DE1550589A1

DE1550589A1 - Fluid-Durchflussregler

Info

Publication number: DE1550589A1
Application number: DE19661550589
Authority: DE
Inventors: Zeuner Kenneth W
Original assignee: Weston Instruments Inc
Current assignee: Weston Instruments Inc
Priority date: 1965-01-21
Filing date: 1966-01-20
Publication date: 1969-06-12
Also published as: FR1466687A; GB1140221A; US3357444A

Description

der Firma Weston Instruments, Inc., 614 Frelinghuysen Avenue,

' Newark, New Jersey, U.S.A.

betreffend:

"Fluid-Durchflußregler"

Die Erfindung bezieht sich auf einen Fluid-Durchflußregler, und insbesondere auf einen Fluid-Verteiler zum Steuern des Betrie-^; bes eines Fliidmotors in Abhängigkeit von einem Regeleinfluß.

Fluidsysteme betätigende Fluidmotore, wie Kolben-Verstellorgane,, werden in der industriellen und in der Raumfahrttechnik häufig für die Regelung anderer Fluidsysteme, wie Dampf-, Hydraulik- oder Verbrennungsysteme, verwendet. In solchen Anwendungsfällen ist es oft erwünscht, die Arbeitsweise der solche anderen Systeme regelnden Verstellorgane in dem Moment unter Kontrolle zu haben, wenn eine fehlerhafte Funktionsweise in dem Verstellsystem oder in dem geregelten System eintritt. Wenn z.B. die Temperatur oder der Druck in dem Regel- oder dem geregelten System kritisch wird, kann es erwünscht sein, ein Ventil in einer Brennstoff-,

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Dampf- oder Hydraulikleitung in dem geregelten System zu schließen. Ebenso kann es in einem solchen Falle auch erwünscht sein, ein anderes Ventil, beispielsweise in einem Kühl-Iluidsystem, zu öfnen oder ein ganzes System abzusperren.

Jedenfalls ist es ohne weiteres ersichtlich, daß es in solchen Anwendungsfällen oft erwünscht ist, daß eine Vorrichtung zum Kontrollieren der Arbeitsweise eines Ifluidmotors oder-Verstellorganes in Abhängigkeit von einer Anzeige, einer fehlerhaften Betriebsweise oder kritischer Grenzwerte entweder in dem Fluidmotorsystem oder in dem von dem Fluidmotor gesteuerten System.

Ein typischer Anwendungsfall eines solchen Regel- oder Steuersystems findet sich in einem herkömmlichen Stellungsregelsystem mit einem in geschlossenem Kreislauf arbeitenden Verstellorgan, wobei der Pluidfluß einem hydraulischen Kolben zugeführt wird, der seinerseits eine Last bewegt. Die Laststellung wird elektrisch gemessen und zum Vergleich mit einem die gewünschte Stellung _wiedergebenden Signal zurückgelätet. Das sich daraus ergebende fehlersignal wird verstärkt und als Eingangsstrom zu einem Servoventil weitergeleitet, um den Durchfluß durch dieses

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Servoventil zu kontrollieren. Wegen der in solchen System/vorhandenen engen Toleranzen läßt sich ein mechanisches Versagen der miteinander zusammenwirkenden Teile des Servoventils oftmals nicht vermeiden, was z.B. durch das Vorhandensein kleiner Peststoffteile in der Hydraulikflüssigkeit verursacht werden kann. Zusätzlich kann der Flüssigkeitsdruck in dem Hydraulik-Verstellorgan-System auf ein kritisches niedriges Niveau abgesunken sein. Auch kann eine von außen herrührende Fehlfunktion in der mit dem Hydraulikkolben arbeitenden Einrichtung oder dem betreffenden System eintreten; Es ist deshalb erwünscht, eine Einrichtung zu schaffen, die in Verbindung mit einem solchen Servoventil eingesetzt werden soll, wobei das Servoventil die Arbeitsweise des Verstellorganes im Falle eines solchen Vereagens regelt, um dadurch ein kontrolliertes Versagen des Verstellorgan-Systems zu

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erreichen. Das soll seinerseits sicherstellen, daß der Verstell organ-Mechanismus oder dessen hydraulischer Korben bei einem solchen Versagen in einer vorbestimmten Weise betätigt wird, was soviel bedeuten soll, als daß er mit Sicherheit gefahrlos versagt bzw. abschaltet.

Der Erfindung hat die Aufgabe zugrundegelegen, eine neue und verbesserte abschaltsichere Kontrolleinrichtung für ein Fluidmotorsystem zu schaffen, und zwar insbesondere in Form eines abschaltsicheren Verteilers zur Verwendung mit einem Fluidventil, wobei der Verteiler so arbeitet, daß beim Eintreten einer Fehlfunktion in dem Regel- oder dem geregäten System der Fluidfluß zu einer Verstelleinrichtung geregelt wird. Mit anderen Worten soll eine Einrichtung in einem Fluidsystem geschaffen werden, zum wahlweisen Steuern der Arbeitsweise einer fluidbetätigten Einrichtung in Abhängigkeit von einer Fehlfunktion entweder in dem Fluidsystem oder in einem außenliegenden System.

Von diesen Zielen geleitet, beabsichtigt die Erfindung,eine Vorrichtung in einem Fluidsystem zum Kontrollieren des Fluidflusses von einem Regelventil zu einer fluidgetriebenen Einrichtung beim Eintreten einer Fehlfunktion in dem Fluidsystem oder in einem außenliegenden System. Die Vorrichtung nach der Erfindung umfaßt ein Gehäuse mit Durchlaßwegen, die eine Verbindung mit den üblichen Fluidöffnungen des Regelventils herstellen. In dem Gehäuse ist eine Ventilbohrung vorgesehen und so angeordnet, daß sie die -Durchlaßwege durchkreuzt. Ein sogenanntes Spulen- oder Kolbenventil ist in der Ventilbohrung verschiebbar angeordnet. Ein Ende der Ventilbohrung ist normalerweise-an eine Fluiddruckquelle angeschlossen, um das Ventil in einer ersten Stellung in dem Zylinder zu halten, die die Einrichtung außer Betrieb setzt. Am entgegengesetzten Ende des Ventils sind Einrichtungen vorgesehen, um das Ventil beim Nachlassen des Fluiddruckes von dem einen Ende der Venti!bohrung her in eine zweite Stellung zu be-

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wegen. Außerdem ist ein auf eine Fehlfunktion in dem Fluidsystem, in dem Regelventil oder in einem außenliegenden System ansprechendes elektrisch betätigtes Pilotventil vorgesehen, um das unter Druck stehende Ende der Ventilbohrung mit einem Niederdruckauslaß zu verbinden, so daß die Einrichtung am entgegengesetzten Ende des Ventils in der Lage ist, das Spulenventil in eine zweite Stellung zu bewegen. In der zweiten Stellung bewirkt das Spulenventil, daß das Fluid von der unter Druck stehenden Fluidquelle unmittelbar zu der fluidgetriebenen Einrichtung geführt wird, womit das Regelventil überbrückt wird. Weiterhin ist an der Einrichtung eine Kulissenplatte vorgesehen, um die Druckfluidzufuhr zu der fluidgetriebenen Einrichtung auf verschiedene Art und Weise zu steuern, so daß die fluidgetriebene Einrichtung in einer von verschiedenen ausgewählten Betriebsarten dazu gebracht werden kann, mit Sicherheit zu versagen bzw. abzuschalten.

Die Erfindung iet inihren Einzelheiten anhand eines in der Zeichnung dargestellten AusführungBbeispieles näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch ein .elektrisch betätigtes

Servoventil und eine abschaltsichere Verteilereinrichtung nach der Erfindung, wobei letztere sich in Betriebsstellung befindet,

Fig. 2 einen schematischen Schnitt durch die Verteilereinrichtung in ihrer normalen Ruhelage,

Fig. 2A eine schematische Schaltung eines Servoventils und einer an eine Verstelleinrichtung betriebsmäßig angeschlossene abschaltsichere Einrichtung mit elektrischen Rückkopplung zwischen dem Verstellorgan und dem Servoventil,

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Pig. 3 eine als Umsehalteinrichtung dienende Kulissen-¹ platte,

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Pig. 4 einen Schnitt durch die Platte entlang Linie 4-4 in Pig. 3, '

Pig. 5 eine andere als Umsehalteinrichtung dienende

Kulissenplatte mit einer anderen Anordnung der Verbindun^durchlässe und

Pig. 6 eine isometrische Darstellung der Sicherheitsabschalteinrichtung, in der die Lage der Kulissenplatte dargestellt ist.

In Pig. 1 ist ein Servoventil 11 an der Überseite eines Sicherheitsabschalt-Verteilerventils 13, die beide zusammen eine Anordnung 15 bilden, dargestellt. Das Servoventil 11 ist eines der bekannten Servo-Regelventile.

Das Servoventil besteht aus einem gepolten elektrischen Schaltmotor mit einem Paar Permanentmagneten 17 und 19, die parallel zueinander zwischen oberen und unteren Polstüoken 21 und 23 angeordnet sind. Ein Motoranker 25 erstreckt sich in Luftspalte zwischen den Polstücken. Der Anker ist durch ein biegsames Rohrteil 27 abgestützt. Das Biegerohr wirkt außerdem ^: als eine Diohtung zwischen dem elektromagnetischen Teil und einem hydraulischen Abschnitt des oben beschriebenen Ventils. Bin Spulenpaar 29 umgibt den Anker 25, wobei an jeder Seite des biegsamen Rohres 27 eine der Spulen angeordnet ist. Ein laschen- oder klappenartiges Stück 31 ist im Mittelpunkt des Ankers starr befestigt und erstreckt sich durch das biegsame Rohr 27* Das sich durch das biegsame Rohr erstreckende Laschen- oder Klappenende führt zwischen zwei Düsen-oder Austrittsöffnungen 33 und 35 in dem hydraulischen Abwchnitt des Ventiles hinduroh. Das Vorhandensein der Lasche oder Klappe zwischen den zwei Düsen schafft ewei

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veränderliche Öffnungen zwischen den Düsenspitzen und der Lasche oder Klappe. Durch eine Einlaßöffnung 37 wird Fluid zu dem hydraulischen Abschnitt zugeführt. Das fluid gelangt über einen Filter 39 und durch zwei stromaufwärts ortsfest angebrachte Düsenöffnungen 41 und 43 zu den "beiden veränderlichen Düsenaustrittsöffnungen. Die in zwischen den beiden festangebrachten und den veränderlichen Düsenaustrittsöffnungen angebrachten Kammern 45 auftretenden Drücke werden entgegengesetzten Enden eines sogenannten Spulenventila 47 in dem hydraulischen Abschnitt zugeführt.

Das sogenannte Spulen- oder Kolbansehieberventil ist ein herkömmliches Schieberventil, b-üi dem der Abfluß von der einen Ventilseite der Verlagerung der Spule bzw. des Kolbens aus einer Null-Lage, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, proportional ist. Eine Rüokhol-Blattfeder 49 ist an dem Anker 25 befestigt und erstreckt sich durch das Laschen- oder Klappenteil 27 in einen Schlitz 51 in der Mitte des Spulen- oder Kolbenventils. Eine Verlagerung der Spule oder des- Kolbens biegt die Rückholfeder ab und übt ein Verdrehung smoment auf die Anker-Laschenanordnung aus«

Wenn ein Signal zu den Motorwicklungen 29 zugeführt wird, wird auf den Anker 27 ein Verdrel^ingsmoment ausgeübt, das ihn um die biegsame Rohrstütze schwenken läßt. Die daraus resultierende Bewegung der Lasche führt zu einer Vergrößerung der einen Düsenöffnung und zu einer Verkleinerung der andren. Diese Ungleichheit zwisohen den veränderlichen öffnungen ruft einen Differentialdruck in den Zwischenkammern 45 hervor, was zu einer Verlagerung der Spule bzw. d®⁸ Kolbens führt. So wie sich der Kolben bewegt, wird das der Kolbenverlagerung proportionale Verdrehungsmoment durch die Rückhofelfeder auf den Anker übertragen. Dieses Verdrehungsmoment wirkt dem durch den Motor entwickelten entgegen, und ein Drehmoment-Gleichgewichtszustand stellt sich ein, wenn das Verdrehungsmoment der Rückholfeder dem des elektrischen Motors gleich ist. Als Ergebnis kann sich die Klappe frei bewegen,

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um ein Gleichgewicht zwischen dem elektrischen Eingangsdrehmoment und dem Verdrehungsmoment der Rückholfeder zu erzeugen. Das Gleichgewicht dieser Verdrehungsmomente bringt eine direkte Proportionalität zwischen der Kolbenverlagerung und dem Binganssignal hervor.

Fig. 2A zeigt eine schematische Darstellung des Servoventils mit Steueröffnungen G₁, O₂ des Ventils, die an einen Verstellmechanismus53 angeschlossen sind, der eine last, wie z.B. ein Durchflußsteuerventil in einem industriellen Herstellungsverfahren, antreibt. Die Stellung der Last wird elektrisch gemessen und zum Vergleich mit einem die gewünschte Stellung darstellenden Signal rückgeführt. Das sich ergebende* Signal wird aur Bildung eines Eingangsstromes zu dem Servoventil für die Kontrolle des Fluidflusses durchdieses Ventil verstärkt.

Für den PaIl₉ daß eine ?ΐ" ^Ί ". surrei :n in dem Servofluidsystem eintreten sollte, ist es erwünsc..*t-_s den -, „^etelliseeiiP-niBmus in einer geünschten Arbeitsstellung au verriegeln. Bs ist die Aufgabe des Sicherheitsabschalt- oder Verriegelungsverteilerventilfnach der Erfindung, die fluidgetriebene Vorrichtung oder das Verstellorgan bei einer solchen Fehlfunktion in einer gewünschten Stellung festzuhalten. Das Sicherheitsabschalt- oder Verriegelungs-Verteilerventil 13 ist in schematischer Form in den Figuren 1 und 2 dargestellt. Die Verteilereinrichtung umfaßt ein Gehäuse 55» das so ausgebildet ist, daß das Servoventil 11 angeschlossen werden kann. Eine Reihe von Verteilereifalaßöffnungen sind an der oberen Seite des Verteilers angebracht, um eine Fluidverbindung zu passenden Öffnungen an dem Servoventil herzustellen. An der unteren Seite des Verteilers ist eine Anzahl entsprechender AusLaß öffnung en vorsehen. Jede dieser Öffnungen an der Hilfsventil- und Ober- und Unterseite des Verteilers sind durch die Bezugszeichen P, E, G- und Cp, wobei diese Bezugszeichen den Druck-Fluideinlaß, den Fluidauslaß sowie die Steueröffnung 1 bzw. die Steuerüffnung 2 bezeichnen, gekennzeichnet. Die Steueröffnungen 1 und 2 stellen

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eine Verbindung mit dem Veretellorgan her» um den Vtreteilkolben in eine gewünBchte Stellung zu bringen. Bin Bjetem von DurohtrittBkanälen ist in dea Verteiler «wleohen den Binlaß- und Auelaßöffnungen vorgesehen, um eine Jiuidverbindung !wischen den Servoventil und dea Veretellorgan zu schaffen* Außerdem enden Seile dieser sich zwischen den Verteilereinlaß- und außlaßöffnungen erstreckenden purohlaBkanäle in einer dicht beieinander angeordneten Gruppe von JJffnungen 57 an einer äußeren Oberfläche dee Gehäuses. Die Gruppe roh öfinungen 97 ist durch eine an die-

Ber Stelle angeordnete KulieBtnjlfttte 59 Überdeckt.

Sine zylindrische Yefttilbohruag 61 erstreckt sich durch das Innere des Gehäuse 55 von dteeen einer Bndoberfläche zu der andren. An ihrem einen Ende lit die Bohrung zu einem Abschnitt 63 erweitert. Sine Deckplatte $5 «abließt das eine Ende der zylindrischen Bohrung ab, während feine andere Deckplatte 67 den gegenüberliegenden erweiterten jBndabschnitt 63 der Bohrung abschließt. Bin Kolbenventil 69 ist verschiebbar in der zylindrischen Bohrung 61 angeordnet. Sin Paar ausgedrehter oder ausgefräster Abschnitte 69*70 lit am Umfang des Kolbenventiles in gegenseitigem Abstand angebracht. An dem einen Ende des Kolbenventile ist ein Planschteil 71 engebracht, der von dem erweiterten Abschnitt 63 der Bohrung aufgenommen wird. Sine Feder oder ein Spannteil 73 ist «wischen dem flanschabsohnitt 71 des Kolbenventil· und der den erweiterten Abschnitt der Bohrung bedeckenden Bndplatte 67 angeordnet.

Bine weitere zylindrische Bohrung 75, die im folgenden als Pilotventilbohrung bezeichnet wird, ist in dem Gehäuse, von einer außenliegenden Oberfläche bis zu einer annähernd in Gehäusemitte liegenden Stelle hergestellt. In der zylindrischen Bohrung befindet eich ein verschiebbarer tolben oder ein Pilotventil 77. Bin erweiterter Abschnitt %3 der Bohrung iet mit einem Gewinde für die Aufnahme einer Solenoid« 81 versehen, das seinerseits einen mit dem Kolbenventil. 7t verbundenen Kolben 82 aufweist.

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Das die Einlaß- und Auglaßöffnungen F, E, O^ und O^ an der Ober- und Untere eite t#r bind ende Syeteni von Durohlaß-,kanälen sei im Zuaaimtnhang mit Figur 2 beianrieben, die das Sicherheitsabsohalt-Verteilerfentil in einer Buhestellung zeigt. Es ist ein Durchlaßkanal 83 gezeigt, der aion von der Öffnung F an der Unterseite des Verteiiergefcäuaee aufwarte eretreokt und in die Pilotventilbohrung 75 iß der Kitte sviaeheaihren Buden ' mündet. Ein anderer Durohlaßfrartal Θ4, der ebenfalls die Pilotventilbohrung schneidet, erstreokt sioh nach oben au der öffnung F an der Oberseite des Gehäuaaö, wO-bei diese Öffnung F in Verbindung mit der Einlaßöffnung dee ßervoventila steht. Ein JKirohlaQ-kanal 86 erstreckt eich ewieöheij. der^iotventilbohiun^?! und der Bohrung 61 des Spulen- ode? Kol^ößvantils, um dem linen finde des Kolbenventils 69 Fluiddruck 8U*ufÜÖ/en. Ein Filter 87 und eine eingezogene Düsenöffnung %& aittä ifr der Filotventilbohrung zwischen den Mündungen der Durohlaßkanftle QJ .und 86 angprdnet. Sin mit seinem einen Ende ebenfalle in Verbindung mit der Pilot*-ventilbohrung 75 stehender Durclilaukanal 89 tretreokt Bioh von der Bohrung 75 in einem Winkel abwärts #u ain^r Offnung 91, die eine ^ der Öffnungen ist, die zusammen die dicht beieinander angeordnete Gruppe von öffnungen 57 bilden·

Die die -Verbindung mit den an. der Oljer- und an der Unterseite-äes Gehäuses angebrachten Auetritteöffnungen E herstellenden Durchlaßkanäle verlaufon wie folgt» Sin DuronlaSkanal 92 erstreckt' sich senkrecht nachoben von der Aulaßöffnung E UA der Unterseite deeGehäuses, um in einen horizontalen Durohlaflkanal 93 zu münden. Ein senkrechter Durchlaß 94 erstreckt sich abwarte von einem Ende des Durchlaßkanales 93 zu dem erweiterten Bohrung·abschnitt 63} der Spulen- bzw. Kolbenventilbohrung 61. Sin kurzer senkrechter Durchlaßkanal 96 erstreckt eich von dem horizontalen Durchlaßkanal 93 nach oben, um eine Verbindung mit der Aulaßöffnung E an der Oberseite des Verteilergehäuaes herzustellen· !Bin senkrechter Durchlaßkanal 97 erstreckt sioh abwärts von dem horizontalen Durohlaßkanal 93 zujeiner Öffnung 98 in dir Reicht von Öffnungen 57 an der Unterseite des Gehäuses. Bin kurier Durohlaß-

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kanal 99 erstreckt eich abwärta von dem linken Ende des horizontalen Durchlasses 93 zu dem einen Ende der Pilotventilbohrung mit dem Kolbenventil 77.

Sie Kontrollöffnung O₁ an der Unterseite des Gehäuses steht in Verbindung mit einem senkrecht nach&ben in die zylindrische Ventilbohrung 61 verlaufenden Durchlaßkanal 101. Ein anderer senkrechter, seitlich gegenüber dem Durchlaßkanal 101 versetzt angeordneter Durchlaßkanal 103 erstreokt eich von der Ventlbohrung 61 au der Öffnung 0. an der Oberseite des Gehäuses nach oben. Ein gekrümmter Durchlaßkanal 105 verläuft von der Ventilbohrung 61 zu einer Öffnung 107 in der dicht beieinander angeordneten Gruppe von öffnungen 57 nach unten.

Die untere Kontroll- oder Steueröffnung Gg ist über einem sich nach oben erstreckenden DurchlaSkanal 109 mit der Ventilbohrung 61 verbünden. Weiterhin verläuft ein gegenüber dem Durchlaß 109 seitlich versetzter Durchlaßkanal 111 von der Ventilbohrung 61 naoh oben zu der Steueröffnung Gp an der Oberseite des Gehäuses, Ein senkrechter Durchlaßkanal 113 geht von der zylindrischen Ventilbohrung naoh unten aus und mündet in einer Öffnung 115 in der dicht zusammen angeordneten Gruppe von öffnungen 57.

Die über der Gruppe von öffnungen 57 angeordnete Verteiler-Kulissenplatte 59 besitzt in den Figuren 1 und 2 dargestellte Durchlässe, die ausgesuchte Öffnungen miteinander verbinden, womit verschiedene Betriebsweisen der Sicherheitsabschalt-Verteilereinrichtung ausgewählt werden können.

Bei der Erläuterung der Betriebsweise der in den Figuren 1 und 2 der Zeichzjung schematisch dargestellten Vorrichtung, sei zuerst auf die Figur 2 Bezug genommen, in der das Verteilerventil in einer Buhvelage gezeigt ist, so daß das Servoventil die Arbeitsweise des Verstellorganes, #ie in Figur 2 A gezeigt, kontrolliert.

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Eine unter Druck stehende Fluidquelle 1st an die untere Öffnung P angeschlossen, wodurch das ganze hydraulische System unter einen Fluid-Druck gesetzt wird. Dieser Fluid-Druck wird über den Durchlaß 83 an die ' Ventilbohrung 61 weitergegeben. Weiterhin wird er auf die Durchlaßkanäle 84-, 86 und 89 übertragen, um auch das Servoventil, das eine Ende des Spulen- oder Kolbenventil 69 und die mit der Kulissenplatte 59 in Verbindung stehende öffnung 91 unter Druck zu setzen. Das unter Druck stehende fluid in dem Durchlaßkanal 86 muß-durch einen Filter 87 und eine eingesogene Düsenmündung 88 hindurchströmen.* Dabei wirkt die Düeenöffnung 88, deren Querschnitt etwa ein Viertel des Querschnittes der Pilotventilbohrung 75 beträgt, ale ein Druckverteiler aus Gründen, die im folgenden erläutert sind.

Der durch den Durchlaßkanal 86 auf das linksseitige Ende des Spulen- oder Kolbenventils ausgeübte Druck drängt das Kolbenventil gegen die Wirkung der an seinem entgegengesetzten Ende angeordneten Feder 75 nach rechts, um das Ventil in einer Ruhestellung, wie in Figur 2 dargestellt, zu halten. In solchseiner Ruhestellung wird das über den Durchlaßkanal 89 und die Austrittsöffnung 91 in Verbindung mit der Kulissenplatte 59 stehende Druck-Fluid über einen inneren Durchlaßkanal in der Platte zu der öffnung 107 und dem Durchlaßkanal 105 weitergeleitet, der jedoch an seinem anderen Endejäurch das Kolbenventil 69 verschlossen ist. Der Pilöttentilkolben 77 wird durch das Solenoid 81 in einer in die Bohrung 75 hineinragenden Stellung gehalten, um die Verbindung zwischen der Pilotventilbohrung 75 und dem Durchlaßkanal 99 abzusperren. Der sich senkrecht nach oben erstreckende, mit der Ventilbohrung 61 in Verbindung stehende Durchlaßkanal 84 dient der Weiterleitung des unter Druck stehenden Fluids an das Servoventil. Das durch die obere Öffnung P in das Servoventil eintretende Fluid gelangt durch den Filter in das Servoventil und strömt von dort durch die fest angeordneten Düsenmündungen an den beiden Enden des Filters. Dieses Fluid wird durch die Düsenöffnung und

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das Spulenventil entweder zu der Austrittsöffnung E oder zu einer der Kontroll- oder Steueröffnungen O₁ oder O₂ in Abhängigkeit von der Stellung des Spulenventils in der Servoventileinrichtung weiter* geleitet. . ' "

Wie sich weiterhin aus Figur 2 ergibt, gelangt das das Servoventil durch die Öffnung E verlassende Fluid abwärts durch den Durchlaßkanal 96 in den langgestreckten horizontalen Durchlaßkanal 93. Der Durchiaßkanal 96"ist mit dem sich abwärts erstreckenden Durchlaßkanal 92 verbunden, wodurch eine Verbindung mit der Auslaßöffnung E an der Unterseite des Gehäuses hergestellt wird. Ebensowerden jegliche durch die Kontroll- oder Steueröffnungen O₁ und Op in dem Sfrvoventil hindurchtretende Fluide mit Hilfe von Durchlaßkanälen 103 bzw. 111 zu der zylindrischen Ventilbohrung 61-weitergeleitet. Von der Kontroihl- oder Steueröffnung O₁ durch den Durchlaßkanal 103 fließendes Fluid kann mit Hilfe der vertieften Abschnitte 68 an dem Spulen- oder Kolbenventil in die Ventilbohrung 61 gelangen und von dort in den senkrecht nach unten verlaufenden Durchlaßkahal 101 strömen, der seinerseits in Verbindung mit der unteren Kontroll- oder Steueröffnung O₁ an der Unterseite des Gehäuses steht. Fluid, das das Servoventil durch die Kontroll- oder Steueröffnung 0« und den Durchlaßkanal 111 beaufschlagt, kann dann mittels des anderen vertieften Abschnittes 70 an dem Spulen- oder Kolbenventil in die Ventilbohrung 61 gelangen und von dort in den senkrecht abwärts verlaufenden Durchlaßkanal 109 zu der Kontroll- oder SteueröffnungOo an der Unterseite des Gehäuses. Es ist somit leicht zu erkennen, daß das Sicherheitsabschalt-verteilerventil, wenn es sich in der in Figur 2 dargestellten Ruhelage gefindet, keinen verändernden Einfluß auf den Durchfluß des Fluides von dem Servoventil ausübt.

Das solenoidbetätigte Pilotventil ist mit einer nicht dargestellten Steuereinrichtung verbunden, die auf eine Fehlfunktion in dem Servosystem oder eine Fehlfunktion in einem außenliegenden System, das seinerseits unter der Kontrolle des Servosystems steht,

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anspricht. Beim Eintreten einer solchen Fehlfunktion oder Fehlleistung wird das Solenoid von der Steuereinrichtung aberregt, wodurch sich die Kolbenstange 82 und der Kolben 77 naoh links, wie in Figur 1 gezeigt, bewegen, um den Durchlaßkanal 99 zur Verbindung mit dem Inneren der Pilotventilbohrung 75 zu öffnen. Das andere Ende des Durchlaßkanalβ8 99 steht in Verbindung mit dem langen horizontalen Durchlaßkanal 93, der seinerseits mit den Auslaßöffnungen E verbunden ist. Diese Bewegung des Kolbens bei Abschaltung des Solenoids wirkt sich deshalb dahingehend aus, daß ein 'l'eil der Pilotventilbohrung, des Durohlaßkanalee 86 und des linken Endes der Spulen- oder Kolbenventilbohrung durch den Durchlaßkanal 99 in Verbindung mit dem AutLaßeystem des Verteilersysteae gebracht wird. Das entlastet den Druck an dem linken Ende des Spulen- pder Kolbenventil^ und läßt daduroh die Spannfeder 73 an dem entgegengesetzten Ende des Kolbenventils dessen Kolben wirksam nach links in der zylindrischen Ventilbohrung bewegen. Die eingezogene oder verengte Düsenöffnung 88 in der Bohrung 75 verhindert, daß der rechts von der Düsenöffnung liegende Teil der Bohrung 75 unter Auslaßdruck gesetzt wird, so daß der mit der Bohrung 75 in Verbindung stehende Durchlaßkanal 89 unter einem ausreichenden Druck gehalten wird, um den Verstellmechanismus zu betätigen, wenn das Sicherheitsabschalt-Verteilerventil sich in Betriebsstellung befindet.

Wie in Figur 2 der Zeichnung gezeigt, wird durch diese Verlagerung des Kolbenventils die Stellung der Ausnehmungen 68 und 70 in der Bohrung 61 derart verändert, dafl die mit den oberen Steueröffnungen CL und Cp in Verbindung stehenden Durchlaßkanalβ 103 und 111 abgesperrt werden. Zugleich werden durch die Vereohiebung des Kolbenventils die Vertiefungen 68 und 70 über die Öffnungen zu den Durchlaßkanälen 105 und 113 geaohoeben, die entsprechend mit durch die Verteilerkulissenplatte 59 bedeokten Öffnungen 107 und 115 in Verbindung stehen. Mit Hilfe der ausgewählten Anordnung von Durchlässen in der Kuliesenplatte können jetzt die Steueröffnungen O₁, C₂ an der Unterseite des Gehäuses nit

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den Druck- "bzw. AusLaßleitungen verbunden werden. Deshalb führt, wie oben im Hinblick auf die Arbeitsweise des Sicherheitsabsohalt-Verteilers beschrieben, dieser Vorgang zur Absperrung der Steueröffnungen CL, Op an der Unterseite des Verteilergehäuses .von den oberen Öffnungen O₁, Cp, und die unteren Kontrollöffnungen werden unmittelbar an die Druck- und Austrittsleitungen angeschlossen, wodurch das Servoventil von dem Fluidsystem überbrückt wird. Durch Veränderung der Anordnung der Durchlaßkanäle in der Verteilerkulissenplatte können verscheidene Betriebsweiaengetroffen werden, um eine gewünschte Arbeitsweise des Verstellmechanismus zu bewirken.

Bei der in Figur 1 gezeigten Anordnung von Durchlässen ist die Druckleitung durch die Durchlaßkanäle 83, 89, 105 und 101 an die Steueröffnung O₁ angeschlossen. Zugleich ist die Austrittsleitung über die Durchlaßkanäle 92, 93, 97,=113 und 109 mit der Steueröffnung Cp verbunden. Infolgedessen wird der in Figur 2 A dargestellte Verstellmechanismus nach rechts verschoben und in .dieser Stellung durch den Fluß des Fluids durch das Sicherheitsabschalt-Verteilerventil gehalten. Durch Umschalten oder Austauschen der die gruppenweise angeordneten Öffnungen 57 an der Außenseite des Gehäuses überdeckenden Kulissenplatte 59 kann die gegenseitige Verbindung der Steueröffnungen C₁ und Cp mit den Druck- und Austrittsöffnungen wiederhergestellt werden, um sich dae Verateilorgan wieder nach links bewegen au lassen, um das Verstellorgan in dieser Stellung bei Versagen des Systems festzuhalten oder für eine Abgleichung der Steueröffnungen, indem man eine freie Bewegung des Verstellorganes durch^ußere Kräfte zuläßt J3e die obenerwähnten Betriebsweisen zulassende Anordnung und Auslegung der Kulissenplatte sei im folgenden in ihren Einzelheiten besohrieben.

Figur 6 zeigt weitere konstruktiv· Einzelheiten des Sicherheit aabachalt- oder Verriegelungsverteilers. Für die Anbringung des Verteilers an dem Servoventilgehäuse sind vier Bolzenlöcher .121

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in dem Gehäuse vorgesehen. Das Solenoid 81 für die Bewegung des Stempels 82 und des Kolbens 77 in der Pilotventilbohrung 75 {Fig. 1 und2) ist von dem Verteilergehäuse 55 naoh ausgehend dar- . , •gestellt. Für den Anschluß des Solenoids an ein elektrisches Steuer-, system für die Betätigung des Sicherheitsahschalt-Verteilers sind | Leitungsdrähte 123 vorgesehen. Die Endplatten 65 und 67 sind an gegenüberliegenden Enden des Gehäuses für die Abdeokung der Enden der in Längsrichtung durch das Gehäuse hergestellten und in Fig. gestrichelt angedeuteten Kolbenventiltoohrung·63 angeordnet. Die oberen Öffnungen P, E, C₁ und O₂ sind so dargestellt, wie sie in der Oberseite des Verteilergehäuses hergestellt sind. Diese öffnungen sind so angeordnet, daß sie mit ähnlichen öffnungen am Boden des Servoventils zur Deckung kommen. Gleichermaßen sind die unteren öffnungen in dem Verteiler auch so angeordnet, daß eine Verbindung mit dem Verstellmechanismus und den Druck- und Austrittsleitungen geschaffen wird. An einer Vorderfläche 127 ist ein rechteckig vertiefter Abschnitt 125 vorgesehen. Abschnitte der in dem Gehäuse hergestellten Durchlaßkanäle sind in Form ihrer Austrittsöffnungen in der dicht beieinander angeordneten Gruppe von Öffnungen 57 in dem vertieften Abschnitt 125 des Gehäuses gezeigt. Die Kulissenplatte 59,die; . für eine Auswahl der Betriebsweise des Verriegelungsverteilers vorgesehen ist, ist lediglich zum besseren Verständnis aus ihrer normalen Lage in der Vertiefung 125 herausgenommen dargestellt.

Die oben beschriebene Kulissenplatte ist in größerem Maßstabe in Figur 5 dargestellt, wo zu erkennen ist, daß Paare der Öffnungen in der Platte durch im Inneren der Platte hergestellte Durchlaßkanäle, die in der Zeichnung gestrichelt angedeutet sind., verbunden sind« Diese Anordnung der Durchlaßkanäle ermöglicht zwei verschiedene Betriebsweisen des Verteilers in Abhängigkeit davon, wie die Kulissenplatte in der Vertiefung 125 angeordnet ist. Bei der in Figur 6 dargestellten Orientierung der Platte werden die Öffnungen 98, 115 und die Öffnungen 107, 91 mit einander verbunden, und zwar in der gleichen Weise, wie das in Fig. 1 dargestellt ist.

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Es ist leicht zu erkennen, daß durch Drehen der KuliSeenplatte um 90° die Durchlaßkanäle in der Platte 59 die Öffnungen 98,107 und die öffnungen 91, 115 miteinander verbinden würden, so daß der Verstellkolben nach links bewegt und beim Betrieb des Sicherheitsabsohalt-Verteilers in diteer Stellung gehalten wird. An der Kuliββtnplatte sind BefestigunglÖoher 129 für die Anbringung · der Plätte an dem Gehäuse in dem vertieften Abschnitt 125 an der Gehäueevordtreeite 127 vorgesehen.

Bine andere ausgeführte Kuliaeenplatte ist In I¹IgUr 3 dargestellt t die lediglich «inen einzelnen Durohlaßkanal «wischen . den öffnungen 107 und 1*15 besitzt. Wenn der aUigettsiotiere Verteiler in Betrieb ist, sind wie das in Fig. .2 gezeigt ist, die öffnungen 107 und 115 an die Öffnungen O₁ und 0 an der Unterseite des Gehäuses durch verschiedene Durohlaßkanält angeschlossen. Deshalb ist bei der in Fig. 3 dargestellten Stellung der Kuliasenplatte eine unmittelbare Fltissigkeitsverbindung zwischen den Kontroll- oder Steueröffnungen hergestellt, um einen Durchfluß oder- eine freie Bewegung des Fluids von der einen Seite des Verstellkolbene zu der anderen zu schaffen, damit sich der Kolben unter der Wirkung der mit dem Verstellorgan verbundenen Last frei bewegen kann.Eine andere Betdebsweise ergibt sich durch die Ver- ' wendung einer Platte, die-alle Öffnungen in der Gruppe von Öffnungen 57 blockiert, so daß das· Verstellorgan beim Betrieb des aussetzeicheren Verteilers in seiner Stellung verriegelt wird.

Da das Solenoid-Pilotventil normalerweise erregt wird, um den aussetzsicheren Verteiler außer Betrieb zu Betzen, wird irgendein elektrisches Versagen des Systems einen automatischen Betrieb des aussetzeicheren Verteilers zur Folge haben. Ebenso wird, da der Verteiler durch den auf das Spulen- bzw. Kolbenventil einwirkenden Fluid-Druok in einer Ruhestellung gehalten wird, irgendein Versagen in dem fluid-Drucksystem automatisch den Verteiler betätigen. Obwohl ein Verstellmechanismus anhand eines Beispieles

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für die Arbeitsweise des aussetzsicheren Verteilers beschrieben worden ist, ist es ersichtlich, daß der aussetzsichere Verteiler auf jegliches Fluidsystem angewendet werden kann, da? beim Eintreten eines besonderen Falles gesteuert oder überwacht werden muß. Ein solcher Fall ist natürlich nicht auf Fehlfunktionen in Fluidsystemen begrenzt, sondern kann irgendein Fall oder Vorgang sein, bei dem es erwünscht ist, ein Fluidsystem in der durch das aussetzsichere Verteilerventil erreichten Weise zu steuern oder zu überwachen.

Obgleich bestimmte Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt und beschrieben worden sind, ist es klar, daß Änderungen und Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne den weiteren Rahman der Erfindung zu verlassen, irjdem alle unter den Schutzbereich der Erfindung fallende Ausführungsformen liegen.

909824/0885 - Patentansprüche -

Claims

1850589

Patentansprüche

Yerteilerventilanordnung für die überwachung des blueses eines Fluids von einer Druckfluidquelle über ein Regelventil zu einem Fluidmotor, das einen Druekmitteleihlaß, einen Druckmittelauslaß und Steuerdurchlässe aufweist, gekennzeichnet durch ein federbelaetetes Spulen- oder Kolbenventil (69), das in Abhängigkeit von einem Fluiddruck an einem Steuerdurchlaß, zwischen einer ersten und einer zweiten Stellung bewegbar ist, sowie durch Dur^hlaßwege bzw. -kanale» die eine fluidverbindung von dem Regelventil zu dem Motor über das Ventil (61)in dessen einer Stellung und unmittelbar zwischen dem Motor und den Einlaß- bzw. Auslaßöffnungen indessen anderer Stellung bilden.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlaßwege bzw. -kanäle eine Ihirehlaßwählplatte (59) zum wahlweisen Verbinden der FLüssigkeitsdurchlaßöffnungen (91, 98, 107, 115) enthalten.

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