DE3037401C2

DE3037401C2 - Pneumatische Steuervorrichtung für eine zweihändig zu bedienende Sicherheitseinrichtung

Info

Publication number: DE3037401C2
Application number: DE3037401A
Authority: DE
Inventors: Claude Saint-Peray Guidot; Pierre le Chabeuil Torrivellec
Original assignee: Crouzet SA
Current assignee: Thales Avionics SAS
Priority date: 1979-10-05
Filing date: 1980-10-03
Publication date: 1983-09-01
Also published as: US4306588A; IT1133153B; JPS5660902A; DE3037401A1; FR2466700A1; FR2466700B1; IT8025110A0; JPS6142281B2; CH636412A5

Description

dadurch gekennzeichnet, daß

e) der in der einen (E2) der beiden Versorgungsleitungen herrschende Druck über eine der einen -»5 Stirnfläche des Verschlußstückes des UND-Logikelements zugeordnete Membran (20) in der einen Stellrichtung auf das UND-Logikelement wirkt, während der in der anderen Versorgungsleitung (Ef) herrschende Druck die andere Stirnfläche des Verschlußstücks (19) in Gegenstellrichtung beaufschlagt und

f) die Querschnittsfläche (S₁) des ersten Ventilsitzes (26) des Schaltventils (8) und die vom Speicherdruck beaufschlagte Fläche (Si) des Verschlußstücks (24) des Schaltventils (8) einerseits sowie die wirksame Fläche S'j der Membran (20) und die Querschnittsfläche S'2 des Ventilsitzes (22) des UND-Logikelements (3) andererseits zueinander in folgender Beziehung stehen:

Si

5,

zweiten Ventilsitz (27) mit der Verbraucherleitung (S) verbindbar ist

3. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der im Speicher (7) herrschende Druck mittels einer Steuer-Membran (29) und eines Kolbens (28) auf das Verschlußstück (24) des Schaltventils (8) einwirkt

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2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schaltventil (8) eine Entlüftungs-Leitung (30) zugeordnet ist, die über den Die Erfindung betrifft eine pneumatische Steuervorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Steuervorrichtung ist in der FR-PS 2135 678 beschrieben. Sie ist insbesondere dazu bestimmt, die Hände der Bedienungsperson bei der Steuerung gefährlicher Maschinen, wie beispielsweise Pressen und Schneidemaschinen, zu schützen.

Die bekannte Steuervorrichtung hat jedoch den Nachteil, daß bei einem Leck in der Zuleitung oder bei einem Druck-Ungleichgewicht in den Leitungen die Funktionstüchtigkeit der Steuervorrichtung nicht mehr gewährleistet ist

Dementsprechend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine pneumatische Steuervorrichtung für eine zweihändig zu bedienende Sicherheitseinrichtung bereitzustellen, die auch bei einem Druckabfall in einer der Leitungen zuverlässig funktioniert.

Erfindungsgemäi! wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Kennzeichens des Patentanspruchs 1 gelöst

Weiterbildungen der Erfindung wird in den Unteransprüchen angegeben.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Dabei zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung der Funktionsweise der Steuervorrichtung und

F i g. 2 einen Querschnitt der Steuervorrichtung.

Wie F i g. 1 zu entnehmen ist, weist die Steuervorrichtung zunächst zwei manuell bedievb?re Steuereinheiten M\ und M7 auf, die an ein Versorgungsnetz 1 angeschlossen sind. Überdies sind folgende Funktionselemente vorgesehen: ein eingangsseitig an zwei Versorgungsleitungen a\, 32 angeschlossenes ODER-Logikelement 2; eine eingangsseitig an zwei Versorgungsleitungen b\, bi angeschlossenes UN D-Logikelement 3, wobei die Versorgungsleitungen a\, b\ und 32, fo an die Ausgänge der Hand-Steuereinheiten M\, bzw. M2 angeschlossen sind; einen Speicher 7, der eingangsseitig über eine Drossel 6 mit dem Ausgang S des ODER-Logikelementes 2 verbunden ist; und ein Schaltventil 8, das einerseits mit einem Eingang Ci an den Ausgang des Speichers 7 und andererseits mit dem Eingang Ci an den Ausgang 4 des UN D- Logikelementes 3 angeschlossen ist und einen Ausgang Saufweist.

Das Schaltventil 8 funktioniert derart, daß unter der Bedingung, daß das Steuersignal Ci früher ankommt als das Steuersignal bei Cj, nur der Eingang Ci mit dem Ausgang S verbunden ist. Ist diese Bedingung nicht erfüllt, so ist die Verbindung zwischen dem Eingang Ci und dem Ausgang 5 unterbrochen, so daß das Signal nicht mehr aus dem Ausgang 5 austritt, also am Austritt fehlt.

In F i g. 2 ist eine Ausführung einer pneumatischen Steuervorrichtung gezeigt.

Ein Bauteil 13 dient als Verbindungs-Basis und weist zwei Eingänge E\ und £2 auf, die den Ausgängen der

"if beiden Handsteuerangen von F i g. 1 entsprechen. In ν; gleicher Weise entspricht ein Ausgang Sdem Ausgang S ι des SchaltventHs 8 von F i g. I, wie im folgenden noch '⁴-, eingehender beschrieben werden wird.
: Das Bauteil 13 ist mit dem Bauteil 12 verbunden und

'.; in Höhe der Verbindung ist im Bauteil 13 ein ^; Verschlußstück 14 und ein Sitz 15 vorgesehen, während ; im Bauteil 12 ein Sitz 16 vorgesehen ist, wobei die Sitze 15 und 16 zusammengehören. Das Verschlußstück 14 und die Ventil-Sitze 15, 16 bilden das ODERLogikele- ~> ment 2 der Hg. 1. Das Verschlußstück 14 ist ;-.: translationsbeweglich zwischen den beiden Ventil-Sitzen 15 und 16 angebracht und seitens des Ventil-Sitzes : 15 mittels des am Eingang E₂ herrschenden Versor- ^: gungsdruckes beaufschlagbar, während es auf Seiten des C Ventil-Sitzes 16 mittels in die Bauteile 13 und 12 gebohrter Leitungen durch den am Eingang E\ herrschenden Versorgungsdruck betätigbar ist, wobei '■ eine der Leitungen der Eingangs-Leitung bi des UND-Logikelementes 3 entspricht, wie weiter unten ( näher beschrieben werden wird.

Ü Im Bauteil 12 ist ein Verschlußstück 19 angeordnet,

; das auf der einen Seite durch eine Feder 2t und hn Bedarfsfall durch den am Eingang E₁ herrschenden Druck beaufschlagt wird, während es auf der anderen Seite mittels in die Bauteile 13 und 12 gebohrter Leitungen, von denen die eine der Leitung b\ der F i g. 1 entspricht, durch den am Eingang Ei herrschenden Versorgungsdruck und eine Steuer-Membran 20 beaufschlagt wird. Das Verschlußstück 19 ist beiderseits der beiden Ventil-Sitze 22 und 23 translationsbeweglich angeordnet, wobei letztere mit den gegenüberliegenden Innenwänden des Ventils zusammenwirken. Die Feder 21 und der Druck bei E\ haben das Bestreben, das Verschlußstück 19 in Richtung auf den Ventil-Sitz 23 zu bewegen, während die Membran 20 so ausgelegt ist, daß sie mit einer Vorderseite des Verschlußstückes 19 zusammenwirkt und dieses in Richtung auf den Ventil-Sitz 22 zu bewegen vermag. Das Verschlußstück 19 und die Ventil-Sitze 22,23 bilden das UND-Logikeiement 3 der Fig. 1. Dieses UND-Logikelement weist einen Auspuff E und einen Ausgang G auf, wobei letzterer dem Eingang des Schaltventils 8 entspricht, das im folgenden eingehender beschrieben wird.

Dieses Schaltventil 8 ist im Verbindungsbereich der Bauteile 12 und 11 angeordnet Es weist ein einfaches Verschlußstück 24 auf, das durch einen Kolben 28 verlängert ist. Das Verschlußstück 24 ist translationsbeweglich zwischen einem Ventil-Sitz 26 im Bauteil 12 und einem Ventil-Sitz 27 im Bauteil 11 montiert. Das Verschlußstück 24 wird auf der einen Seite durch die Wirkung einer Feder 25 und vom am Eingang Ci herrschenden Druck beaufschlagt, die das Bestreben haben, das Verschlußstück in Richtung auf den Ventil-Sitz 27 zu bewegen, während es auf der anderen Seite durch den be^; Ci durch eine Steuer-Membran 29 ausgeübten Druck beaufschlagt wird, wobei die Membran 29 im Verbindungsbereirh der Bauteile 11 und 10 angeordnet ist und mit dem Kolben 28 zusammenwirkt, der das Bestreben hat. das Versch'uBstück 24 in Richtung auf den Ventil-Sitz 26 zu bewegen.

Der oben erwähnte Ausgang S kann über den Ventil-Sitz 26 und durch die Bauteile 11, 12 und 13 gebohrte Druchführungen mit dem Eingang Ci des Schaltventils 8 kommunizieren. Im Bauteil 11 ist eine Auspuff-Öffnung 30 ausgespart, die über den Ventil-Sitz 27 mit dem Ausgang £ verbindbar ist.

Das Bauteil 10 weist eine Aussparung auf, die den Speicher 7 von Fig. 1 bildet und über in den Bauteilen 13, 12 11 und 10 ausgebohrte Leitungen mit dem zwischen den Ventil-Sitzen 15 und 16 ausgesparten Freiraum verbunden ist. Der im Speicher 7 herrschende Druck bei C₂ wirkt auf die Membran 29, die ihrerseits mit dem Kolben 28 des Verschlußstückes 24 zusammenwirkt.

Die Ventil-Sitze 26, 27 und die Membran 29 weisen wirksame Querschnittsflächen bzw. Abschnitte Si, & in und Sjauf.

Konstruktionsgemäß besteht zwischen deren Größen die Beziehung:

Der Ventil-Sitz 22 und die Membran 20 weisen wirksame Flächen S'₂ und S3 auf.

Konstruktionsgemäß sind deren Beträge mit den vorhergenannten Größen über die Beziehung

Si S,

verbunden.

Im folgenden wird die Funktionsweise der Steuervorrichtung im einzelnen beschrieben.

Die di.Tch die Handsteuerungen M\ und M₂ abgegebenen Signale erreichen gleichzeitig die Eingänge E\ und Ei. Das ODER-Logikelement (14,15,16) läßt ein Signal an den Eingang des Speichers 7 passieren und gleichzeitig läßt das UND-Logikelemei.t (19,22,23) ein Signal an den Eingang Ci des Schaltventils 8 (24,26,27) passieren.

Da im Speicher 7 noch kein Druck aufgebaut ist, liegt das Verschlußstück 24 am Ventil-Sitz 27 an. Es wird dort durch die Feder 25 gehalten. Ein über die Leitung G eintreffendes Signal wird direkt zum Ausgang 5 übertragen.

Bis sich im Speicher 7 ein Druck aufbaut, liegt das Verschlußstück 24 am Ventil-Sitz 27 an und das Signal bleibt am Ausgang S erhalten - der Druck auf S3 ist niedriger als der Druck auf Sj.

W»rd eine der Handsteuerungen M\ oder Mi gelockert, verschwindet das Signal am Ausgang Ci des UND-Logikelementes, während der Druck bei Ci im Speicher 7, am Ausgang des ODER-Logikelementes, aufrechterhalten wird. Das Verschlußstück 24 bewegt sich mittels der Membrane 29 und des Kolbens 28 in Richtung auf den Ventil-Sitz 26, so daß die Verbindung zwischen dem Eingang G und dem Ausgang S des Schaltventils 8 unterbrochen wird und der Ausgang nunmehr mit dem Auspuff 30 über den Ventil-Sitz 27 verbunden ist.

Sobald die gelockerte Handsteuerung aufs neue betätiji wird, erscheint wieder ein Signal bei G, aber da der Druck auf S3 größer ist als der auf Si, bewegt sich das Verschlußstück 24 nicht.

Allein durch die Lockerung beider Handsteuerungen M\ und Mi verschwinden die Signale in Höhe des Ventil-Sitzes 26 find der Membran 28, deren gemeinsame Betätigung es alsdann ermöglicht, aufs neue ein Signal am Ausgang 5 zu erhalten, (n dieser Beziehung ist das Volumen des Speichers 7 so definiert, daß die Betätigung der Handsteuerungen Mt und Mi durch eine normale Bedienungsperson als gleichzeitig betrachtet werden.

Aufgrund der oben beschriebenen Funktionsweise ist ersichtlich, wie die zwei Versorgungsdrücke bei E\ und

E₂ gleichgehalten werden. Nun kann es aber doch zu einem unbeabsichtigten Ungleichgewicht der Drücke kommen, z. B. durch einen mehr oder weniger ausgeprägten Druckanstieg in den Versorgungsleitungen oder durch ein Leck in der einen oder anderen Handsteuerung, in diesem Falle ist gewährleistet, daß weiterhin kein Steuer-Signal am Ausgang erscheint.

Wenn z. B. am Eingang £j ein Rest-Druck Pj herrscht und der Druck P\ am Eingang Ei vernachlässigbar ist, kommt das Verschlußstück 14 mit dem Ventil-Sitz 16 in Eingriff. Der Druck Pi wird auf den Speicher 7 übertragen. Das Venti! 24 kommt mit dem Ventil-Sitz 26 in Eingriff und die Verbindung zwischen Q und S ist unterbrochen. Der Druck P₂ wird auf gleiche Weise auf die Membran 20 übertragen und das Verschlußstück 19 kommt mit dem Ventil-Sitz 22 in Eingriff, wobei es sich vom Ventil-Sitz 23 löst. Betätigt die Bedienungsperson die Handsteuerung Mi, baut sich am Eingang E\ ein Druck Pi auf, wobei die Beziehung P\ > Pi herrscht. Das VcrschiuSsiück JS ist von seinem Veniii-Siiz 23 frei ümu der Druck P\ erreicht den Ausgang Q. Aber die Verbindung zwischen Q und 5 ist geschlossen, so daß das Verschlußstück 19 den Ventil-Sitz 22 verläßt, um mit dem Ventil-Sitz 23 in Eingriff zu kommen.

Aus diesem Grunde schreibt sich die Ungleichung (2)

oder

2L< A Si P₂ '

(3)

(4)

P₂S₃'< P₁S₂', P₂S₃ > P₁S₁.

Die Beziehung (5) bedeutet, daß sich das Verschlußstück 19 vom Ventil-Sitz 22 löst, um C'i mit dem Auspuff (E) zu verbinden. Die Beziehung (6) bedeutet, daß das

in Verschlußstück 24 weiterhin auf dem Ventil-Sitz 26 anliegt, um die Verbindung zwischen Q und S weiterhin unterbrochen zu halten. Im Hinblick auf die Beziehung (6) sei betont, daß ausgehend vom Druck Pi, der sich am Eingang E₁ aufbaut, der Aufbau dieses Druckes P, in

i> dem Speicher 7 mittels der in Fig.2 nicht gezeigten Drossel 6 mit einer gewissen Verzögerung vollzieht. Aufgrund der Beziehung (6), bei der P₂ der Druck im Speicher 7 ist, wird das Schaltventil 8 seine Position nicht ändern.

Uiugekchri, aüsgctieriu von einem Resturuck F\ am Eingang E\ mit vernachlässigbarem P₂. bewegt sich das Verschlußstück 24 aufgrund des Druckes P| in dem Speicher 7 auf den Ventil-Sitz 26 und die Verbindung zwischen Ci und 5 ist unterbrochen. Baut sich der Druck

J5 P₂, der in diesem Falle größer ist als der Druck Pi, am Eingang E₂ auf, wechselt das Verschlußstück 14 den Ventil-Sitz, ebenso das Verschlußstück 19, das den Ventil-Sitz 22 schließt, und der Druck P₂ baut sich im Speicv-e;· 7 auf und ohne Betätigung des Verschlußstük kes 24 des Schaltventil 8, das ja bereits an dem Ventil-Sitz 26 anliegt, wird die Beziehung (6) beibehalten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Pneumatische Steuervorrichtung für eine zweihändig zu bedienende Sicherheitseinrichtung mit

a) einem ODER-Logikelement (2; 14, 15, 16), das eingangsseitig mit zwei Versorgungsleitungen (a_u S₂, E\, E₂) und ausgangsseitig über eine Drossel (6) mit einem Speicher (7) verbunden ist;

b) einem UND-Logikelement (3; 19, 20,22,23) in Form eines Ventils mit einem aus zwei axial voneinander beabstandeten, über eine Kolbenstange miteinander verbundenen Kolben bestehenden Verschlußstück, deren einander zugekehrte Stirnseiten mit je einem Ventilsitz zusammenarbeiten, das eingangsseitig mit zwei Versorgungsleitungen (b\, fe, £i, E₂) verbunden ist;

c) einem Schaltventil (8), dessen Verschlußstück durch den im Speicher (7) herrschenden Druck gegen einen ersten Ventilsitz (26) bewegt wird und unter der Wirkung des am Ausgang des UND-Logikelements (3; 19, 20, 22, 23) herrschenden, über eine Leitung auf den Eingang Q des Schaltventils (8) /Vertragenen Druckes gegen einen zweiten Ventilsitz (27) bewegt wird, wobei eine Leitung des Ausganges (S) des Schaltventils (8) über den ersten Ventilsitz (26) mit der Leitung des Eingangs (Ci) verbindbar ist und

d) die druckbeaufschlagteF ^lachen des Schaltventils (8) derart ausgelegt sind, daß die Verbindung zwischen seiner Eingangs- 'Hid Ausgangsleitung auch unterbrochen bleibt, wenn der Druck in einer der beiden Versorgungsleitungen nach einem Druckabfall in derselben wiederhergestellt ist, to