DE3410426A1

DE3410426A1 - Ueberwachungseinrichtung fuer ein sicherheitsventil

Info

Publication number: DE3410426A1
Application number: DE19843410426
Authority: DE
Inventors: Logan Harold Southfield Mich. Mathis; Douglas Magnus Rochester Mich. Thornton
Original assignee: Ross Operating Valve Co
Current assignee: Ross Operating Valve Co
Priority date: 1983-04-05
Filing date: 1984-03-21
Publication date: 1984-10-11
Also published as: DE3410426C2; BR8401573A; CA1227990A; GB8406864D0; IT8420373A0; MX159643A; JPH029230B2; GB2137737B; FR2544048A1; IT1173559B; FR2544048B1; JPS59205088A; GB2137737A; DD218934A5; US4542767A

Description

BESCHREIBUNG;

Die Erfindung betrifft eine überwachungseinrichtung für eine Sicherheitsventileinrichtung zum Anzeigen von Fehlfunktionen.

Zur Erhöhung der Sicherheit von pneumatisch betätigten Werkzeugen wie z.B. Stanzpressen oder dergleichen ist es bekannt geworden, eine als Zweifachventil ausgebildete Sicherheitsventileinrichtung zwischen dem Druckeinlaß und dem Arbeitsauslaß der pneumatisch betätigten Vorrichtung anzuordnen. Bei diesen Anordnungen wird der Vorrichtung der Arbeitsdruck vom Einlaß nur dann zugeführt, wenn beide Ventile sich in ihrer Öffnungsstellung befinden. Bei

¹^ einer Fehlfunktion eines der Ventile kann die Presse nicht mit Druck beaufschlagt werden. Beispiele solcher Sicherheitsventile sind z.B. gezeigt in US-PS 3 670 767 (mit den Reissue Patents 28,520 und 31.161), US-PS 3 757 818,

US-PS 3 858 606 und US-PS 4 257 455. 20

Im Zusammenhang mit derartigen Sicherheitsventilen sind Überwachungseinrichtungen bekannt geworden, die anzeigen, ob eines der Ventile in einem fehlerhaften Zustand steckengeblieben ist. Eine derartige Überwachungseinrichtung macht die Bedienungsperson auf eine Fehlfunktion aufmerksam.

Bei einer Ausfuhrungsform einer vorbekannten Überwachungseinrichtung, wie sie in der oben genannten US-PS 4 257 dargestellt ist, ist ein Pendelventil vorgesehen, das auf

den Druck stromab der einzelnen Ventilkörper anspricht, derart, daß ein Fehlfunktionssignal angezeigt wird, wenn eines der Ventilkörper auf seiner stromabwärtigen Seite mit Druck beaufschlagt ist und der andere nicht. Diese überwachungseinrichtungen sind insofern von Nutzen, als

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sie eine genaue überwachung der Funktion beider Ventile

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ermöglichen. Diese überwachungseinrichtungen sind jedoch kompliziert und erhöhen den Aufwand der Sicherheitsventileinrichtung .

Bei einer anderen Ausführungsform einer Überwachungseinrichtung ist ein druckempfindlicher Schalter im Arbeitsauslaß vorgesehen, und in der Entlüftungsöffnung ist eine Drosselstelle vorgesehen, und zwar normalerweise in Form eines gedrosselten Geräuschdämpfers. Wenn somit eines der Ventile in geöffneter Stellung steckenbleibt, entsteht eine Auslaßdruckleckage, die ein Pehlfunktionssignal liefern kann. Da jedoch derartige Einrichtungen die Verwendung von Drosselstellen in der Entlüftungsöffnung erfordern, können sie die Funktion der zugehörigen Geräte ungünstig beeinflussen.

Durch die vorliegende Erfindung soll eine vereinfachte Überwachungseinrichtung für eine Sicherheitsventileinrichtung geschaffen werden. Insbesondere soll eine vereinfachte und in der Herstellung billigere Überwachungseinrichtung geschaffen werden, die Fehlfunktionen in einer mit zwei Ventilen versehenen Sicherheitsventileinrichtung . erfaßt, um bei allen Betriebszuständen eine Fehlfunktionsanzeige zu liefern.

Die vorliegende Erfindung ist in Anspruch 1 gekennzeichnet. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

SQ Anhand der Zeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Sicherheitsventileinrichtung mit einer erfindungsgemäß ausgebildeten Überwachungseinrichtung, wobei sich die

Ventil in ihrer Außerbetriebsstellung befinden;

Fig. 2 einen Teilquerschnitt durch die Überwachungseinrichtung, und zwar in der Betriebsstellung der Ventileinrichtung;

Fig. 3 eine schematische Ansicht der Sicherheitsventileinrichtung bei einer Fehlfunktion.

Eine Sicherheitsventileinrichtung mit Überwachungseinrichtung ist bei 11 dargestellt und weist ein Gehäuse 12 auf.

Das Gehäuse 12 besitzt einen Einlaß 13 auf einer Seite und einen Arbeitsauslaß 14 auf der anderen Seite. Der Arbeitsauslaß 14 ist an einer Arbeitskammer 15 angeschlossen, die die Arbeitskammer einer Kupplungsbremseinheit für eine Presse sein kann. Üblicherweise hat ein Unterdrucksetzen der Arbeitskammer 15 zur Folge, daß die Kupplung eingerückt und die Presse betätigt wird, während ein Entlüften der Arbeitskammer 15 eine Betätigung der Bremse zur Folge hat.

Der Einlaß 13 führt zu einem Gehäusekanal 16, der Druckmittel einer Einlaßkammer 17 angrenzend am Bodenabschnitt des Gehäuses 12 zuführt. Der Gehäusekanal 16 führt außerdem zu einem Durchlaß 18, der zwei Vorsteuerventile 19,20 versorgt. Die Vorsteuerventile 19, 20 sind in einem Ventilblock 21 angebracht, der auf der Oberseite des Gehäuses 12 abgestützt ist.Wie dargestellt, kann es sich bei den Vorsteuerventilen 19, 20 um normalerweise geschlossene Dreiwegeventile handeln, die von Elektromagneten 22 bzw. 2 3 betätigt werden. Wenn die Elektromagnete entregt sind, werden Kanäle 24, 25, die von den Auslassen der Vorsteuerventile zum Gehäuse 12 führen, an entsprechende Entlüftungsöffnungen (nicht gezeigt) der Vorsteuerventile angeschlossen. Wenn die Elektromagnete 22, 23 erregt sind, werden die Kanäle 24, 25 mit Druckmittel versorgt, und zwar von

den Durchlässen 18, die zu Einlaßöffnungen 28, 2 9 im Ventilblock 21 führen.

Zwei mit Ventilschäften versehene Ventile 31, 32 sind in dem Gehäuse 12 angeordnet. Die Ventilschäfte haben denselben Aufbau. Jeder Ventilschaft ist mit einer sich durch ihn hindurcherstreckenden Stange 33 versehen, an deren oberen Ende ein Kolben 34 befestigt ist. Jeder Kolben 34 ist gleitbar gelagert in einem entsprechenden Zylinder 35, der von dem Kanal 24 bzw. 25 beaufschlagt wird.

An den unteren Enden der Stangen 33 sind Verlängerungen 36 angeformt, die in Lagern 37 am unteren Ende des Gehäuses 12 abgestützt werden. Der gesamte Ventilschaft wird auf diese Weise während seiner Gleitbewegung an seinen entgegengesetzten Enden statt in einem mittleren Abschnitt

radial abgestützt und somit geführt. 15

Jedes Ventil 31 bzw. 32 weist ein als Einlaßventil dienendes und als Tellerventil ausgebildetes Ventilteil 38 auf, das an der Stange 33 oberhalb der Verlängerung 36 sowie innerhalb der Kammer 17 befestigt ist. Der Ventilteil 38 ist in Anlage mit einem Ventilsitz 39 bewegbar, gegen den er von einer als Schraubenfeder ausgebildeten Druckfeder 41 angedrückt wird. Die Druckfeder 41 ist zwischen dem Ventilteil 38 und dem Lager 37 angeordnet. Da die Ventilteile 38 im Schließzustand mit dem Druck in der

²^ Einlaßkammer beaufschlagt sind, werden sie in abgedichtetem Zustand gehalten.

Zwei als Schieberventile ausgebildete Ventilteile 42 sind an mittleren Abschnitten der Ventilschäfte der Ventile 31 und 32 angeformt. Diese Ventilteile 42 sind als Erweiterungen von Hülsen 43 ausgebildet, die von der Stange 33 getragen werden und die mit Bunden 44 in Bohrungen 45 innerhalb des Gehäuses 12 zusammenwirken. Wie dargestellt, können die Ventilteile 42 mit einem vorgegebenen kleinen Spalt 46 versehen sein, so daß sich eine vorgegebene und

kontrollierte Leckage an Druckmittel ergibt. Ferner ist zu beachten, daß die Ventilteile 42 eine Abnutzung aufgrund von Reibung und Gleitbewegung entlang der Bunde 44 nicht ausgesetzt sind, da jeglicher auf die Ventilschäfte ausgeübte Seitendruck von den Kolben 34 und den Verlängerungen 36 statt von den Ventilteilen selbst aufgenommen wird. Die Leckage an den Ventilschiebern vorbei ist somit auch nach längerem Betrieb vorgegeben und ändert sich praktisch nicht.

Ferner sind zwei sich überkreuzende Kanäle 47 und 48 vorgesehen, die ausgehend von Zwischendruckbereichen, die von Bohrungen 45 stromab des Ventilteils 38 jedes Ventiles gebildet werden, zu dem Ventilteil 42 des anderen V.entiles führen. Das heißt, der Kanal 47 verbindet den Zwischendruckbereich stromab des Ventilteils 38 des Ventiles 31 mit dem Ventilteil 42 des Ventiles 32, während der Kanal 48 von dem Zwischendruckbereich stromab des Ventilteils 38 des Ventils 32 zum Ventilteil 42 des Ventils 31 führt. Die als Schieberventile ausgebildeten Ventilteile wirken somit als Einlaßventile bzw. zweite Ventile, die stromab der als Tellerventile ausgebildeten Ventilteile angeordnet und mit diesen in Reihe geschaltet sind.

Eine Auslaßkammer 49 ist im Gehäuse 12 oberhalb der Ventilteile 42 gebildet, wobei Kanäle 51 von den Ventilteilen zu der Auslaßkammer 49 führen. Die Auslaßkammer 49 ist mit dem Arbeitsauslaß 14 verbunden.

Zwei als Entlüftungsventile dienende und als Tellerventile ausgebildete Ventilteile 52 sind an den Enden der Ventilschäfte der Ventile 31, 32 angrenzend an den Kolben 34 gebildet. Wenn sich die Ventile 31, 32 in ihrer Außerbetriebsstellung befinden, werden die Ventilteile 52 von

^c5 Ventilsitzen 53 wegbewegt, so daß die Auslaßkammer 49 mit

einer mit einer Entlüftungsöffnung 55 versehenen Entlüftungskammer 54 in Verbindung treten kann. Der Arbeitsauslaß 14 ist somit mit der Entlüftungsöffnung 55 parallel geschaltet/ während sie durch zwei parallele Strömungswege mit dem Einlaß 13 verbunden ist, wobei jeder Strömungsweg zwei in Reihe geschaltete Ventile enthält.

Der Ventilblock 21 enthält eine Überwachungseinrichtung zum Anzeigen einer Fehlfunktion der Ventileinrichtung.Die Überwachungseinrichtung wird mit Signalen versorgt, die den Druck in den von den Bohrungen 45 gebildeten Zwischendruckbereich stromab der Ventilteile 38 darstellen. Zu diesem Zweck sind zwei Fühlerkanäle 56 und 57 im Gehäuse 12 gebildet, die sich von den Bohrungen 45 stromab der Ventilteile 38 und stromauf der Ventilteile 42 zu der Oberseite des Gehäuses 12 erstrecken. Die Fühlerkanäle 56, können mit einer Drosselstelle versehen sein und stehen mit Fühleröffnungen 58 bzw. 59 im Ventilblock 21 in Verbindung. Die Fühleröffnungen 58, 59 werden von einem quergebohrten Kanal 61 geschnitten, der am einen Ende durch einen Stopfen 62 verschlossen ist. Der quergebohrte Kanal 61 steht mit einer druckempfindlichen Vorrichtung 63 in Verbindung. Die Vorrichtung 63 kann ein druckempfindlicher Schalter oder irgendeine andere Einrichtung sein, die den Druck abfühlt und ein Signal liefert, das einen Druck vorgegebener Größe im Kanal 61 darstellt.

Zur Erläuterung der Funktionsweise sei ein Anfangszustand angenommen, bei dem die Elektromagneten 22, 23 entregt sind. Die Ventileinrichtung befindet sich dann in der in Fig. 1 gezeigten Stellung. Das heißt, beide Ventilteile 38 und beide Ventilteile 42 sind geschlossen, und die Auslaßkammer 49 ist über die parallel geschalteten Ventilteile 52 mit der Entlüftungsöffnung 55 verbunden.

In der in Fig. 1 gezeigten Stellung sind die von den Bohrungen 45 gebildeten Zwischendruckbereiche drucklos. Beide Fühlerkanäle 56, 57 sind daher ebenfalls drucklos, und die druckempfindliche Vorrichtung 63 empfängt keinen Druck.

Die Tatsache, daß die Ventilteile 38 von dem an ihnen anliegenden Druck in ihrer Schließstellung unterstützt werden, stellt sicher, daß in den von den Bohrungen 45 gebildeten Zwischendruckbereichen kein Druck vorhanden ist.

Die Elektromagnete 22, 23 der Vorsteuerventile werden beispielsweise durch Niederdrücken zweier Druckknöpfe 64, 65 erregt, wodurch ein Steuerschalter 66 geschlossen wird und zu den Elektromagneten 22, 23 führende Leitungen mit Energie versorgt werden. Hierdurch werden die Zylinder 35 mit Druck beaufschlagt, und die Ventilschäfte der Ventile 31, 32 werden nach unten verschoben (Fig. 2). Dies öffnet den Ventilteil 38 und den Ventilteil 42 jedes Ventilschaftes. Druckmittel strömt nun am Ventilteil 38 des Ventils 31 sowie am Ventilteil 42 des Ventils 32 vorbei zur Auslaßkammer 49. In der gleichen Weise strömt Druckmittel am Ventilteil 38 des Ventils 32 sowie am Ventilteil 42 des Ventils 31 vorbei zur Auslaßkammer. Die als Entlüftungsventile dienenden Ventilteile 42 sind geschlossen, und die Arbeitskammer 15 wird mit Druck beaufschlagt.

Wenn die Elektromagnete 22, 23 entregt werden und die Ventilteile 31, 32 sich in ihre Öffnungsstellung bewegen, so daß Druck vom Einlaß 13 über die Auslaßkammer 49 und den Arbeitsauslaß 14 der Arbeitskammer 15 zugeführt wird, entsteht ein Drucksignal in den Fühlerkanälen 56, 57. Die Schaltung der druckempfindlichen Vorrichtung 63 enthält jedoch einen elektrischen Kreis (nicht gezeigt), der

^co dafür sorgt, daß die Vorrichtung 63 kein Fehlfunktions-

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signal abgibt, wenn die Elektromagnete 22, 2 3 erregt worden sind. Irgendein elektrischer Kreis bekannter Bauart kann dazu benutzt werden, sicherzustellen, daß kein Fehlfunktionssignal abgegeben wird, wenn beide Elektromagnete

c 22, 2 3 erregt worden sind.

Bei Entregung der Elektromagnete 22, 23 werden die Zylinder 35 entlüftet, und die Federn 41, unterstützt vom Einlaßdruck in der Einlaßkammer 17, verschieben die beiden

jQ Ventilschäfte nach oben, wodurch die Entlüftungsöffnungen 52 geöffnet und die Ventilteile 38 und 42 in ihre Schließstellung bewegt werden. Die Arbeitskammer 15 wird somit entlüftet _f und der Druck in den Fühlerkanälen 56, 57 fällt somit ebenfalls auf Null ab. Es sei nochmals darauf hingewiesen, daß bei der Auf- und Abwärtsbewegung beider Ventilschäfte die Ventilteile 42 nicht an ihren Bunden 44 reiben, so daß keine Abnutzung bzw. Erosion auftritt, die die Leckage der Ventilschieber erhöhen könnte.

Falls einer der Ventilschäfte der Ventile 31, 32 bei Beendigung eines Arbeitszyklus in seiner Öffnungsstellung stecken bleibt, gibt die druckempfindliche Vorrichtung 63 ein Fehlersignal ab. Dieser Zustand ist in Fig. 3 dargestellt, in der angenommen ist, daß der rechtsseitige Ventilschaft (Ventil 32) in seiner Öffnungsstellung steckengeblieben ist. Wenn dies auftritt, gelangt Druck vom Einlaß 13 vorbei an dem geöffneten Ventilteil 38 des Ventiles 32. Dieser Druck kann jedoch nicht zur Arbeitskammer 15 weitergeleitet werden, da der Ventilteil 42 des Ventiles 31 in seiner Schließstellung ist. Es entsteht somit nur eine kleine Leckage, die sofort an dem Ventilteil 52 des Ventils 31 vorbei zur Entlüftungsseite gelangt. Der Einlaßdruck oder ein Druck, der geringfügig kleiner als der Einlaßdruck ist, wird nun jedoch in dem von der Bohrung 4 5 gebildeten Zwischendruckbereich oberhalb des Ventilteils

des Ventiles 32 in Erscheinung treten. Dieser Druck wird durch den Fühlerkanal 57 der druckempfindlichen Vorrichtung 63 zugeführt, die daraufhin ein Fehlersignal erzeugt.

Zu diesem Zeitpunkt steuert der oben erwähnte elektrische Unterdrückungskreis nicht die druckempfindliche Vorrichtung 63, da die Druckknöpfe 64, 65 nicht länger erregt sind. Es kann daher ein Fehlersignal erzeugt werden.

Es versteht sich, daß der gleiche Zustand auftritt, wenn der Ventilschaft des Ventiles 31 in seiner Öffnungsstellung steckenbleibt und das Ventil 32 geschlossen ist. In diesem Fall wird das Drucksignal von dem Fühlerkanal 56 an die druckempfindliche Vorrichtung 63 zu dessen Betätigung weitergeleitet.

Gegebenenfalls kann eine elektrische Steuerung vorgesehen werden, die eine Betätigung der Elektromagnete 22, 23 verhindert, wenn die Druckknöpfe 64, 65 erneut erregt werden, nachdem die Vorrichtung 6 3 ein Fehlersignal abgegeben hat. Ein solcher Steuerkreis ist hinsichtlich seines prinzipiellen Aufbaues bekannt und braucht daher nicht im einzelnen beschrieben zu werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

/i · ·Überwachungseinrichtung zum Erfassen einer Fehlfunktion ^~^^ in einer pneumatischen Steueranlage für Pressen oder dergleichen, mit einem Druckeinlaß, einem Arbeitsauslaß, einem Entlüftungsauslaß, zwei Ventilen, von denen jedes drei hierdurch betätigte Ventilteile aufweist, wobei der jeweils erste Ventilteil die Druckverbindung vom Einlaß zu einem entsprechenden Zwischendruckbereich jedes der Ventile steuert, der jeweils zweite Ventilteil die Verbindung des Zwischendruckbereichs des jeweils anderen Ventiles mit dem Arbeitsauslaß steuert und der jeweils dritte Ventilteil die Verbindung des Arbeitsauslasses mit dem Entlüftungsauslaß steuert, wobei die Ventile bewegbar sind zwischen einer ersten Stellung, in der die ersten und zweiten Ventilteile geschlossen und die dritten Ventilteile geöffnet sind, und einer zweiten Stellung, in der die ersten und zweiten Ventilteile geöffnet und die dritten Ventilteile geschlossen sind, um den Einlaß mit dem Arbeitsauslaß zu verbinden und die Verbindung des Arbeitsauslasses mit dem Entlüftungsauslaß zu unterbrechen, wenn beide Ventile sich in ihrer zweiten Stellung befinden, um die Verbindung des Einlasses mit den Zwxschendruckberexchen zu unterbrechen, die Verbindung der Zwischendruckbereiche mit dem Arbeitsauslaß zu unterbrechen und die Verbindung des Arbeitsauslasses mit dem Entlüftungsauslaß zu öffnen, wenn sich die Ventile beide in ihrer ersten Stellung befinden, und um eine Verbindung zwischen dem Einlaß und dem Arbeitsaus-

^ow laß zu unterbrechen, wenn sich nicht beide Ventile in ihrer zweiten Stellung befinden, gekennzeichnet durch eine Druckfühleinrichtung (58,59,61,63), die den Druck in jedem der Zwischendruckbereiche (45,47;45,48) abfühlt, um ein Fehlfunktionssignal abzugeben, wenn sich

°⁵ die Ventile (31,32) in ihrer ersten Stellung befinden sollen.

1 2. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfühleinrichtung zwei Druckfühlerkanäle (56,57) aufweist, die sich jeweils von dem Zwischendruckbereich (45,47; 45,48) des entsprechenden

5 Ventiles (31;32) zu einer einzigen druckempfindlichen Vorrichtung (63) erstrecken.

3. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die druckempfindliche Vorrichtung 10 (63) aus einem Schalter besteht.