -Vorsteueruentilen (7, 8) führende Vorsteuerdruckleitung (1214) als auch zwischen den Vorsteuerdruckraum (144) und eine Äusiaßöffnung (13) für den Vorsteuerdruck zwischengeschaltet sind, wobei die Kolbenschieber bei gleicher Stellung die Vorsteuerdrucldeitung durchschalten und bei ungleicher Stellung vom Einlaß (12) trennen und an die Auslaßöffnung (13) anschließen.
2. Dreiwege-Doppelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenschieber (5; 6) jeweils zwei Steuermulden (15 bis 18) aufweisen, wobei von den Steuermulden des einen Kolbenschiebers (5) eine (15) an die Eingangsseite (12) der Vorsteuerdruckleitung und die andere (17) an die Auslaßöffnung (13) angeschlossen ist, während beide Steuermulden (16, 18) des anderen Kolbenschiebers (6) an den Vorsteuerdruckraum (14) angeschlossen sind.
3. Dreiwege-Doppelventil nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Ventilgehäuse zwischen den Kolbenschiebern (5, 6) zwei Kanäle (31, 32) vorgesehen sind, von denen einer (31) die beiden in die Vorsteuerdruckleitung (12 bis 14) hintereinandergeschalteten Steuermulden (15, 16) in der oberen Stellung beider Kolbenschieber und der andere (32) in der unteren Stellung beider Kolbenschieber miteinander verbindet.
4. Dreiwege-Doppelventil nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Ventilgehäuse zwischen den Kolbenschiebern (5, 6) zwei weitere Kanäle (33, 34) vorgesehen sind, welche die zwischen Auslaßöffnung (13) und Vorsteuerdruckraum (14) geschalteten Steuermulden (17, 18) bei ungleicher Stellung der beiden Kolbenschieber miteinander verbinden.
5. Dreiwege-Doppelventil nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kolbenschieber (5, 6) identisch ausgebildet sind und die Kanäle (31, 32) parallel und die Kanäle (33, 34) über Kreuz zueinander liegen.
6. Dreiwege-Doppelventil nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Dreiwege-Doppelventile miteinander gekoppelt sind, derart, daß in die Vorsteuerdruckleitung zwischen Eingang' (12') und den Vorsteuerventilen (7', l", 8', 8") alle Kolbenschieber (5', 6', 5", 6") mit jeweils mindestens einer Steuermulde (15', 16', 16", 15", 18") hintereinander zwischengeschaltet sind (F i g. 2).
7. Dreiwege-Doppelventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermulden (16', 16") über eine Leitung (37), die Steuermulden (21", 18") über eine Leitung (39a) und die Steuermulden (18`, 18") über eine Leitung (38) unabhängig von der jeweiligen Stellung der Kolbenschieber miteinander verbunden sind, während die Steuermulden (15', 16' und 16", 15") über die Xfinäle (3112132? und 31' ?p 32") nur mitein- ,and'er, veribuxtd6n,}:i"d=wenn jeweils innerhalb beider Kolbeü#'cl&berpaae (5', 6' und 5", 6") die @olbeÜschebet gleiche Stellungen einnehmen. 8DreWege-Doppelv@til nach den Ansprü- cheri. 6 und 7, dadurch ekennzeichnet, daß bei tau eichei Stellung der olbenschieber innerhalb ekel oder beidef :lZdlbenschieberpaare die Vor- steuerdrucldeituing Über die Kanäle (33', 34' und/ ' oder g3('', 34") an ene öder beide Auslaßöffnun- gen,(13'; 13") änesellossen ist.

9. Dreiwege-Doppelventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsteuerdruckleitung eingangsseitig an den Einlaßdruckraum (45, 45@ der Dreiwege-Hauptsteuerventile angeschlossen ist. 10. Dreiwege-Doppelventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß an den Vorsteuerdruckraum (14) ein druckabhängiges Schaltrelais (36) als zusätzliches Sperrelais und/oder Anzeigerelais angeschlossen ist.