DE1273288B - Dreiwege-Doppelventil in Sicherheitsschaltung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

F16k

Deutsche KL: 47 g - 29

Nummer: 1 273 288

Aktenzeichen: P 12 73 288.6-12 (C 34131)

Anmeldetag: 17. Oktober 1964

Auslegetag: 18. Juli 1968

Die Erfindung betrifft ein Dreiwege-Doppelventil nach Patent 1 249 040, bestehend aus zwei mit je einem Sicherheitsabsperrventil verbundenen Dreiwege-Hauptsteuerventilen, die jeweils an den gleichen Verbraucherdruckraum angeschlossen sind und über vorzugsweise elektromagnetisch gesteuerte, vor jedem Hauptsteuerventil angeordnete Hilfsventile, über Hilfssteuerleitungen und je einen Servokolben durch das zu steuernde Druckmittel betätigt werden, und bei dem eine Verbindung der Ventilkammern der Sicherheitsventile untereinander zum Zweck der Druckentleerung der Hauptsteuerleitungen besteht und bei dem für jedes Hauptsteuerventil nur je ein Dreiwege-Sicherheitsabsperrventil vorgesehen und an eine Ventilkammer des einen Sicherheitsabsperrventils eine Leckleitung und an eine Ventilkammer des anderen Sicherheitsabsperrventils dieEinlaßleitung mit mindestens einer darin angeordneten Blende angeschlossen ist, deren freier Durchtrittsquerschnitt kleiner ist als der Querschnitt der Leckleitung.

Durch das Hauptpatent wird die Aufgabe gelöst, unter der Beibehaltung der Sicherheitsfunktion ein Dreiwege-Doppelventil zu schaffen, das möglichst einfach und billig in seinem Aufbau ist und vor allem eine geringere Bauhöhe aufweist als die bekannten Ventile. Die in dem Hauptpatent geschützte Ausführungsform des Ventils ist jedoch nicht in allen Fällen für die Steuerung von trockenen, nicht ölhaltigen Medien geeignet, da zu befürchten ist, daß sich nach einer längeren Betriebszeit die Servokolben, welche zur Betätigung der Hauptsteuerventile vorgesehen sind, in ihrer Führung festsetzen, wenn nicht in gewissen Zeitabständen eine Schmierung vorgenommen wird. Bei dem durch das Hauptpatent geschützten Ventil sind ferner Drosseln in die Einlaßleitung eingebaut, die eine Verminderung des Druckes in den Steuerleitungen zur Betätigung der Hilfskolben erzielen sollen, so daß auf diese Weise auf einen Abschluß der Hauptdruckzuführungsleitung bei einem Versagen eines der Ventilglieder verzichtet werden kann. Diese Drosseln können jedoch den Nachteil mit sich bringen, daß sich nach längerer Betriebszeit die engen Querschnitte der Drosselstellen mit Schmutz zusetzen können, so daß eine Reinigung erforderlich wird.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die geschilderten Nachteile bei dem infolge seines einfachen Aufbaues und vor allem wegen seiner geringen Bauhöhe vorteilhaften Ventil des Hauptpatents zu vermeiden und das Ventil so auszubilden, daß eine einfache und absolut sichere Funktion beim Betrieb mit nicht ölhaltigen Druckmedien gewährleistet ist.

Dreiwege-Doppelventil in Sicherheitsschaltung

Zusatz zum Patent: 1249 040

Anmelder:

Concordia Maschinen-

und Elektrizitäts-Gesellschaft m. b. H.,
7000 Stuttgart 13, Talstr. 41

Als Erfinder benannt:
Rudolf NiIl, 7331 Faurndau

Die Erfindung besteht darin, daß die Servokolben ao als Membranen ausgebildet sind und in der Einlaßleitung zwei hintereinanderliegende Blenden mit einem dazwischengeschalteten Raum angeordnet sind. Durch die besondere Ausbildung der Servokolben werden gleitende Flächen völlig vermieden, so daß die Gewähr für eine einwandfreie Funktion gegeben ist. Außerdem wird erreicht, daß der Querschnitt der Blendenöffnungen zur Vermeidung der Verschmutzungsgefahr vergrößert werden kann.

Es ist bekannt, bei einem Steuerventil zur selbsttätigen, wechselweisen Zu- und Abführung eines gasförmigen Druckmittels in rascher Folge wahlweise einen Servokolben oder eine Servomembrane zu verwenden.

Bei Ventilen anderer Gattung ist es auch bekannt, sowohl Blenden als auch Drosselschrauben zur Verzögerung des Druckauf- und/oder -abbaues zu verwenden.

Bei einem Ventil mit Antrieb durch ein Druckmittel, dessen Druckraum durch einen Zusatzraum vergrößert wird, ist auch bereits vorgeschlagen worden, den Zusatzraum zum Selbstreinigen des Druckmittels auszunutzen.

Vorteilhaft kann in der Steuerleitung zwischen den elektromagnetischen Hilfsventilen ein Pufferraum vorgesehen sein, der so bemessen ist, daß bei ungestörter Schaltfolge der Druck nicht unter den erforderlichen Mindestdruck zur Betätigung der Hauptsteuerventile absinkt.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind die Hauptventilkammern und die Sicherheitsventilkammern axial angeordnet und zwischen beiden Abdichtungen Lager für eine gemeinsame

809 570/296

3 4

Stange vorgesehen, die voneinander durch Ring- Der Raum 127 ist in Ausgangsstellung über den

nuten getrennt sind, welche über Radialbohrungen Kanal 70, den Ventilsitz 119, den Raum 120 und die bei jeder Schaltung vom Druckmittel durchspült Kanäle 52, 51 und 126 ebenfalls entlastet. Auch der werden. Hierdurch wird erreicht, daß der Abrieb der Raum 93 wird über den Steuerkanal 88, den Raum Lagerungen nicht zur Behinderung der Funktion des 5 87, Ventilsitz 86, den Raum 81 und den Leck-Ventils führen kann. leitungsanschluß 80 entlastet, und auch die Steuer-

Um ein Festsetzen der Verschlußstücke innerhalb räume 122 und 64 über den Membrankolben der der Ventilführung einwandfrei zu vermeiden, ohne Hauptventileinsätze sind über die Kanäle 49 bzw. 60, daß ein Schmiervorgang vorgenommen werden muß, die Hilfsventile 43 bzw. 57 und ferner über die Dükann die Abdichtung aus O-Ringen für Trockenlauf io senbohrungen 48 bzw. 56 drucklos, bestehen, welche in eine in der Führung der gemein- Die Abdichtung der Räume 91 und 127 gegenüber

samen Stange von dem Hauptsteuerventil und Sicher- den Räumen 93 und 87 erfolgt durch O-Ringel08 heitsventil vorgesehene Ringnut eingelegt sind. Da- und 77, die für Trockenlauf geeignet sind. Ebenso bei können auch die Lager für die Stange durch in können jedoch O-Ringe aus Gummi vorgesehen sein, die Achsführung eingesetzte Büchsen gebildet wer- 15 unter denen Gleitringe für Trockenlauf angeordnet den, die aus einem selbstschmierenden Material her- sind. Um für die beschriebene Abdichtungsart eine gestellt sind. möglichst lange Lebensdauer zu erreichen, sind zwi-

In der Figur sind in dem Gehäuse 1 zwei Drei- sehen den Lagerbuchsen 128 bzw. 74 und den wege-Hauptventileinsätze 68 und 116, die nach dem O-Ring-Abdichtungen 108 bzw. 77 Ringnuten 129 Servoprinzip arbeiten, mit den zugehörigen Über- 20 bzw. 76 vorgesehen, die jeweils durch zwei gegenwachungseinsätzen in Ausgangsstellung dargestellt. überliegende Radialbohrungen 110 und 75 mit den Die Hauptventileinsätze sind mit den zugehörigen Räumen 91 und 127 verbunden sind. Die in die elektromagnetisch betätigten Hilfsventilen 43 und 57 Ringnuten führenden Bohrungen sind so angeordnet, durch entsprechende Steuerleitungen verbunden. daß die Nuten vom Druckmittel bei jeder Schaltung

Das Druckmedium wird durch den Kanal 111 zu- 25 durchspült werden. Auf diese Weise wird der Abrieb geführt. Es strömt bis in den Raum 91 und beauf- von den Lagerbuchsen und sonstiger dichtungsschäschlagt hier den Ventilteller 90 auf der unteren Seite, digender Schmutz von den Abdichtungen 108 und so daß der durch die Druckfeder 92 bereits in die 77 weitgehend ferngehalten. Die Steuerräume 122 Ausgangsstellung gebrachte Hauptventileinsatz 116 und 64 sind gegenüber den Räumen 120 und 66 in derselben bleibt und den Ventilsitz 115 verschlos- 30 durch Membranen 124 und 63 luftdicht abgeschlossen hält. Das Druckmittel hat somit zum Arbeits- sen. An ihrem oberen Ende sind die Hauptventilzylinderanschluß 69 keine Verbindung. einsätze in Lagerbuchsen 125 bzw. 62 geführt.

Zugleich strömt aus dem Kanal 111 das Druck- Die Beipaßschraube 104 ist so weit herausge-

mittel über die Blende 114 in den Raum 117 und schraubt, daß der Übergang zwischen dem Raum von da über die Blende 118, Steuerkanäle 123 und 35 103 und dem Steuerkanal 107 ungedrosselt erfolgt. 42, Pufferraum 50 und Steuerkanal 54 bis zu den In dieser Ausführungsform muß außerdem die Ver-Düsenbohrungen 46 und 55, die von den mit den schlußschraube 106 dicht eingeschraubt sein. Kegelfedern 44 und 59 in Ausgangsstellung gehal- Werden nun die Magnetspulen 45 und 53 vom

tenen Ankern 47 und 58 der Hilfsventile verschlos- elektrischen Strom erregt, so werden die Anker 47 sen werden. Außerdem hat das Druckmittel aus dem 40 und 58 der Hilfsventile angezogen, d. h., die Düsen-Steuerkanal 123 über die Steuerkanäle 121 und 107, bohrungen 48 und 56 werden verschlossen und die Raum 103 und Steuerkanal 102 zum Raum 94 Ver- Bohrungen 46 und 55 geöffnet. Auf diese Weise bindung. Hier beaufschlagt das Druckmittel den auf strömt das an den geöffneten Düsenbohrungen ander Stange des Hauptventileinsatzes 116 mittels stehende Druckmittel über die Hilfsventile 43 und O-Ringes 98 axial begrenzt federnd angeordneten 45 57 und die Steuerkanäle 49 und 60 in die Steuer-Ventilteller 100, so daß der Ventilsitz 99 in der ge- räume 122 und 64, wo es die Membrankolben 124 zeichneten Ausgangsstellung geschlossen bleibt. Aus und 63 beaufschlagt und die Hauptventileinsätze 116 dem Raum 94 hat das Druckmittel ferner über den und 68 in die Einschaltstellung bringt. Das im Kanal Ventilsitz 96, den Raum 95 und die Steuerleitung 89 111 anstehende Druckmittel kann nun über den zum Raum 85 Verbindung. Hier beaufschlagt es 50 Raum 91, den offenen Ventilsitz 115, Kanal 70, ebenfalls den auf der Stange des Hauptventileinsatzes Raum 127 und den offenen Ventilsitz 71 zum Ar-68 mittels des O-Ringes 84 axial begrenzt federnd beitszylinderanschluß 69 gelangen. Die Belastung angeordneten Ventilteller 83, so daß auch der Ven- eines am Arbeitszylinderanschluß angeschlossenen tilsitz 82 in Ausgangsstellung verschlossen ist. Arbeitszylmders kann durch Verdrehen der Drossel

Der Hauptventileinsatz 68 wird auch ohne Druck- 55 113 gesteuert werden, dabei ist auch diese Drossel so einwirkung von der Druckfeder 73 stets in Ausgangs- angeordnet, daß der Kanal 111 nur bis auf einen Vorstellung gehalten, in der er mit dem Ventilteller 72 bestimmten Restquerschnitt gedrosselt werden kann, den Ventilsitz 71 geschlossen hält und zugleich den Die Ventilsitze 119 und 67 werden nun von den

Ventilteller 83 federnd gegen den Ventilsitz 82 Ventiltellern 130 und 65 verschlossen gehalten. Dadrückt. In dieser Ausgangsstellung ist der Arbeits- 60 durch sind die Räume 120 und 66 über die Kanäle zylinderanschluß 69 über den Ventilsitz 67, den 52, 51 und 126 entlastet. Die Ventilsitze 96 und 86 Raum 66, die Kanäle 52, 51 und 126 entlastet. Die werden von den Ventiltellern 98 und 79, die mittels Entlastung eines an diesem Anschluß vorgesehenen der O-Ringe 97 und 78 auf der Stange der Haupt-Arbeitszylinders kann durch Verdrehen der Drossel ventileinsätze 116 und 68 axial begrenzt federnd an-61 eingestellt werden. Die Drossel ist hierbei aus 65 geordnet sind, geschlossen. Gleichzeitig werden die Sicherheitsgründen so gestaltet, daß der Kanal 52 Ventilsitze 99 und 82 geöffnet, so daß das im Raum nur bis auf einen vorbestimmten Restquerschnitt ge- 94 anstehende Druckmittel über den geöffneten Vendrosselt werden kann. ' tilsitz 99, über den Raum 93 und Steuerkanal 88 in

den Raum 87 strömen kann. Hier beaufschlagt es den Ventilteller 79 und hält den Ventilsitz 86 verschlossen. Im Raum 94 beaufschlagt das Druckmittel den Ventilteller 98 und hält den Ventilsitz 96 verschlossen. Das im Raum 95 anstehende Druckmittel 5 wird dabei über den Steuerkanal 89, über den Raum 85, den Ventilsitz 82, Raum 81 und den Steuerkanal 80 nach außen entlastet.

Wird der elektrische Stromkreis an den Spulen 45 und 53 unterbrochen, so gehen die Anker 47 und 58 der Hilfsventile in ihre Ausgangsstellung zurück. Die Steuerräume 122 und 64 werden — wie bereits beschrieben — über die Hilfsventile nach außen entlastet, worauf die Hauptventileinsätze 116 und 68 ebenfalls in ihre Ausgangsstellung umschalten. Nun ist die Druckmittelzufuhr zum Arbeitszylinderanschluß gesperrt, und das im Arbeitszylinderanschluß 69 und Raum 127 anstehende Druckmittel wird wie in der Ausgangsstellung nach außen entlastet. Außerdem wird der Raum 93 drucklos. Das eben beschriebene Arbeitsspiel wiederholt sich bei jeder Betätigung der Hilfsventile 47 bzw. 58.

Entsteht nun aus irgendeinem Grund eine Einschaltstörung, bei der sich z. B. ein Hauptventileinsatz nicht in Normalstellung entsprechend der Spulenerregung befindet, so wird das im Raum 91 stehende Druckmittel nicht zum Zufluß zum Arbeitszylinderanschluß 69 freigegeben. Ist z. B. der Hauptventileinsatz 68 oder das zugehörige Hilfsventil 58 bei der Einschaltung gestört, dann hat das im Raum 91 anstehende Druckmittel über den Ventilsitz 115 und den Kanal 70 zum Raum 127 Verbindung. Weiter in Richtung Arbeitszylinderanschluß kann das Druckmittel nicht strömen, da der Ventilsitz 71 von dem Ventilteller 72 des in Ausgangsstellung gebliebenen Hauptventileinsatzes zugehalten wird. Gleichzeitig ist der Arbeitszylinderanschluß wie in Ausgangsstellung entlastet. Ferner wird das aus den Steuerkanälen im Raum 94 befindliche Druckmittel über den offenen Ventilsitz 99, den Raum 93, den Steuerkanal 88, den Raum 87, den Ventilsitz 86, den Raum 81 und den Leckleitungsanschluß 80 bis auf einen bestimmten Restdruck entlastet.

Bleibt bei der Abschaltung aus irgendeinem Grund der Anker 58 des Hilfsventils in Einschaltstellung, so bleibt auch der Hauptventileinsatz 68 in dieser Einschaltstellung. Der Arbeitszylinderanschluß 69 wird dann über den Ventilsitz 71, den Raum 127, Kanal 70, Ventilsitz 119, Raum 120 und weiter über die Kanäle 52, 51 und 126 nach außen entlastet. Das im Raum 94 anstehende Druckmittel aus den Steuerkanälen wird über den Ventilsitz 96, den Raum 95, Steuerkanal 89, Raum 85, Ventilsitz 82, Raum 81 und Steuerkanal 80 nach außen entlastet. Da die nach außen führenden Steuerkanäle im Querschnitt größer sind als die Blenden 114 und 118, wird das an den Düsen 46 und 55 anstehende Druckmittel auf einen Restdruck abgebaut, der kleiner ist als jener, der zum Umschalten des Hauptventileinsatzes 116 in die Einschaltstellung erforderlich ist. Der Restdruck ist jedoch aber noch so hoch, daß der Hauptventileinsatz 68 in der Einschaltstellung gehalten wird. Erregt man nun die Magnetspulen, so bleibt der Hauptventileinsatz 116 in Ausgangsstellung, d. h., der Arbeitszylinderanschluß 69 bleibt — wie beschrieben — entlastet. Es können somit keine weiteren Schaltungen ausgeführt werden, ehe die Störungsursache nicht beseitigt ist.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Dreiwege - Doppelventil nach Patent 1 249 040, bestehend aus zwei mit je einem Sicherheitsabsperrventil verbundenen Dreiwege-Hauptsteuerventilen, die jeweils an den gleichen Verbraucherdruckraum angeschlossen sind und über vorzugsweise elektromagnetisch gesteuerte, vor jedem Hauptsteuerventil angeordnete Hilfsventile, über Hilfssteuerleitungen und je einen Servokolben durch das zu steuernde Druckmittel betätigt werden, und bei dem eine Verbindung der Ventilkammern der Sicherheitsventile untereinander zum Zweck der Druckentleerung der Hauptsteuerleitungen besteht und bei dem für jedes Hauptsteuerventil nur je ein Dreiwege-Sicherheitsabsperrventil vorgesehen und an eine Ventilkammer des einen Sicherheitsabsperrventils eine Leckleitung und an eine Ventilkammer des anderen Sicherheitsabsperrventils die Einlaßleitung mit mindestens einer darin angeordneten Blende angeschlossen ist, deren freier Durchtrittsquerschnitt kleiner ist als der Querschnitt der Leckleitung, dadurch gekennzeichnet, daß die Servokolben als Membranen (124) ausgebildet sind und in der Einlaßleitung (111) zwei hintereinanderliegende Blenden (114, 118) mit einem dazwischengeschalteten Raum (117) angeordnet sind.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch in der Steuerleitung zwischen den elektromagnetischen Hilfsventilen (47 und 58) ein Pufferraum (50) vorgesehen ist, der so bemessen ist, daß bei ungestörter Schaltfolge der Druck nicht unter den erforderlichen Mindestdruck zur Betätigung der Hauptsteuerventile absinkt.

3. Ventil, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptventilkammern und die Sicherheitsventilkammern axial angeordnet sind und zwischen beiden Abdichtungen (108) Lager (128) für eine gemeinsame Stange (116) vorgesehen sind, die voneinander durch Ringnuten (129) getrennt sind, welche über Radialbohrungen (110) bei jeder Schaltung vom Druckmittel durchspült werden.

4. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung aus O-Ringen (108) für Trockenlauf besteht, welche in eine in der Führung der gemeinsamen Stange (116) von dem Hauptsteuerventil und Sicherheitsventil vorgesehene Ringnut eingelegt sind.

5. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager für die Stange durch in die Achsführung eingesetzte Büchsen (128) gebildet werden, die aus einem selbstschmierenden Material hergestellt sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschriften Nr. 1 055 988,
066 828, 1 075 392, 1 084 532.

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 1 180 594.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

809 570/296 7.68 © Bundesdruckerei Berlin