DE3005547C2 - Sicherheitsventil - Google Patents

Description

j 16a bzw. 166 und einem mit diesem fest verbundenen ! Ventilteller 18a bzw. 186 besteht

Das Gehäuse hat einen Zulaufanschluß 20 für Druckj luft, einen Rücklaufanschluß 22 und einen Verbraucher- |anschluß24.

Jedem der Wegeventile ist ein elektromagnetisch 1 schaltbares Vorsteuerventil 26a bzw. 266 zugeordnet, I mit Ventilsitzen 28a, 286 und Entlüftungsöffnungen 30a, 1306.

Die kolbenförmigen Ventilteller 18a, 186 sind in Boh- to [ rungen 36a, 366 des Gehäuses 12 geführt und sie öffnen j und schließen Ventilsitze 34s, 346. Die Arbeitskolben 16a, 166 öffnen und schließen Ventilsitze 32a, 326.

Die beiden Ventilteller 18a, 1*6 sind mit Querbohrungen 38 versehen, die in einen Ringkanal 42a bzw. 426 is münden.

Im Gehäuse 12 sind ferner zwei Kanäle 46a, 466, nachfolgend Kreuzkanäle genannt ausgebildet die die Bohrungen 36a und 366 wechselseitig über Kreuz miteinander verbinden. Von diesen Kreuzkanälen 46a, 466 zweigen Vorsteuerkanä'e 48a, 486 ab, die zu den Ventilsitzen 28a und 286 der Vorsteuerventile 26$ 266 führen. Ferner führen von den Vorsteuerventilen Kanäle 50a bzw. 506 zu den Arbeitskolben 16a, 166 bzw. zu deren Arbeitskammern 14a, 146.

Das Sicherheitsventil nach den F i g. 1 bis 3 arbeitet folgendermaßen.

In der Ruhestellung nach F i g. 1 sind die Vorsteuerventile 26a, 266 geschlossen und die Arbeitskammern 14a, 146 der Arbeitskolben über die Kanäle 50a, 506 und die Entlüftungsöffnungen 30a, 306 der Vorsteuerventile entlüftet Die Ventilteller 18a, 186 werden damit durch die Druckfedern 70 (und das Druckmittel) gegen die Sitze 34a, 346 angepreßt und schließen diese. Die Ventilsitze 32a, 326 der Arbeitskolben sind geöffnet so daß der Verbraucheranschluß 24 zum Rücklaufanschluß 22 entlüftet ist.

Werden nun die Vorsteuerventile umgeschaltet, so werden, wie F i g. 2 zeigt ihre Ventilsitze 28a, 286 geöffnet und ihre Entlüftungsöffnungen 30a, 306 geschlossen. Das Volumen der Vorsteuerkanäle 48a, 486 ist nun so groß gewählt, daß die in den Vorsteuerkanälen befindliche Druckluft die über die Ventilsitze 28a, 6 und die Kanäle 50a, 6 in die Arbeitskammern 14a und 146 der Arbeitskolben 16a, 166 einströmt, ausreicht, um die Arbeitskolben umzuschalten, so daß sie die "in Fig.2 gezeigte Position einnehmen, in welcher die Ventilsitze 32a, 6 der Arbeitskolben geschlossen und die Ventilsitze 34a, 6 der Ventilteller 18a, 6 geöffnet sind.

Die Druckluft strömt nun vom Zulauf 20 in die hohl gebohrten Ventilteller 18a, 6 ein, von dort durch die Querbohrungen 38 in die Ringkanäle 42a, 426, dann durch die Kreuzkanäle 46a, 466, von dort in die Ringkanäle 40a, 406 und von diesen durch die Ventilsitze 34a, 346 hindurch zum Verbraucher 24. Gleichzeitig strömt die Druckluft aus den Kreuzkanälen 46a, 466 bzw. aus der. Ringkanälen 40a, 406 in die Vorsteuerkanäie 48a, 486 ein, so daß diese (sowie die Kanäle 50s. 6 und die Kammern 14a, b) mit Druckluft gefüllt sind, die unter dem vollen Zulaufdruck steht. Werden die Vorsteuerventile nun erneut umgeschaltet und ihre Ventilsitze 28a, 6 geschlossen, so werden gleichzeitig die Entlüftungsöffnungen 30a, 6 geöffnet und die Arbeitskammern 14a, 6 der Arbeitskolben 16a, 6 über die Entlüftungsöffnungen 30a, feder Vorsteuerventile entlüftet.

Die beiden Wegeventile werden dann wieder in die Null-Stellung nach F i g. 1 umgeschaltet, da die Arbeitskolben nicht mehr mit der Druckluft beaufschlagt sind und daher die Federn 70 die Ventilteller auf ihre Ventilsitze 34a, 346 drücken. Die Vorsteuerkanäle 48a und 486 sind nun jedocb mit Druckluft gefüllt, die den vollen Zulaufdruck hat, so daß bei erneuter Umschaltung durch diese Druckluft die Arbeitskolben wieder in die Position nach F i g. 2 umgeschaltet werden. Bei der Fehlschaltung nach F i g. 3 wurde angenommen, daß der Magnet des Vorsteuerventiles 266 erregt und der Magnet des Vorsteuerventiles 26a entregt ist Damit ist der Ventilsitz 286 geöffnet der Ventilsitz 28a jedoch geschlossen. Der Arbeitskolben 166 wird vom Vorsteuerkanal 486 her über den Ventilsitz 286 und den Kanal 506 mit Druckluft beaufschlagt und in die in F i g. 3 gezeigte Position umgeschaltet während der Arbeitskolben 16a nicht geschaltet wird.

Damit ist der Ventilsitz 34a geschlossen, der Ventilsitz 346 jedoch geöffnet Es kann jedoch keine Druckluft zum Ventilsitz 346 strömen, da der zum Ventilsitz 346 führende Kreuzkanal 46a durch den kolbenförmigen Ventilteller 18a geschlossen ist Der Verbraucher 24 ist über den offenen Ventilsitz 32a zum Rücl^iuf 22 entlüftet jegliche Nachströmung von Druckluft vo;n Zulaufanschluß 20 her ist jedoch gesperrt

Durch den Ventilteller 186 tritt zwar Druckluft ein und über die Querbohrung 38 und den Ringkanal 426 in den Kreuzkfcnal 466 ein, da der Ventilteller 18a jedoch in geschlossener Stellung ist kann sie dort nicht weiterströmen. Ober den mit dem Kreuzkanal 466 in Verbindung stehenden Vorsteuerkanal 486 bleibt jedoch der Arbeitskolben 166 mit dem vollen Zulaufdruck beaufschlagt

Der Vorsteuerkanal 48a hingegen ist über den Ringkanal 406 und den offenen Ventilsitz 346 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.

Dies bedeutet daß selbst dann, wenn das Vorsteuerventil 26a, das zuvor nicht geschaltet hat, nunmehr noch in irgendeiner Weise umgeschaltet werden würde, so daß der Ventilsitz 28a geöffnet wird, ein Umschalten des Arbeitskolbens 16a nicht möglich ist weil der Vorsteuerkanal 48a entlüftet ist und damit keine Druckluft zur Verfügung steht, um den Arbeitskolben 16a zu beaufschlagen und umzuschalten.

Ein Betrieb des Ventiles ist daher erst dann wieder möglich, wenn der Fehler beseitigt worden ist

Die erfindungsgemäße Ausführungsform ermöglicht außerdem die Überwachung der Dichtheit der Ventilsitze 34a und 346.

F i g. 1 zeigt die beiden Ventilteller 18a und 186 in geschlossener Stellung. Wenn nun beispielsweise der Ventilsitz 146 des Ventiltellers 186 undicht ist, so strömt Luft aus dem Ringkanal 406 und aus dem mit diesem in Verbindung stehenden Vorsteuerkanal 48a ab. Das be deutet, daß der Vorsteuerkanal 48a zum Rückiaufanschluß 22 hin über den undichten Ventilsitz 346 entlüftet wird. Werden nun die beiden Vorsteuerventile 26a und 266 umgeschaltet und ihre Ventilsitze 28a und 286 geöffnet, so kann der Arbeitskolben 16a nicht umgeschaltet werden, weil im Vorsteuerkanal 48a kein Druck zur Verfügung steht, da dieser Vorsteuerkanal 4Qa infolge der Undichtheit am Ventilsitz 346 entlüftet worden ist und damit der Druck im Vorsteuerkanal 48a abgefallen ist und nicht ausreicht, u« den Arbeitskolben 16a umzuschalten. Da jedoch der Arbeitskolben 166 umgeschaltet wird, stellt sich dieselbe Fehlschaltung ein, wie sie in F i g. 3 dargestellt ist.

Auch hier kann das Sicherheitsventil erst nach Beseitigung des Fehlers wieder in Betrieb genommen werden.

Bei der Ausführungsform nach den F i g. 4, 5 und 6 ist im Ventilgehäuse 12 ein Speicher ausgebildet, der zwei s Speicherkammem 52a, 52b aufweist, von denen je eine jedem der beiden Wegeventile zugeordnet ist.

Die Vorsteuerkanäle 48a, 48b münden entsprechend jeweils über eine Drossel 56a, 56b in die Speicherkamrnern 52a und 52b, die außerdem über Kanäle 54a, 546 entsprechend mit den Ventilsitzen 28a, 2Sb der Vorsteuerventile 26a und 26b verbunden sind.

In jeder Speicherkammer ist ein Kolben 58a bzw. 586 angeordnet die gegenläufig zueinander bewegbar und in einer gemeinsamen Bohrung 60 geführt sind. Die beiden Kolben sind in Form von Stufenkolben ausgebildet, wobei ihr Kolbenkopf, der den größeren Durchmesser hat, in der jeweiligen Speicherkammer 52a bzw. 52b und ihr Koibenschaft, der den kleineren Durchmesser hat, in der gemeinsamen Bohrung 60 liegt.

In der in F i g. 4 dargestellten Ruhestellung liegen die Kolben an Schultern 62a, 626 des Gehäuses an. Zwischen den einander zugewandten Stirnseiten der Schäfte der Kolben ist eine Druckkammer 64 gebildet, die über einen Verbindungskanal 66 ständig mit dem Zulauf 20 in Verbindung steht, so daß die Rückseiten der Kolben, d. h. die einander zugewandten Stirnflächen der Kolbenschäfte ständig durch den Zulaufdruck beaufschlagt werden.

Die beiden Speicticrkammern 52a und 526 sind über einen Entlüftungskanal 68 entlüftet.

In der Ruhestellung nach F i g. 4 sind die Arbeitskolben 16a, 166 über die Kanäle 50a, b und die Entlüftungsöffnungen 30a, b der Vorsteuerventile entlüftet. Die Ventilteller 18a und 186 werden daher durch ihre Fedem (und die Druckluft) gegen ihre Ventilsitze angedrückt Und die letzteren geschlossen. Der Verbraucher 24 ist zum Rücklauf 22 entlüftet.

Die Speicherkammem 52a und 526 sind über die Vorsteuerkanäle 48a und 486 während der vorangegange- nen Schaltstellung (wie sie in Fig.5 gezeigt ist) mit Druckluft gefüllt worden.

Werden nun die beiden Vorsteuerventile umgeschaltet und ihre Ventilsitze 28a, b geöffnet, wie F i g. 5 zeigt, so wird die Druckluft, die sich in den Speicherkammem 52a und 526 befindet, durch die Kolben 58a, 586 verdrängt und über die Kanäle 54a, 546, die offenen Ventilsitze 28a, 286 und die Kanäle 50a. 506 in die Arbeitskammern 14a, 146 der Arbeitskolben 16a, 166 gedrückt, wodurch diese in die in F i g. 5 gezeigte Betriebs-Stellung umgeschaltet werden.

Die Kolben 38a und 586 werden hierbei durch die über die Verbindungsleitung 66 vom Zulauf 20 nachströmende Druckluft, die in die Druckkammer 64 einströmt, beaufschlagt und gegenläufig bewegt, wodurch das Volumen der Speicherkammern 52a und 526 verringert und dadurch die Druckluft über die genannten Leitungen in die Arbeitskammern 14a und 146 gedrückt wird.

Nach dem Umschalten der Wegeventile nehmen die Ventilteller 18a und 186 die in F i g. 5 gezeigte Lage ein, in welcher der Verbraucher 24 an den Zulauf 20 angeschlossen ist Die Druckluft tritt nun aber auch von den Kreuzkanälen 46a, 466 über die Ringkanäle 40a, 406 in die Vorsteuerkanäie 48a, 486 ein und strömt aus diesen über die Drossel 56a, 566 in die Speicherkammem 52a, 526 ein. in den Speicherkammem baut sich somit der Zulaufdruck auf.

Damit herrscht sowohl in den Speicherkammem 52a und 526 als auch in der Druckkammer 64 derselbe Druck, d. h. der Zulaufdruck. Da jedoch die Stirnfläche der Kolbenköpfe in den Speicherkammem größer ist als die Stirnflächen der Kolbenschäfte in der Druckkammer 64 tritt eine Differenzkraft auf, durch den die Kolben 58a und 586 wieder in ihre Ausgangslage gedrückt werden, die auch in F i g. 5 dargestellt ist und in der sie an den Schultern 62a und 626 im Gehäuse anliegen.

Bei einer Fehlschaltung, wie sie in F i g. 6 gezeigt ist, wird der Kolben 166 umgeschaltet, da das Vorsteuerventil 266 geöffnet hat, worauf, wie oben beschrieben, der Kolben 586 die Druckluft aus der Speicherkammer 526 in die Arbeitskammer 146 gedrückt hat und danach, nach dem Umschalten des Arbeitskolbens 166, seine Ausgangsposition wieder einnimmt.

Der Arbeitskolben 16a wird hingegen nicht umgeschaltet, weil das Vorsteuerventil 26a nicht geöffnet hat. Da jedoch die Speicherkammer 52a über den Vorsteuerkanal 48a, den Ringkanal 406 und den offenen Ventilsitz 346 sowie den offenen Ventilsitz 32a des Arbcitskolbens 16a zum Rücklauf 22 entlüftet ist, wird die Druckluft aus der Speicherkammer 52a durch den Kolben 58;; zum Rücklauf 22 hin verdrängt da der Kolben 58<i an seiner Rückseite durch den Zulaufdruck, der ständig in der Druckkammer 64 herrscht, beaufschlagt ist.

Der Kolben 58a nimmt daher die in Fig.6 gezeigte Position em.

Eine Umschaltung des Arbeitskolbens 16a ist nun nicht mehr möglich, auch dann nicht wenn das Vorsteuerventil 26a in irgendeiner Weise geöffnet wird, da in der Speicherkammer 52a keine Druckluft zur Verfugung steht und auch keine Druckluft in diese Kammer einströmen kann, weil, wie eben erläutert, der Vorsteuerkanal 48a entlüftet ist.

Das Sicherheitsventil kann daher erst nach Beseitigung des Fehlers wieder in Beirieb genommen werden.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1 2 zum Verbraucher führende Leitung entlüftet; so daß in Patentansprüche: der letzteren kein Restdruck mehr vorhanden ist Um nun eine solche Fehlschaltung festzustellen und die An-

1. Sicherheitsventil für druckluftbetriebene Ver- lage abzuschalten, sind Druckschalter vorgesehen, die braucher, insbesondere Kupplung und Bremse von 5 bei einer Fehlschaltung des Sicherheitsventiles unter-Pressen, mit zwei parallel geschalteten, je einen Ar- schiedliciie Schaltstellungen einnehmen, wodurch ein beitskolben und einen mit diesem verbundenen Ven- Fehlersignal erzeugt wird, das zur Abschaltung der Antilteller aufweisenden Wegeventilen, die die Verbin- lage benutzt wird.

düngen zwischen einem Zulauf, einem Rücklauf und Die Druckschalter steilen aber selbst möglici<e Feh-

dem Verbraucher steuern und von denen jedes 10 Ierquellen dar, da nicht mit Sicherheit ausgeschlossen durch ein ihm zugeordnetes, z. B. elektromagnetisch werden kann, daß auch sie einmal ausfallen, schaltbares Vorsteuerventil vorgesteuert ist, wobei Diesen Nachteil sucht die Erfindung zu vermeiden,

die beiden Ventilteller jeweils in je einer Bohrung Ihr liegt daher die Aufgabe zugrunde, das eingangs

des Ventilgehäuses geführt sind und diese beiden genannte Sicherheitsventil mit Einrichtungen zu verse-Bohrungen mittels zweier Kreuzkanäle über Kreuz 15 hen, die eine Selbstüberwachung des Sicherheitsventiles miteinander verbunden sind, dadurch gekenn- ermöglichen und beim Auftreten einer Fehlschaltung zeichnet, daß der Ventilsitz (28a; des ersten Vor- ein Wiedereinschalten des Sicherheitsventiles erst nach Steuerventils (26a; über einen Vorsteuerkanal (48a; Beseitigung des Fehlers zulassen.

mit dem einen Kreuzkanal (46a; verbunden ist, der Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß

von der Bokiung (36a; des einen Ventiltellers (18a; 20 der Ventilsitz des ersten Vorsteuerventils über einen ausgeht, und daß der Ventilsitz (286/ des zweiten Vorsteusrkanai mit dem einen Kreuzkanal verbunden Vorsteuerventils (266; über einen weiteren Vorsteu- ist, der von der Bohrung des einen Ventiltellers ausgeht, erkanal (486; mit dem anderen Kreuzkanal (466; und daß der Ventilsitz des zweiten Vorsteuerventils verbunden ist der von der Bohrung (366; des ande- über einen weiteren Vorsteuerkanal mit dem anderen ren Ventiltellers (186; ausgeht 25 Kreuzkanal verbunden ist, der von der Bohrung des

2. Sicherheitsventil nach Anspruch 1, dadurch ge- anderen Ventiltellers ausgeht

kennzeichnet daß jedem Wegeventil eine Speicher- Dies bedeutet, daß die Steuerluft für die Vorsteuerkammer (52a, 526; zugeordnet ist die einerseits über ventile nicht direkt vom Zulauf, sondern von den geeinen Kanal (54a, 546; mit dem Ventilsitz des züge- nannten Kreuzkanälen abgenommen wird, die die beiordneten Vorsteuerventiles (26a, 266; und anderer- 30 den Bohrungen, in denen die Ventilteller geführt sind, seits über den Vorsteuerkanal (48a, 486; mit dem miteinander über Kreuz verbinden, zugeordneten Kreuzkanal (46a. 466; in Verbindung Hierdurch ist wie noch erläutert wird, eine ständige steht dynamische Selbst-Überwachung des Sicherheitsventi-

3. Sicherheitsventil nadh Ansprach 2, dadurch ge- les erreichbar.

kennzeichnet daß die Vorsteuerkanäle (48a, 486; je- 35 In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorge-

weils über eine Drossel (56a, 566; in die Speicher- schlagen, jedem Wegeventil eine Speicherkammer zu-

kammer (52a, 526; münden. zuordnen, die einerseits über einen Kanal mit dem Ven-

4. Sicherheitsventil nach Anspruch 2 oder 3, da- tilsitz des zugeordneten Vorsteuerventils und andererdurch gekennzeichnet daß in jeder Speicherkammer seits über den VorsteuerkanaJ mit czrti zugeordneten (52a, 526; ein Kolben (58a, 586; angeordnet ist, durch to Kreuzkana! in Verbindung steht.

welchen die Speicherkammer im Sinne einer Redu- In jeder der Speicherkammern ist ein Kolben ange-

zierung ihres Volumens beaufschlagbar ist. ordnet, durch welchen die Speicherkammer im Sinne

5. Sicherheitsventil nach Anspruch 4, dadurch ge- einer Reduzierung ihres Volumens beaufschlagbar ist. kennzeichnet, daß die Kolben (58a, 586; als Stufen- Die Kolben sind zweckmäßigerweise als Stufenkolkolben ausgebildet sind und ihre Rückseite über ei- 45 ben ausgebildet und ihre Rückseite, die den kleineren nen Verbindungskanal (66) zum Zulaufanschluß (20) Querschnitt aufweist, ist über einen Verbindungskanal ständig mit dem Zulaufdruck beaufschlagt ist. zum Zulauf ständig mit dem Zulaufdruck beaufschlagt.

Die Vorsteuerkanäle münden zweckmäßigerweisc je-

weiis über eine Drossel in die Speicherkammer.

so Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung im einzel-

Die Erfindung betrifft ein Sicherheitsventil für druck- ner. erläutert, in der

luftbetriebene Verbraucher, insbesondere Kupplung F i g. 1 im Schnitt ein Sicherheitsventil in Null-Stel-

und Bremse von Pressen, mit zwei parallel geschalteten, lung zeigt.

je einen Arbeitskolben und einen mit diesem verbünde- 55 F i g. 2 zeigt das Sicherheitsventil in Betriebsstcllung, nen Ventilteller aufweisenden Wegeventilen, die die F i g. 3 zeigt das Sicherheitsventil bei einer Fehlschal-Verbindungen zwischen einem Zulauf, einem Rücklauf tung,

und dem Verbraucher steuern und von denen jedes F ig. 4 zeigt im Schnitt eine weitere Ausführungsform

durch ein ihm zugeordnetes, z. B. elektromagnetisch des Sicherheitsventils in Nullstellung, das mit je einer

schaltbares Vorsteuerventil vorgesteuert ist. wobei die 60 Speicherkammer für jedes der Wegeventile versehen

beiden Ventilteller jeweils in je einer Bohrung des Ven- ist,

tilgehäuses geführt sind und diese beiden Bohrungen F i g. 5 zeigt das Sicherheitsventil nach F i g. 4 in Be-

mittels zweier Kreuzkanäle über Kreuz miteinander triebsstellung,

verbunden sind. F ig. 6 zeigt dieses Sicherheitsventil bei einer Fehl-Aus FR-OS 23 88 151 ist ein Sicherheitsventil der vor- 65 schaltung.

genannten Art bekannt. Bei einer Fehlschaitung, in wel- Das Sicherheitsventil 10 nach F i g. I hat ein Gehäuse

eher die beiden Wegeventile unterschiedliche Schalt- 12, in welchem zwei Wegeventile parallel geschaltet an-

stellungen einnehmen, ist der Zulauf gesperrt und die geordnet sind, von denen jedes aus einem Arbeitskolben