DE9202938U1 - Safety valve - Google Patents
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Description
Die Neuerung betrifft ein Sicherheitsventil für druckmittelbetätigte Arbeitsglieder, z. B. doppeltwirkende Zylinder von Pressen, mit Zulauf-, Arbeit- und Rücklaufanschlüssen, ferner mit zwei parallel geschalteten, über Vorsteuerventile betätigbaren Ventilspindeln mit Arbeitskolben und Ventilkolben, sowie mit zwei Speicherkammern zur Druckmittelbeaufschlagung der beiden Arbeitskolben.The innovation concerns a safety valve for pressure-operated working elements, e.g. double-acting cylinders of presses, with inlet, working and return connections, also with two parallel valve spindles that can be operated via pilot valves with working piston and valve piston, as well as with two storage chambers for pressurizing the two working pistons.
Ein Ventil dieser Art ist bekannt aus der DE-OS 36 1 5 369. Die Vorsteuerventile sind bei diesem bekannten Sicherheitsventil außerhalb des eigentlichen Ventiles angeordnet und mit diesem durch Leitungen verbunden, so daß pro Vorsteuerventil zwei Anschlüsse am Hauptventil erforderlich sind.A valve of this type is known from DE-OS 36 1 5 369. The pilot valves in this known safety valve are arranged outside the actual valve and connected to it by lines, so that two connections are required on the main valve per pilot valve.
Jeweils einer dieser Anschlüsse führt zu einer der Speicherkammern und der andere zum jeweiligen Arbeitskolben der zugeordneten Ventilspindel.One of these connections leads to one of the storage chambers and the other to the respective working piston of the associated valve spindle.
Nachteilig hierbei ist es, daß die Abmessungen der Leitungen von den Vorsteuerventilen zu den Speicherkammern die internen Schaltzeiten des Sicherheitsventiles beeinflussen, da das Volumen der Steuerleitungen zwischen den Vorsteuerventilen und den Speicherkammern das Volumen der letzteren vergrößert. Die Abmessungen dieser Steuerleitungen müssen daher genau vorgegeben und bei der Installation eingehalten werden wodurch die Anwendung des Ventiles eingeschränkt wird. Außerdem kann es geschehen, daß beim Anschließen der von den Vorsteuerventilen kommenden Steuerleitungen an das Sicherheitsventil die Anschlüsse vertauscht werden, wodurch die Sicherheitsfunktion des Ventiles außer Betrieb gesetzt wird.The disadvantage here is that the dimensions of the lines from the pilot valves to the storage chambers affect the internal switching times of the safety valve, since the volume of the control lines between the pilot valves and the storage chambers increases the volume of the latter. The dimensions of these control lines must therefore be specified precisely and adhered to during installation, which limits the use of the valve. It can also happen that when connecting the control lines coming from the pilot valves to the safety valve, the connections are swapped, which renders the safety function of the valve inoperative.
Der Neuerung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Sicherheitsventil der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß die vorgenannten Nachteile jedenfalls im wesentlichen vermieden werden.The innovation is therefore based on the task of developing a safety valve of the type mentioned at the beginning in such a way that the aforementioned disadvantages are at least essentially avoided.
Neuerungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß zwischen je einer Speicherkammer und je einem Vorsteuerventil jeweils ein Wegeventil geschaltet ist. Zweckmäßigerweise sind diese beiden Wegeventile überkreuz an die Arbeitsräume der beiden Arbeitskolben angeschlossen.According to the innovation, this is achieved by connecting a directional control valve between each storage chamber and each pilot valve. These two directional control valves are conveniently connected crosswise to the working chambers of the two working pistons.
Vorzugsweise sind die beiden Wegeventile und die von diesen zu den Arbeitsräumen der Arbeitskolben führenden Kanäle in das Gehäuse des Sicherheitsventils integriert.Preferably, the two directional control valves and the channels leading from them to the working chambers of the working pistons are integrated into the housing of the safety valve.
Eine beispielsweise Ausführungsform der Neuerung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert, in derAn example embodiment of the innovation is explained below using the drawing, in which
Figur 1 schematisch im Schnitt ein neuerungsgemäßes Ventil in Ruhestellung zeigt.Figure 1 shows a schematic cross-section of a valve according to the innovation in the rest position.
Figur 2 zeigt im Schnitt das Ventil nach Figur 1 in Schaltstellung.Figure 2 shows a cross-section of the valve according to Figure 1 in the switching position.
Figur 3 zeigt das Ventil nach den Figuren 1 und 2 bei einer Fehlschaltung.Figure 3 shows the valve according to Figures 1 and 2 in the event of a faulty switching.
Das Sicherheitsventil 10 nach Figur 1 hat ein Gehäuse 1 2 und es dient zur Ansteuerung eines doppeltwirkenden Zylinders 14.The safety valve 10 according to Figure 1 has a housing 1 2 and is used to control a double-acting cylinder 14.
Das Gehäuse 12 ist mit einem Zulaufanschluß P, zwei Arbeitsanschlüssen A und B sowie zwei Rücklaufanschlüssen R und S versehen. Im Gehäuse sind zwei parallel geschaltete Ventilspindeln 16 eingebaut, von denen jede einen Arbeitskolben 18, einen Ventilkolben 20 und einen Steuerkolben 32 besitzt. Die Bohrungen, in denen die beiden Ventilspindeln 16 geführt sind, sind überkreuz durch Kanäle 28, 30 miteinander verbunden.The housing 12 is provided with an inlet connection P, two working connections A and B and two return connections R and S. Two valve spindles 16 connected in parallel are installed in the housing, each of which has a working piston 18, a valve piston 20 and a control piston 32. The holes in which the two valve spindles 16 are guided are connected to one another crosswise by channels 28, 30.
Die beiden Steuerkolben 32 sind in Reihe hintereinander geschaltet und sie liegen in
einem Kanal, der vom Arbeitsanschluß B zum Rücklaufanschluß S führt.
Das Sicherheitsventil 10 wird durch Vorsteuerventile 58 und 60 angesteuert, die handbetätigt, aber auch elektrisch, elektromagnetisch, mechanisch oder druckbetätigt
sein können.The two control pistons 32 are connected in series and are located in a channel that leads from the working connection B to the return connection S.
The safety valve 10 is controlled by pilot valves 58 and 60, which can be manually operated, but also electrically, electromagnetically, mechanically or pressure-operated.
Dem Vorsteuerventil 58 ist eine Speicherkammer 44 im Gehäuse 12 und dem Vorsteuerventil 60 ist eine Speicherkammer 46 im Gehäuse 1 2 zugeordnet wobei die beiden Speicherkammern jeweils über eine Bohrung 48 an die Bohrungen angeschlossen sind, in denen die Ventilspindeln 16 geführt sind. Zwischen diesen vorgenannten Bohrungen und dem Zulauf P ist ein federbelastetes Rückschlagventil 68 eingebaut. Die Speicherkammer 44 ist mit einem Entlüftungsventil 74 versehen, dessen Ventilkolben über eine vom Zulauf P abzweigende Leitung ständig durch den Zulaufdruck beaufschlagt ist. Bei einem Ausfall der Druckversorgung öffnet das Entlüftungsventil 74 und die Speicherkammer 44 wird zur Atmosphäre entlüftet.The pilot valve 58 is assigned a storage chamber 44 in the housing 12 and the pilot valve 60 is assigned a storage chamber 46 in the housing 12, whereby the two storage chambers are each connected via a bore 48 to the bores in which the valve spindles 16 are guided. A spring-loaded check valve 68 is installed between these aforementioned bores and the inlet P. The storage chamber 44 is provided with a vent valve 74, the valve piston of which is constantly subjected to the inlet pressure via a line branching off from the inlet P. If the pressure supply fails, the vent valve 74 opens and the storage chamber 44 is vented to the atmosphere.
Wie die Figuren zeigen, ist zwischen die Speicherkammer 44 und das Vorsteuerventil 58 ein Wegeventil 80 geschaltet, ebenso ist zwischen die Speicherkammer 46 und das Vorsteuerventil 60 ein Wegeventil 82 geschaltet.As the figures show, a directional control valve 80 is connected between the storage chamber 44 and the pilot valve 58, and a directional control valve 82 is also connected between the storage chamber 46 and the pilot valve 60.
Jedes Wegeventil 80, 82 hat einen Arbeitskolben 84, einen Ventilkolben 86, einen Steueranschluß 92, einen Entlüftungsanschluß 90 und einen Arbeitsanschluß 88. Der Arbeitsanschluß 88 des Wegeventiles 80 ist über einen Kreuzkanal 94 mit dem Arbeitsraum des rechten Arbeitskolbens 18 verbunden und der Arbeitsanschluß 88 des Wegeventiles 82 ist über einen Kreuzkanal 96 mit dem Arbeitsraum des linken Arbeitskolbens 18 verbunden.Each directional control valve 80, 82 has a working piston 84, a valve piston 86, a control connection 92, a vent connection 90 and a working connection 88. The working connection 88 of the directional control valve 80 is connected to the working chamber of the right working piston 18 via a cross channel 94 and the working connection 88 of the directional control valve 82 is connected to the working chamber of the left working piston 18 via a cross channel 96.
Der Steueranschluß 92 des Wegeventiles 80 ist über eine Steuerleitung 98 an das Vorsteuerventil 58 angeschlossen, in gleicher Weise ist der Steueranschluß 92 des Wegeventiles 82 über eine Steuerleitung 100 an das Vorsteuerventil 60 angeschlossen. The control connection 92 of the directional control valve 80 is connected to the pilot valve 58 via a control line 98, and in the same way the control connection 92 of the directional control valve 82 is connected to the pilot valve 60 via a control line 100.
Die beiden Vorsteuerventile 58, 60 sind über eine Leitung 102 an eine nicht näher bezeichnete Druckversorgung angeschlossen.The two pilot valves 58, 60 are connected to a pressure supply not specified in more detail via a line 102.
Das neuerungsgemäße Sicherungsventil arbeitet folgendermaßen. In der Ruhestellung nach Figur 1 sind die beiden Wegeventile 80, 82 über ihre Steuerleitungen 98, 100 und über die beiden Vorsteuerventile 58, 60 entlüftet. Ebenso sind die Arbeitskolben 18 über die Kanäle 94, 96 und die Entlüftungsanschlüsse 90 der beiden Wegeventile 80, 82 entlüftet.The new safety valve works as follows. In the rest position according to Figure 1, the two directional control valves 80, 82 are vented via their control lines 98, 100 and via the two pilot valves 58, 60. The working pistons 18 are also vented via the channels 94, 96 and the vent connections 90 of the two directional control valves 80, 82.
In dieser Stellung ist der Zulaufanschluß P mit dem Arbeitsanschluß B verbunden während der Weg von B zum Rücklaufanschluß S durch die Steuerkolben 32 gesperrt ist. Der Arbeitsanschluß A ist zum Rücklaufanschluß R entlüftet. Die Ventilkolben 86 der beiden Wegeventile 80, 82 sind durch den Druck in den Speicherkammern 44 und 46 beaufschlagt.In this position, the inlet connection P is connected to the working connection B while the path from B to the return connection S is blocked by the control pistons 32 . The working connection A is vented to the return connection R. The valve pistons 86 of the two directional valves 80, 82 are pressurized by the pressure in the storage chambers 44 and 46.
Werden nun die beiden Vorsteuerventile 58, 60 in die in Figur 2 gezeigte Schaltposition umgeschaltet, dann werden die Arbeitskolben 84 der beiden Wegeventile 80, 82 beaufschlagt und die beiden Ventile in die in Figur 2 gezeigte Position umgeschaltet, in der der jeweilige Entlüftungsanschluß 90 gesperrt ist. Die Arbeitskolben 86 derIf the two pilot valves 58, 60 are now switched to the switching position shown in Figure 2, then the working pistons 84 of the two directional control valves 80, 82 are acted upon and the two valves are switched to the position shown in Figure 2, in which the respective vent connection 90 is blocked. The working pistons 86 of the
beiden Wegeventile haben ihren zugehörigen Ventilsitz geöffnet, so daß die Kreuzkanäle 94, 96 über die Arbeitsanschlüsse 88 der beiden Wegeventile 80, 82 an die Speicherkammern 44, 46 angeschlossen sind.Both directional control valves have opened their corresponding valve seat so that the cross channels 94, 96 are connected to the storage chambers 44, 46 via the working connections 88 of the two directional control valves 80, 82.
Die Arbeitskolben 18 der Ventilspindeln 16 werden somit durch das Druckmittel in den Speicherkammern 44, 46 über die geöffneten Wegeventile 80, 82 und die Kreuzkanäle 94, 96 mit Druck beaufschlagt und schalten in die in Figur 2 gezeigte Schaltstellung um, in der die Verbindung vom Zulaufanschluß P zum Arbeitsanschluß B gesperrt, die Verbindung vom Zulaufanschluß P zum Arbeitsanschluß A dagegen geöffnet ist. Die Verbindung vom Arbeitsanschluß B zum Rücklaufanschluß S ist geöffnet, die Verbindung vom Arbeitsanschluß A zum Rücklaufanschluß R ist durch die Arbeitskolben 18 gesperrt.The working pistons 18 of the valve spindles 16 are thus pressurized by the pressure medium in the storage chambers 44, 46 via the open directional valves 80, 82 and the cross channels 94, 96 and switch to the switching position shown in Figure 2, in which the connection from the inlet connection P to the working connection B is blocked, while the connection from the inlet connection P to the working connection A is open. The connection from the working connection B to the return connection S is open, and the connection from the working connection A to the return connection R is blocked by the working pistons 18.
Der Zylinder 14 wird dadurch in die in Figur 2 gezeigte Schaltstellung umgeschaltet. In Figur 3 ist eine Fehlschaltung dargestellt. Hier ist nur das Vorsteuerventil 58 eingeschaltet worden, während das Vorsteuerventil 60 in seiner Ruhestellung (in entlüfteter Stellung) geblieben ist.The cylinder 14 is thereby switched to the switching position shown in Figure 2. Figure 3 shows a faulty switching. Here only the pilot valve 58 has been switched on, while the pilot valve 60 has remained in its rest position (in the vented position).
Das linke Wegeventil 80 hat umgeschaltet, so daß der rechte Arbeitskolben 1 8 durch den Druck in der Speicherkammer 44 über den Kreuzkanal 94 beaufschlagt wird und die rechte Ventilspindel in Schaltstellung gebracht wird.The left directional control valve 80 has switched so that the right working piston 18 is acted upon by the pressure in the storage chamber 44 via the cross channel 94 and the right valve spindle is brought into the switching position.
Hierdurch wird die Speicherkammer 46 über die Bohrung 48 zum Rücklaufanschluß
R entlüftet und damit drucklos, mit der Folge, daß am Ventilkolben 86 des rechten
Wegeventiles 82 kein Betriebsdruck ansteht. Wird nun nachträglich das Vorsteuerventil
60 noch betätigt so wird das Wegeventil 82 zwar umgesteuert, da aber die Speicherkammer 46 drucklos ist wird der linke Arbeitskolben 18 nicht beaufschlagt
und damit auch nicht umgesteuert.
Die Sicherheitsfunktion ist damit gewährleistet.As a result, the storage chamber 46 is vented via the bore 48 to the return connection R and is thus depressurized, with the result that no operating pressure is present at the valve piston 86 of the right-hand directional control valve 82. If the pilot valve 60 is subsequently actuated, the directional control valve 82 is reversed, but since the storage chamber 46 is depressurized, the left working piston 18 is not pressurized and is therefore not reversed.
The safety function is thus guaranteed.
Bei Sicherheitsventilen der vorbeschriebenen Art wird davon ausgegangen, daß die beiden Vorsteuerventile innerhalb einer gewissen Zeitspanne betätigt werden müssen, da andernfalls die Sicherheitsfunktion ausgelöst wird. Diese Zeitspanne kann z. B. 0,5 Sekunden betragen.With safety valves of the type described above, it is assumed that the two pilot valves must be actuated within a certain period of time, otherwise the safety function is triggered. This period of time can be 0.5 seconds, for example.
Da bei den bisherigen Sicherheitsventilen dieser Art, das Volumen der Steuerleitungen zu dem Volumen der Speicherkammern hinzugekommen ist war das für die Zeitfunktion relevante Volumen der Speicherkammern nicht immer korrekt gewährleistet. Since in previous safety valves of this type the volume of the control lines was added to the volume of the storage chambers, the volume of the storage chambers relevant for the time function was not always correctly guaranteed.
Bei dem neuerungsgemäßen Sicherheitsventil fällt das Volumen der Steuerleitungen weg, da die Speicherkammern 44, 46 über die Kreuzkanäle 94, 96 direkt an die Kolbenräume der Arbeitskolben 18 angeschlossen sind.With the new safety valve, the volume of the control lines is eliminated, since the storage chambers 44, 46 are directly connected to the piston chambers of the working pistons 18 via the cross channels 94, 96.
Die maximal zulässige Differenzzeit zwischen der Betätigung des Vorsteuerventiles 58 und der Betätigung des Vorsteuerventiles 60 wird nur noch bestimmt durch die Größe des Volumens der Speicherkammern 44 und 46 und durch die Größe der Düsen bzw. Bohrungen 48.The maximum permissible difference time between the actuation of the pilot valve 58 and the actuation of the pilot valve 60 is only determined by the size of the volume of the storage chambers 44 and 46 and by the size of the nozzles or bores 48.
Das neuerungsgemäße Sicherheitsventil bietet somit den Vorteil, daß in die sicherheitsrelevanten Schnittstellen zwischen Hauptventil und Vorsteuerventilen nicht mehr eingegriffen werden muß. Die eingangs beschriebenen Nachteile der bekannten Ventile werden durch die direkte Druckversorgung des Hauptventiles aus den Speicherkammern und die Integration der Kanäle 94, 96 in das Gehäuse des Sicherheitsventiles mindestens im wesentlichen vermieden.The new safety valve therefore offers the advantage that the safety-relevant interfaces between the main valve and the pilot valves no longer have to be intervened in. The disadvantages of the known valves described at the beginning are at least largely avoided by the direct pressure supply to the main valve from the storage chambers and the integration of the channels 94, 96 into the housing of the safety valve.
Die externen Vorsteuerventile 58, 60 können daher mit beliebigen Steuerleitungen 98, 100 ausgerüstet werden, ferner kann der Steuerdruck über die Leitung 102 separat zugeführt werden und er kann hinsichtlich seiner Höhe vom Hauptdruck P abweichen.The external pilot valves 58, 60 can therefore be equipped with any control lines 98, 100, furthermore the control pressure can be supplied separately via line 102 and its level can differ from the main pressure P .
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