EP1220993B1 - Sicherheitsventil - Google Patents

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EP1220993B1
EP1220993B1 EP00974333A EP00974333A EP1220993B1 EP 1220993 B1 EP1220993 B1 EP 1220993B1 EP 00974333 A EP00974333 A EP 00974333A EP 00974333 A EP00974333 A EP 00974333A EP 1220993 B1 EP1220993 B1 EP 1220993B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
piston
pressure
valve
cylinder unit
restoring spring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP00974333A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1220993A2 (de
Inventor
Stefan Pfund
Günter Baldauf
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Norgren GmbH
Original Assignee
IMI Norgren Herion Fluidtronic GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IMI Norgren Herion Fluidtronic GmbH and Co KG filed Critical IMI Norgren Herion Fluidtronic GmbH and Co KG
Publication of EP1220993A2 publication Critical patent/EP1220993A2/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1220993B1 publication Critical patent/EP1220993B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B20/00—Safety arrangements for fluid actuator systems; Applications of safety devices in fluid actuator systems; Emergency measures for fluid actuator systems
    • F15B20/001—Double valve requiring the use of both hands simultaneously
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/8593—Systems
    • Y10T137/87169—Supply and exhaust
    • Y10T137/87193—Pilot-actuated
    • Y10T137/87209—Electric

Definitions

  • the invention relates to a safety valve for compressed air operated Consumers according to the preamble of the claim 1.
  • Such a safety valve goes out, for example DE 30 05 547 C2 and DE 196 22 198 A1.
  • Such safety valves are used, for example Actuating clutches and brakes of presses used.
  • the inlet is blocked in such safety valves and vented the line leading to the consumer, so that there is no residual pressure in the latter is.
  • the control air for the pilot valves is not to be taken directly from the inflow, but from cross channels, the the two holes in which the valve disc is guided are cross-connected. hereby is a permanent dynamic self-monitoring of the safety valve reachable.
  • the object of the invention is to provide a safety valve Generic type in such a way that a Reset or restart the valve after removal the disorder in a simple manner, preferably without the aid of electrical switching elements, is possible.
  • each Switching element a device for dynamic Monitoring pressure differences in at least two Pressure lines with a piston-cylinder unit, the at different pressures in the two pressure lines the input of one of the two directional valves connects the atmosphere.
  • the entrance one of the two directional control valves By connecting the entrance one of the two directional control valves with the atmosphere an unintentional and unwanted restart of the safety valve avoided.
  • the switching element is preferably in one of the Pre-control channels arranged.
  • a safety valve 10, shown in Fig. 1 to Fig. 5, includes a housing 12 in which two directional control valves are arranged in parallel. Each of the two directional valves has a working piston 16a and 16b and a valve disk firmly connected to this 18a, 18b.
  • the housing 12 has an inlet connection 20 for compressed air, a return port 22 and one Consumer connection 24.
  • Each of the directional control valves is a electromagnetically switchable pilot valve 26a or 26b assigned with valve seats 28a and 28b and ventilation openings 30a or 30b.
  • the piston-shaped valve disc 18a, 18b are in bores 36a, 36b of the housing 12 out. As a result, valve seats 34a, 34b opened and closed. Through the working pistons 16a, 16b, valve seats 32a, 32b are opened and closed.
  • the two valve plates 18a, 18b have cross bores 38 on, which open into an annular channel 42a and 42b.
  • cross channels 46a, 46b In the housing 12 there are also two channels 46a, 46b, hereinafter referred to as cross channels, through which the two bores 36a, 36b mutually are interconnectable. From these cross channels 46a, 46b branch pilot channels 48a, 48b, which via Storage chambers 60a, 60b and below in more detail descriptive dynamic monitoring devices of pressure differences, hereinafter briefly storage valves 70a, 70b, to the valve seats 28a, 28b of the pilot valves 26a, 26b. From the pilot valves channels 50a and 50b also lead to the working pistons 16a, 16b or to their working chambers 14a, 14b.
  • the storage valves 70a, 70b are switched so that the one way valve 26a or one of the two in parallel switched directional control valve associated storage valve 70a has a first input line 71a which on the one hand with an electromagnetically actuated one Valve 72a and on the other hand with the inlet line 73b of the other storage valve 70b is connected, and one second input line 73a connected to the storage chamber 60b is connected.
  • the one assigned to the other directional valve Storage valve 70b has an input line 71b on the one hand with an electromagnetically actuated Valve 72b and on the other hand with the second Input line 73a of the other storage valve 70a is connected, whereas its second input line 73b with the first input line 71a of the storage valve 70a is connected.
  • the storage valves 70a, 70b are thus also via the storage chambers 60a, 60b crosswise over the channels 48a and 48b with the parallel arranged directional valves connected.
  • the storage valve for dynamic monitoring and Storage of pressure differences shown in Fig. 6 and Fig. 7 includes a housing 200 with a connector 207, which with the second input lines 73a and 73b is connected and a terminal 211 which is connected to the first Input lines 71a and 71b is connected.
  • a piston 202 against the restoring force of return springs 205 movable In the housing 200 is in an opening of the housing 200 a piston 202 against the restoring force of return springs 205 movable.
  • the storage valve further includes a port 208 and port 210, port 208 depending on the position of the piston 202 either with the port 207 or with the connection 210, which in turn with the Atmosphere is connected, is connectable.
  • the connection 208 is in the safety valve shown in FIGS. 1 to 5 connected to the pilot valves 26a, 26b, whereas port 210 with the return line 22 or the atmosphere.
  • the piston 202 is on its return springs 205 side facing away from a membrane 201, which is fixed in the housing 200 and an effective one Pressure area A1 forms with which the piston 201 with a Pressure prevailing at port 211 can be applied is.
  • the effective printing area is shown on this page larger pressure area formed by a seat 209 A2 of cob 202 formed.
  • the Printing area but also by a piston with a Sealing element, for example a lip ring can be trained.
  • the spring force generated by the return springs 205 holds piston 202 in its illustrated in FIG. 6 Rest.
  • the piston 202 has its sealing surfaces facing away from the return springs 205 203, which cooperate with the valve seat 209.
  • the piston 202 On its side facing the return springs 205 the piston 202 also has a sealing surface 204, which cooperates with a valve seat 206.
  • the storage valve always stores a signal if there is pressure at port 211 and port at the same time 207 there is no pressure or if there is one Pressure difference is present, as described in more detail below becomes.
  • the memory function of the memory valve is as follows.
  • the fluid pressure drops at port 207 and thus at the port 208 from - with a pressure difference due to the interaction the area A1, A2 and the spring force of the Springs 205 can be determined during a store operation should be initiated - so remains (only still) the spring force and the resulting force the lower pressure compared to port 211 the ports 207, 208 to the piston 202 in its To hold at rest.
  • the membrane 201 pressure applied the spring force and the resulting Force from the lower pressure compared to the connection 211 predominates at the connections 207, 208 because port 211 continues to be pressurized the piston 202 moves into the position shown in FIG. 7 storage position shown down in the direction of valve seat 206 with area A3.
  • connection 207 and 208 If there is now a fluid pressure at connection 207 and 208 again is present or the pressure rises again, then only arises a slight upward force that formed becomes the product "Seat A3 of the valve seat 206 times fluid pressure ".
  • the seat A3 of the valve seat 206 is dimensioned so that this force together with the force generated by the return springs 205 is not sufficient, the piston 202 against the down directed force that is formed by the product "Fluid pressure times membrane area A1" to move.
  • On Pressure equalization between port 207 and 211 leads not to reset or delete the memory function the device to the rest position. The one that occurred The difference in pressure remains to a certain extent due to the position of the piston connecting port 208 through the port 210 connects with the atmosphere, saved.
  • Resetting the storage valve i.e. a delete function can only be achieved in that the space vented through the diaphragm 201 through the connection 211 is so that the springs 205 and the on the seat A3 pending fluid pressure the piston 202 back into its Move the home or rest position upwards. In this If the stored signal is deleted.
  • the Venting can be performed as shown below in connection with Fig. 1 to 5 described, via the electromagnetically actuated Reset valves 72a and 72b take place.
  • the safety valve works as follows.
  • Fig. 1 the safety valve is in the rest position shown.
  • the pilot valves are at rest 26a, 26b closed and the working chambers 14a, 14b the working piston 16a, 16b via the channels 50a, 50b and the vent openings 30a, 30b of the pilot valves Vented 26a, 26b.
  • the valve plates 18a, 18b thus by the compression springs 80a and 80b (and the pressure medium) pressed against the seats 34a, 34b and close this.
  • the valve seats 32a and 32b of the working piston are open so that the consumer connection 24 to Return port 22 is vented.
  • Will the pilot valves 26a, 26b are now switched, as in Fig. 2 shown, their valve seats 28a, 28b opened and its vent 30a, 30b closed.
  • the Volume of the pilot channels 48a, 48b of the storage chambers 60a, 60b and the second connecting lines 73a, 73b and the connecting lines 75a, 75b of the storage valves 70a, 70b is chosen so large that the in the Pilot channels 48a, 48b and the storage chambers 60a, 60b and the second connecting lines 73a, 73b as well the compressed air located at the connecting lines 75a, 75b, via the valve seats 28a, 28b and the channels 50a, 50b into the working chambers 14a and 14b of the working pistons 16a, 16b flows in, sufficient to the working piston 16a, 16b to switch so that they are the same as in FIG Take the position shown, in which the valve seats 32a, 32b of the working piston closed and the valve seats 34a, 34b of the valve plates 18a, 18b are open.
  • the compressed air flows from the inlet 20 in the hollow drilled valve plates 18a, 18b, from there through the transverse bores 38 into the ring channels 42a, 42b, then through the cross channels 46a, 46b into the ring channels 40a, 40b and from these through the valve seats 34a, 34b through through the consumer connection 24 to the consumer.
  • the compressed air flows out of the Cross channels 46a, 46b or from the ring channels 40a, 40b into the pilot channels 48a, 48b, into the storage chambers 60a, 60b and towards the storage valves 70a, 70b, where both the input line 71a and 71b as also the input line 73a or 73b of the storage valves 70a or 70b with compressed air at the same pressure are acted upon.
  • the storage valves 70a, 70b are in this state in the rest position described above, so that the valve seats 28a and 28b filled with compressed air that are under the full inlet pressure in order to the working pistons 16a, 16b of those arranged in parallel Valves via lines 50a, 50b in the switching position to keep.
  • pilot valves 26a, 26b again switched and their valve seats 28a, 28b closed, so are the vents at the same time 30a, 30b opened and the working chambers 14a, 14b of the working pistons 16a, 16b via the ventilation openings 30a, 30b of the pilot valves and the channels 50a and 50b vented.
  • the two directional valves are then returned to the in Fig. 1 switched to the rest position, since the Working pistons 16a, 16b are no longer subjected to the compressed air and therefore the springs 80a, 80b are the valve plates Press 18a, 18b onto their valve seats 34a, 34b.
  • the pilot channels 48a and 48b are, however filled with compressed air that has the full inlet pressure, so that when switching again through this Compressed air the working pistons 16a, 16b back into position 2 can be switched.
  • valve plate 18a Compressed air enters through the valve plate 18a via the transverse bore 38 and the ring channel 42a in the Cross channel 46b, since the valve plate 18b in closed position, it cannot flow there. Via the in connection with the cross channel 46b However, the pilot piston 48b remains the working piston 16a with the full inflow.
  • the pilot channel 48a is via the ring channel 40a and the open valve seats 34a and 32b for return 22 vented so that in the pilot channel 48a no pressure can build up and any existing pressure to the return pressure, e.g. Atmospheric pressure, reduced becomes.
  • the storage valve 70a in its rest position, in which line 73a via line 75a connected to the valve seat 28a of the solenoid valve 26a is so that the valve seat 28a via the pilot line 48b and the storage chamber 60b with under pressure standing fluid is applied.
  • the storage valve 70b has changed to its storage position, since the two lines 71b and 73b are not the same There is pressure.
  • Resetting the device is also possible by switching off of the system pressure possible.
  • This can e.g. the solenoid valve or the mechanically operated one Valve, for example using a key switch is pressed, omitted.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Sicherheitsventil für druckluftbetriebene Verbraucher nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein solches Sicherheitsventil geht beispielsweise aus der DE 30 05 547 C2 sowie aus der DE 196 22 198 A1 hervor.
Derartige Sicherheitsventile werden beispielsweise zum Betätigen von Kupplungen und Bremsen von Pressen eingesetzt. Bei einer Fehlschaltung, in welcher die beiden Wegeventile unterschiedliche Schaltstellungen einnehmen, ist bei solchen Sicherheitsventilen der Zulauf gesperrt und die zum Verbraucher führende Leitung entlüftet, so daß in der letzteren kein Restdruck mehr vorhanden ist. Um eine solche Fehlschaltung festzustellen und die Anlage abzuschalten, ist bei dem aus der DE 30 05 547 C2 hervorgehenden Sicherheitsventil vorgesehen, die Steuerluft für die Vorsteuerventile nicht direkt vom Zulauf, sondern von Kreuzkanälen abzunehmen, die die beiden Bohrungen, in denen die Ventilteller geführt sind, miteinander über Kreuz verbinden. Hierdurch ist eine ständige dynamische Selbstüberwachung des Sicherheitsventiles erreichbar.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Sicherheitsventil der gattungsgemäßen Art derart weiterzubilden, daß ein Rücksetzen oder Wiedereinschalten des Ventils nach Beseitigung der Störung auf einfache Weise, vorzugsweise ohne Zuhilfenahme von elektrischen Schaltelementen, möglich ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst und hat den Vorteil, daß das Sicherheitsventil nicht nur bei einer auftretenden Störung eines der beiden Wegeventile sperrbar, sondern durch externe Betätigung des Schaltelements, beispielsweise durch Schlüsselschalter oder manuell oder durch Entfernen des gesamten Systemdruckes, auch wiedereinschaltbar ist. Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
So ist es beispielsweise besonders vorteilhaft, daß jedes Schaltelement eine Vorrichtung zur dynamischen Überwachung von Druckdifferenzen in wenigstens zwei Druckleitungen mit einer Kolben-Zylinder-Einheit ist, die bei unterschiedlichen Drücken in den beiden Druckleitungen den Eingang eines der beiden Wegeventile mit der Atmosphäre verbindet. Durch Verbinden des Eingangs eines der beiden Wegeventile mit der Atmosphäre wird ein unbeabsichtigtes und ungewolltes Wiedereinschalten des Sicherheitsventils vermieden.
Vorzugsweise ist das Schaltelement jeweils in einem der Vorsteuerkanäle angeordnet.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung.
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1
eine Schnittdarstellung eines Sicherheitsventils gemäß der Erfindung in Ruhestellung;
Fig. 2
das Sicherheitsventil in Schaltstellung;
Fig. 3
das Sicherheitsventil in einer Fehlschaltung;
Fig. 4
das Sicherheitsventil nach aufgetretenem und gespeichertem Fehler in Ruhestellung;
Fig. 5
die Rücksetzung des Fehlers bei dem in Fig.1 bis 4 dargestellten Sicherheitsventil;
Fig. 6
eine in einem erfindungsgemäßen Sicherheitsventil verwendete Vorrichtung zur Überwachung von Druckdifferenzen in zwei Druckleitungen in Ruhestellung und
Fig. 7
die in Fig. 6 dargestellte Vorrichtung in Speicherstellung.
Ein Sicherheitsventil 10, dargestellt in Fig. 1 bis Fig. 5, umfaßt ein Gehäuse 12, in welchem zwei Wegeventile parallel geschaltet angeordnet sind. Jedes der beiden Wegeventile weist einen Arbeitskolben 16a und 16b und einen mit diesem fest verbundenen Ventilteller 18a, 18b auf. Das Gehäuse 12 hat einen Zulaufanschluß 20 für Druckluft, einen Rücklaufanschluß 22 und einen Verbraucheranschluß 24. Jedem der Wegeventile ist ein elektromagnetisch schaltbares Vorsteuerventil 26a bzw. 26b zugeordnet mit Ventilsitzen 28a bzw. 28b und Entlüftungsöffnungen 30a bzw. 30b. Die kolbenförmigen Ventilteller 18a, 18b sind in Bohrungen 36a, 36b des Gehäuses 12 geführt. Hierdurch werden Ventilsitze 34a, 34b geöffnet und geschlossen. Durch die Arbeitskolben 16a, 16b werden Ventilsitze 32a, 32b geöffnet und geschlossen.
Die beiden Ventilteller 18a, 18b weisen Querbohrungen 38 auf, die in einen Ringkanal 42a bzw. 42b münden.
In dem Gehäuse 12 sind des weiteren zwei Kanäle 46a, 46b, nachfolgend Kreuzkanäle genannt, ausgebildet, durch die die beiden Bohrungen 36a, 36b wechselseitig miteinander verbindbar sind. Von diesen Kreuzkanälen 46a, 46b zweigen Vorsteuerkanäle 48a, 48b ab, die über Speicherkammern 60a, 60b und nachfolgend noch näher zu beschreibenden Vorrichtungen zur dynamischen Überwachung von Druckdifferenzen, nachfolgend kurz Speicherventile 70a, 70b genannt, zu den Ventilsitzen 28a, 28b der Vorsteuerventile 26a, 26b führen. Von den Vorsteuerventilen führen ferner Kanäle 50a bzw. 50b zu den Arbeitskolben 16a, 16b bzw. zu deren Arbeitskammern 14a, 14b.
Die Speicherventile 70a, 70b sind so geschaltet, daß das dem einen Wegeventil 26a oder einem der beiden parallel geschalteten Wegeventile zugeordnete Speicherventil 70a eine erste Eingangsleitung 71a aufweist, die einerseits mit einem elektromagnetisch betätigbaren Ventil 72a und andererseits mit der Eingangsleitung 73b des anderen Speicherventils 70b verbunden ist, und eine zweite Eingangsleitung 73a, die mit der Speicherkammer 60b verbunden ist. Das dem anderen Wegeventil zugeordnete Speicherventil 70b weist eine Eingangsleitung 71b auf, die einerseits mit einem elektromagnetisch betätigbaren Ventil 72b und andererseits mit der zweiten Eingangsleitung 73a des anderen Speicherventils 70a verbunden ist, wohingegen seine zweite Eingangsleitung 73b mit der ersten Eingangsleitung 71a des Speicherventils 70a verbunden ist. Die Speicherventile 70a, 70b sind damit über die Speicherkammern 60a, 60b ebenfalls kreuzweise über die Kanäle 48a und 48b mit den parallel angeordneten Wegeventilen verbunden.
Zum Verständnis der Funktionsweise des Sicherheitsventils wird zunächst die Funktionsweise der Speicherventile 70a, 70b anhand der Fig. 6 und 7 erläutert.
Das Speicherventil zur dynamischen Überwachung und Speicherung von Druckdifferenzen, dargestellt in Fig. 6 und Fig. 7, umfaßt ein Gehäuse 200 mit einem Anschluß 207, der mit den zweiten Eingangsleitungen 73a bzw. 73b verbunden ist und einen Anschluß 211, der mit den ersten Eingangsleitungen 71a bzw. 71b verbunden ist. In dem Gehäuse 200 ist in einer Öffnung des Gehäuses 200 ein Kolben 202 entgegen der Rückstellkraft von Rückstellfedern 205 verschieblich.
Das Speicherventil umfaßt ferner einen Anschluß 208 und einen Anschluß 210, wobei der Anschluß 208 abhängig von der Stellung des Kolbens 202 entweder mit dem Anschluß 207 oder mit dem Anschluß 210, der seinerseits mit der Atmosphäre verbunden ist, verbindbar ist. Der Anschluß 208 ist bei dem in Fig. 1 bis Fig. 5 dargestellten Sicherheitsventil mit den Vorsteuerventilen 26a, 26b verbunden, wohingegen der Anschluß 210 mit der Rückleitung 22 oder der Atmosphäre verbunden ist.
Der Kolben 202 ist auf seiner den Rückstellfedern 205 abgewandten Seite durch eine Membran 201 abgeschlossen, die in dem Gehäuse 200 befestigt ist und eine wirksame Druckfläche A1 bildet, mit der der Kolben 201 mit einem Druck, der an dem Anschluß 211 herrscht, beaufschlagbar ist.
Auf der der Feder 205 zugewandten Seite des Kolbens 202 wird die wirksame Durckfläche durch die auf dieser Seite größere, durch einen Sitz 209 ausgebildete Druckfläche A2 des Kobens 202 gebildet. Darüber hinaus kann die Druckfläche aber auch durch einen Kolben mit einem Dichtelement, das beispielsweise ein Lippenring sein kann, ausgebildet werden.
Die durch die Rückstellfedern 205 erzeugte Federkraft hält den Kolben 202 in seiner in Fig. 6 dargestellten Ruhestellung. Hierzu weist der Kolben 202 auf seiner den Rückstellfedern 205 abgewandten Seite Dichtflächen 203 auf, die mit dem Ventilsitz 209 zusammenwirken.
Auf seiner den Rückstellfedern 205 zugewandten Seite weist der Kolben 202 ferner eine Dichtfläche 204 auf, die mit einem Ventilsitz 206 zusammenwirkt.
Das Speicherventil speichert ein Signal immer dann, wenn gleichzeitig am Anschluß 211 ein Druck und am Anschluß 207 kein Druck anliegt oder wenn hier eine Druckdifferenz anliegt, wie im folgenden näher beschrieben wird.
Werden die beiden Anschlüsse 207 und 211 mit Druck beaufschlagt, so verbleibt der Kolben 202 in seiner in Fig. 6 dargestellten Ruhestellung. Die Federkraft der Rückstellfedern 205 und die Druckkraft an der Fläche A2, die durch den Fluiddruck am Anschluß 207 erzeugt wird und auf den Ventilsitz 209 wirkt, ergeben in Ruhestellung eine resultierende Kraft, die den Kolben 202 entgegen einer Kraft halten, die durch den Fluiddruck, der an der Membran 201 auftritt, hervorgerufen wird. Es versteht sich, daß die beiden wirksamen Flächen A1, A2 sowie die Federkonstante dabei so gewählt sind, daß die wirksame Fläche A2 abzüglich der wirksamen Fläche A1 bei gleichem Druck an den Anschlüssen 207 und 211 eine resultierende Druckkraft ergeben, die so gewählt ist, daß der Kolben 202 in seiner Ruhestellung verharrt. In dieser Ruhestellung liegt an dem Anschluß 208 der gleiche Fluiddruck an wie an dem Anschluß 207. Der Anschluß 210 ist, wie oben erwähnt, mit der Atmosphäre oder Rückleitung 22 verbunden.
Die Speicherfunktion des Speicherventils ist folgende. Fällt der Fluiddruck am Anschluß 207 und damit am Anschluß 208 ab - wobei eine Druckdifferenz durch das Zusammenspiel der Fläche A1, A2 und die Federkraft der Federn 205 bestimmt werden kann, bei der ein Speichervorgang eingeleitet werden soll - so verbleibt (nur noch) die Federkraft und die resultierende Kraft aus dem niedrigeren Druck gegenüber dem Anschluss 211 an den Anschlüssen 207, 208, um den Kolben 202 in seiner Ruhestellung zu halten. Da aber die an der Membran 201 anliegende Druckkraft die Federkraft und die resultierende Kraft aus dem niedrigeren Druck gegenüber dem Anschluss 211 an den Anschlüssen 207, 208 überwiegt, da der Anschluss 211 weiterhin mit einem Druck beaufschlagt ist, bewegt sich der Kolben 202 in die in Fig. 7 dargestellte Speicherstellung nach unten in Richtung des Ventilsitzes 206 mit der Fläche A3.
Wenn nun am Anschluß 207 und 208 wieder ein Fluiddruck anliegt bzw. der Druck wieder ansteigt, so entsteht nur eine geringe nach oben gerichtete Kraft, die gebildet wird aus dem Produkt "Sitzfläche A3 des Ventilsitzes 206 mal Fluiddruck". Die Sitzfläche A3 des Ventilsitzes 206 ist dabei so dimensioniert, daß diese Kraft zusammen mit der von den Rückstellfedern 205 erzeugten Kraft nicht ausreicht, den Kolben 202 gegen die nach unten gerichtete Kraft, die gebildet wird durch das Produkt "Fluiddruck mal Membranfläche A1" zu bewegen. Ein Druckausgleich zwischen Anschluß 207 und 211 führt nicht zum Rücksetzen bzw. Löschen der Speicherfunktion der Vorrichtung in die Ruhestellung. Die aufgetretene Druckdifferenz bleibt gewissermaßen durch die Stellung des Kolbens , der den Anschluß 208 durch den Anschluß 210 mit der Atmosphäre verbindet, gespeichert.
Ein Rücksetzen des Speicherventils, d.h. eine Löschfunktion kann nur dadurch erzielt werden, daß der Raum über der Membran 201 durch den Anschluß 211 entlüftet wird, so daß die Federn 205 und der an der Sitzfläche A3 anstehende Fluiddruck den Kolben 202 wieder in seine Ausgangs- oder Ruhestellung nach oben bewegen. In diesem Falle ist das gespeicherte Signal gelöscht. Die Entlüftung kann, wie nachfolgend in Verbindung mit Fig. 1 bis 5 beschrieben, über die elektromagnetisch betätigbaren Rücksetzventile 72a bzw. 72b erfolgen.
In den Fig. 1 bis 5 bezeichnen gleiche Bezugszeichen identische Elemente.
Die Funktionsweise des Sicherheitsventils ist folgende. In Fig. 1 ist das Sicherheitsventil in Ruhestellung dargestellt. In Ruhestellung sind die Vorsteuerventile 26a, 26b geschlossen und die Arbeitskammern 14a, 14b der Arbeitskolben 16a, 16b über die Kanäle 50a, 50b und die Entlüftungsöffnungen 30a, 30b der Vorsteuerventile 26a, 26b entlüftet. Die Ventilteller 18a, 18b werden damit durch die Druckfedern 80a und 80b (und das Druckmittel) gegen die Sitze 34a, 34b gepreßt und schließen diese. Die Ventilsitze 32a und 32b der Arbeitskolben sind geöffnet, so daß der Verbraucheranschluß 24 zum Rücklaufanschluß 22 entlüftet ist. Werden die Vorsteuerventile 26a, 26b nun umgeschaltet, so werden, wie in Fig. 2 dargestellt, ihre Ventilsitze 28a, 28b geöffnet und ihre Entlüftungsöffnung 30a, 30b geschlossen. Das Volumen der Vorsteuerkanäle 48a, 48b der Speicherkammern 60a, 60b und der zweiten Anschlußleitungen 73a, 73b sowie den Anschlußleitungen 75a, 75b der Speicherventile 70a, 70b ist so groß gewählt, daß die in den Vorsteuerkanälen 48a, 48b sowie, den Speicherkammern 60a, 60b und den zweiten Anschlußleitungen 73a, 73b sowie den Anschlußleitungen 75a, 75b befindliche Druckluft, die über die Ventilsitze 28a, 28b und die Kanäle 50a, 50b in die Arbeitskammern 14a und 14b der Arbeitskolben 16a, 16b einströmt, ausreicht, um die Arbeitskolben 16a, 16b umzuschalten, so daß sie die in Fig. 2 gezeigte Position einnehmen, in welcher die Ventilsitze 32a, 32b der Arbeitskolben geschlossen und die Ventilsitze 34a, 34b der Ventilteller 18a, 18b geöffnet sind.
Die Druckluft strömt in diesem Fall vom Zulauf 20 in die hohl gebohrten Ventilteller 18a, 18b ein, von dort durch die Querbohrungen 38 in die Ringkanäle 42a, 42b, dann durch die Kreuzkanäle 46a, 46b in die Ringkanäle 40a, 40b und von diesen durch die Ventilsitze 34a, 34b hindurch über den Verbraucheranschluß 24 zum Verbraucher. Gleichzeitig strömt die Druckluft aus den Kreuzkanälen 46a, 46b bzw. aus den Ringkanälen 40a, 40b in die Vorsteuerkanäle 48a, 48b, in die Speicherkammern 60a, 60b und hin zu den Speicherventilen 70a, 70b, wobei sowohl jeweils die Eingangsleitung 71a bzw. 71b als auch die Eingangsleitung 73a bzw. 73b der Speicherventile 70a bzw. 70b mit Druckluft unter gleichem Druck beaufschlagt sind. Die Speicherventile 70a, 70b sind in diesem Zustand in der oben beschriebenen Ruhestellung, so daß die Ventilsitze 28a bzw. 28b mit Druckluft gefüllt sind, die unter dem vollen Zulaufdruck stehen, um die Arbeitskolben 16a, 16b der parallel angeordneten Ventile über die Leitungen 50a, 50b in Schaltstellung zu halten. Werden die Vorsteuerventile 26a, 26b nun erneut umgeschaltet und ihre Ventilsitze 28a, 28b geschlossen, so werden gleichzeitig die Entlüftungsöffnungen 30a, 30b geöffnet und die Arbeitskammern 14a, 14b der Arbeitskolben 16a, 16b über die Entlüftungsöffnungen 30a, 30b der Vorsteuerventile und die Kanäle 50a und 50b entlüftet.
Die beiden Wegeventile werden dann wieder in die in Fig. 1 dargestellte Ruhestellung umgeschaltet, da die Arbeitskolben 16a, 16b nicht mehr mit der Druckluft beaufschlagt sind und daher die Federn 80a, 80b die Ventilteller 18a, 18b auf ihre Ventilsitze 34a, 34b drükken. Die Vorsteuerkanäle 48a und 48b sind dabei jedoch mit Druckluft gefüllt, die den vollen Zulaufdruck aufweist, so daß bei erneuter Umschaltung durch diese Druckluft die Arbeitskolben 16a, 16b wieder in die Position gemäß Fig. 2 umgeschaltet werden.
Bei einer in Fig. 3 dargestellten Fehlschaltung wurde angenommen, daß der Magnet des Vorsteuerventils 26a angeregt ist, wohingegen der Magnet des Vorsteuerventils 26b nicht angeregt ist. Damit ist der Ventilsitz 28a geöffnet, der Ventilsitz 28b jedoch geschlossen. Der Arbeitskolben 16a wird über den Vorsteuerkanal 48b und die zweite Eingangsleitung 73a, das Speicherventil 70a, die Leitung 75a, den Ventilsitz 28a und den Kanal 50a mit Druckluft beaufschlagt und in die in Fig. 3 gezeigte Position umgeschaltet, während der Arbeitskolben 16b nicht umgeschaltet wird. Damit ist der Ventilsitz 34b geschlossen, der Ventilsitz 34a jedoch geöffnet. In dieser Stellung kann jedoch keine Druckluft zum Ventilsitz 34a strömen, da der zum Ventilsitz 34a führende Kreuzkanal 46a durch den kolbenförmigen Ventilteller 18b geschlossen ist. Der Verbraucheranschluß 24 ist über den offenen Ventilsitz 32b zum Rücklauf 32 entlüftet. Ein Druckaufbau am Verbraucheranschluß 24 ist ausgeschlossen.
Durch den Ventilteller 18a tritt zwar Druckluft ein über die Querbohrung 38 und den Ringkanal 42a in den Kreuzkanal 46b ein, da der Ventilteller 18b jedoch in geschlossener Stellung ist, kann sie dort nicht weiterströmen. Über den mit dem Kreuzkanal 46b in Verbindung stehenden Vorsteuerkanal 48b bleibt jedoch der Arbeitskolben 16a mit dem vollen Zulauf beaufschlagt.
Der Vorsteuerkanal 48a hingegen ist über den Ringkanal 40a und die offenen Ventilsitze 34a und 32b zum Rücklauf 22 entlüftet, so daß sich im Vorsteuerkanal 48a kein Druck aufbauen kann und ein etwa vorhandener Druck auf den Rücklaufdruck, z.B. Atmosphärendruck, abgebaut wird.
Aufgrund der Schaltung der Speicherventile 70a, 70b ist in diesem Fall das Speicherventil 70a in seiner Ruhestellung, in der die Leitung 73a über die Leitung 75a mit dem Ventilsitz 28a des Magnetventils 26a verbunden ist, so daß der Ventilsitz 28a über die Vorsteuerleitung 48b und die Speicherkammer 60b mit unter Druck stehendem Fluid beaufschlagt ist. Das Speicherventil 70b dagegen ist in seine Speicherstellung übergegangen, da in den beiden Leitungen 71b und 73b nicht der gleiche Druck vorhanden ist. Während nämlich in Leitung 73b kein Druck vorhanden ist, da diese Leitung über die Speicherkammer 60a und den Vorsteuerkanal 48a mit dem Rücklauf 22 verbunden und damit entlüftet ist, ist die Leitung 71b über die Speicherkammer 60b über die Leitungen 48b, 46b, den Ringkanal 42a und die Querbohrung 38 mit dem Zulaufanschluß 20 für Druckluft verbunden. In diesem Falle ist der Anschluß 210 (vergl. Fig. 6 und Fig. 7) des Speicherventils 70b über die der Leitung 74b mit der Atmosphäre verbunden. Sollte nun das Vorsteuerventil 26b noch in irgendeiner Weise umgeschaltet werden, so dass der Ventilsitz 28b geöffnet würde, so wäre ein Umschalten des Arbeitskolbens 16b nicht möglich, da der Kanal 50b über die Kanäle 75b und dem in Speicherstellung verharrenden Speicherventil 70b in diesem Falle mit der Leitung 74b verbunden ist.
Selbst wenn der Arbeitskolben 16a wieder in seine Ruhestellung übergehen würde, wie es in Fig. 4 dargestellt ist, bliebe der Fehler gespeichert, da das Speicherventil 70b auch in diesem Falle in seiner in Fig. 3 dargestellten Position verharren würde, obwohl die Druckverhältnisse an dem Speicherventil 70b in der Leitung 71b und 73b ausgeglichen wären. Erst wenn ein Rücksetzen des Speicherventils erfolgt, durch Betätigung des Rücksetzventils 72, wie es in Fig. 5 dargestellt ist, d.h. dann, wenn die Leitung 71b entlüftet wird und das Speicherventil 70b in seine Ruhestellung zurückkehrt, ist eine erneute Betätigung des Sicherheitsventils möglich. Dieses Rücksetzen kann beispielsweise durch einen Schlüsselschalter oder durch andere manuelle Betätigung erfolgen.
Ein Rücksetzen der Vorrichtung ist auch durch das Abschalten des Systemdruckes möglich. Dadurch können z.B. das Magnetventil oder auch das mechanisch betätigte Ventil, das beispielsweise mittels eines Schlüsselschalters betätigt wird, entfallen.

Claims (8)

  1. Sicherheitsventil für druckluftbetriebene Verbraucher mit zwei parallel geschalteten, je einen Arbeitskolben (16a, 16b) und je einen mit diesem verbundenen Ventilteller aufweisenden Wegeventilen, von denen jedes durch ein ihm zugeordnetes Vorsteuerventil (26a, 26b) schaltbar ist, wobei die beiden Ventilteller jeweils in je einer Bohrung des Ventilgehäuses geführt sind und diese beiden Bohrungen mittels zweier Kreuzkanäle (46a, 46b) über Kreuz miteinander verbunden sind, und wobei der Ventilsitz (28a) des ersten Vorsteuerventils (26a) über einen Vorsteuerkanal (48b) mit dem einen Kreuzkanal (46b) verbunden ist, der von der Bohrung (36b) des einen Ventiltellers (18b) ausgeht, und daß der Ventilsitz (28b) des zweiten Vorsteuerventils (26b) über einen weiteren Vorsteuerkanal (48a) mit dem anderen Kreuzkanal (46a) verbunden ist, der von der Bohrung (36a) des anderen Ventiltellers (18a) ausgeht, dadurch gekennzeichnet, daß an zwei einander zugeordneten Punkten jedes der beiden Wegeventile jeweils ein druckluftbetriebenes Schaltelement vorgesehen ist, durch welches das Sicherheitsventil bei unterschiedlichen Drücken an diesen beiden Punkten sperrbar und nur durch externe druckluftbetriebene Betätigung wenigstens eines der beiden Schaltelemente wieder einschaltbar ist.
  2. Sicherheitsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das jeweils eine Schaltelement in jeweils einem Vorsteuerkanal angeordnet ist, wobei die beiden Punkte Eingänge der Schaltelemente sind, die jeweils kreuzweise mit den entsprechenden Eingängen des anderen Schaltelements verbunden sind.
  3. Sicherheitsventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Schaltelement eine Vorrichtung zur dynamischen Überwachung von Druckdifferenz in wenigstens zwei Druckleitungen mit einer Kolben-Zylinder-Einheit ist, die bei unterschiedlichen Drücken in den beiden Druckleitungen eines der beiden Wegeventile mit der Atmosphäre verbinden.
  4. Sicherheitsventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur dynamischen Überwachung von Druckdifferenzen in den wenigstens zwei Druckleitungen eine Kolben-Zylindereinheit umfaßt, mit zwei einander gegenüberliegenden, unterschiedlich großen wirksamen Druckflächen (A1, A2), deren eine durch die eine Druckleitung und deren andere durch die andere Druckleitung mit unter Druck stehendem Fluid beaufschlagbar sind und mit einem Kolben (202), der entgegen der Rückstellkraft wenigstens einer Rückstellfeder (205) beweglich ist derart, daß bei gleichem Druck in den beiden Druckleitungen die Rückstellkraft der wenigstens einen Rückstellfeder (205) zusammen mit der an der der wenigstens einen Rückstellfeder (205) zugewandten Druckfläche (A2) anliegenden Druckkraft genauso groß ist wie die an der der Rückstellfeder (205) abgewandten Druckfläche (A1) anliegenden Druckkraft, so daß die Kolben-Zylindereinheit in ihrer Ruhestellung verharrt, und daß die Kolben-Zylindereinheit bei einer auch nur kurzfristigen Verringerung der an der der wenigstens einen Rückstellfeder (205) zugewandten Seite anliegenden Druckkraft in eine Speicherstellung übergeht, in der die an der der wenigstens einen Rückstellfeder (205) abgewandten Druckfläche (A1) anliegende Druckkraft größer ist als die Summe aus der Federkraft und der an einer dritten Eintrittsfläche (A3) bei einer Wiederbeaufschlagung mit unter Druck stehendem Fluid anliegende Druckkraft und daß die Kolben-Zylindereinheit aus der Speicherstellung nur durch Entfernen des auf die der Rückstellfeder (205) abgewandten Druckfläche (A1) wirkenden Drucks in die Ruhestellung rückführbar ist.
  5. Sicherheitsventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an der der wenigstens einen Rückstellfeder (205) abgewandten Seite angeordnete Druckfläche (A1) durch eine Betätigungsmembran (201) der Kolben-Zylindereinheit gebildet wird.
  6. Sicherheitsventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die an der der wenigstens einen Rückstellfeder (205) abgewandten Seite angeordnete Druckfläche (A1) durch ein Dichtelement, vorzugsweise einen Lippenring, eines Kolbens der Kolbenzylindereinheit gebildet wird.
  7. Sicherheitsventil nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben-Zylindereinheit wenigstens zwei Anschlüsse (208, 210) aufweist, deren einer mit der Atmosphäre verbunden ist und deren anderer in Ruhestellung der Kolben-Zylindereinheit mit dem der wenigstens einen Rückstellfeder (205) zugewandten Anschluß (207) verbunden ist und die in Speicherstellung der Kolben-Zylindereinheit mit der mit der Atmosphäre verbundenen Anschluß (210) verbunden ist.
  8. Sicherheitsventil nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die der wenigstens einen Rückstellfeder (205) abgewandten Druckfläche (A1) wirkende Druckkraft durch ein Magnetventil oder durch ein mechanisch betätigbares Ventil oder durch Entfernen des Systemdrucks abbaubar ist.
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