DE19622198A1 - Vorrichtung zur dynamischen Überwachung von Ventilen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur dynamischen Über­ wachung von Ventilen, insbesondere Sicherheitsventilen für druckmittelbetriebene Verbraucher, mit zwei parallel geschal­ teten, je einen Arbeitskolben und je einen mit diesem ver­ bundenen Ventilteller aufweisenden Wegeventilen, von denen jedes durch ein ihm zugeordnetes Vorsteuerventil schalt­ bar ist.

Es sind Sicherheitsventile bekannt, bei denen durch geeignete Anordnung der Ventilfunktionen gewährleistet ist, daß die Ge­ samtanordnung bei Störungen oder Ausfallen eines Teils oder einer Funktion in eine sichere Ventilstellung geht (DE-PS 30 05 547). Treten beim Einsatz solcher Ventile an einzelnen Bauteilen Veränderungen, z. B. durch Verschleiß oder Ver­ schmutzung auf, so ist trotzdem noch die sichere Funktion gewährleistet, die Schaltvorgänge können jedoch gestört sein.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich­ tung der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß die Funktion des Ventiles ständig überwacht wird.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß an zwei einander zugeordneten Punkten der beiden Wegeventile jeweils ein druckbeaufschlagbares, mechanisches Schaltelement ange­ schlossen ist, durch welche bei unterschiedlichen Drücken an diesen beiden Punkten das Sicherheitsventil sperrbar ist.

Vorteilhaft hierbei ist, daß zur Überwachung des Ventiles keine elektrischen oder elektronischen Komponenten erforderlich sind, die ihrerseits störanfällig sein können.

Vorzugsweise ist jedes Schaltelement aus einer Membran und einem Entlüftungsventil gebildet, wobei das letztere durch eine Feder in geschlossener Stellung gehalten ist und durch die Membran bei unterschiedlichen Drücken an den beiden ge­ nannten Punkten über ein Gestänge geöffnet werden kann.

Vorteilhafterweise ist jede Membran mit dem freien Ende eines Schenkels eines z. B. U-förmigen Hebels verbunden, wobei ferner der Steg des U-förmigen Hebels um seine Längsachse schwenkbar in einem Bügel gelagert ist, der seinerseits um eine ortsfeste Achse schwenkbar ist, die quer zur Längsachse des Steges ver­ läuft, und wobei durch den schwenkbaren Bügel das eine oder das andere Entlüftungsventil betätigbar, das heißt in seine offene Stellung schaltbar ist.

Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist zwischen je­ dem Ende des Bügels und jedem der Entlüftungsventile eine Wippe angeordnet, deren eines Ende mit einer Bremse gekoppelt ist, welche die Wippe bei Betätigung durch den Bügel und damit Öffnung des jeweiligen Entlüftungsventiles in der Öffnungs­ position des Entlüftungsventils festhält, bis die Bremse manuell gelöst wird.

Zweckmäßigerweise ist die Wippe durch eine Feder entgegen der Betätigungsrichtung durch den Bügel beaufschlagt.

Vorteilhafterweise ist ferner diese eine Ende der Wippe mit einer drehbaren Welle verbunden, die von einem Bremsband um­ schlungen ist, derart, daß bei einer Drehrichtung der Welle das Bremsband gelockert und bei entgegengesetzter Drehrichtung der Welle das Bremsband angezogen wird.

Vorzugsweise kann die angezogene Bremse nur manuell gelöst wer­ den.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nach­ folgend anhand der Zeichnung erläutert, in der

Fig. 1 im Schnitt ein erfindungsgemäßes Sicherheitsventil in Ruhestellung zeigt.

Fig. 2 zeigt in perspektivischer Ansicht einen Teil des erfindungsgemäßen Schaltele­ mentes und

Fig. 3 zeigt schematisch in Seitenansicht einen weiteren Teil des erfindungsgemäßen Schaltelementes.

Das Sicherheitsventil 10 nach Fig. 1 hat ein Gehäuse 12, in welchem parallel zwei Wegeventile eingebaut sind, von denen jedes einen Ventilteller 14 und einen mit diesem fest verbundenen Arbeitskolben 16 aufweist.

Jedes der beiden Wegeventile wird vorgesteuert von einem elek­ tromagnetisch betätigbaren Vorsteuerventil 18a bzw. 18b. Das Sicherheitsventil 10 hat einen Zulauf 20, einen Verbraucher­ anschluß 22 und einen Entlüftungsanschluß 24. Die beiden Wege­ ventile sind mittels Kreuzkanälen 26 über Kreuz miteinander ver­ bunden. Von den Kreuzkanälen 26 führen Kanäle 28 zu den Vor­ steuerventilen 18a und 18b und von den letzteren führen Kanä­ le 30a bzw. 30b zu den Arbeitskolben 16.

Die Funktionsweise eines solchen Ventils ist bekannt und bei­ spielsweise in der eingangs genannten Deutschen Patentschrift Nr. 300 55 47 beschrieben.

Von dem Kanal 30a zweigt ein Kanal 32a ab, der zu einem Schaltelement 34a führt. Vom Kanal 30b zweigt ein Kanal 32b ab, der zu einem Schaltelement 34b führt.

Jedes der beiden Schaltelemente 34a und 34b wird gebildet aus einer Membran 36a bzw. 36b sowie einem Entlüftungsventil 38a bzw. 38b.

Beide Elemente, das heißt die beiden Membranen 36a, 36b und die beiden Entlüftungsventile 38a, 38b, werden durch den Druck des Druckmittels im Kanal 30a bzw. im Kanal 30b entsprechend über den Kanal 32a bzw. 32b beaufschlagt. Die Membranen sind nicht direkt mit ihrem zugeordneten Ent­ lüftungsventil gekoppelt, durch die Membranen können aber die Entlüftungsventile bei einer Störung über ein Gestänge be­ aufschlagt und geöffnet werden, wie nachfolgend beschrieben wird.

Die beiden Membranen 36a und 36b sind, wie Fig. 2 zeigt, entsprechend mit den freien Enden der Schenkel 42a und 42b eines z. B. U-förmigen Hebels 40 verbunden. Der die beiden Schenkel 42a und 42b verbindende Steg 44 des Hebels 40 ist um seine Längsachse drehbar in einem Bügel 46 gelagert. Der Bügel 46 wiederum ist schwenkbar um eine ortsfeste (z. B. ventilgehäusefeste) Achse 48, die quer zur Drehachse des Steges 44 verläuft.

An der Unterseite (bezogen auf Fig. 2) der Enden des Bügels 46 ist je ein Nocken 50a bzw. 50b angeformt oder angebracht. Die beiden Nocken 50a, 50b wirken mit den Entlüftungsventilen 38a bzw. 38b zusammen, wie noch erläutert wird.

Fig. 3 zeigt schematisch den Bügel 46 und das Entlüftungs­ ventil 38a, das an den Kanal 32a des Ventiles angeschlossen ist, und das durch die Nocken 50a des Bügels 46 betätigbar ist.

Das Entlüftungsventil 38a hat einen Ventilteller 52, der mit einem Ventilsitz 54 zusammenwirkt, und der mittels einer Druck­ feder 56, einer Platte 58 und einem Verbindungsstift 60 zwischen dem Ventilteller 52 und der Platte 58 gegen den Ventilsitz 54 angedrückt wird und diesen schließt.

Zwischen dem Entlüftungsventil 38a und dem Nocken 50a des Bügels 46 ist eine z. B. plattenförmige oder leistenförmige Wippe 62 angeordnet, deren freies Ende 84 zwischen dem Nocken 50a. und der Platte 58 des Entlüftungsventiles 38a liegt. Das andere Ende 64 der Wippe 62 ist mit einer Bremse 66 ver­ bunden, die ihrerseits aus einer drehbaren Welle 70 und einem Bremsband 72 gebildet ist, das wenigstens einmal voll um die Welle 70 geschlungen ist.

Das eine Ende 74 des Bremsbandes 72 ist ortsfest verankert, während das andere Ende 76 des Bremsbandes 72 über einen Stößel 82 mit einem Taster 80 verbunden ist, der mittels einer Druck­ feder 78 in einer Richtung beaufschlagt ist, in der das Brems­ band 72 angezogen wird.

Die Wippe 62, deren Ende 64 mit der Welle 70 gekoppelt ist, wird durch eine Feder 68 entgegen der Schwenkrichtung des Nockens 50a, das heißt in Schließrichtung des Entlüftungsventiles 38a be­ aufschlagt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet wie folgt. Wenn bei dem Sicherheitsventil nach Fig. 1 die beiden Vorsteuer­ ventile 18a und 18b öffnen, strömt das Druckmittel, z. B. Druck­ luft, durch die beiden Kanäle 30a und 30b, um die Arbeits­ kolben 16 zu beaufschlagen und die beiden Ventilteller 14 aus ihrer in Fig. 1 dargestellten Nullstellung in die Schalt­ stellung umzuschalten, wie an sich bekannt.

Wenn dieser Schaltvorgang ungestört abläuft und beide Ventile 18a und 18b öffnen, steht in den beiden Kanälen 30a und 30b und damit in den beiden Kanälen 32a und 32b praktisch derselbe Druck an, wodurch die beiden Membranen 36a und 36b gleichzei­ tig und gleichmäßig beaufschlagt werden und in ihre Schaltpo­ sition gehen.

Die mit den Membranen verbundenen Schenkel 42a und 42b des Hebels 40 folgen dieser Bewegung der beiden Membranen, das heißt, der U-förmige Hebel 40 führt eine Schwenkbewegung um die Längsachse des Steges 44 aus.

Wenn die beiden Vorsteuerventile 18a und 18b schließen, gehen die beiden Membranen 36a und 36b und der U-förmige Hebel 40 in ihre Ausgangslage zurück.

Bei ungestörtem Betrieb machen somit bei jedem Spiel des Ven­ tiles, das heißt bei jedem Schaltvorgang, die Membranen eine Ab/Auf-Bewegung und der U-förmige Hebel 40 macht eine hin- und hergehende Schwenkbewegung. Der Bügel 46 bleibt bei ungestörtem Betrieb des Ventiles in Ruhe.

Wenn nun aber beispielsweise beim Einschalten des Ventiles, beim Erregen der Magnete der beiden Vorsteuerventile, z. B. das Ventil 18a öffnet, das Ventil 18b dagegen infolge irgend­ einer Störung geschlossen bleibt, so strömt das Druckmittel in den Kanal 30a und von dort in den Kanal 32 a und beauf­ schlagt sowohl die Membran 36a als auch das Entlüftungsventil 38a. Die Kanäle 30b und 32b bleiben dagegen drucklos, weil das Ventil 18b nicht geöffnet hat, das heißt die Membran 36b und das Entlüftungsventil 38b werden nicht druckbeaufschlagt. Das hat zur Folge, das die Membran 36a (Fig. 2) sich in ihre druckbeaufschlagte Schaltstellung nach unten bewegt, während die Membran 36b in Ruhe verbleibt, da sie nicht durch das Druckmittel beaufschlagt wird. Aufgrund dieser einseiti­ gen Bewegung der Membran 36a und des mit ihr verbundenen Schenkels 42a des Hebels 40 wird der Bügel 46 um seine orts­ feste Achse 48, bezogen auf die Fig. 2 und 3, im Gegen­ uhrzeiger geschwenkt, wodurch der Nocken 50a des Hebels 46 (Fig. 3) die Wippe 62 gegen die Kraft der Feder 68 nach un­ ten gegen die Platte 58 drückt, wodurch die Feder 56 zusammen­ gedrückt und der Ventilteller 52 vom Ventilsitz 54 abgehoben und dadurch das Entlüftungsventil 38a geöffnet wird. Über das geöffnete Entlüftungsventil 38a. kann nun das Druck­ mittel aus dem Kanal 32a zur Atmosphäre abströmen, was zur Folge hat, daß der dem Vorsteuerventil 18a zugeordnete Ar­ beitskolben 16 nicht durch das Druckmittel beaufschlagt wird. Das in Fig. 1 linke Wegeventil kann deshalb nicht aus ei­ ner Nullstellung in seine Schaltstellung umgeschaltet werden. Das rechte Wegeventil wird nicht umgeschaltet, weil das Vor­ steuerventil 18b nicht geöffnet hat.

Wenn nun das Druckmittel aus der Leitung 32a durch das ge­ öffnete Entlüftungsventil 38a abströmt, wird die zugehörige Membran 36a entlastet und geht in ihre Ausgangsstellung zurück, wodurch der Bügel 46 wieder seine in den Fig. 2 und 3 dar­ gestellte Ausgangslage einnimmt.

Die Wippe 62 geht jedoch nicht in ihre in Fig. 3 dargestellte Ausgangslage zurück, sie bleibt vielmehr in der durch die Be­ aufschlagung durch den Nocken 50a bewirkten Arbeitsstellung, in welcher die Wippe 62 mit ihrem Ende 84 auf die Platte 58 drückt, und dadurch das Entlüftungsventil 38a geöffnet bleibt. Diese Position der Wippe 62 wird erzwungen durch die Bremse 66. Wenn sich die Wippe 62 bei Betätigung durch den Nocken 50a des Bügels 46 im Gegenuhrzeigersinn dreht, so dreht sich auch die mit ihr verbundene Welle 70 im Gegenuhrzeigersinn, wodurch das Bremsband 72 der Bandbremse 66 gelockert wird.

Wenn jedoch die Wippe 62 in ihre in Fig. 3 gezeigte Ausgangs­ position zurückschwenken will, so wird infolge der Drehung der Welle 70 im Uhrzeigersinn das Bremsband 72 angezogen und dadurch die Welle 70 und damit die Wippe 62 in der Arbeits­ stellung arretiert, in welcher, wie bereits ausgeführt, das Entlüftungsventil 38a geöffnet wird. Die Feder 68 ist eine schwache Feder, die nur dazu dient, die Wippe 62 in ihrer Ausgangslage zu halten.

Das Entlüftungsventil 38a wird somit durch die Bremse 66 über die Wippe 62 in geöffneter Stellung gehalten, in welcher, wie oben bereits ausgeführt, das Sicherheitsventil 10 nicht umschalten kann.

Die Bremse 66 kann nur manuell gelockert werden durch Drücken des Tasters 80 gegen die Kraft der Feder 78, wodurch der Stößel 82 nach rechts in Fig. 3 verschoben wird und dadurch das Ende 76 des Bremsbandes 72 im Gegenuhrzeigersinn geschwenkt wird, wodurch die Bremse gelöst wird und die Wippe 62 in ihre Ausgangsposition zurückschwenken kann. Hierdurch wird die Platte 58 entlastet und der Ventilteller 52 wird durch die Fe­ der 56 wieder gegen den Ventilsitz 54 angedrückt und das Ent­ lüftungsventil 38a wieder geschlossen.

Die Betätigung des Tasters 80 und damit die Lösung der Bremse 66 erfolgt selbstverständlich erst nach Behebung der Störung im Sicherheitsventil 10.

Die in Fig. 3 dargestellte Vorrichtung zur Betätigung des Entlüftungsventiles 38a ist spiegelbildlich zur Mittelachse des Bügels 46 in derselben Weise auch für und zur Betätigung des Entlüftungsventiles 38b ausgebildet.

Claims (7)

1. Vorrichtung zur dynamischen Überwachung von Ven­ tilen, insbesondere Sicherheitsventilen für druck­ luftbetriebene Verbraucher, mit zwei parallel ge­ schalteten, je einen Arbeitskolben und je einen mit diesem verbundenen Ventilteller aufweisenden Wegeventilen, von denen jedes durch ein ihm zu­ geordnetes Vorsteuerventil schaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß an zwei einander zugeordneten Punkten der beiden Wegeventile jeweils ein druck­ beaufschlagbares, mechanisches Schaltelement (34a, 34b) angeschlossen ist, durch welche bei unter­ schiedlichen Drücken an diesen beiden Punkten das Sicherheitsventil sperrbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Schaltelement (34a, 34b) aus einer Mem­ bran (36a, 36b) und einem Entlüftungsventil (38a, 38b) gebildet ist, welches durch eine Feder (56) in geschlossener Stellung gehalten ist, und daß bei unterschiedlichen Drücken durch die ihm zugeordnete Membran (36a, 36b) geöffnet werden kann.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Membran (36a, 36b) mit dem freien Ende eines Schenkels (42a, 42b) eines U-förmigen Hebels (40) verbunden ist, daß ferner der Steg (44) des U-förmigen Hebels (40) um seine Längsachse schwenk­ bar in einem Bügel (46) gelagert ist, der seiner­ seits um eine ortsfeste Achse (48) schwenkbar ist, die quer zur Längsachse des Steges (44) verläuft, und daß durch den Bügel (46) die Entlüftungsventile (38a, 38b) betätigbar sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jedem Ende des Bügels (46) und jedem der Entlüftungsventile (38a, 38b) eine Wippe (62) angeordnet ist, deren eines Ende (64) mit einer Bremse (66) gekoppelt ist, welche die Wippe (62) bei Betätigung durch den Bügel (46) und damit Öffnung des jeweiligen Entlüftungsventiles (38a, 38b) in der Öffnungsposition des Entlüftungsventiles (38a, 38b) festhält, bis die Bremse (66) manuell gelöst wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wippe (62) durch eine Feder (68) entgegen der Betätigungsrichtung durch den Bügel (46) beaufschlagt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Ende (64) der Wippe (62) mit einer drehbaren Welle (70) verbunden ist, die von einem Bremsband (72) umschlungen ist, derart, daß bei einer Drehrichtung der Welle (70) das Bremsband gelockert, bei entgegengesetzter Drehrichtung der Welle (70) das Bremsband (72) jedoch angezogen wird.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4-6, dadurch gekennzeichnet, daß die angezogene Bremse (66) nur manuell lösbar ist.