EP4453435A1 - Wechselventil, wegeschiebermodul und pneumatik- oder hydraulikanordnung - Google Patents

Wechselventil, wegeschiebermodul und pneumatik- oder hydraulikanordnung

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EP4453435A1
EP4453435A1 EP22839260.1A EP22839260A EP4453435A1 EP 4453435 A1 EP4453435 A1 EP 4453435A1 EP 22839260 A EP22839260 A EP 22839260A EP 4453435 A1 EP4453435 A1 EP 4453435A1
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valve
pressure
control
body part
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Steffen Lindörfer
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Voith Patent GmbH
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Definitions

  • the present invention relates to a shuttle valve for maximum pressure selection in two separate control pressure lines, a directional spool module with two redundant directional valves and a shuttle valve, and a pneumatic or hydraulic system with a double-acting cylinder and a directional spool module.
  • directional valve modules of the generic type are used with two electrohydraulic position controllers arranged in parallel, each with a continuously operable directional valve for controlling a single-acting cylinder.
  • a corresponding hydraulic arrangement is shown in FIG.
  • the first directional valve 31 makes a first control pressure available at an inlet pressure port 11 of the shuttle valve 10
  • the second directional valve 32 redundantly makes the first control pressure available at an inlet pressure port 13 of the shuttle valve 10 .
  • the shuttle valve 10 combines the two applied control pressures of the directional control valves 31, 32 to form a common control pressure line 1 via a maximum selection, with the control pressure line 1 being connected to the single-acting cylinder 40' in order to apply the first control pressure to the piston chamber 41, so that the first control pressure actuates the piston 42 of the cylinder 40' against the force of the piston spring 43.
  • the cylinder 40 which is equipped, for example, with a position sensor, can be positioned steplessly and practically free of hysteresis with spring return.
  • two directional control valves 31, 32 creates a redundant control system with two manipulated variable outputs that act on a common output.
  • a defective directional control valve 31, 32 or a component associated with the directional control valve 31, 32, such as a manometer or pressure transducer can be replaced with a replacement device while the hydraulic system is in operation.
  • the two directional valves 31, 32 are set to be the same in their transfer function, for example by two manipulated variable outputs of a higher-level, redundantly constructed control system forming the setpoints for the directional valves 31, 32, then as a result of a failure of the function of one of the two directional valves 31, 32, For example, due to wire breakage of the electromagnetic drive contained, the actuating force of the directional control valve 31, 32 equals zero and the return spring 35 of the corresponding directional control valve 31, 32 pushes the directional control valve piston 34 into the relief position, so that the corresponding input pressure connection 11, 13 of the shuttle valve 10 is switched "to tank". is, that is connected to the tank port T of the directional control valve 31 , 32 .
  • the valve body 17 of the shuttle valve 10 automatically closes the input pressure port 11, 13 to which the faulty directional control valve 31, 32 is connected.
  • the other directional control valve 31, 32 automatically takes over the control pressure regulation in the control pressure line 1, so that operation continues.
  • a pressure gauge or pressure transducer on the defective directional valve 31, 32 indicates the pressure on the tank return line, in particular 0 bar, and after closing a corresponding ball valve of the pressure supply (P1 or P2), the defective directional valve 31, 32 can be removed and replaced during operation .
  • the present invention is based on the object of specifying a shuttle valve, a directional slide module with such a shuttle valve and a pneumatic or hydraulic arrangement with such a directional slide module, which maintain the full function of an actuator, in particular a cylinder, to which the control pressure is applied, even if a directional valve fails can.
  • a shuttle valve according to the invention for maximum pressure selection in two separate control pressure lines such as those used to control an actuator or multiple actuators, in particular a double-acting cylinder, has a first input pressure port and a second input pressure port for a first control pressure. Furthermore, a third input pressure connection and a fourth input pressure connection are provided for a second control pressure.
  • the first control pressure can at least temporarily be greater or less than the second control pressure.
  • the two control pressures are in particular those pressures which are supplied as control pressures to a double-acting cylinder, for example are to be, the first control pressure on a first side of the cylinder piston and the second control pressure on a second opposite side of the cylinder piston.
  • the shuttle valve according to the invention can also be used with actuators other than cylinders.
  • the shuttle valve according to the invention has a first output pressure port for connecting the first control pressure line and a second output pressure port for connecting the second control pressure line in order to make available one of the two control pressures in the first control pressure line and the other of the two control pressures in the second control pressure line.
  • a first valve body is provided in a flow-conducting connection between the first and the second input pressure port on the one hand and the first output pressure port on the other hand, and a second valve body is provided between the third and the fourth input pressure port on the one hand and the second output pressure port on the other.
  • the first valve body is acted upon on a first side by the first control pressure from the first input pressure connection and is acted upon by the first control pressure from the second on a second side opposite thereto
  • Input pressure connection applied.
  • the second valve body is acted upon on a first side by the second control pressure from the third input pressure connection and on a second side opposite thereto is acted upon by the second control pressure from the fourth input pressure connection.
  • the first control pressure acts on a first and second surface of the first valve body to which control pressure is applied
  • the second control pressure acts on a third and fourth surface of the second valve body to which control pressure is applied.
  • the first and second pilot pressure areas are larger than the third and fourth pilot pressure areas, respectively, and the first valve body and the second valve body are constrained to move together.
  • the first the control pressure area and the second control pressure area are equal and the third control pressure area and the fourth control pressure area are equal.
  • a coupling element is preferably provided, which mechanically transmits a displacement of the first valve body to the second valve body.
  • the first valve body is in several parts and includes a first valve body part and a second valve body part.
  • the second valve body can also be in several parts, with at least a third valve body part and a fourth valve body part.
  • the coupling element can then be positioned between the first valve body part and the second valve body part on the one hand and between the third valve body part and the fourth valve body part on the other hand.
  • the valve body parts can rest freely on the coupling element, in particular via an interposed spacer element, which in turn achieves a forced mechanical coupling. This achieves safe operation with a compact design.
  • the first valve body part interacts with a first valve seat to form a first sealing point
  • the second valve body part interacts with a second valve seat to form a second sealing point
  • the third valve body part interacts with a third valve seat to form a to form a third sealing point
  • the fourth valve body part cooperates with a fourth valve seat to form a fourth sealing point.
  • the sealing points can each be formed by a valve seat in a common one-part or multi-part housing of the shuttle valve, with the valve body parts correspondingly resting against the associated valve seat in the sealing state.
  • the first input pressure port can be sealed using the first sealing point
  • the second input pressure port can be sealed using the second sealing point
  • the third input pressure port can be sealed using the third sealing point
  • the fourth input pressure port can be sealed using the fourth sealing point.
  • the third valve body part can preferably be equipped with a fifth valve seat Interacting to form a fifth sealing point, and the fourth valve body part interacting with a sixth valve seat to form a sixth sealing point, and the fifth valve seat can face the third valve seat and the sixth valve seat can face the fourth valve seat axially in such a way that the third input pressure port is dependent the position of the third valve body part can be sealed by means of the third sealing point and by means of the fifth sealing point and the fourth inlet pressure connection can be sealed by means of the fourth sealing point and by means of the sixth sealing point depending on the position of the fourth valve body part.
  • the valve body part that is not permanently pressed against the third or fourth valve seat can also assume an intermediate position lifted from the two valve seats assigned to it and located opposite one another axially.
  • the first valve body part, the coupling element and the second valve body part can be arranged one behind the other in a first direction
  • the third valve body part, the coupling element and the fourth valve body part can be arranged in a second direction running perpendicularly or at an angle to the first direction be arranged one behind the other.
  • the coupling element is spherical.
  • valve body parts can also be spherical.
  • this spacer element can also be spherical.
  • the coupling element and the valve body, in particular the valve body parts, preferably lie freely against one another, for example via interposed spacer elements. If necessary, a preload can be achieved by means of one or more spring elements, in particular compression springs, but this is not mandatory. According to another embodiment, the abutment is achieved solely by the pressures present at the inlet pressure connections.
  • a directional spool valve module has two redundantly designed directional valves and a shuttle valve of the type shown here, with the two directional valves each making the first control pressure and the second control pressure available and conducting control pressure to two input pressure connections, namely the first directional valve to the first and the third input pressure connection and the second directional control valve is connected to the second and the fourth input pressure port of the shuttle valve.
  • the directional control valves are each designed as continuously operable directional control valves with electromagnetic actuation.
  • the directional control valves each have an electromagnet as a drive, which displaces a valve piston against the force of a return spring of the directional control valve.
  • a pneumatic or hydraulic arrangement according to the invention with a double-acting cylinder which comprises a piston chamber and a piston that can be displaced in the piston chamber, is provided with a directional spool valve module of the type shown, with the first output pressure connection being connected to the piston chamber in a pressure-conducting manner on a first side of the piston via the first control pressure line and the second outlet pressure connection is connected to the piston chamber in a pressure-conducting manner on an opposite, second side of the piston via the second control pressure line.
  • Electrical and hydraulic auxiliary energy can be made available for the operation of the directional control valve module according to the invention. All electrical controllers and circuits required for the operation of the directional control valve module can be provided in an assigned control magnet or a control magnet device which is hydraulically and electrically connected to the directional control valves on the input side. When controlling the double-acting cylinder, all control circuit parameters and the parameters for scaling the piston position or piston rod position can be set with potentiometers and/or software with digital control electronics on the control magnet.
  • FIG. 1 shows a hydraulic arrangement with a directional control valve module according to the prior art
  • FIG. 2 shows a hydraulic arrangement with a directional slide module in a logical extension of the directional slide module from FIG. 1 for controlling a double-acting cylinder;
  • FIG. 3 shows a first exemplary embodiment of a pneumatic or hydraulic arrangement according to the invention with a directional control valve module according to the invention and a shuttle valve according to the invention;
  • FIG. 4 shows a second exemplary embodiment of a shuttle valve according to the invention, as can be used, for example, in the pneumatic or hydraulic arrangement in FIG.
  • FIG. 3 shows a pneumatic or hydraulic arrangement according to the invention with a double-acting cylinder 40 which has a piston chamber 41 and a piston 42 which can be displaced in the piston chamber 41 .
  • the piston 42 On a first axial side, the piston 42 is acted upon by the control pressure from the first control pressure line 1, which opens into the piston chamber 41, and on a second axial side, opposite the first axial side, the piston 42 is acted upon by a control pressure from a second control pressure line 2 , which opens in the piston chamber 41.
  • the control pressures in the first control pressure line 1 and the second control pressure line 2 are made available or set by a directional slide module 30 which includes a shuttle valve 10 and two directional valves 31 and 32 .
  • the shuttle valve 10 has a first input pressure port 11 and a second input pressure port 12 for a first control pressure.
  • the first control pressure is made available at the first input pressure port 11 by the first directional control valve 31 and the first control pressure is at the second Input pressure port 12 is provided redundantly by the second directional control valve 32 .
  • the shuttle valve 10 also has a third input pressure port 13 and a fourth input pressure port 14 for a second control pressure, with the second control pressure being made available at the third input pressure port 13 by the first directional valve 31 and at the fourth input pressure port 14 by the second directional valve 32.
  • the shuttle valve has a first outlet pressure port 15 to which the first control pressure line 1 is connected, and a second outlet pressure port 16 to which the second control pressure line 2 is connected.
  • a first valve body 17 is arranged in a flow-conducting connection between the first and the second input pressure connection 11 , 12 on the one hand and the first output pressure connection 15 on the other hand.
  • a second valve body 18 is arranged between the third and the fourth input pressure connection 13, 14 on the one hand and the second output pressure connection 16 on the other.
  • the first valve body 17 is acted upon accordingly on a first side A1 with the first control pressure from the first input pressure port 11 and on a second side A2 opposite thereto with the first control pressure from the second input pressure port 12.
  • the second valve body 18 is on a first side B1 with the second control pressure from the third input pressure connection 13 and on a second opposite side B2 thereto with the second control pressure from the fourth input pressure connection 14.
  • the first control pressure acts on a first and second surface F1, F2 of the first valve body 17 to which control pressure is applied
  • the second control pressure acts on a third and fourth surface F3, F4 of the second valve body 18 to which control pressure is applied.
  • the two valve bodies 17, 18 each cause a maximum pressure selection the control pressures acting on them.
  • the first surface is F1 and the second surface is F2 each larger than the third area F3 and the fourth area F4.
  • the two valve bodies 17, 18 are mechanically coupled to one another in such a way that they always move together in order to completely or partially seal or release either the first and the third input pressure connection 11, 13 or the second and the fourth input pressure connection 12, 14.
  • the two valve bodies 17 , 18 are coupled to one another via a coupling element 19 .
  • the first valve body 17 interacts with a first valve seat 20.1 and a second valve seat 20.2 in order to seal off either the first inlet pressure connection 11 or the second inlet pressure connection 12.
  • the second valve body 18 interacts with a third valve seat 20.3 and a fourth valve seat 20.4 in order to seal off either the third input pressure connection 13 or the fourth input pressure connection 14 .
  • the first directional valve 31 and the second directional valve 32 each have an electromagnet 33 as a drive and a directional valve piston 34, which is displaced by the electromagnet 33 against the force of a return spring 35, depending on the control current of the manipulated variable present at the electromagnet 33, for example in the range of 4 to 20mA.
  • the same control pressures are present at the input pressure connections 11 and 12 and at the input pressure connections 13 and 14, namely the first control pressure at the input pressure connections 11 and 12 and the second control pressure at the input pressure connections 13 and 14.
  • the valve bodies 17 , 18 are in a middle position, so that the first control pressure is present in the first control pressure line 1 and the second control pressure is present in the second control pressure line 2 . If, for example, the second directional valve 32 fails, its return spring 35 pushes the directional valve piston 34 into the zero position and connects the pressure port P to the fourth input pressure port 14.
  • the second input pressure port 12 is connected to the tank port T of the second directional valve 32.
  • the first valve body 17 Since the first valve body 17 has larger contact surfaces F1, F2 for the pressure than the second valve body 18, the first valve body 17 forces the second valve body 18 into the fourth valve seat 20.4, so that the fourth input pressure port 14 is sealed.
  • the full control pressure P that is forced to be present at the fourth input pressure port 14 cannot penetrate to the piston chamber 41; the shuttle valve 10 can alone take over or maintain the control or regulation of the control pressures in the first control pressure line 1 and the second control pressure line 2 with the first valve body 17.
  • the first directional valve 31 fails, its return spring 35 pushes its directional valve piston 34 into the zero position and connects its pressure port P to the third input pressure port 13.
  • the tank port T of the first directional valve 31 is connected to the first input pressure port 11. Since, in turn, the first valve body 17 has the larger surfaces F1, F1 for the applied control pressures than the second valve body 18, the first valve body 17 forces the second valve body 18 into the third valve seat 20.3, so that the control pressure of the pressure port P on the first directional control valve 31 does not change can continue in the rod-side piston chamber 41.
  • the second directional control valve 32 is given control authority and is solely responsible for controlling the control pressures in the first control pressure line 1 and the second control pressure line 2.
  • the first valve body 17 and the second valve body 18 each has several valve body parts, namely the first valve body 17, the first valve body part 17.1 and the second valve body part 17.2 and the second valve body 18, the third valve body part 18.1 and the fourth valve body part 18.2.
  • the coupling element 19 is positioned between the first valve body part 17.1 and the second valve body part 17.2 and between the third valve body part 18.1 and the fourth valve body part 18.2.
  • the first valve body part 17.1, the coupling element 19 and the second valve body part 17.2 are arranged one behind the other in a first direction
  • the third valve body part 18.1, the coupling element 19 and the fourth valve body part 18.2 are arranged one behind the other in a second direction, with the second direction is perpendicular or oblique to the first direction.
  • valve body parts 17.1, 17.2, 18.1, 18.2, the spacer elements 21 and the coupling element 19 are spherical.
  • other shapes can also be considered, in particular a cylindrical shape or an angular shape.
  • the first valve body part 17.1 seals the first inlet pressure connection 11 together with the first valve seat 20.
  • the second valve body part 17.2 seals the second inlet pressure connection 12 together with the second valve seat 20.2
  • the third valve body part 18.1 seals the third valve seat together
  • the first valve body 17, which includes the valve body parts 17.1, 17.2, has larger areas F1, F2 to which the control pressure is applied than the second valve body 18 with the valve body parts 18.1, 18.2, which have the area F3 to which the control pressure is applied and F4.
  • the first valve body part 17.1 moves the coupling element 19 and the second valve body part 17.2 via the spacer elements 21, so that the second valve body part 17.2 is pressed into the second valve seat 20.2, the fourth valve seat is simultaneously moved via the coupling element 19 Valve body part 18.2 pressed into the fourth valve seat 20.4, whereas the pressure at the third input pressure port 13 lifts the third valve body part 18.1 off the third valve seat 20.3.
  • fifth and sixth valve seats 20.5 and 20.6 are preferably provided for the third and fourth valve body parts 18.1 and 18.2 in order to seal off the third input pressure connection 13 and the fourth input pressure connection 14.
  • the fifth valve body seat 20.5 is axially opposite the third valve body seat 20.3 and the sixth valve body seat 20.6 is axially opposite the fourth valve body seat 20.4, so that when the third valve body part 18.1 is lifted from the third valve seat 20.3 due to the pressure at the third input pressure port 13, the third valve body part 18.1 is pushed together seals the third input pressure port 13 with the fifth valve body seat 20.5, and when the fourth valve body part 18.2 due to the pressure on the fourth inlet pressure connection 14 is lifted from the fourth valve seat 20.4, the fourth valve body part 18.2 together with the sixth valve body seat 20.6 seals the fourth inlet pressure connection 14, in each case corresponding to the position of the coupling element 19 in which such a lifting of the valve body parts 18.1, 18.2 from the respective valve seat 20.3, 20.4 is released and with a sufficient pressure difference across the respective valve body
  • the sealing at the fifth and sixth valve body seats 20.5, 20.6 can prevent leakage at the input pressure ports 13 and 14, respectively, and reduce the overall leakage.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Wechselventil zur Maximaldruckauswahl in zwei voneinander getrennten Steuerdruckleitungen;mit einem ersten Eingangsdruckanschluss und einem zweiten Eingangsdruckanschluss für einen ersten Steuerdruck;mit einem dritten Eingangsdruckanschluss und einem vierten Eingangsdruckanschluss für einen zweiten Steuerdruck;mit einem ersten Ausgangsdruckanschluss zum Anschluss der ersten Steuerdruckleitung und einem zweiten Ausgangsdruckanschluss zum Anschluss der zweiten Steuerdruckleitung;mit einem ersten Ventilkörper in einer strömungsleitenden Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Eingangsdruckanschluss einerseits und dem ersten Ausgangsdruckanschluss andererseits und mit einem zweiten Ventilkörper zwischen dem dritten und dem vierten Eingangsdruckanschluss einerseits und dem zweiten Ausgangsdruckanschluss andererseits; wobeider erste Ventilkörper auf einer ersten Seite mit dem ersten Steuerdruck aus dem ersten Eingangsdruckanschluss beaufschlagt ist und auf einer hierzu entgegengesetzten zweiten Seite mit dem ersten Steuerdruck aus dem zweiten Eingangsdruckanschluss beaufschlagt ist und der zweite Ventilkörper auf einer ersten Seite mit dem zweiten Steuerdruck aus dem dritten Eingangsdruckanschluss beaufschlagt ist und auf einer zweiten hierzu entgegengesetzten Seiten mit dem zweiten Steuerdruck aus dem vierten Eingangsdruckanschluss beaufschlagt ist; wobeider erste Steuerdruck jeweils auf eine erste und zweite steuerdruckbeaufschlagte Fläche des ersten Ventilkörpers wirkt und der zweite Steuerdruck jeweils auf eine dritte und vierte steuerdruckbeaufschlagte Fläche des zweiten Ventilkörpers wirkt, die erste und zweite steuerdruckbeaufschlagte Fläche jeweils größer als die dritte und vierte steuerdruckbeaufschlagte Fläche sind und der erste Ventilkörper und der zweite Ventilkörper zur gemeinsamen Verschiebung zwangsgekoppelt sind.

Description

Wechselventil, Wegeschiebermodul und Pneumatik- oder Hydraulikanordnung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wechselventil zur Maximaldruckauswahl in zwei voneinander getrennten Steuerdruckleitungen, ein Wegeschiebermodul mit zwei redundanten Wegeventilen und einem Wechselventil, sowie eine Pneumatikoder Hydraulikanordnung mit einem doppeltwirkenden Zylinder und einem Wegeschiebermodul.
In der Praxis werden gattungsgemäße Wegeschiebermodule mit zwei parallel angeordneten elektrohydraulischen Positionsreglern mit jeweils einem stetig betätigbaren Wegeventil zur Ansteuerung eines einfachwirkenden Zylinders verwendet. Eine entsprechende Hydraulikanordnung ist in der Figur 1 gezeigt. Das erste Wegeventil 31 stellt einen ersten Steuerdruck an einem Eingangsdruckanschluss 11 des Wechselventils 10 zur Verfügung, und das zweite Wegeventil 32 stellt den ersten Steuerdruck redundant an einem Eingangsdruckanschluss 13 des Wechselventils 10 zur Verfügung. Das Wechselventil 10 führt die beiden anliegenden Steuerdrücke der Wegeventile 31 , 32 zu einer gemeinsamen Steuerdruckleitung 1 über eine Maximalauswahl zusammen, wobei die Steuerdruckleitung 1 am einfachwirkenden Zylinder 40' angeschlossen ist, um den Kolbenraum 41 mit dem ersten Steuerdruck zu beaufschlagen, sodass der erste Steuerdruck den Kolben 42 des Zylinders 40' entgegen der Kraft der Kolbenfeder 43 betätigt.
Damit kann der beispielsweise mit einem Positionsgeber ausgerüstete Zylinder 40 mit Federrückstellung stufenlos und praktisch hysteresefrei positioniert werden.
Aufgrund des Vorsehens von zwei Wegeventilen 31 , 32 wird ein redundant aufgebautes Regelsystem mit zwei Stellgrößenausgängen, die auf einem gemeinsamen Ausgang wirken, geschaffen. Im Fehlerfall kann ein defektes Wegeventil 31 , 32 oder eine dem Wegeventil 31 , 32 zugeordnete Komponente, wie beispielsweise ein Manometer oder Druckmessumformer, während des Betriebs der Hydraulikanordnung durch ein Ersatzgerät getauscht werden. Wenn die beiden Wegeventile 31 , 32 in ihrer Übertragungsfunktion gleich eingestellt sind, beispielsweise indem zwei Stellgrößenausgänge eines übergeordneten, redundant aufgebauten Regelsystems die Sollwerte für die Wegeventile 31 , 32 bilden, so wird in Folge eines Ausfalls der Funktion eines der beiden Wegeventile 31 , 32, beispielsweise durch Drahtbruch des enthaltenen elektromagnetischen Antriebs, die Stellkraft des Wegeventils 31 , 32 gleich Null und die Rückstellfeder 35 des entsprechenden Wegeventils 31 , 32 schiebt den Wegeventilkolben 34 in die Entlastungsstellung, sodass der entsprechende Eingangsdruckanschluss 11 , 13 des Wechselventils 10 „auf Tank“ geschaltet wird, das heißt mit dem Tankanschluss T des Wegeventils 31 , 32 verbunden wird. Der Ventilkörper 17 des Wechselventils 10 verschließt selbsttätig den Eingangsdruckanschluss 11 , 13, an dem das fehlerhafte Wegeventil 31 , 32 angeschlossen ist. Das andere Wegeventil 31 , 32 übernimmt automatisch die Steuerdruckregelung in der Steuerdruckleitung 1 , sodass der Betrieb fortgesetzt wird. Ein Manometer oder Druckmessumformer am defekten Wegeventil 31 , 32 zeigt den Druck an der Tankrückleitung an, insbesondere 0 bar, und nach dem Schließen eines entsprechenden Kugelhahns der Druckversorgung (P1 oder P2) kann das defekte Wegeventil 31 , 32 während des Betriebs ausgebaut und ersetzt werden.
Wenn ein solches Wegeschiebermodul 30, wie es in der Figur 1 gezeigt ist, zum Betrieb mit einem doppeltwirkenden Zylinder 40 durch Vorsehen von zwei Wechselventilen 10.1 , 10.2 erweitert würde, so ergäbe sich die in der Figur 2 dargestellte Hydraulikanordnung. Die sich entsprechenden Bauteile sind mit entsprechenden Bezugszeichen wie in der Figur 1 bezeichnet. Fällt nun ein Wegeventil 31 , 32 aus, so wirkt der volle Versorgungsdruck P auf das angeschlossene Wechselventil 10.1 , 10.2 und damit auf die über die erste Steuerdruckleitung 1 oder zweite Steuerdruckleitung 2 angeschlossene Seite des Kolbens 42 des Zylinders 40. Der Kolben 42 würde sich immer in die entsprechende Endlage bewegen. Das zweite, noch funktionsfähige Wegeventil 31 , 32 hätte keine Möglichkeit, die Positionierung des Kolbens 42 und damit die Funktion des Zylinders 40 aufrecht zu erhalten. Der maximale Druck P des defekten Wegeventils 31 , 32 setzt sich immer durch.
Die Funktion der Hydraulikanordnung könnte erst dann wieder hergestellt werden, wenn der Versorgungsdruck P am ausgefallenen Wegeventil 31 , 32 von Hand, beispielsweise über einen Kugelhahn, abgestellt würde. Diese Funktionseinschränkung ist in der Praxis, in der hochverfügbare Anlagen erfordert werden, nachteilig.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wechselventil, ein Wegeschiebermodul mit einem solchen Wechselventil und eine Pneumatik- oder Hydraulikanordnung mit einem solchen Wegeschiebermodul anzugeben, welche die volle Funktion eines mit dem Steuerdruck beaufschlagten Aktuators, insbesondere Zylinders, auch bei Ausfall eines Wegeventils aufrecht erhalten können.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch ein Wechselventil mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche beschreiben besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung, sowie ein erfindungsgemäßes Wegeschiebermodul und eine erfindungsgemäße Pneumatik- oder Hydraulikanordnung.
Ein erfindungsgemäßes Wechselventil zur Maximaldruckauswahl in zwei voneinander getrennten Steuerdruckleitungen, wie sie zum Beispiel zur Ansteuerung eines Aktuators oder von mehreren Aktuatoren, insbesondere eines doppeltwirkenden Zylinders, verwendet werden, weist einen ersten Eingangsdruckanschluss und einen zweiten Eingangsdruckanschluss für einen ersten Steuerdruck auf. Ferner sind ein dritter Eingangsdruckanschluss und ein vierter Eingangsdruckanschluss für einen zweiten Steuerdruck vorgesehen. Der erste Steuerdruck kann zumindest zeitweise größer oder kleiner als der zweite Steuerdruck sein. Die beiden Steuerdrücke sind insbesondere jene Drücke, die beispielsweise einem doppeltwirkenden Zylinder als Steuerdrücke zugeführt werden sollen, der erste Steuerdruck auf einer ersten Seite des Zylinderkolbens und der zweite Steuerdruck auf einer zweiten entgegengesetzten Seite des Zylinderkolbens. Das erfindungsgemäße Wechselventil ist jedoch auch bei anderen Aktuatoren als Zylindern anwendbar.
Das erfindungsgemäße Wechselventil weist einen ersten Ausgangsdruckanschluss zum Anschluss der ersten Steuerdruckleitung und einen zweiten Ausgangsdruckanschluss zum Anschluss der zweiten Steuerdruckleitung auf, um entsprechend einen der beiden Steuerdrücke in der ersten Steuerdruckleitung und den anderen der beiden Steuerdrücke in der zweiten Steuerdruckleitung zur Verfügung zu stellen.
Es ist ein erster Ventilkörper in einer strömungsleitenden Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Eingangsdruckanschluss einerseits und dem ersten Ausgangsdruckanschluss andererseits vorgesehen, sowie ein zweiter Ventilkörper zwischen dem dritten und dem vierten Eingangsdruckanschluss einerseits und dem zweiten Ausgangsdruckanschluss andererseits. Der erste Ventilkörper ist auf einer ersten Seite mit dem ersten Steuerdruck aus dem ersten Eingangsdruckanschluss beaufschlagt und ist auf einer hierzu entgegengesetzten zweiten Seite mit dem ersten Steuerdruck aus dem zweiten
Eingangsdruckanschluss beaufschlagt. Der zweite Ventilkörper ist auf einer ersten Seite mit dem zweiten Steuerdruck aus dem dritten Eingangsdruckanschluss beaufschlagt und ist auf einer zweiten hierzu entgegengesetzten Seite mit dem zweiten Steuerdruck aus dem vierten Eingangsdruckanschluss beaufschlagt.
Der erste Steuerdruck wirkt erfindungsgemäß auf eine erste und zweite steuerdruckbeaufschlagte Fläche des ersten Ventilkörpers und der zweite Steuerdruck wirkt jeweils auf eine dritte und vierte steuerdruckbeaufschlagte Fläche des zweiten Ventilkörpers. Die erste und zweite steuerdruckbeaufschlagte Fläche ist jeweils größer als die dritte und die vierte steuerdruckbeaufschlagte Fläche und der erste Ventilkörper und der zweite Ventilkörper sind zur gemeinsamen Verschiebung zwangsgekoppelt. Insbesondere sind die erste steuerdruckbeaufschlagte Fläche und die zweite steuerdruckbeaufschlagte Fläche gleich groß und die dritte steuerdruckbeaufschlagte Fläche und die vierte steuerdruckbeaufschlagte Fläche sind gleich groß.
Durch die Zwangskopplung und die Flächenverhältnisse, die ungleich 1 sind, der ersten steuerdruckbeaufschlagten Fläche zur dritten steuerdruckbeaufschlagten Fläche beziehungsweise der zweiten steuerdruckbeaufschlagten Fläche zur vierten steuerdruckbeaufschlagten Fläche wird das ungehinderte Durchströmen des vollen Versorgungsdruckes in die erste oder zweite Steuerdruckleitung verhindert. Bei Anschluss von zwei Wegeventilen am Wechselventil kann das nicht defekte Wegeventil die Regelhoheit behalten und seine Steuerfunktion weiterhin aufrechterhalten.
Bevorzugt ist ein Koppelelement vorgesehen, das eine Verschiebung des ersten Ventilkörpers mechanisch auf den zweiten Ventilkörper überträgt. Dadurch können ein kompakter Aufbau und eine sichere Betriebsweise erreicht werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der erste Ventilkörper mehrteilig und umfasst ein erstes Ventilkörperteil und zweites Ventilkörperteil. Der zweite Ventilkörper kann ebenfalls mehrteilig sein, mit wenigstens einem dritten Ventilkörperteil und einem vierten Ventilkörperteil. Das Koppelelement kann dann zwischen dem ersten Ventilkörperteil und dem zweiten Ventilkörperteil einerseits und zwischen dem dritten Ventilkörperteil und dem vierten Ventilkörperteil andererseits positioniert sein. Die Ventilkörperteile können frei an dem Koppelelement, insbesondere über ein zwischengeordnetes Abstandselement, anliegen, wodurch wiederum eine mechanische Zwangskopplung erreicht wird. Damit wird eine sichere Funktionsweise bei kompaktem Aufbau erzielt.
Besonders bevorzugt wirkt das erste Ventilkörperteil mit einem ersten Ventilsitz zusammen, um eine erste Dichtstelle auszubilden, das zweite Ventilkörperteil wirkt mit einem zweiten Ventilsitz zusammen, um eine zweite Dichtstelle auszubilden, das dritte Ventilkörperteil wirkt mit einem dritten Ventilsitz zusammen, um eine dritte Dichtstelle auszubilden, und das vierte Ventilkörperteil wirkt mit einem vierten Ventilsitz zusammen, um eine vierte Dichtstelle auszubilden. Die Dichtstellen können jeweils durch einen Ventilsitz in einem gemeinsamen ein- oder mehrteiligen Gehäuse des Wechselventils ausgebildet werden, wobei entsprechend die Ventilkörperteile im abdichtenden Zustand jeweils an dem zugeordneten Ventilsitz anliegen.
Der erste Eingangsdruckanschluss kann mittels der ersten Dichtstelle abgedichtet werden, der zweite Eingangsdruckanschluss kann mittels der zweiten Dichtstelle abgedichtet werden, der dritte Eingangsdruckanschluss kann mittels der dritten Dichtstelle abgedichtet werden und der vierte Eingangsdruckanschluss kann mittels der vierten Dichtstelle abgedichtet werden. Damit wird die erfindungsgemäße Funktion des Wechselventils besonders einfach erreicht.
Um den Druck in den Steuerdruckleitungen auch bei einem fehlerhaft in einem oder zwei Eingangsdruckanschlüssen anliegenden Druck, beispielsweise aufgrund eines Ausfalls in einem vorgeschalteten Wegeventil, wie hier erläutert wird, geeignet regeln zu können und Leckagen zu vermeiden, kann das dritte Ventilkörperteil bevorzugt mit einem fünften Ventilsitz Zusammenwirken, um eine fünfte Dichtstelle auszubilden, und das vierte Ventilkörperteil mit einem sechsten Ventilsitz Zusammenwirken, um eine sechste Dichtstelle auszubilden, und der fünfte Ventilsitz kann dem dritten Ventilsitz und der sechste Ventilsitz kann dem vierten Ventilsitz derart axial gegenüberstehen, dass der dritte Eingangsdruckanschluss in Abhängigkeit der Stellung des dritten Ventilkörperteils mittels der dritten Dichtstelle und mittels der fünften Dichtstelle abdichtbar ist und der vierte Eingangsdruckanschluss in Abhängigkeit der Stellung des vierten Ventilkörperteils mittels der vierten Dichtstelle und mittels der sechsten Dichtstelle abdichtbar ist. In Abhängigkeit der über ihm anliegenden Druckdifferenz kann jedoch das Ventilkörperteil, das nicht permanent an den dritten beziehungsweise vierten Ventilsitz gedrückt ist, auch eine Zwischenstellung abgehoben von den beiden ihm zugeordneten, axial einander gegenüberstehenden Ventilsitzen einnehmen. Um einen besonders günstigen Aufbau zu erreichen, können das erste Ventilkörperteil, das Koppelelement und das zweite Ventilkörperteil in einer ersten Richtung hintereinander angeordnet sein, und das dritte Ventilkörperteil, das Koppelelement und das vierte Ventilkörperteil können in einer senkrecht oder schräg zur ersten Richtung verlaufenden zweiten Richtung hintereinander angeordnet sein.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Koppelelement kugelförmig.
Zusätzlich oder alternativ können auch die Ventilkörperteile kugelförmig sein.
Wenn zwischen dem Koppelelement und wenigstens einem, mehreren oder allen Ventilkörperteilen ein Abstandselement vorgesehen ist, über welches sich das Koppelelement am jeweiligen Ventilkörperteil abstützt, so kann auch dieses Abstandselement kugelförmig sein.
Bevorzugt liegen das Koppelelement und die Ventilkörper, insbesondere die Ventilkörperteile, beispielsweise über zwischengeordneten Abstandselemente, frei aneinander an. Gegebenenfalls kann eine Vorspannung mittels einer oder mehreren Federelementen, insbesondere Druckfedern, erreicht werden, dies ist jedoch nicht zwingend. Gemäß einer anderen Ausführungsform wird das Anliegen allein durch die an den Eingangsdruckanschlüssen anliegenden Drücke erreicht.
Ein erfindungsgemäßes Wegeschiebermodul weist zwei redundant ausgeführte Wegeventile und ein Wechselventil der hier dargestellten Art auf, wobei die beiden Wegeventile jeweils den ersten Steuerdruck und den zweiten Steuerdruck zur Verfügung stellen und steuerdruckleitend an jeweils zwei Eingangsdruckanschlüssen, nämlich das erste Wegeventil an dem ersten und dem dritten Eingangsdruckanschluss und das zweite Wegeventil an dem zweiten und dem vierten Eingangsdruckanschluss des Wechselventils, angeschlossen sind. Bevorzugt sind die Wegeventile jeweils als stetig betätigbares Wegeventil mit elektromagnetischer Betätigung ausgeführt.
Insbesondere weisen die Wegeventile jeweils einen Elektromagneten als Antrieb auf, der einen Ventilkolben entgegen der Kraft einer Rückstellfeder des Wegeventils verschiebt.
Eine erfindungsgemäße Pneumatik- oder Hydraulikanordnung mit einem doppeltwirkenden Zylinder, der einen Kolbenraum und einen im Kolbenraum verschiebbaren Kolben umfasst, ist mit einem Wegeschiebermodul der dargestellten Art versehen, wobei der erste Ausgangsdruckanschluss auf einer ersten Seite des Kolbens über die erste Steuerdruckleitung druckleitend am Kolbenraum angeschlossen ist und der zweite Ausgangsdruckanschluss auf einer entgegengesetzten zweiten Seite des Kolbens über die zweite Steuerdruckleitung druckleitend am Kolbenraum angeschlossen ist.
Für den Betrieb des erfindungsgemäßen Wegeschiebermoduls kann eine elektrische und eine hydraulische Hilfsenergie zur Verfügung gestellt werden. Alle für den Betrieb des Wegeschiebermoduls notwendigen elektrischen Regler und Schaltungen können in einem zugeordneten Regelmagneten oder einer Regelmagnetenvorrichtung vorgesehen sein, der/die an den Wegeventilen eingangsseitig hydraulisch und elektrisch angeschlossen ist. Bei Ansteuerung des doppeltwirkenden Zylinders können alle Regelkreisparameter und die Parameter zur Skalierung der Kolbenposition beziehungsweise Kolbenstangenposition mit Potentiometern und/oder einer Software bei digitaler Regelelektronik am Regelmagneten eingestellt werden.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von zwei Ausführungsbeispielen und den Figuren 3 und 4 exemplarisch beschrieben werden.
Es zeigen: Figur 1 eine Hydraulikanordnung mit einem Wegeschiebermodul gemäß dem Stand der Technik;
Figur 2 eine Hydraulikanordnung mit einem Wegeschiebermodul in einer logischen Erweiterung des Wegeschiebermoduls aus der Figur 1 zur Ansteuerung eines doppeltwirkenden Zylinders;
Figur 3 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Pneumatikoder Hydraulikanordnung mit einem erfindungsgemäßen Wegeschiebermodul und einem erfindungsgemäßen Wechselventil;
Figur 4 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wechselventils, wie es zum Beispiel in der Pneumatik- oder Hydraulikanordnung in der Figur 3 verwendet werden kann.
Die Figur 3 zeigt eine erfindungsgemäße Pneumatik- oder Hydraulikanordnung mit einem doppeltwirkenden Zylinder 40, der einen Kolbenraum 41 und einen im Kolbenraum 41 verschiebbaren Kolben 42 aufweist. Auf einer ersten axialen Seite ist der Kolben 42 mit dem Steuerdruck aus der ersten Steuerdruckleitung 1 beaufschlagt, die im Kolbenraum 41 mündet, und auf einer zweiten, der ersten axialen Seite entgegengesetzten axialen Seite ist der Kolben 42 mit einem Steuerdruck aus einer zweiten Steuerdruckleitung 2 beaufschlagt, die im Kolbenraum 41 mündet. Die Steuerdrücke in der ersten Steuerdruckleitung 1 und der zweiten Steuerdruckleitung 2 werden von einem Wegeschiebermodul 30 zur Verfügung gestellt beziehungsweise eingestellt, das ein Wechselventil 10 und zwei Wegeventile 31 und 32 umfasst.
Das Wechselventil 10 weist einen ersten Eingangsdruckanschluss 11 und einen zweiten Eingangsdruckanschluss 12 für einen ersten Steuerdruck auf. Der erste Steuerdruck wird am ersten Eingangsdruckanschluss 11 vom ersten Wegeventil 31 zur Verfügung gestellt und der erste Steuerdruck wird am zweiten Eingangsdruckanschluss 12 redundant vom zweiten Wegeventil 32 zur Verfügung gestellt. Das Wechselventil 10 weist ferner einen dritten Eingangsdruckanschluss 13 und einen vierten Eingangsdruckanschluss 14 für einen zweiten Steuerdruck auf, wobei der zweite Steuerdruck am dritten Eingangsdruckanschluss 13 vom ersten Wegeventil 31 zur Verfügung gestellt wird und am vierten Eingangsdruckanschluss 14 vom zweiten Wegeventil 32.
Das Wechselventil weist einen ersten Ausgangsdruckanschluss 15 auf, an dem die erste Steuerdruckleitung 1 angeschlossen ist, und einen zweiten Ausgangsdruckanschluss 16, an dem die zweite Steuerdruckleitung 2 angeschlossen ist.
Ein erster Ventilkörper 17 ist in einer strömungsleitenden Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Eingangsdruckanschluss 11 , 12 einerseits und dem ersten Ausgangsdruckanschluss 15 andererseits angeordnet. Ein zweiter Ventilkörper 18 ist zwischen dem dritten und dem vierten Eingangsdruckanschluss 13, 14 einerseits und dem zweiten Ausgangsdruckanschluss 16 andererseits angeordnet. Der erste Ventilkörper 17 ist entsprechend auf einer ersten Seite A1 mit dem ersten Steuerdruck aus dem ersten Eingangsdruckanschluss 11 beaufschlagt und auf einer hierzu entgegengesetzten zweiten Seite A2 mit dem ersten Steuerdruck aus dem zweiten Eingangsdruckanschluss 12. Der zweite Ventilkörper 18 ist auf einer ersten Seite B1 mit dem zweiten Steuerdruck aus dem dritten Eingangsdruckanschluss 13 beaufschlagt und auf einer zweiten hierzu entgegengesetzten Seite B2 mit dem zweiten Steuerdruck aus dem vierten Eingangsdruckanschluss 14.
Der erste Steuerdruck wirkt jeweils auf eine erste und zweite steuerdruckbeaufschlagte Fläche F1 , F2 des ersten Ventilkörpers 17 und der zweite Steuerdruck wirkt jeweils auf eine dritte und vierte steuerdruckbeaufschlagte Fläche F3, F4 des zweiten Ventilkörpers 18. Die beiden Ventilkörper 17, 18 bewirken jeweils eine Maximaldruckauswahl der an ihnen angreifenden Steuerdrücke. Die erste Fläche F1 und die zweite Fläche F2 sind jeweils größer als die dritte Fläche F3 und die vierte Fläche F4. Ferner sind die beiden Ventilkörper 17, 18 derart mechanisch aneinander gekoppelt, dass sie sich stets gemeinsam bewegen, um entweder den ersten und den dritten Eingangsdruckanschluss 11 , 13 oder den zweiten und den vierten Eingangsdruckanschluss 12, 14 entsprechend vollständig oder teilweise abzudichten oder freizugeben. Hierfür sind die beiden Ventilkörper 17, 18 über ein Koppelelement 19 aneinander gekoppelt.
Um die Eingangsdruckanschlüsse 11 , 12, 13, 14 abdichten zu können, wirkt der erste Ventilkörper 17 mit einem ersten Ventilsitz 20.1 und einem zweiten Ventilsitz 20.2 zusammen, um entweder den ersten Eingangsdruckanschluss 11 oder den zweiten Eingangsdruckanschluss 12 abzudichten. Der zweite Ventilkörper 18 wirkt mit einem dritten Ventilsitz 20.3 und einem vierten Ventilsitz 20.4 zusammen, um entweder den dritten Eingangsdruckanschluss 13 oder den vierten Eingangsdruckanschluss 14 abzudichten.
Das erste Wegeventil 31 und das zweite Wegeventil 32 weist jeweils einen Elektromagneten 33 als Antrieb und einen Wegeventilkolben 34 auf, der vom Elektromagneten 33 entgegen der Kraft einer Rückstellfeder 35 verschoben wird, in Abhängigkeit des am Elektromagneten 33 anliegenden Steuerstroms der Stellgröße, beispielsweise im Bereich von 4 bis 20 mA.
Solange das Wegeschiebermodul 30 ordnungsgemäß arbeitet, liegen an den Eingangsdruckanschlüssen 11 und 12 und an den Eingangsdruckanschlüssen 13 und 14 jeweils dieselben Steuerdrücke an, nämlich der erste Steuerdruck an den Eingangsdruckanschlüssen 11 und 12 und der zweite Steuerdruck an den Eingangsdruckanschlüssen 13 und 14. Die Ventilkörper 17, 18 befinden sich in einer Mittelstellung, sodass in der ersten Steuerdruckleitung 1 der erste Steuerdruck anliegt und in der zweiten Steuerdruckleitung 2 der zweite Steuerdruck anliegt. Fällt nun beispielsweise das zweite Wegeventil 32 aus, so schiebt dessen Rückstellfeder 35 den Wegeventilkolben 34 in die Nullstellung und verbindet den Druckanschluss P mit dem vierten Eingangsdruckanschluss 14. Der zweite Eingangsdruckanschluss 12 wird mit dem Tankanschluss T des zweiten Wegeventils 32 verbunden. Da der erste Ventilkörper 17 größere Angriffsflächen F1 , F2 für den Druck als der zweite Ventilkörper 18 aufweist, zwingt der erste Ventilkörper 17 den zweiten Ventilkörper 18 in den vierten Ventilsitz 20.4, sodass der vierte Eingangsdruckanschluss 14 abgedichtet wird. Der am vierten Eingangsdruckanschluss 14 zwangsweise anliegende volle Steuerdruck P kann sich nicht bis zum Kolbenraum 41 durchsetzen, das Wechselventil 10 kann mit dem ersten Ventilkörper 17 die Steuerung oder Regelung der Steuerdrücke in der ersten Steuerdruckleitung 1 und der zweiten Steuerdruckleitung 2 alleine übernehmen beziehungsweise aufrecht erhalten.
Fällt im anderen Fall das erste Wegeventil 31 aus, so schiebt dessen Rückstellfeder 35 dessen Wegeventilkolben 34 in die Nulllage und verbindet dessen Druckanschluss P mit dem dritten Eingangsdruckanschluss 13. Der Tankanschluss T des ersten Wegeventils 31 wird mit dem ersten Eingangsdruckanschluss 11 verbunden. Da wiederum der erste Ventilkörper 17 die größeren Flächen F1 , F1 für die anliegenden Steuerdrücke als der zweite Ventilkörper 18 aufweist, zwingt der erste Ventilkörper 17 den zweiten Ventilkörper 18 in den dritten Ventilsitz 20.3, sodass sich der Steuerdruck des Druckanschlusses P am ersten Wegeventil 31 nicht in den stangenseitigen Kolbenraum 41 fortsetzen kann. Das zweite Wegeventil 32 erhält die Regelhoheit und übernimmt allein die Regelung der Steuerdrücke in der ersten Steuerdruckleitung 1 und der zweiten Steuerdruckleitung 2.
Da in der Praxis die in der Figur 3 dargestellte Lösung mit einer Verbindung der beiden Ventilkörper 17, 18 über eine Stange oder dergleichen eine vergleichsweise komplizierte Abdichtung erfordert, wird gemäß der Figur 4 eine diesbezüglich verbesserte Ausführungsform des Wechselventils 10 vorgeschlagen. Bei dieser Ausführungsform weisen der erste Ventilkörper 17 und der zweite Ventilkörper 18 jeweils mehrere Ventilkörperteile auf, nämlich der erste Ventilkörper 17 das erste Ventilkörperteil 17.1 und das zweite Ventilkörperteil 17.2 und der zweite Ventilkörper 18 das dritte Ventilkörperteil 18.1 und das vierte Ventilkörperteil 18.2. Das Koppelelement 19 ist zwischen dem ersten Ventilkörperteil 17.1 und dem zweiten Ventilkörperteil 17.2 und zwischen dem dritten Ventilkörperteil 18.1 und dem vierten Ventilkörperteil 18.2 positioniert. Beispielsweise sind, wie dargestellt, das erste Ventilkörperteil 17.1 , das Koppelelement 19 und das zweite Ventilkörperteil 17.2 in einer ersten Richtung hintereinander angeordnet, und das dritte Ventilkörperteil 18.1 , das Koppelelement 19 und das vierte Ventilkörperteil 18.2 sind in einer zweiten Richtung hintereinander angeordnet, wobei die zweite Richtung senkrecht oder schräg auf der ersten Richtung steht.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel liegen die Ventilkörperteile 17.1 , 17.2, 18.1 ,
18.2 nicht unmittelbar am Koppelelement 19 an, sondern über zwischengeordnete Abstandselemente 21 .
Beispielsweise sind alle Ventilkörperteile 17.1 , 17.2, 18.1 , 18.2, die Abstandselemente 21 und das Koppelelement 19 kugelförmig. Es kommen jedoch auch andere Formen in Betracht, insbesondere eine Zylinderform oder auch eine eckige Form.
Das erste Ventilkörperteil 17.1 dichtet zusammen mit dem ersten Ventilsitz 20.1 den ersten Eingangsdruckanschluss 11 ab, das zweite Ventilkörperteil 17.2 dichtet zusammen mit dem zweiten Ventilsitz 20.2 den zweiten Eingangsdruckanschluss 12, das dritte Ventilkörperteil 18.1 dichtet zusammen mit dem dritten Ventilsitz
20.3 den dritten Eingangsdruckanschluss 13 ab und das vierte Ventilkörperteil 18.2 dichtet zusammen mit dem vierten Ventilsitz 20.4 den vierten Eingangsdruckanschluss 14 ab, vorausgesetzt, dass entsprechende Druckverhältnisse an den Eingangsdruckanschlüssen 11 , 12, 13 und 14 anliegen. Aufgrund der Größe der Ventilkörperteile 17.1 , 17.2, 18.1 , 18.2 weist der erste Ventilkörper 17, der die Ventilkörperteile 17.1 , 17.2 umfasst, größere steuerdruckbeaufschlagte Flächen F1 , F2 auf als der zweite Ventilkörper 18 mit den Ventilkörperteilen 18.1 , 18.2, die die steuerdruckbeaufschlagten Fläche F3 und F4 aufweisen.
Wenn aufgrund eines entsprechend großen Steuerdruckes am ersten Eingangsdruckanschluss 11 das erste Ventilkörperteil 17.1 über die Abstandselemente 21 das Koppelelement 19 und das zweite Ventilkörperteil 17.2 verschiebt, sodass das zweite Ventilkörperteil 17.2 in den zweiten Ventilsitz 20.2 gedrückt wird, so wird über das Koppelelement 19 zugleich das vierte Ventilkörperteil 18.2 in den vierten Ventilsitz 20.4 gedrückt, wohingegen der Druck am dritten Eingangsdruckanschluss 13 das dritte Ventilkörperteil 18.1 vom dritten Ventilsitz 20.3 abhebt. Damit wird analog zu der Darstellung in der Figur 3 die Steuerung der Steuerdrücke in den Steuerdruckleitungen 1 und 2 erreicht, die entsprechend am Wechselventil 10 angeschlossen sind, sodass der erste Ventilkörper 17 beziehungsweise die Ventilkörperteile 17.1 , 17.2 des ersten Ventilkörpers 17 zwischen der ersten Steuerdruckleitung 1 und den ersten beiden Eingangsdruckanschlüssen 11 , 12 positioniert sind und der zweite Ventilkörper 18 beziehungsweise die Ventilkörperteile 18.1 , 18.2 zwischen der zweiten Steuerdruckleitung 2 und den Eingangsdruckanschlüssen 13, 14 positioniert sind.
Bevorzugt sind ferner fünfte und sechste Ventilsitze 20.5 und 20.6 für das dritte und vierte Ventilkörperteil 18.1 und 18.2 vorgesehen, um den dritten Eingangsdruckanschluss 13 und den vierten Eingangsdruckanschluss 14 abzudichten. Der fünfte Ventilkörpersitz 20.5 steht dem dritten Ventilkörpersitz 20.3 axial gegenüber und der sechste Ventilkörpersitz 20.6 steht dem vierten Ventilkörpersitz 20.4 axial gegenüber, sodass, wenn das dritte Ventilkörperteil 18.1 aufgrund des Druckes am dritten Eingangsdruckanschluss 13 vom dritten Ventilsitz 20.3 abgehoben wird, das dritte Ventilkörperteil 18.1 zusammen mit dem fünften Ventilkörpersitz 20.5 den dritten Eingangsdruckanschluss 13 abdichtet, und, wenn das vierte Ventilkörperteil 18.2 aufgrund des Druckes am vierten Eingangsdruckanschluss 14 vom vierten Ventilsitz 20.4 abgehoben wird, das vierte Ventilkörperteil 18.2 zusammen mit dem sechsten Ventilkörpersitz 20.6 den vierten Eingangsdruckanschluss 14 abdichtet, jeweils entsprechend in der Stellung des Koppelelements 19, in welcher ein solches Anheben der Ventilkörperteile 18.1 , 18.2 vom jeweiligen Ventilsitz 20.3, 20.4 freigegeben wird und bei ausreichender Druckdifferenz über dem jeweiligen Ventilkörperteil 18.1 , 18.2. In einem Zwischenraum seitlich neben dem Koppelelement 19, auf der Seite des ersten Ventilkörperteils 17.1 beziehungsweise auf der Seite des zweiten Ventilkörperteils 17.2, wird entsprechend ein Ausweichraum für das Eintauchen des Abstandselements 21 seitlich des dritten Ventilkörperteils 18.1 beziehungsweise des vierten Ventilkörperteils 18.2 freigegeben.
Das Abdichten an dem fünften und sechsten Ventilkörpersitz 20.5, 20.6 kann eine Leckage an den Eingangsdruckanschlüssen 13 beziehungsweise 14 verhindern und die Gesamtleckage zu reduzieren.
Bezugszeichenliste
1 erste Steuerdruckleitung
2 zweite Steuerdruckleitung
10 Wechselventil
10.1 , 10.2 Wechselventil
11 erster Eingangsdruckanschluss
12 zweiter Eingangsdruckanschluss
13 dritter Eingangsdruckanschluss
14 vierter Eingangsdruckanschluss
15 erster Ausgangsdruckanschluss
16 zweiter Ausgangsdruckanschluss
17 erster Ventilkörper
17.1 erstes Ventilkörperteil
17.2 zweites Ventilkörperteil
18 zweiter Ventilkörper
18.1 drittes Ventilkörperteil
18.2 viertes Ventilkörperteil
19 Koppelelement
20.1 erster Ventilsitz
20.2 zweiter Ventilsitz
20.3 dritter Ventilsitz
20.4 vierter Ventilsitz
20.5 fünfter Ventilsitz
20.6 sechster Ventilsitz
21 Abstandselement
30 Wegeschiebermodul
31 erstes Wegeventil
32 zweites Wegeventil
33 Elektromagnet
34 Wegeventilkolben 35 Rückstellfeder
40, 40' Zylinder
41 Kolbenraum
42 Kolben 43 Kolbenfeder
A1 erste Seite des ersten Ventilkörpers
A2 zweite Seite des ersten Ventilkörpers
B1 ersten Seite des zweiten Ventilkörpers
B2 zweite Seite des zweiten Ventilkörpers F1 erste steuerdruckbeaufschlagte Fläche des ersten Ventilkörpers
F2 zweite steuerdruckbeaufschlagte Fläche des ersten Ventilkörpers
F3 dritte steuerdruckbeaufschlagte Fläche des zweiten Ventilkörpers
F4 vierte steuerdruckbeaufschlagte Fläche des zweiten Ventilkörpers

Claims

Patentansprüche Wechselventil (10) zur Maximaldruckauswahl in zwei voneinander getrennten Steuerdruckleitungen (1 , 2); mit einem ersten Eingangsdruckanschluss (11 ) und einem zweiten Eingangsdruckanschluss (12) für einen ersten Steuerdruck; mit einem dritten Eingangsdruckanschluss (13) und einem vierten Eingangsdruckanschluss (14) für einen zweiten Steuerdruck; mit einem ersten Ausgangsdruckanschluss (15) zum Anschluss der ersten Steuerdruckleitung (1 ) und einem zweiten Ausgangsdruckanschluss (16) zum Anschluss der zweiten Steuerdruckleitung (2); mit einem ersten Ventilkörper (17) in einer strömungsleitenden Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Eingangsdruckanschluss (11 , 12) einerseits und dem ersten Ausgangsdruckanschluss (15) andererseits und mit einem zweiten Ventilkörper (18) zwischen dem dritten und dem vierten Eingangsdruckanschluss (13, 14) einerseits und dem zweiten Ausgangsdruckanschluss (16) andererseits; wobei der erste Ventilkörper (17) auf einer ersten Seite (A1 ) mit dem ersten Steuerdruck aus dem ersten Eingangsdruckanschluss (11 ) beaufschlagt ist und auf einer hierzu entgegengesetzten zweiten Seite (A2) mit dem ersten Steuerdruck aus dem zweiten Eingangsdruckanschluss (12) beaufschlagt ist und der zweite Ventilkörper (18) auf einer ersten Seite (B1 ) mit dem zweiten Steuerdruck aus dem dritten Eingangsdruckanschluss (13) beaufschlagt ist und auf einer zweiten hierzu entgegengesetzten Seiten (B2) mit dem zweiten Steuerdruck aus dem vierten Eingangsdruckanschluss (14) beaufschlagt ist; wobei der erste Steuerdruck jeweils auf eine erste und zweite steuerdruckbeaufschlagte Fläche (F1 , F2) des ersten Ventilkörpers (17) wirkt und der zweite Steuerdruck jeweils auf eine dritte und vierte steuerdruckbeaufschlagte Fläche (F3, F4) des zweiten Ventilkörpers (18) wirkt, die erste und zweite steuerdruckbeaufschlagte Fläche (F1 , F2) jeweils größer als die dritte und vierte steuerdruckbeaufschlagte Fläche (F3, F4) sind und der erste Ventilkörper (17) und der zweite Ventilkörper (18) zur gemeinsamen Verschiebung zwangsgekoppelt sind. Wechselventil (10) gemäß Anspruch 1 , wobei ein Koppelelement (19) vorgesehen ist, das eine Verschiebung des ersten Ventilkörpers (17) auf den zweiten Ventilkörper (18) mechanisch überträgt. Wechselventil (10) gemäß Anspruch 2, wobei der erste Ventilkörper (17) mehrteilig ist, mit einem ersten Ventilkörperteil (17.1 ) und einem zweiten Ventilkörperteil (17.2), und der zweite Ventilkörper (18) mehrteilig ist, mit einem dritten Ventilkörperteil (18.1 ) und einem vierten Ventilkörperteil (18.2), und das Koppelelement (19) zwischen dem ersten Ventilkörperteil (17.1 ) und dem zweiten Ventilkörperteil (17.2) und zwischen dem dritten Ventilkörperteil (18.1 ) und dem vierten Ventilkörperteil (18.2) positioniert ist. Wechselventil (10) gemäß Anspruch 3, wobei das erste Ventilkörperteil (17.1 ) mit einem ersten Ventilsitz (20.1 ) zusammenwirkt, um eine erste Dichtstelle auszubilden, das zweite Ventilkörperteil (17.2) mit einem zweiten Ventilsitz (20.
2) zusammenwirkt, um eine zweite Dichtstelle auszubilden, das dritte Ventilkörperteil (18.1 ) mit einem dritten Ventilsitz (20.
3) zusammenwirkt, um eine dritte Dichtstelle auszubilden, und das vierte Ventilkörperteil (18.2) mit einem vierten Ventilsitz (20.
4) zusammenwirkt, um eine vierte Dichtstelle auszubilden. Wechselventil (10) gemäß Anspruch 4, wobei der erste Eingangsdruckanschluss (11 ) mittels der ersten Dichtstelle abdichtbar ist, der zweite Eingangsdruckanschluss (12) mittels der zweiten Dichtstelle abdichtbar ist, der dritte Eingangsdruckanschluss (13) mittels der dritten Dichtstelle abdichtbar ist und der vierte Eingangsdruckanschluss (14) mittels der vierten Dichtstelle abdichtbar ist. Wechselventil (10) gemäß Ansprüche 4 oder 5, wobei das dritte Ventilkörperteil (18.1 ) mit einem fünften Ventilsitz (20.5) zusammenwirkt, um eine fünfte Dichtstelle auszubilden, und das vierte Ventilkörperteil (18.2) mit einem sechsten Ventilsitz (20.6) zusammenwirkt, um eine sechste Dichtstelle auszubilden, und der fünfte Ventilsitz (20.
5) dem dritten Ventilsitz (20.3) und der sechste Ventilsitz (20.
6) dem vierten Ventilsitz (20.4) derart axial gegenüberstehen, dass der dritte Eingangsdruckanschluss (13) in Abhängigkeit der Stellung des dritten Ventilkörperteils (18.1 ) mittels der dritten Dichtstelle und mittels der fünften Dichtstelle abdichtbar ist und der vierte Eingangsdruckanschluss (14) in Abhängigkeit der Stellung des vierten Ventilkörperteils (18.2) mittels der vierten Dichtstelle und mittels der sechsten Dichtstelle abdichtbar ist.
7. Wechselventil (10) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei das erste Ventilkörperteil (17.1 ), das Koppelelement (19) und das zweite Ventilkörperteil (17.2) in einer ersten Richtung hintereinander angeordnet sind und das dritte Ventilkörperteil (18.1 ), das Koppelelement (19) und das vierte Ventilkörperteil (18.2) in einer senkrecht oder schräg auf der ersten Richtung stehenden zweiten Richtung hintereinander angeordnet sind.
8. Wechselventil (10) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei das Koppelelement (19) kugelförmig ist.
9. Wechselventil (10) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 8, wobei die Ventilkörperteile (17.1 , 17.2, 18.1 , 18.2) kugelförmig sind.
10. Wechselventil (10) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 9, wobei zwischen dem Koppelelement (19) und wenigstens einem, mehreren oder allen Ventilkörperteilen (17.1 , 17.2, 18.1 , 18.2) ein Abstandselement (21 ) vorgesehen ist, über welches sich das Koppelelement (19) am Ventilkörperteil (17.1 , 17.2, 18.1 , 18.2) abstützt.
11 . Wechselventil (10) gemäß Anspruch 10, wobei das Abstandselement (21 ) kugelförmig ist. 21 Wechselventil (10) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 11 , wobei das Koppelelement (19) und die Ventilkörper (17, 18), insbesondere die Ventilkörperteile (17.1 , 17.2, 18.1 , 18.2), und insbesondere das oder die Abstandselemente (21 ) frei aneinander anliegen. Wegeschiebermodul (30) mit zwei redundanten Wegeventilen (31 , 32) und einem Wechselventil (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die beiden Wegeventile (31 , 32) jeweils den ersten Steuerdruck und den zweiten Steuerdruck zur Verfügung stellen und steuerdruckleitend an jeweils zwei Eingangsdruckanschlüssen (11 , 12, 13, 14) des Wechselventils (10) angeschlossen sind. Wegeschiebermodul (30) gemäß Anspruch 13, wobei die Wegeventile (31 , 32) jeweils als stetig betätigbares Wegeventil mit elektromagnetischer Betätigung angeordnet sind. Wegeschiebermodul (30) gemäß Anspruch 14, wobei die Wegeventile (31 , 32) jeweils einen Elektromagneten (33) als Antrieb aufweisen, der einen Wegeventilkolben (34) entgegen der Kraft einer Rückstellfeder (35) des Wegeventils (31 , 32) verschiebt. Pneumatik- oder Hydraulikanordnung mit einem doppeltwirkenden Zylinder (40), der einen Kolbenraum (41 ) und einen im Kolbenraum (41 ) verschiebbaren Kolben (42) aufweist, mit einem Wegeschiebermodul (30) gemäß einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei der erste Ausgangsdruckanschluss (15) auf einer ersten Seite des Kolbens (42) druckleitend am Kolbenraum (41 ) angeschlossen ist und der zweite Ausgangsdruckanschluss (16) auf einer entgegengesetzten zweiten Seite des Kolbens (42) druckleitend am Kolbenraum (41 ) angeschlossen ist.
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