ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK UND ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die Erfindung bezieht sich auf Anordnungen mit Steuerventilen
fur Fluidsysteme und insbesondere darauf, die Produktivitat und
Betriebsverfugbarkeit derartiger Ventile zu verbessern und das
Aus tauschen dieser Ventile zu vereinfachen
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Bei vielen (oder sogar allen) Fluidsystemen sind ein
Steuerventil oder mehrere Steuerventile von hochster Bedeutung fur
das Arbeiten des Systems Das gilt vor allem im Zusammenhang
mit verschiedenen Arten von Werkzeugmaschinen oder
Produktionsanlagen, in denen Steuerventile bestimmte Arbeitsfunktionen
kontrollieren. Wegen dieser Bedeutung und des Erfordernisses
hoher Zuverlassigkeit ist es besonders wichtig, dafur zu
sorgen, daß ein System verfugbar ist, in welchem nicht der gesamte
Betriebsablauf unterbrochen wird, wenn ein Fehler in einem
einzelnen Steuerventil auftritt Eines der wesentlichen Ziele der
Erfindung ist daher, ein verbessertes
Steuerventilanordnungsund -austauschsystem fiir derartige Anlagen zu entwickeln, bei
denen das Ausfallen eines einzelnen Steuerventils in dem System
nicht das gesamte System unbenutzbar macht.
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In Verbindung mit deratigen Systemen ist es außerordentlich
wichtig, daß eine Anordnung vorgesehen ist, nach der ein
fehlerhaftes oder schlecht arbeitendes Steuerventil schnell und
einfach ausgewechselt werden kann. Das heißt, es ist wichtig
zu gewährleisten, daß ein unbrauchbar gewordenes Steuerventil
schnell zum Reparieren abgenommen werden kann, und daß das
Herausnehmen dieses Steuerventils nicht zur Stillsetzung des
Gesamtsystems führt.
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Das Erfindungsprinzip kann auf mehreren unterschiedlichen Wegen
verwirklicht werden, die sich in den meisten Fällen in vier
allgemeine Kategorien einordnen lassen. Bei einer derartigen
Kategorie ist eine Anordnung vorgesehen, bei der der Ausfall
oder das Herausnehmen eines Steuerventils die Aufrechterhaltung
des "status quo" des Gesamtsystems zur Folge hat, d.h. ein
Druckbeaufschlagungszustand ("air-on") aufrechterhalten wird.
Bei dieser allgemeinen Kategorie kann wie bei den hierunter
genannten Kategorien die Anlage zum Herbeiführen dieses
Ergebnisses wahlweise in einer besonderen Vorrichtung, einem "Block",
angeordnet sein, der sich zwischen dem Steuerventil und einer
Systembasis befindet. Eine solche Systembasis besitzt eine
Mehrzahl Strömungsöffnungen, die nach Abmessungen und
Konfiguration an die Strömungsöffnungen in dem Steuerventil angepaßt
und auf sie ausgerichtet sind, und im Rahmen der Erfindung
würde das Steuerventil normalerweise unmittelbar auf die
Systembasis montiert sein. Damit also ein derartiger Block zwischen
das Steuerventil und die Basis gesetzt werden kann, muß der
Block ebenfalls entsprechende Abmessungen und Konfiguration der
Strömungsöffnungen sowohl auf der Steuerventilseite als auch
auf der Basisseite des Blocks besitzen. Die Funktionsmerkmale
des eingefügten Blocks können aber auch unmittelbar in die
Systembasis eingebaut sein, so daß das Steuerventil unmittelbar
auf die Basis gesetzt werden kann.
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In US-A-2 635 584 wird eine dem Kennzeichen des Anspruchs 1
entsprechende Fluidsteueranlage beschrieben, in welcher
alternative automatische oder manuelle Kontrollen anwendbar sind, je
nach Wahl, über eine Auswahlsteuerung. Im Vergleich dazu sieht
die in Anspruch 1 definierte Erfindung ein Absperrventil
entweder in einer Basis oder in mindestens einem zwischen Basis und
Steuerventil angeordneten Block vor, so daß beim Versagen eines
Steuerventils dieses Ventil verschlossen werden kann und das
System weiterarbeitet durch Betätigen eines anderen
Steuerventils, das betriebsbereit ist, wobei das Absperrventil in die
Basis oder in einen gesonderten Block einsetzbar ist und die
Basisöffnung und Blocköffnungen, sofern ein Block vorgesehen
ist, der Anordnung der Öffnungen der Steuerventile angepaßt ist
oder sind.
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Bei einer zweiten allgemeinen Kategorie ist ein Paar voll
funktionstüchtiger Steuerventile vorgesehen, von denen das eine
redundant ist oder ein Sicherheitselement gegenüber dem anderen
darstellt, und somit arbeitet jeweils nur ein einzelnes
Steuerventil. Jedes derartige Steuerventil ist auf einem einzelnen
Block angebracht, der etwa dem oben beschriebenen ähnelt und
die Erfindung darstellt. Die Blöcke sind der Reihe nach auf
der Systembasis abwechselnd angeordnet und arbeiten automatisch,
um das arbeitende Steuerventil im Falle seines Ausfalls oder
seiner Herausnahme zu entaktivieren und zu isolieren und das
redundante oder Ersatz-Sicherheitsventil zu aktivieren und es
zur Fortsetzung des Betriebs anzuschließen. Die
Funktionsmerkmale der getrennten eingeschalteten Blöcke können aber auch
unmittelbar in die Systembasis eingebaut oder eingeschaltet
werden, wodurch eine unmittelbare Anbringung des Steuerventils in
ähnlicher Weise möglich wird, wie sie oben in Verbindung mit
der ersten allgemeinen Kategorie beschrieben worden ist.
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Die dritte allgemeine Kategorie ist von der Funktion her
vergleichbar mit der oben beschriebenen zweiten allgemeinen
Kategorie (es arbeitet jeweils eines von einer Anzahl voll
funktionstüchtiger Steuerventile), abgesehen davon, daß die
Funktionsmerkmale des gesonderten zwischengeschalteten Blocks in
einem gemeinsamen Block untergebracht sind, der zwischen den
beiden Steuerventilen und der Systembasis angeordnet ist. Diese
Funktionsmerkmale können aber auch in der Systembasis
untergebracht oder eingebaut sein, und eine derartige Anordnung würde
zumindest funktionsmäßig der obenerwähnten, alternativen
Anordnung für die zweite allgemeine Kategorie im wesentlichen
gleichkommen.
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Schließlich sieht die vierte allgemeine Kategorie eine Anzahl
Steuerventile vor, die gleichzeitig unter normalen Bedingungen
arbeiten. Jedes Steuerventil ist jedoch, verglichen mit
solchen Normalbedingungen, überdimensioniert, so daß der Ausfall
oder die Herausnahme eines einzelnen Steuerventils ausreichend
Steuerventil-Kapazität beläßt, um den normalen Betrieb des
Fluidsystems zu gewährleisten. Bei einer solchen Anordnung
vermittelt die Erfindung die Aufrechterhaltung des "status quo"
hinsichtlich des ausfallenden oder herausgenommenen
Steuerventils in einer Weise, die insgesamt vergleichbar ist mit
derjenigen,
die oben in Verbindung mit der ersten allgemeinen
Kategorie beschrieben worden ist.
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Ein Beispiel für eine Anordnung der oben beschriebenen vierten
allgemeinen Kategorie umfaßt mindestens drei
Halb-Leistungs-Steuerventile und gewährleistet somit uneingeschränktes
Arbeiten des Systems auch wenn eines der Steuerventile ausfällt oder
zur Wartung herausgenommen ist. Gemäß der Erfindung erfolgt
ein derartiges "Umschalten" zwischen dem Arbeiten aller Ventile
und dem Arbeiten von nicht allen Ventilen automatisch, um eine
Betriebsunterbrechung des Systems praktisch vollständig
auszuschließen oder zumindest auf ein Mindestmaß zu reduzieren. Wie
bei den anderen obenbeschriebenen Kategorien können die
Funktionsmerkmale der Erfindung in gesonderte zwischengeschaltete
Blöcke, in einen gemeinsamen zwischengeschalteten Block oder in
die Systembasis eingebaut werden. Die hier beschriebenen und
anhand möglicher Ausführungsbeispiele dargestellten
Erfindungsmerkmale fallen sämtlich insgesamt in mindestens eine der oben
beschriebenen Kategorien.
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Ein Vorteil zumindest der meisten Ausführungsformen der
Erfindung und die bevorzugte, nächstgelegene Anordnung von
Absperrventilen oder anderen Komponenten der Erfindung gegenüber den
Steuerventilen und der Basis besteht darin, die Steuerventile
und die Basis unter Betriebsdruck halten zu können, so daß der
Druckabfall minimiert wird, wenn das eine oder andere
Steuerventil während des On-line-Betriebs des Systems aktiviert wird.
Das ermöglicht auch die abwechselnde Benutzung der
Steuerventile, so daß der langzeitige Stillstand irgendeines Steuerventils
ausgeschlossen wird. Außerdem gestattet das abwechselnde
Umschalten von einem Steuerventil auf ein anderes die wichtige
periodische On-line-Betriebsprüfung der Systemkomponenten.
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Eine Anordnung der Erfindung kann eingebaut werden in eine
Steuerventilanordnung für ein System mit einer angetriebenen
Vorrichtung, etwa einem Druckluftzylinder oder Hydrozylinder,
bespielsweise mit einer Mehrzahl Öffnungen, die wahlweise mit
einer Quelle für Arbeitsfluiddruck oder Austritt verbunden
werden. Ein erstes Steuerventil läßt sich in mindestens zwei
Positionen bringen, und ein zweites Steuerventil ist ebenfalls
zwischen mindestens zwei Positionen hin und her bewegbar. Ein
Fluidkreis verbindet das erste und zweite Steuerventil in
Parallelschaltung mit einer Quelle für Arbeitsfluiddruck, mit den
Öffnungen der angetriebenen Vorrichtung und vorzugsweise auch
mit einem Austritt. In dem Fluidkreis sind ein erstes und ein
zweites Absperrventil vorgesehen, und sie sind betreibbar mit
dem ersten und dem zweiten Steuerventil, um wahlweise die
Steuerventile von der Quelle für Arbeitsfluiddruck und in einigen
Fällen von dem Austritt zu trennen, um eines der Steuerventile
zu ersetzen, während das andere Steuerventil die angetriebene
Vorrichtung steuert, wodurch effektiv von einem Normalzustand
zu einem Ersatzzustand oder redundanten Zustand "umgeschaltet"
wird.
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Die Ausführungsformen der Erfindung lassen sich in Kombination
mit einer Basis und einem Steuerventil mit Montagefläche
einsetzen, worin eine Absperrventilanordnung zwischen Steuerventil
und Basis eingesetzt oder in die Basis eingebaut ist. Die
Absperrventilanordnung umfaßt ein Gehäuse mit Einbauten, wobei
das Gehäuse eine Oberfläche aufweist, auf der die
Steuerventilmontagefläche abnehmbar angebracht ist. Angepaßte
Zuführungsund Ablauföffnungen sind in diesen Flächen ausgebildet und
stehen in Verbindung mit Zuführungs-und Ablaufdurchlässen in dem
Gehäuse. Absperrventilanordnungen sind verschiebbar in dem
Gehäuse angeordnet, um die Durchlässe zu kontrollieren, und sie
lassen sich zwischen einer inaktiven oder Offenstellung und
einer Absperrstellung hin und her bewegen. Die
Absperrventilanordnung spricht auf Fluiddruckänderungen an, die durch das
Abnehmen der Steuerventilmontagefläche von der
Absperrventilfläche hervorgerufen werden, um die Absperrventilanordnung zu
veranlassen, aus einem Normalzustand in einen Absperrzustand
überzugehen. Außerdem kann bei mindestens einigen Ausführungen
die Absperrventilanordnung von Hand betätigt werden, um den
Übergang aus dem Normalzustand in den Sperrzustand
herbeizuführen.
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Weitere Gegenstände, Vorteile und Merkmale der Erfindung
ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung im Zusammenhang mit
der Zeichnungen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Fig.1 zeigt in Form eines Blockdiagramms die obenerwähnte
erste allgemeine Kategorie, welche nicht Gegenstand der
Erfindung ist und bei welcher der Ausfall oder die Herausnahme eines
Steuerventils den druckbeaufschlagten, air-on-Zustand des
Systems aufrechterhält, obwohl das ausgefallene oder
herausgenommene Steuerventil unwirksam ist.
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Fig.2 zeigt ein anderes Blockdiagramm, nach welchem die
Funktionsmerkmale der Erfindung in gesonderten,
zwischengeschalteten Blöcken, jeweils zwischen einem der redundanten
Steuerventile und der Systembasis, untergebracht sind oder in die
Basis selbst eingebaut sind.
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Fig.3 ist vergleichbar mit Fig.2, abgesehen davon, daß die
gesonderten, wahlweise zwischengeschalteten Blöcke ersetzt sind
durch einen gemeinsamen, wahlweise zu verwendenden,
zwischengeschalteten Block.
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Fig.4 zeigt in Form eines Blockdiagramms eine weitere
allgemeine Kategorie der Erfindung, in welcher eine Anzahl
überzähliger Steuerventile normalerweise gleichzeitig arbeiten und
an entweder gesonderten oder gemeinsamen zwischengeschalteten
Blöcken oder unmittelbar auf der Systembasis angeordnet ist,
wobei die verbleibenden Ventile ausreichend sind für den Betrieb
des Systems mit voller Leistung für den Fall des Ausfalls oder
des Ersatzes von mehr als einem der Steuerventile.
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Fig.5 zeigt in schematischer Darstellung ein Beispiel eines
Steuersystemkreises nach Fig.3 oder 4, z.B. für einen
Druckluftoder Hydromotor.
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Fig.6 zeigt in schematischer Darstellung ein weiteres
Beispiel für einen Steuersystemkreis gemäß Fig.3 oder 4, z.B. für
einen Druckluft- oder Hydromotor.
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Fig.7 zeigt in schematischer Darstellung ein weiteres
Beispiel für einen Steuersystemkreis gemäß Fig.3 oder 4, z.B. für
einen Druckluft- oder Hydromotor.
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Fig.8 zeigt in schematischer Darstellung ein weiteres
Beispiel für einen Steuersystemkreis gemäß Fig.3 oder 4, z.B. für
einen Druckluft- oder Hydromotor.
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Fig.9 ist eine Draufsicht auf eine typische Anordnung von
auf eine Verteilerbasis montierten Steuerventilen und stellt
eine Anordnung für eine Ventileinrichtung gemäß der Erfindung
dar, zwischengeschaltet zwischen die Steuerventile und die
Verteilerbasis.
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Fig.10 zeigt einen Querschnitt durch eine Ausführungsform
einer Absperrventileinrichtung (für die Anordnung nach Fig.9)
in ihrer inaktiven oder ON-Position, die die Herstellung von
Verbindungen zwischen der Verteilerbasis und einem der
Steuerventile ermöglicht.
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Fig.11 zeigt einen teilweise mit Fig.10 vergleichbaren
Querschnitt, bei dem das Steuerventil weggenommen und die
Absperrventilanordnung in die äperrstellung verschoben ist, bei der
die Verteilerbasisöffnungen verschlossen sind.
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Fig.12 zeigt einen mit Fig.10 vergleichbaren Querschnitt
durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung, wobei das
Gehäuse der Absperrventilanordnung mit der Basis kombiniert ist.
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Fig.13 ist eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform
der Erfindung unter Verwendung von Tellerventilen.
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Fig.14 zeigt einen Querschnitt im Aufriß längs der Linie
14-14 in Fig.13 und verdeutlicht den Aufbau eines der Ventile
und einer Plungersteuerung.
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Fig.15 zeigt eine Ansicht des Aufbaus von Fig.13 im Schnitt
längs der Linie 15-15 in Fig.13 in größerem Maßstab.
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Fig.16 zeigt einen Querschnitt durch eine
Absperrventileinrichtung nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,
wobei das Ventil sich in inaktiver oder ON-Position befindet.
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Fig.17 zeigt einen teilweise mit Fig.16 vergleichbaren
Querschnitt, der die Absperrventileinrichtung in Sperrstellung
wiedergibt.
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Fig.18 zeigt einen Querschnitt längs der Linie 18-18 in Fig.16.
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Fig.19 zeigt einen teilweise mit Fig.16 vergleichbaren
Teilschnitt durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung.
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Fig.20 zeigt einen teilweise mit den Figuren 16 und 19
vergleichbaren Teilschnitt durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung.
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In dieser Anmeldung sind eine Anzahl Absperrventileinrichtungen
beschrieben sowie Anwendungsmöglichkeiten für solche
Einrichtungen zur wesentlichen Verminderung oder vollständigen
Vermeidung von Betriebsstillständen bei verschiedenen Steuerkreisen,
mit einer Druckfluidquelle, einem Rücklauf, einer
druckluftbetriebenen Vorrichtung (oder mit anderem Fluid betriebener
Vorrichtung) und einem Steuerventil zum Steuern -der Verbindung
zwischen der Quelle, der druckluftbetriebenen Vorrichtung und
dem Austritt. Es sei darauf hingewiesen, daß die Erfindung
zwar anhand eines Druckluftsystems beschrieben wird, daß die
Erfindungsprinzipien aber auch auf andere Fluid-Systeme und für
geometrische Anordnungen anwendbar sind, die sich von den in
den erläuternden Beispielen beschriebenen unterscheiden.
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In Fig.1 ist ein System 10a, das mit einem einzelnen
Steuerventil ausgestattet ist und somit die Erfindung nicht darstellt,
schematisch als Blockdiagramm gezeichnet; es umfaßt ein
Steuerventil 11, das an einem wahlweise zwischengeschalteten Block 12a
angebracht ist, um eine Fluidverbindung zwischen dem
Steuerventil 11 und einer Systembasis 13a herzustellen. Das System
soll eine mit Druckluft oder hydraulisch angetriebene
Vorrichtung 14 steuern, z.B. einen Druckluft- oder Hydraulikzylinder.
Die in Fig.1 gezeichnete Konstruktion repräsentiert die
obenerwähnte erste Kategorie, worin der Ausfall oder das Entfernen
des Steuerventils 11 zu einer druckbeaufschlagten
"Air-on"-Situation für das System 10a führt, wodurch hauptsächlich der
"status quo" aufrechterhalten wird, womit die übliche Entnahme
und der Ersatz des Steuerventils 11 möglich ist, ohne
notwendigerweise das gesamte System abschalten zu müssen, dem auch die
angetriebene Vorrichtung 14 angehören kann.
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In Fig.2 ist das System 10b als Blockdiagramm dargestellt,
wonach die angetriebene Vorrichtung 14 gesteuert wird durch zwei
voll funktionstüchtige Steuerventile 11, von denen das eine
redundant ist oder ein Reservegerät gegenüber dem anderen
darstellt. Zu jedem Zeitpunkt arbeitet somit nur eines der
Steuerventile 11, und jedes Steuerventil 11 ist auf einem
gesonderten, wahlweise zwischengeschaltetem Block 12b angebracht, wobei
die Blöcke 12b in Fluidverbindung mit einer Systembasis 13b
stehen. Das System 10 b entaktiviert und isoliert automatisch
das zunächst arbeitende Steuerventil 11, wenn es ausfällt oder
herausgenommen wird, und aktiviert das redundante oder
Reservesteuerventil 11 und verbindet es mit dem System, um den Betrieb
der angetriebenen Vorrichtung 14 fortzusetzen.
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In Fig.3 ist die obenerwähnte dritte allgemeine Kategorie als
Blockdiagramm veranschaulicht; sie arbeitet in einer Weise, die
mit derjenigen der zweiten Kategorie vergleichbar ist, die als
die Funktionsmerkmale der gesonderten und wahlweise
vorgesehenen, zwischengeschalteten Block 12c untergebracht sind,
der die Fluidverbindung zwischen den Steuerventilen 11 und der
Systembasis 13c herstellt.
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In Fig.4 ist die obenerwähnte vierte allgemeine Kategorie als
Blockdiagramm dargestellt; danach arbeiten mehrere
Steuerventile 11 unter normalen Bedingungen gleichzeitig. Jedes der
Steuerventile 11 ist aber im Hinblick auf diese normalen
Bedingungen überdimensioniert, so daß bei Ausfall oder Wegnahme eines
der Steuerventile 11 ausreichend Steuerventilkapazität
verbleibt, um den vollständigen normalen Betrieb der angetriebenen
Vorrichtung 14 zu gewährleisten. Wie oben angegeben, hält das
System 10d nach Fig.4 den "status quo" hinsichtlich des
ausgefallenen oder herausgenommenen Steuerventils in einer Weise
aufrecht, die insgesamt derjenigen entspricht, die oben im
Zusammenhang mit dem System nach Fig.10a in Fig.1 beschrieben
worden ist.
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Es sei darauf hingewiesen, daß jeder der wahlweise
zwischengeschalteten Blöcke 12a, 12b, 12c oder 12d weggelassen werden
kann, wobei deren Funktionsmerkmale unmittelbar in die
jeweilige Systembasis 13a, 13b, 13c oder 13d eingeschlossen werden.
Aus diesem Grunde unterscheiden sich die verschiedenen
Beispiele für die Prinzipien der Erfindung, die in den übrigen Figuren
dargestellt sind, nicht notwendigerweise darin, ob die
Funktionskomponenten
zum Erzielen der verlangten Ergebnisse in
einem gegebenen Anwendungsfall in einem gesonderten
zwischengeschalteten Block (zwischengeschaltet zwischen ein
Steuerventil oder mehrere Steuerventile und die Systembasis)
untergebracht sind oder unmittelbar in die Systembasis selbst
eingebaut oder darin ausgebildet sind. Die restlichen Figuren
veranschaulichen aber zumindest schematisch verschiedene
Ausführungsformen oder Anwendungen der allgemeinen Anordnungen,
die in den in den Figuren 2 bis 4 dargestellten drei
allgemeinen Kategorien gezeigt sind. Im Hinblick darauf ist ferner
festzuhalten, daß die in den restlichen Figuren erläuterten
Prinzipien der Erfindung vollständig oder teilweise anwendbar
sind für eine bestimmte oder mehrere der in den Figuren 2 bis 4
dargestellten allgemeinen Kategorien, ebenso aber auch andere,
dem Fachmann an sich bekannte Anordnungen.
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Fig.5 zeigt eine von vielen möglichen Anordnungen oder
Ausführungen gemäß der Lehre der Erfindung, worin ein Gesamtsystem 20
vorgesehen ist, um einen angetriebenen Fluidzylinder 14 (oder
eine andere fluidbetriebene Vorrichtung) zu steuern, in der ein
Kolben 15 hin- und herbewegbar angeordnet ist, der den Zylinder
14 in zwei Fluidkammern 16 und 17 unterteilt. Das System 20
weist einen zwischengeschalteten Block 21 auf, der ausgebildet
sein kann als gesondertes Bauteil zwischen zwei Steuerventilen
22 und 23 und einer Systembasis 25 oder unmittelbar in die
Systembasis 25 eingebaut sein kann. Die Darstellung der Erfindung
in Fig.5 stellt aber nur ein Schema dar, durch das keine der
obenerwähnten baulichen Anordnungen verlangt oder
ausgeschlossen sein soll.
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In dem erläuternden Beispiel nach Fig.5 ist ein Stellungssensor
26 oder ein Grenzschalter oder ein andersartiger Sensor
vorgesehen, um die Position (oder einen anderen systemparameter) des
fluidbetriebenen Zylinders 14 anzuzeigen oder abzutasten. Der
Sensor 26 steht in Verbindung mit einem
Signalverarbeitungsgerät 27 (Mikroprozessor oder vergleichbarer Prozessor), um das
Arbeiten der Steuerventile 22 und 23 sowie des Wähl- oder
Absperrventils 24 zu überwachen. Diese Verbindung zwischen dem
Sensor 26 und dem Signalprozessor 27 sowie zwischen dem
Signalprozessor 27 und den Steuerventilen 22 und 23 und dem
Wählventil 24 läßt sich mit elektrischen oder elektronischen
Mitteln, auf pneumatischem oder hydraulischem Wege oder auf andere
fachübliche Weise herstellen. Bei dem erläuternden Beispiel
nach Fig.5 werden jedoch vorzugsweise die Sensorsignale und die
Steuerungen der Steuerventile 22 und 23 und des Wählventils 24
elektronisch verarbeitet.
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Eine Quelle 30 für Arbeitsdruckfluid ist angeschlossen an einen
Einlaß 31 , der in Fluidverbindung mit einer Zuführungsöffnung
32 an der einen Seite des Wählventils 24 steht. Eine
entsprechende Öffnung 33 an dem Wählventil 24 stellt eine
Fluidverbindung mit einer Einlaß- oder Zuführungsöffnung 34 an dem ersten
Steuerventil 22 her.
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Wenn das bewegliche Steuerventil 22 sich in der in Fig.5
gezeichneten Stellung befindet, besteht Fluidverbindung zwischen
der Zuführungsöffnung 34 und einem Arbeitsanschluß 35 in
Fluidverbindung mit der einen Seite eines Wechselventils 36. Diese
Fluidverbindung läßt das Wechselventil nach links (in Fig.5)
wandern, so daß die Fluidverbindung zwischen dem
Arbeitsanschluß 35 des Steuerventils 22 und der Kammer 16 des
Fluidzylinders 14 aufrechterhalten bleibt. Unter diesen Umständen
wird die Fluidkammer 16 druckbeaufschlagt, so daß der Kolben 15
sich nach links (in Fig.5) bewegt. In dieser Stellung und in
diesem Betriebszustand wird die entgegengesetzte Seite des
Wechselventils 36 geschlossen, so daß die Fluidverbindung zu
einem Arbeitsanschluß 37 an dem Steuerventil 23 unterbunden
wird, wodurch es dem Steuerventil 23 unmöglich wird, eine
Bewegung des Kolbens 15 in dem fluidbeaufschlagten Zylinder 14
herbeizuführen. Stattdessen steht, wenn das Steuerventil 23 die in
Fig.5 gezeichnete Stellung einnimmt, der Arbeitsanschluß 37 des
Steuerventils 23 über eine Zuführungsöffnung 38 und zwei
Öffnungen 39 und 40 an dem Wählventil 24 in Fluidverbindung mit
einer Austrittsöffnung 41 an dem Block oder der Basis 21. Unter
diesen Umständen sind auch die Austrittsöffnungen 51 bzw. 49 an
den Steuerventilen 23 bzw. 22 blockiert.
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Während der obenbeschriebenen Linksbewegung des Kolbens 15 ist
die Fluidkammer 17 über ein zweites Wechselventil 42 in
Fluidverbindung mit einem Arbeitsanschluß 43 an dem Steuerventil 22,
das seinerseits in Fluidverbindung mit einem Arbeitsanschluß 43
an dem Steuerventil 22 steht, der seinerseits in
Fluidverbindung mit einer Austrittsöffnung 44 steht, die Fluidverbindung
mit der Austrittsöffnung 41 hat. Auf diese Weise kann die
Kammer 17 zugleich mit der Druckbeaufschlagung der Kammer 16 eine
Druckentlastung erfahren, wodurch die obenbeschriebene
Linksbewegung des Kolbens 15 erleichtert werden kann.
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Ferner sei darauf hingewiesen, daß in dieser Kolbenstellung und
bei dem bisher beschriebenen Betriebszustand der
Arbeitsanschluß 45 an dem Steuerventil 23 mit der Austrittsöffnung 46 an
dem Steuerventil 23 in Verbindung steht, das seinerseits mit
dem entgegengesetzten Ende der Austrittsöffnung 41 des Blocks
oder der Basis 21 verbunden ist. Um die Steuerventile 22 und
23 zu isolieren, ist jedoch ein drittes Wechselventil 48 in der
Austrittsöffnung 41 vorgesehen; es ist verschiebbar gegen das
Steuerventil 23 (wie in Fig.5 gezeichnet), um diese Abtrennung
herzustellen, damit das Steuerventil 22 weiterarbeiten kann,
während das redundante oder Reserveventil 23 nicht funktioniert.
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Ebenso ist ein viertes Wechselventil 53 in der Austrittsöffnung
50 vorgesehen, um die Austrittsöffnungen 51 bzw. 49 von den
Steuerventilen 23 bzw. 22 zu trennen. Der Fachmann erkennt,
daß die Wechselventile 48 und 53 nicht unbedingt bei allen
Anwendungsfällen erforderlich sind.
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Sobald der Sensor 26 eine vorbestimmte Bewegung des Kolbens 15
(oder einen anderen vorbestimmten Systemparameter) ermittelt,
wird ein Signal von dem Sensor 26 über den Signalprozessor 27
ausgesandt, um das Steuerventil 22 zu einer Bewegung nach
rechts (in Fig.5) zu veranlassen, wodurch die rechtsliegende
Fluidkammer 16 und der Arbeitsanschluß 35 mit einer
Austrittsöffnung 49 an dem Steuerventil 22 verbunden werden, das
seinerseits in Fluidverbindung mit einer zweiten Austrittsöffnung 50
an dem Block oder der Basis 21 steht, so daß die Fluidkammer 16
druckentlastet werden kann. Gleichzeitig wird durch die
Bewegung
des Steuerventils 22 nach rechts die Zuführungsöffnung 34
in Fluidverbindung mit dem Arbeitsanschluß 43 gebracht, so daß
(über das Wechselventil 42) die linksliegende Fluidkammer 17
druckbeaufschlagt werden kann. Diese gleichzeitige
Druckbeaufschlagung der linken Fluidkammer 17 und Druckentlastung der
rechten Fluidkammer 16 führt zu einer Bewegung des Kolbens 15
nach rechts (in Fig.5). Auf diese Weise arbeitet der
fluidbetriebene Zylinder 14 infolge der Hin- und Herbewegung des
Kolbens 15 in einer gewünschten Arbeitsweise bei dem gegebenen
Einsatz der Erfindung.
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Wenn das ursprünglich funktionierende Steuerventil 22 ausfällt
oder weggenommen werden muß, was durch den Sensor 26
festgestellt werden kann, der eine vorbestimmte unrichtige Stellung
des Kolbens 15 oder einen anderen vorbestimmten
Fehlfunktionsparameter ermittelt, wird ein Signal über den Signalprozessor
ausgesandt, um eine gleichzeitige Entaktivierung des
Steuerventils 22 und Aktivierung des Steuerventils 23 herbeizuführen.
Diese "Umschaltung" erfolgt in dem in Fig.5 gezeichneten
Beispiel mit Hilfe des Signalprozessors 27, der ein Signal an das
Wählventil 24 aussendet, das dessen Bewegung nach rechts
veranlaßt und entsprechend die Zuführungsöffnung 32 an dem
Wählventil 24 mit der Zuführungsöffnung 39 verbindet, die in
Fluidverbindung mit der Zuführungsöffnung 38 an dem Steuerventil 23
steht, so daß eine Zuleitung über die Öffnung 37 in die
Fluidkammer 16 auf dem Wege über das Wechselventil 36 erfolgt. In
diesem Betriebszustand wird das Wechselventil 36 nach rechts
verschoben, um eine Zuführung aus dem Steuerventil 22 zu
verhindern, wodurch das Steuerventil 22 inaktiv wird. Bei diesem
Zustand gelangt infolge der Bewegung des Wählventils 24 die
Zuführungsöffnung 35 an dem Steuerventil 22 (über die Öffnung 33
an dem Wählventil 24) in Fluidverbindung mit den
Austrittsöffnungen 52 und 50. Das Steuerventil 23 arbeitet nun in
praktisch gleicher Weise wie oben für das zuvor arbeitende
Steuerventil 22 beschrieben.
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In Fig.6 ist schematisch ein System 70 dargestellt, das
insgesamt ähnlich arbeitet wie das oben in Verbindung mit Fig.5
beschriebene System 20. In System 70 ist jedoch das Wählventil
24 aus Fig.5 ersetzt durch eine Serie Kolben- oder
Tellerventile und ein solenoidbetätigtes Schaltsystem. Die
Ventilschaltkomponenten zur Funktionskontrolle für das System 70 sind
schematisch so dargestellt, als seien sie in einen wahlweise
zwischengeschalteten Block oder eine zugehörige Basis 71 zum
automatischen Umschalten z.B. eines fluidbetriebenen Zylinders 14
zwischen zwei Steuerventile 72 und 73 gelegt, sie können aber
auch in die Systembasis eingebaut sein.
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Bei dem schematisch in Fig.6 gezeichneten Betriebszustand steht
eine Druckfluidquelle 74 in Fluidverbindung mit einer
Zuführungsöffnung 75, die ihrerseits in Fluidverbindung mit einem
Umschalt- oder Absperrventil 76 steht, das entweder als
Kolbenventil 76 mit einem darin befindlichen Kolben 78 oder als
Tellerventil allgemein bekannter Art ausgeführt sein kann. Das
Umschaltventil 76 steht in Parallel-Fluidverbindung mit zwei
Magnetventilen 101 und 102, die ihrerseits in
Parallel-Fluidverbindung mit einer Ventilschaltkammer 80 stehen, in der ein
Kolben 81 liegt, der mechanisch verbunden ist mit dem Kolben 78 in
dem Umschalt- oder Absperrventil 76. Infolgedessen werden, je
nachdem, welches der Magnetventile 101 oder 102 in eine
Offenstellung gebracht ist, die Kolben 81 und 78 entweder in ihre
rechte oder ihre linke Endstellung geführt. Wenn sich der
Kolben 78 in seiner linken Endstellung befindet, wie in Fig.6
gezeichnet, steht die Fluidzuführungsöffnung 75 in
Fluidverbindung mit einer Zuführungsöffnung 83 an dem Steuerventil 73, und
das Steuerventil 73 befindet sich in Arbeitsstellung zum Steuern
des Stroms von Arbeitsfluid zu dem fluidbetriebenen Zylinder 14
und von ihm weg.
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Das Arbeitsfluid wird von dem Steuerventil 73 zu dem Zylinder
14 über den Steuerventil-Arbeitsanschluß 84 geleitet, und ein
Kolben-Wechselventil 85 (oder Tellerventil) liegt zwischen dem
Steuerventil-Arbeitsanschluß 84 und dem Arbeitsanschluß 87 in
der Basis oder dem Block 71. Wenn das Steuerventil 73 in
Arbeitsstellung steht, so daß Arbeitsfluid zwischen den Öffnungen
83 und 87 verläuft, wird der Kolben 86 in einem Kolbenventil 85
(oder einem Tellerventil) in seine linke Stellung gedrückt, wie
in Fig.6 dargestellt, um die Fluidverbindung zu einem
Arbeitsanschluß 97 an dem Steuerventil 72 abzutrennen oder zu
blockieren. Ebenso steht ein Kolben-Wechselventil 93 (oder ein
Tellerventil) in Fluidverbindung zwischen einem Arbeitsanschluß 92
des Steuerventils 73 und einem Arbeitsanschluß 95 der Basis
oder des Blocks 71. In der in Fig.6 dargestellten
Betriebsstellung wird der Kolben 94 in dem Ventil 93 ebenfalls nach
links gedrückt, um einen Arbeitsanschluß 99 des nicht
arbeitenden Steuerventils 72 abzutrennen oder zu blockieren. Ebenso
sind Wechselventile 85a bzw. 93a zwischen den
Steuerventil-Austrittsöffnungen 88 und 98 bzw. 90 und 100 angeordnet und den
Austrittsöffnungen 89 bzw. 91. Diese Wechselventile arbeiten
in ähnlicher Weise wie die Wechselventile 85 und 93, um
wahlweise die Austrittsöffnungen der nicht arbeitenden
Steuerventile zu isolieren.
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Der fluidbetriebene Zylinder 14 arbeitet in ähnlicher Weise wie
im Zusammenhang mit Fig.5 beschrieben, wobei Arbeitsfluid von
der rechten bzw. linken Kammer 16 bzw. 17 mit Hilfe der
Arbeitsanschlüsse 87 und 95 der Basis oder des Blocks 71, der
AustrittsÖffnungen 88 und 90 des Steuerventils 73 und der
Austrittsöffnungen 89 und 91 der Basis oder des Blocks 71 zugeführt oder
abgezogen werden.
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Bei einem Ausfall des Steuerventils 73 oder bei der Abnahme des
Steuerventils 73 von der Basis oder dem Block 71 zu
Wartungsarbeiten, überträgt der Sensor 26 ein Signal auf den
Signalprozessor 27, bei dem es sich ebenfalls um einen Mikroprozessor,
Druckluftsignalprozessor oder ein sonstiges geeignetes
Signalverarbeitungsgerät handeln kann, und das entsprechende Signal
wird an die Basis oder den Block 71 weitergeleitet, damit die
Magnetventile 101 und 102 ihre Stellungen umkehren, so daß das
Magnetventil 101 geöffnet und das Magnetventil 102 geschlossen
und entlüftet wird. Wegen der Parallel-Fluidverbindung der
Magnetventile 101 und 102 zu dem Ventiloperator 80 wird der
Kolben 81 in seine (in Fig.6) rechte Position gedrückt, wodurch
wiederum das Wechselventil 78 in seine rechte Position gebracht
wird. Dadurch wird die Zuführungsöffnung 83 des Steuerventils
73 von dem System getrennt, und der Fluidstrom von
Zuführungsfluid für die Zuführungsöffnung 96 des Steuerventils 72 wird
eroffnet, so daß das Steuerventil 72 Arbeitsfluid über seine
Arbeitsanschlüsse 97 oder 99 in die Ventile 85 und 93 leiten
kann, wodurch die jeweiligen Kolben 86 und 94 in ihre
jeweiligen Positionen geführt werden. Auf diese Weise wird die
Verbindung zwischen den Arbeitsanschlüssen 97 und 99 des
Steuerventils 72 und den Arbeitsanschlüssen 87 und 95 der Basis oder
des Blocks 71 hergestellt. Das System arbeitet dann in der
obenbeschriebenen Weise und führt eine Hin- und Herbewegung des
Kolbens 15 in dem fluidbetriebenen Zylinder 14 herbei, wobei
das Steuerventil 72 anstelle des ausgefallenen oder
abgenommenen Steuerventils 73 arbeitet.
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Fig.7 zeigt schematisch ein System 120, das mit dem System 70
aus Fig.6 insgesamt vergleichbar ist, abgesehen davon, daß das
Umschalt- oder Absperr-Kolbenventil (oder -Tellerventil) 76 aus
Fig.6 mit seinem zugehörigen Ventiloperator 80 und den
Magnetventilen 101 und 102 ersetzt werden durch
In-line-Umschaltoder Absperrventile 126 bzw. 140 zum Öffnen oder Schließen
eines Fluidzuführungsstroms von der Zuführungsquelle 124 zu den
Zuführungsöffnungen 127 bzw. 141 der Steuerventile 122 bzw. 123.
Bei diesen In-line-Ventilen 126 und 140 kann es sich um
Magnetventile handeln, wie in Fig.7 schematisch angedeutet, oder es
können druckluftbetriebene, hydraulisch betriebene Ventile oder
sonstige, an sich bekannte steuerbare Absperrventile sein.
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In praktisch jeder anderen Hinsicht arbeitet das System 120
ebenso wie das oben im Zusammenhang mit dem System 70 aus Fig.6
beschriebene System, wobei die Wechselventile 152 und 153 in
dem System 120 den Wechselventilen 85 und 93 in dem System 70
aus Fig.6 zum Öffnen oder Blockieren des Stroms zwischen den
zugeordneten Arbeitsanschlüssen 128 und 129 des Steuerventils
122 und den Arbeitsanschlüssen 142 und 143 des Steuerventils
123 entsprechen. Außerdem sind jedoch die Wechselventile 134
und 142 angeordnet zwischen den entsprechenden
Austrittsöffnungen 130 und 131 des Steuerventils 122 und den
Austrittsöffnungen
145 und 144 des Steuerventils 123, wodurch der jeweils
zugeordnete Austrittsstrom von den zugehörigen Steuerventilen und
den Austrittsöffnungen 136 und 149 der Basis oder des Blocks
121 abgesperrt oder zugelassen wird. Rückschlagventile 135 bzw.
148 können wahlweise zwischen die Wechselventile 134 bzw. 142
und die Austrittsöffnungen 136 bzw. 149 gelegt werden. Der
Fachmann erkennt, daß die Wechselventile 134 und 142 nicht
notwendigerweise in jedem Falle eingesetzt werden müssen, wie
beispielsweise in dem obenbeschriebenen System 70 aus Fig.6
angegeben.
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In dem in Fig.7 gezeichneten System 120 können wahlweise
weitere Merkmale vorgesehen werden, beispielsweise ein
Zuführungsabsperrventil 125, bei dem es sich um ein von Hand oder
automatisch betriebenes Ventil handeln kann, sowie die wahlweise
vorzusehenden Durchflußmesser 132 und 146 zum Messen des
Durchsatzes von den Arbeitsanschlüssen 128 und 142 der zugeordneten
Steuerventile 122 und 123. Wie es für alle anderen
Ausführungsformen der hier gezeichneten und beschriebenen Erfindung gilt,
können die verschiedenen Komponenten, die zum Umschalten
zwischen Steuerventilen oder zum Isolieren und Aufrechterhalten
des Systems in "air-on"-Zustand beim Abnehmen eines
Steuerventils benutzt werden, in einem gesonderten, zwischengeschalteten
Block zwischen dem Steuerventil oder den Steuerventilen und der
Systembasis ausgebildet oder untergebracht werden, oder sie
können unmittelbar in die Systembasis selbst integriert sein.
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In Fig.8 ist eine fluidbetriebene Vorrichtung, etwa ein
Druckluftzylinder oder -motor, insgesamt mit 221 bezeichnet, und es
handelt sich um einen doppeltwirkenden Zylinder. Der
Druckluftmotor 221 weist einen Zylinder 222 auf, in welchem ein Kolben
223 hin und her bewegbar ist und der zwei einander
gegenüberliegende Fluidkammern 224 und 225 bildet. Eine Kolbenstange 226
ist an dem Kolben 223 befestigt und führt durch das eine Ende
des Zylinders 222 als Antrieb für praktisch alle Arten von
Geräten, z.B. eine Presse, eine Maschine oder sonstige
antreibbare Vorrichtung.
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Der Zylinder 222 ist mit zugeordneten Öffnungen 227 und 228
versehen, die mit den Kammern 224 und 225 an den Enden des
Hubweges des Kolbens 223 verbunden sind. Die Leitungen 229 bzw.
231 verbinden die Öffnungen 227 bzw. 228 mit Öffnungen 232 bzw.
233 einer Basis oder eines zwischengeschalteten Blocks, der
schematisch angedeutet und insgesamt mit 234 bezeichnet ist.
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Die Basis oder der zwischengeschaltete Block 234 hat ferner
eine Zuführungsöffnung 235, die mit einer (nicht gezeichneten)
Druckzuführungsquelle verbunden ist, sowie zwei
Austrittsöffnungen 236 und 237, die, vorzugsweise über einen (nicht
gezeichneten) Schalldämpfer, in die Umgebungsluft führen.
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Die Basis oder der zwischengeschaltete Block 234 weist ferner
eine erste Reihe Öffnungen 238 auf, die mittels gegeigneter
innerer Öffnungen oder Durchlässe in der Basis oder dem
zwischengeschalteten Block 234 zusammengeschaltet sind mit den
Öffnungen 232, 233, 235, 236 und 237. Ferner steht eine zweite Reihe
Öffnungen 239 ebenfalls in Verbindung mit den Öffnungen 232,
233, 235, 236 und 237 durch entsprechende innenliegende
Durchlässe. Die Durchlässe sind so ausgebildet, daß die Öffnungen
238 und die Öffnungen 238 einander parallel geschaltet sind.
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An dem zwischengeschalteten Block 234 angebracht (oder in die
Basis 234 eingebaut) ist ein erstes, mit der ersten Serie
Öffnungen 238 in Verbindung stehendes Absperrventil 241 sowie ein
zweites, mit der zweiten Serie Öffnungen 239 zusammenwirkendes
Absperrventil 242. Somit sind die jeweiligen Öffnungen der
Absperrventile einander parallelgeschaltet. Die Absperrventile
241 bzw. 242 lassen sich mit Steuerventilen 243 bzw. 244
zusammenschalten. Die Steuerventile 243 und 244 sind in der
Zeichnung als 2/2-Wegeventile dargestellt, sie können aber auch als
sonstige Mehrstellungs-Steuerventile ausgebildet sein.
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Die Absperrventile 241 bzw. 242 verbinden wahlweise die
Öffnungen 238 bzw. 239 des Blocks oder der Basis 234 mit den
verschiedenen Öffnungen der Steuerventile 243 bzw. 244. Die
Absperrventile 241 und 242 arbeiten in der Weise, daß, wenn sie
sich in ihrer inaktiven oder ON-Stellung befinden, die
Öffnungen 238 und 239 in Verbindung mit den Öffnungen der
Steuerventile 243 und 244 stehen. Stehen die Absperrventile 241 und 242
jedoch in ihrer aktiven oder OFF-Stellung, sind die zugehörigen
Steuerventile 243 und 244 gegenüber den Öffnungen des Blocks
oder der Basis 234 isoliert.
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Die spezifische Ausbildung der Absperrventile 241 und 242 kann
bei den unterschiedlichen Anwendungsformen der Erfindung
variieren und kann der Art entsprechen, die nachstehend zur
Erläuterung durch spezielle Bezugnahme auf andere Figuren der
Zeichnung angegeben ist. Es können auch verschiedene andere Arten
Absperrventile verwendet werden, sofern sie in gleicher Weise
arbeiten, wie bei den Ausführungsformen der Erfindung
dargestellt.
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Infolge ihrer Parallelanordnung stehen die Steuerventile 243
und 244 mit dem Fluidmotor 221 so in Verbindung, daß wahlweise
entweder die Öffnung 227 oder die Öffnung 228 druckbeaufschlagt
ist und die andere Öffnung an Auslaß liegt. Sowohl die
Steuerventile 243 und 244 als auch die Absperrventile 241 und 242
können durch ein Magnetsteuerventil oder Führungsventil
betätigt werden.
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Das System läßt sich auf mehrere unterschiedliche Arten
betreiben, und bei einer dieser Arten wird das eine Absperrventil 241
oder 242 in seine Sperrstellung gebracht, während das andere
Absperrventil 241 oder 242 in seine inaktive oder
Offen-Stellung gebracht wird, so daß dessen zugeordnetes Steuerventil 243
oder 244 den Fluidmotor 221 steuert. Man kann einen beliebigen
der Vielfalt bekannter Arten von Fehler- oder Ausfall-Schaltern
verwenden, die als Sensor arbeiten und erkennen, wann eines der
Steuerventile 243 oder 244 den Fluidmotor 221 nicht einwandfrei
betreibt. Das kann entweder mit einem Druckschalter in einer
der Leitungen 229 oder 231, einem Positionssensor zum Erfassen
der Stellung der Kolbenstange 226 oder mit einem System
erfolgen, das die aktuelle Steuerventilstellung oder irgendeine
Bewegung oder Fehlbewegung eines Geräts ermittelt. Da derartige
Sensoren an sich bekannt sind, werden sie in den Zeichnungen
nicht besonders dargestellt.
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Wird ein Fehler festgestellt, wird das dem fehlerhaften
Steuerventil zugeordnete Absperrventil in seine Sperrstellung
gebracht, so daß das fehlerhaft arbeitende Steuerventil
ausgetauscht werden kann. Wegen der Parallelschaltung kann aber der
Fluidmotor von dem verbleibende Steuerventil fortlaufend
betrieben werden, ohne daß ein Betriebsstillstand oder ein
Produktionsverlust eintritt. Gemäß den verschiedensten sonstigen
Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung läßt sich das entweder in
Systemen erreichen, in denen die Steuerventile normalerweise
abwechselnd arbeiten (d.h. bei denen in jedem Zeitpunkt nur
jeweils ein Steuerventil in Betrieb ist) oder in Systemen, in
denen die Steuerventile normalerweise parallel arbeiten und beide
Steuerventile normalerweise in Betrieb sind. Im letzteren Fall
setzt der Ausfall oder der Ersatz eines der Steuerventile das
System nicht vollständig still, vielmehr ermöglicht die
Erfindung einen kontinuierlichen Betrieb mit dem verbleibenden
Steuerventil, wodurch das System kontinuierlich weiterarbeitet,
wenn auch vielleicht mit etwas reduzierter Leistung.
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Bei der in Fig.8 beschriebenen Ausführungsform ist ein Paar von
parallelen Steuerventil/Absperrventil-Anordnungen vorgesehen,
um eine beliebige Anzahl Druckluftmotoren zu steuern. Bei
einer derartigen Parallelanordnung kann gewährleistet werden,
daß ein schadhaftes Steuerventil (oder ein wartungsbedürftiges
Steuerventil) ohne Einbuße oder mit nur geringem Verlust an
Betriebszeit auszutauschen ist. Die Kombination eines
derartigen Absperrventils mit Steuerventil kann aber in Verbindung mit
anderen Ausführungsformen der Erfindung benutzt werden, um das
Herausnehmen eines austauschbaren und den Ersatz eines
schadhaften Steuerventils zu erleichtern, ohne daß der Betrieb
anderer mechanischer Bestandteile eines vollständigen Ventilkreises
beeinträchtigt wird. Ferner ermöglicht die Verwendung eines
derartigen Absperrventils den schnellen Austausch des
Steuerventils ohne merklichen Fluiddruckabfall in dem System.
Derartige
andere Anwendungen haben aber nicht notwendigerweise den
Vorteil, den Stillstand des Systems vollständig auszuschließen.
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Einen typischen Aufbau einer anderen erfindungsgemäßen
Konstruktion zeigt Fig.9, in welcher ein Rohrverteiler mit 251
bezeichnet ist, und daran ist eine insgesamt mit 252 bezeichnete
Mehrzahl von Steuerventilen angebracht. Diese Steuerventile
könnten beispielsweise Werkzeuge an einer (nicht gezeichneten)
automatisierten Fertigungsstraße betreiben, jedoch ist die
Erfindung auch einsetzbar bei einer Mehrzahl von Steuerventilen,
die an einzelnen Stationen mit unterschiedlichen
Bedienungseinrichtungen oder, wie bereits erwähnt, an einem System der in
Fig.8 dargestellten Art benutzt werden.
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Einen typischen Schnitt durch eine Absperrventilanordnung 272
zwischen einem der Steuerventile 252 und der Verteilerbasis 251
zeigt beispielshalber die Fig.10. Jedes Steuerventil 252
besitzt ein Gehäuse 253 und weist im Falle der gezeichneten
Ausführungsform der Erfindung eine Einlaß- oder Zuführungsöffnung
254, zwei Ablauföffnungen 255 und 256 und zwei
Austrittsöffnungen 257 und 258 auf. Ein derartiges Steuerventil würde ein
Vierwegeventil darstellen, das in der einen Stellung Druckfluid
von der Zuführungsöffnung zu der Ablauföffnung 255 leitet,
während die Ablauföffnung 256 mit der Austrittsöffnung 258
verbunden wird. In der entgegengesetzten Stellung würde die
Zuführungsöffnung 254 mit der Ablauföffnung 256 verbunden sein und
die Ablauföffnung 255 mit der Austrittsöffnung 257. Das von dem
Steuerventil 252 versorgte und gesteuerte Gerät könnte
beispielsweise ein doppeltwirkender Zylinder sein, etwa der Zylinder oder
Fluidmotor 221 aus Fig.8. Das Steuerventil 252 kann von einem
(nicht gezeichneten) magnetventilgesteuerten Vorsteuerventil
betätigt werden. Dabei kann die Anordnung so getroffen werden,
daß, wenn der Solenoid entregt ist, das Steuerventil 252 so
steht, daß die Öffnung 256 druckbeaufschlagt und die Öffnung 255
entlastet ist. Das hätte zur Folge, daß das Arbeitsvolumen, an
das die Ablauföffnung 256 angeschlossen ist, druckluftgefüllt
ist. Umgekehrt würde bei einer derartigen Anordnung die
Erregung des Solenoids zu entgegengesetzten Verhältnissen führen.
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Üblicherweise sind die Steuerventile 252 unmittelbar auf den
Verteiler oder die Basis 251 gesetzt, wobei die Öffnungen 254
bis 258 mit entsprechenden Öffnungen in dem Verteiler oder der
Basis verbunden sind. Beispielsweise stände die
Zuführungsöffnung 254 in Verbindung mit einer Öffnung 259 in der
Verteilerbasis, die von einer Zuführungsleitung 261 herkommt. Die
Austrittsöffnungen 257 bzw. 258 ständen in Verbindung mit den
Öffnungen 262 bzw. 263 in dem Verteiler oder der Basis, wobei die
Öffnungen 262 bzw. 263 zu den Austrittsleitungen 264 bzw. 265
führten. Die Ablauf- oder Arbeitsöffnungen 255 bzw. 256
ständen in Verbindung mit den Öffnungen 266 bzw. 267 in der
Verteilerbasis, wobei die Öffnungen 266 bzw. 267 zu den
Ablaufleitungen 268 bzw. 269 für die gesteuerte Maschine oder Vorrichtung
führten.
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Die Steuerventile 252 sind üblicherweise an dem Verteiler 251
befestigt, etwa mit Schrauben 271 (Fig.9) oder mit sonstigen
Mitteln, z.B. Schnellklemmvorrichtungen. Gewöhnlich ist es vor
dem Abnehmen eines Ventils 252 zur Reparatur oder zum Austausch
zunächst erforderlich, sich davon zu überzeugen, daß das
Abnehmen des Ventils keine Produktions- oder Sicherheitsprobleme
verursacht. Gelegentlich war es erforderlich, ein Absperrventil
für sämtliche Steuerventile 252 vorzusehen, was dann zu dem
unerwünschten Zustand führte, daß an keinem der Steuerventile
Einlaßdruck vorlag, bevor sämtliche Steuerventile wieder an Ort
und Stelle waren, und daher mußte das gesamte System abgestellt
werden, und es entstand ein Produktionsausfall infolge des
Ausfalls, der Wartung oder des Austauschs eines einzelnen
Steuerventils.
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Gemäß der Erfindung wird eine einzelne,insgesamt mit 272
bezeichnete Absperrventilanordnung zwischen jedes Steuerventil
252 und die Verteilerbasis 251 geschaltet. Die
Absperrventilanordnung 272 wird nach der zeichnerischen Darstellung
automatisch betätigt. In bestimmten Anwendungsfällen sind, wie
weiter unten im einzelnen gezeigt werden soll, andere Arten der
Betätigung möglich. Das Absperrventil 272 hat vorzugsweise
Öffnungen, die sowohl den Öffnungen an der Oberseite der
Verteilerbasis
251 als auch denen an der Unterseite des Steuerventils
252 angepaßt sind, so daß die gleiche Verteilerbasis 251 und
Steuerventilanordnung 252 benutzt werden kann, oder das
Absperrventil 272 kann in den Verteiler oder die Basis 251 oder
einen Teil davon eingebaut werden. Das Absperrventil hat ein
Gehäuse 273 mit einer mit der Verteileröffnung 259 fluchtenden
Zuführungsöffnung 274, zwei mit den Verteileröffnungen 266 bzw.
267 fluchtende Ablauföffnungen 275 bzw. 276 sowie zwei mit den
Verteileröffnungen 262 bzw. 263 fluchtende Austrittsöffnungen
277 bzw.278. Entsprechende Öffnungen befinden sich oben an dem
Gehäuse 273, wobei eine Zuführungsöffnung 279 mit der
Steuerventilöffnung 254 fluchtet, die Ablauföffnungen 281 bzw. 282
mit den Steuerventilöffnungen 255 bzw. 256 und die
Austrittsöffnungen 283 bzw. 284 mit den Steuerventilöffnungen 257 bzw.
258 fluchten.
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Ein Kolbenschieberteil 285 ist in dem Gehäuse 273 beweglich
angeordnet. Dieses Ventilteil ist aus einer inaktiven oder
ON-Stellung (vgl.Fig.10) in eine aktive oder Sperrstellung
(Fig.11) und zurück verstellbar. Das Kolbenschieberteil besitzt
einen ersten Steg 286, der in der inaktiven oder ON-Stellung
die Zuführungsöffnung 274 freigibt, in der aktiven oder
Sperr-Stellung (Fig.11) aber die Zuführungsöffnung verschließt. Ein
Steg 287 an dem Kolbenschieber 285 gibt in der inaktiven oder
ON-Stellung die Öffnung 275 frei, verschließt die Öffnung 275
aber in der Sperrstellung. Ein dritter Steg 288 hält in der
inaktiven oder ON-Stellung die Auslaßöffnung 276 frei, verschließt
sie aber in der Sperrstellung nach Fig.11.
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Ein vierter Steg 289 ist am Ende des Kolbenschiebers 285
vorgesehen; er arbeitet als Kolben, der einer Kammer 291
gegenübersteht, die von einem Endverschluß 292 an dem Gehäuse
gebildet wird. Ein zweites Endstück 293 am anderen Ende trägt ein
Vorsteuerteil, das an diesem Ende des Kolbenschiebers 285
gebildet wird, und trägt auch das eine Ende einer
Schraubendruckfeder 294, die sich in einer Bohrung 295 des Vorsteuerteils des
Kolbenschiebers 285 befindet. Diese Feder drückt den
Kolbenschieber 285 in die Sperrstellung. Eine Kammer 296 ist zwischen
dem Endteil 293 und dem Steg 288 gebildet, der somit auch als
Kolben mit geringerer Arbeitsfläche wirkt als sie der von dem
Steg 289 gebildete Kolben hat.
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Zwei Durchlässe 297 und 298 führen von der Zuführungsöffnung
274 zu entgegengesetzten Enden des Gehäuses 273. Der Durchlaß
297 führt durch eine verhältnismäßig enge Einschnürung 299 in
die Kammer 291 und hat dann einen verhältnismäßig wenig
eingeengten Durchgang 301, der aus der Kammer 291 an die Oberseite
des Gehäuses 273 führt. Eine Dichtung 302 liegt normalerweise
zwischen dem Ventil 252 und dem Gehäuse 273; sie besitzt eine
auf den Durchgang 301 ausgerichtete Öffnung 303. Wenn nun das
Ventil 252 in der in Fig.10 gezeichneten Weise festgeklemmt
ist, ist der Durchgang blockiert, wird aber das Ventil 252
abgenommen, ist der Durchgang 301 offen, wodurch die Kammer 291
sofort drucklos wird. Der Durchlaß 298 führt verhältnismäßig
unbehindert an die Kammer 296 und unterstützt damit die Feder
294, um den Kolbenschieber 285 ständig in seine Sperrstellung
zu drücken. Die wirksame Fläche des Stegs 289 ist jedoch
ausreichend groß, um die Kräfte des Steges 288 und der Feder 294
zu überwinden, wenn die Kammer 291 druckbeaufschlagt ist.
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Während des Betriebs hält der Fluiddruck in der Kammer 291
unter der Voraussetzung, daß das Steuerventil 252 angesetzt ist
und einwandfrei arbeitet, den Kolbenschieber 285 in seiner in
Fig.10 gezeichneten inaktiven Stellung. In dieser Stellung
besteht eine offene Verbindung zwischen den Zuführungsöffnungen
274 und 279 über den Zwischenraum zwischen den Stegen 286 und
287. In entsprechender Weise liegen freie Durchlässe zwischen
den Ablauföffnungen 275 und 281 und zwischen den
Ablauföffnungen 276 und 282 vor. Die Austrittsöffnungen 257 und 262 werden
verbunden durch einen die Öffnungen 277 und 283 verbindenden
Durchlaß 304, und die Austrittsöffnung 258 ist mit der
Austrittsöffnung 263 über den Durchlaß 305 verbunden, der die
Öffnungen 278 und 284 miteinander verbindet. Alle Steuerventile
252 können auf diese Weise normal betrieben werden.
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Wird es erforderlich, eines des Steuerventile 252 zum
Reparieren oder Austauschen abzunehmen, braucht man nur die
Befestigung 271 zu entfernen oder das Steuerventil 252, wenn es von
einer Klemmvorrichtung gehalten wird, zu lösen. Sobald das
Ventil 252 von seiner Dichtung 302 abgehoben ist, wird die Kammer
291 drucklos, weil die Einengung 299 enger ist als der
Durchgang 301. Der Kolbenschieber 285 wird unter der Wirkung der
Feder 294 und des Drucks in der Kammer 296 sofort nach links
geschoben. Das hat zur Folge, daß die Druckzuführung von der
Verteilerbasis 251 sofort unterbrochen wird und die beiden
Ablauföffnungen 266 und 267 ebenfalls verschlossen werden.
Dadurch wird ein Abfall des Versorgungsdrucks vermieden, was
sonst die anderen Steuerventile 252 nachteilig beeinflussen
könnte. Somit ist der schnelle Austausch eines Steuerventils
möglich, ohne daß der Gesamtbetrieb unterbrochen wird, was
wiederum zu nur geringfügiger oder gar keiner Beeinträchtigung der
Systemproduktion führt.
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Wenn das zuvor abgenommene Steuerventil 252 wieder angesetzt
ist, und sobald es festgeklemmt oder durch die
Befestigungsmittel 271 fest angebracht ist, um den Durchgang dicht zu
verschließen, baut sich der Fluiddruck in der Kammer 291 wieder
auf. Das Sperrventil wird sich nach einem kurzen, aber
vorbestimmten Zeituntervall aus seiner Sperrstellung (Fig.11) in
seine inaktive oder ON-Stellung (Fig.IO) zurück bewegen, und
das Steuerventil 252 kann wie üblich betrieben werden.
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Es ist darauf hinzuweisen, daß alle elektrischen Verbindungen
zu dem Steuerventil 252 auch durch das Gehäuse 273 und das
Gehäuse 253 geführt werden können, so daß, wenn das Steuerventil
252 abgenommen wird, die elektrischen Verbindungen, falls bei
einer bestimmten Anwendungsweise verlangt, automatisch
unterbrochen werden.
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Ferner kann natürlich die Sperrventilanordnung 272 auch bei
einer Anordnung nach Fig.8 eingesetzt werden. In einem
derartigen Anwendungsfall kann man mit dem Ventil in gleicher Weise
arbeiten, wie im Zusammenhang mit den Ausführungen nach den
Figuren 9 bis 11 beschrieben; es wäre jedoch vorteilhafter,
wenn die Absperrventilanordnung bei einer solchen Anwendung
elektrisch betätigt würde, wie im Zusammenhang mit Fig.8
beschrieben. Natürlich ist eine elektrische oder sonstige Art
der Betätigung auch möglich bei den Ausführungsformen nach den
Figuren 9 bis 11.
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Fig.12 zeigt eine weitere, insgesamt mit 351 bezeichnete
Ausführungsform der Erfindung, die mit der Ausführung nach den
Figuren 9 bis 11 vergleichbar ist, das Sperrventilgehäuse aber
mit dem Verteiler oder der Basis kombiniert. Das kombinierte
Absperrventil- und Basisgehäuse ist mit 352 bezeichnet und der
Absperrventilkolbenschieber mit 353. Die Arbeitsweise dieser
Ausführungsform stimmt im wesentlichen genau überein mit
derjenigen nach den oben beschriebenen Ausführungsformen.
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Die Figuren 13, 14 und 15 zeigen ein Beispiel eines
erfindungsgemäß aufgebauten Absperrventils bei einer weiteren,
abgeänderten Ausführungsform der Erfindung, wobei Tellerventile anstelle
von Kolbenschieberventilen benutzt werden und die Ventile durch
Druckbeaufschlagung statt durch Druckentlastung betätigt
werden. Die Absperrventilanordnung ist insgesamt mit 401
bezeichnet und ist auf einer (teilweise in Fig.15 wiedergegebenen)
Basis 402 angebracht, die einen Zuführungsdurchgang 403 und
zwei Arbeitsdurchgänge 404 und 405 aufweist. Ein (in Fig.15
teilweise wiedergegebenes) Steuerventil 406 ist auf dem Gehäuse
407 des Absperrventils 401 angebracht und besitzt einen
Zuführungsdurchgang 408, Arbeitsdurchgänge 409 und 411 und
Austrittsdurchgänge 412 und 413. Ein Durchgang 414 in dem Gehäuse 407
verbindet den Austrittsdurchgang 412 mit der Außenluft, und
ein Durchgang 415 verbindet den Austrittsdurchgang 413 mit der
Außenluft.
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Ein Zuführungsdurchgang 416 ist in dem Gehäuse 407 vorgesehen;
er verbindet den Basis-Zuführungsdurchgang 403 mit dem
Steuerventil-Zuführungsdurchgang 408. In entsprechender Weise
verbinden die Arbeitsdurchgänge 417 und 418 die entsprechenden
Arbeitsdurchgänge der Basis 402 und des Steuerventils 406.
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Drei insgesamt mit 419 bzw. 421 bzw. 423 bezeichnete
Tellerventile sind in den Durchgängen 416 bzw. 417 bzw. 418
vorgesehen; der Aufbau eines typischen Tellerventils ist in Fig.14
dargestellt. Die Tellerventilanordnung weist ein Ventilteil
424 auf, das einem Sitz 425 gegenübersteht und von einer
Membran 426 getragen wird. Die Membran 426 trennt eine obere
Kammer 427 von einer unteren Kammer 428. Der Ventilsitz 425
befindet sich in der unteren Kammer 428, und beide Abschnitte
(416a und 416b) des Durchgangs 416 führen in diese untere
Kammer 428. Beispielsweise führt der obere Durchgangsabschnitt
416a von der Oberseite 429 des Gehäuses, wie in Fig.15
dargestellt, um die Außenseite des Sitzes 425 herum in die untere
Kammer 428. Der untere Durchgangsabschnitt 416b führt von der
Innenseite des Sitzes 425 an die Unterseite 431 des Gehäuses
407. Der Druck entweder in dem Durchgangsabschnitt 416a oder
in dem Durchgangsabschnitt 416b hebt daher das Ventilteil 424
von dem Ventilsitz 425, solange die obere Kammer 427 drucklos
ist. Oberhalb der Membran 426 ist eine Feder 432 vorgesehen,
um das Ventilteil 424 vorzubelasten und auf den Sitz 425 zu
drücken. Die wirksame Fläche innerhalb des Sitzes 425 ist
kleiner als die der Kammer 427, so daß der Druck in der Kammer 427
das Ventilteil 424 geschlossen hält.
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Ein Durchgang 433 (Fig.14) führt von dem unteren
Durchgangsabschnitt 416b in eine Kammer 434. Ein Ventil 435 befindet
sich zwischen dem Durchgang 433 und der Kammer 434 und wird von
einer Feder 436 geschlossen gehalten, wenn die Feder von einem
Tauchkolben 437 nach unten gedrückt wird. Das obere Ende 438
des Tauchkolbens 437 ragt über die Dichtungsauflagefläche 429
hinaus, außer das Steuerventil 406 ist darauf gesetzt. Ein
Auftrittsdurchlaß 439 führt aus der Kammer 434 in die
Umgebungsluft, er wird aber blockiert durch eine Dichtung 441 an dem
Tauchkolben 437, wenn dieser von der Feder 436 vollständig nach
oben geführt werden kann, wie durch die höchstmögliche Stellung
437a angedeutet. Die Durchgänge 442 bzw. 443 bzw. 444 (vgl.
Fig.13) führen von der Kammer 434 in die Kammern 427 über jedem
der Ventile 419 bzw. 421 bzw. 423.
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Im Betrieb der Anordnung nach den Figuren 13 bis 15 befinden
sich die Teile, wenn das Steuerventil 406 auf die
Sperrventilanordnung 401 gesetzt ist, in der in Fig.15 gezeichneten Lage,
wobei der Tauchkolben 437 abwärts gedrückt und das Ventil 435
geschlossen ist. Die drei Kammern 427 über den Sperrventilen
419, 421 und 423 sind drucklos, und die Ventile 419, 421 und
423 bleiben offen, so daß das Steuerventil 406 normal arbeiten
kann. Im übrigen können die beiden
Arbeitsdurchgangs-Absperrventile 421 und 423 sich unter Druckluftstößen in jeder
Richtung öffnen und schließen, aber das Arbeiten des Systems wird
dadurch nicht gestört.
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Wenn das Steuerventil 406 zur Reparatur oder zum Austausch
abgenommen wird, hebt die Feder 436 den Tauchkolben 437 sofort in
die Stellung 437a, wodurch die Entlüftung 439 geschlossen wird
und das Ventil 435 angehoben werden kann. Dadurch kann das
Fluid die Kammern 427 druckbeaufschlagen, so daß alle drei
Absperrventile 419, 421 und 423 augenblicklich geschlossen und
Leckverluste vermieden werden und das restliche System normal
weiterarbeiten kann, wodurch keine oder höchstens eine minimale
Produktionszeit verloren geht. Die Ventile 419, 421 und 423
verbleiben in ihrer Absperrstellung, bis das Steuerventil 406
wieder aufgesetzt wird, damit der Tauchkolben 437
heruntergedrückt wird und die Kammern 427 druckentlastet werden und das
Ventil 435 geschlossen wird, was es wiederum den
Absperrventilen 419, 421 und 423 ermöglicht, in ihre inaktive Stellung
zurückzukehren.
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Bei den Ausführungsformen nach den bisher beschriebenen Figuren
1 bis 15 bewirken die Absperrventile das Schließen der
Verbindung zwischen einer Basis und einem Steuerventil (oder der
Umgebungsluft) unmittelbar nach dem Abnehmen des Steuerventils.
In jedem Fall wird das durch eine Anordnung erreicht, die die
Anwesenheit des Steuerventils feststellt und die das
Absperrventil in seine geschlossene oder Sperrstellung bringt, wenn
das Steuerventil abgenommen wird. In einigen Fällen kann es
zweckmäßig sein, das Absperrventil so arbeiten zu lassen, daß
es die Verbindung zwischen der Basis und dem Steuerventil
unterbricht,
bevor das Steuerventil tatsächlich abgenommen wird. Bei
den bisher beschriebenen Absperrventilen läßt sich das entweder
manuell oder automatisch mit Hilfe eines ferngesteuerten oder
automatischen Operators erreichen, der auf ein von dem Abnehmen
des Steuerventils abweichendes Signal anspricht, z.B. etwa ein
Fehlersignal.
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Die Figuren 16 bis 18 zeigen eine andere Ausführung einer
Absperrventilanordnung, die mit Hilfe eines Vorsteuerventils oder
sonstigen Aktivierungsgeräts betätigt werden kann, das auf eine
Vielfalt verschiedener möglicher Bedingungen anspricht. Die
Figuren 19 und 20 zeigen, wie diese Art Anordnung so modifiziert
werden kann, daß sie auch automatisch arbeitet bei Abnahme des
Steuerventils und/oder aber bei Bedarf von Hand betätigt werden
kann. Diese manuelle oder anderweitige automatische Betätigung
läßt sich mit den bereits beschriebenen Ventilanordnungen
verbinden. Es sei wiederum betont, daß die Absperrventilanordnung
bei jeder Ausführungsform der Erfindung in einen
zwischengeschalteten Block zwischen dem Steuerventil und der Basis
eingesetzt oder in die Basis eingebaut werden kann, auf die das
Steuerventil unmittelbar aufgesetzt wird.
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In den Figuren 16 bis 18 ist eine gemäß der Erfindung
eingerichtete Absperrventilanordnung insgesamt mit 501 bezeichnet. Wie
bei den vorbeschriebenen Ausführungen kann die dargestellte
Absperrventilanordnung 501 zwischen ein Steuerventil und eine
Basis zwischengeschaltet werden, um wahlweise eine
fluidangetriebene Vorrichtung zu betätigen, kann stattdessen aber auch in
die Basis eingebaut werden. Die Absperrventilanordnung 501
umfaßt ein Gehäuse 502, das nach der Zeichnung als mehrteiliger
Aufbau konstruiert ist und das einen Zuführungsdurchlaß 503,
zwei Arbeitsdurchlässe 504 und 505 und zwei Austrittsdurchlässe
506 und 507 aufweist. Wie bei den zuvor beschriebenen
Ausführungen kann der Zuführungsdurchlaß 503 die Verbindung zwischen
einem Zuführungsdurchlaß der Basis und einem Zuführungsdurchlaß
des Steuerventils herstellen, während die Arbeitsdurchlässe 504
und 505 in entsprechender Beziehung zu den Arbeitsdurchlässen
von Basis und Steuerventil stehen, und ebenso die
Austrittsdurchlässe
506 und 507 in ähnlicher Beziehung zu den
Austrittsdurchlässen von Basis und Steuerventil stehen.
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Ein insgesamt mit 508 bezeichneter elastischer Körper 508
befindet sich innerhalb des Gehäuses 502 und besitzt einen oberen
Flansch 509 und einen unteren Flansch 511, die zwischen den
Bauteilen des Ventilgehäuses 502 eingeklemmt sind. Der
elastische Körper 508 definiert außerdem eine Mehrzahl von
Durchlässen 512 bzw. 513 bzw. 514 bzw. 515 bzw. 516, die jeweils mit
den Durchlässen 503 bis 507 fluchten.
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Eine scherenförmige Betätigungsmechanik arbeitet mit dem
elastischen Körper 508 zusammen, um die Durchlässe 512 bis 516
gleichzeitig zu verschließen. Diese scherenförmige Mechanik
umfaßt eine erste oder untere verschiebbar gehaltene Platte 517
(vgl. Fig.18), die einzelne Finger 518 aufweist, die in den
Bereich neben den Durchlässen 512 bis 516 des elastischen Teils
eingreifen. Die Platte 517 besitzt an ihrem einen Ende einen
Kolbenteil 519, der in einer Bohrung 521 verschiebbar ist, die
in dem Ventilgehäuse 502 ausgebildet ist. Bei der gezeichneten
Ausführung sitzt ein Anschlußstück 522 in dem Gehäuse 502, um
die Bohrung 521 über ein Vorsteuerventil an eine
Druckluftquelle anzuschließen (nicht gezeichnet). Außerdem befindet
sich in der Bohrung 521 eine verhältnismäßig schwache
Schraubendruckfeder 523, die das Teil 517 nach rechts (in Fig.17) drückt.
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Ein in Fig.18 dargestellter Winkelhebel 524 ist an dem
entgegengesetzten Ende des Ventilgehäuses 502 um einen Drehzapfen 525
schwenkbar angeordnet. Der Drehzapfen 525 kann von einem
Bolzen, einem Stift oder ähnlichem gebildet werden, der in
üblicher Weise innerhalb des Gehäuses befestigt werden kann. Ein
Kippzapfen 526 verbindet das eine Ende der beweglich gehaltenen
Platte 517 mit dem einen Arm des Winkelhebels 524, so daß die
Hin- und Herbewegung der Platte 517 eine Schwenkbewegung des
Winkelhebels 524 herbeiführt.
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Der entgegengesetzte Arm des Winkelhebels 524 liegt an einer
oberen, beweglich gehaltenen Platte 527 an. Ebenso wie die
Platte 517 trägt auch die obere Platte 527 eine Mehrzahl Finger
528, die sich zwischen die Durchlässe 512 bis 516 erstrecken.
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Die Platte 527 besitzt einen vorspringenden Endteil 529, der in
eine Ausnehmung 531 des Gehäuses 502 eingreift. Eine
Schraubendruckfeder 532, die stärker ist als die Feder 523, liegt in
der Ausnehmung 531 und beaufschlagt eine Schulter 533 an der
Platte 527, um diese gegen den Arm des Winkelhebels 524 zu
drücken.
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Wenn das Absperrventil 501 sich in seiner inaktiven oder Offen-
Stellung befindet, wird die Bohrung 521 über das Anschlußstück
522 druckbeaufschlagt, um die Platte 517 nach rechts zu drücken.
Diese Bewegung führt, wie erwähnt, zu einer Drehbewegung des
Winkelhebels 524 derart, daß die Platte 527 nach links gedrückt
wird, was dazu führt, daß die Finger 518 und 528 den
nachgiebigen Körper 508 nicht verbiegen, und daß die Durchlässe 512 bis
516 in Offenstellung gehalten werden, wie in den Figuren 16 und
18 dargestellt.
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Wenn die Absperrventilanordnung 501 geschlossen werden soll,
wird die Kammer 521 druckentlastet, indem sie durch das
Anschlußstück 522 zur Umgebungsluft hin entlüftet wird. Das kann
geschehen, wenn das Steuerventil abgenommen werden soll oder
wenn das zugeordneten Steuerventil defekt ist, und diese
Entlüftung findet statt auf Grund eines festgestellten
vorbestimmten Betriebszustands. In dieser gezeichneten Ausführungsform
erfolgt die Druckentlastung durch Verstellen des zugeordneten
Vorsteuerventils in seine Sperrstellung. Wenn die Kammer 521
druckentlastet ist, übertrifft die Wirkung der Feder 532 die
Wirkung der Feder 523, und die Platte 527 wird nach rechts (in
Fig.17) bewegt. Diese Bewegung hat eine Schwenkbewegung des
Winkelhebels 524 im Uhrzeigersinn aus der in Fig.18
gezeichneten Position in eine Position zur Folge, in der die Platte 517
nach links geschoben ist. Somit werden die Finger 518 und 528
in die in Fig.17 gezeichnete Stellung geschoben, in welcher sie
den nachgiebigen Körper 508 verbiegen und die Durchlässe 512
bis 516 verschließen. Infolgedessen kann das Steuerventil ohne
Druckverlust oder Stillsetzung der übrigen Systemkomponenten
abgenommen werden.
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Fig.19 zeigt eine weitere Ausführungsform, die vom Prinzip her
der Ausbildung nach den Figuren 16 bis 18 entspricht, bei der
aber eine automatische Steuerung des Absperrventils 501 durch
einen weiteren manuellen Operator vorgesehen ist. Wie diese
Ausführung zeigt, steht die Bohrung 521 in Verbindung mit einer
Ventilkammer 601, die eine enge untere Öffnung 602 besitzt, die
mit einem Durchlaß 603 in Verbindung steht, der an eine
Zuführungsöffnung, etwa die Öffnung oder den Durchgang 259 der
Ausführung nach den Figuren 9 bis 11, anpaßbar ist. Somit steht
die Bohrung 521 normalerweise über die Öffnung 603, den engen
Durchlaß 602 und die Ventilkammer 601 unter dem
Zuführungsdruck, um das Absperrventil 501 in seiner Offen-Stellung zu
halten. Ein Entlüftungsdurchlaß 604 ist am oberen Ende der
Ventilkammer 601 vorgesehen, der normalerweise durch ein
Kugelventil 605 geschlossen gehalten wird, das von einer
Schraubendruckfeder 606 in Schließstellung gebracht wird.
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Ein Betätigungshebel 607 ist in dem Ventilgehäuse an einem
horizontalliegenden Drehstift 608 drehbar angeordnet. Eine
Torsionfeder 609 übt auf den Betätigungshebel 607 eine Kraft zu
einer Drehbewegung im Gegenuhrzeigersinn aus, so daß ein
Fortsatz 611 des Hebels 607 nach oben durch eine Dichtung 612
greift, die zwischen dem Absperrventil 501 und dem zugeordneten
Steuerventil angebracht ist (nicht gezeichnet) . Wenn das
Steuerventil sich an seinem Platz befindet, wird der Fortsatz 611
nach unten gedrückt, und der Hebel 607 wird im Uhrzeigersinn in
die in Fig.19 gezeichnete Stellung geschwenkt.
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Das dem Fortsatz 611 entgegengesetzte Ende des Hebels 607
besitzt einen nach unten weisenden zylindrischen Teil 613, der
auf einer Stößelstange 614 aufliegt, die in der Öffnung 604
bewegbar aufgenommen ist und die die Kugel 605 beaufschlagen
kann, wenn der Hebel 607 unter der Kraft der Torsionfeder 609
gedreht wird. Unter diesen Umständen wird die Kugel 605 von
ihrem Sitz abgehoben, und die Bohrung 521 wird zur
Umgebungsluft
hin entlüftet, so daß diese Kammer drucklos wird und das
Ventil 501 in seine Schließstellung (Fig.17) übergehen läßt.
Dieser Vorgang ist vergleichbar mit der Arbeitsweise der
Ausführung nach den Figuren 9 bis 12.
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Der Hebel 607 weist ferner einen vorspringenden Teil 615 auf,
der von außen zugänglich ist, so daß eine Bedienungsperson den
Fortsatz 615 nach unten drücken und den Hebel 607 in eine
Stellung zum Öffnen des Kugelventils 605 bringen und die Kammer 519
entlüften kann, solange kein Steuerventil angesetzt ist, das
diese Bewegung verhindert.
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Fig.20 zeigt eine Ausführung, die insgesamt vergleichbar ist
mit der Ausführung nach Fig.19. Bei dieser Ausführung ist
jedoch ein verschiebbarer Tauchkolben 701 vorgesehen, der einen
abgeschrägten Endabschnitt 702 aufweist, der den Hebel 607
berührt, um das Kugelventil 605 von Hand öffnen zu können.
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Die hier beschriebenen Ventilanordnungen sind insbesondere
geeignet für den Austausch eines Steuerventils, ohne ein
Gesamtsystem abzuschalten oder stillzusetzen. Wie bereits erwähnt,
kann jede der hier beschriebenen Ventilanordnungen so betrieben
werden, daß die Fluidverbindungen beim Abnehmen des
Steuerventils automatisch gesperrt werden. Jedoch ist es für den
Fachmann ersichtlich, daß die Absperrventile auch nach Maßgabe
einer großen Zahl anderer Faktoren, etwa durch Vorsteuerventile,
Mikroprozessorschaltungen und dergleichen, betätigt werden
können, nach welchen die Absperrventilanordnungen für den Fall in
ihre Sperrstellung gebracht werden können, daß in dem
zugeordneten Steuerventil oder an beliebiger anderer Stelle des
Gesamtsystems ein Ausfall festgestellt wird. Alle Absperrventile
lassen sich jedoch mit großem Vorteil in einem System einsetzen,
bei dem sogar die angetriebene Vorrichtung nicht
notwendigerweise stillgelegt werden muß, wenn ein Schaden in einem
Steuerventil für den Betätigungskreis auftritt, wie in den
verschiedenen Zeichnungen dargestellt worden ist.
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Aus der Beschreibung ist offenbar zu entnehmen, daß eine Reihe
Ausführungsformen von Umschalt- oder Absperrventilen angegeben
werden können, die entweder automatisch bei der Abnahme eines
Steuerventils betätigt werden können, oder die auf andere Weise
stillgesetzt werden können, um den Ausbau des Steuerventils zu
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ermöglichen, und die in Kombination miteinander eingesetzt
werden können, um ein Fluidsystem auch dann kontinuierlich
weiterarbeiten zu lassen, wenn sein in Betrieb befindliches
Steuerventil fehlerhaft arbeitet.