DE8705848U1

DE8705848U1 - Sicherheitsventil

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Publication number: DE8705848U1
Application number: DE8705848U
Authority: DE
Original assignee: HERION-WERKE KG 7012 FELLBACH DE
Current assignee: HERION-WERKE KG 7012 FELLBACH DE
Priority date: 1987-04-13
Filing date: 1987-04-13
Publication date: 1987-08-06

Description

A 15 210/G - 1 -

Herion-Werke KG

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung mit Sicherheitsfunktion, mit einem Proportional-Wegeventil für flüssige Medien, wie z.B. öl, insbesondere zur Steuerung und Regelung großer Volumenströme, mit einem Servoventil zur Vorsteuerung des Wegeventils, einem mit dem Wegeventil gekoppelten Wegaufnehmer, der an eine Steuerelektronik angeschlossen ist, durch welche das Servoventil ansteuerbar »st.

Proportional-Wegeventile werden gewöhnlich über ProportionaVDruckventiIe vorgesteuert. Hier wirkt der proportionale Fluiddruck einseitig auf die stirnseitige Kolbenfläche gegen eine Feder. Die Gleichgewichtsbedingung zwischen Fluiddruck und Federkraft bestimmt das Maß der Auslenkung. Auch die Vorsteuerung der Proportional-Wegeventile mittels Servo-Ventilen im geschlossenen Lageregel kreis ist schon vorgeschlagen worden.

Bei Störungen, z.B. durch Kabelbruch oder Ausfall der Versorgungsspannung, kann es jedoch bei diesen Ventilen zu Undefinierten Auslenkungen des Ventilkolbens des Wegeventils kommen, wodurch das Bedienungspersonal der der durch das Wegeventil betätigten Vorrichtungen gefährdet werden kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Ventil anordnung der vorgenannten Art so weiterzubilden, daß das Proportional-Wegeventil bei einer solchen Störung eine neutrale Mittellage einnimmt.

Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß mit dem Wegeventil ein Freischaltventil gekoppelt ist, durch welche? das Wegeventil bei einer Störung in eine neutrale Mittelstellung schaltbar ist.

Vorzugsweise ist hierbei das Freischaltventil auf beiden Seiten des Wegeventils an dessen Druckräume öder,fSteüerräume,tubersweiehe ai flächen des Ventilkolbens beaufschlagt werden, angeschlossen.

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Hierdurch Wird erreicht, daß bei einer Störung diese DrUckilaüme durch I das Freischaltventil kürzgeschiössenrWerdeni

Vorzugsweise wird das Freischaitventil in der Stellung "Ein" und in der Stellung "Aus" des Wegeventils durch die Steuerelektronik angesteuert und gesperrt j während es bei einer Störung entregt wird und durch eine Feder auf "Durchgang" geschaltet wird*

Vorteil hafterweise Wird der Ventil kolben des Wegeventils bei einer Fehl schaltung oder Störung durch Federn in seine neutrale Mittelstellung geführt.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend art-^ hand der Zeichnung erläutert, in

Fig. 1 schematisch eine Ventilanordnung nach der Erfindung in der Stellung "Aus" zeigt.

Fig. 2 zeigt schematisch die Ventilanordnung nach Fig. 1 in der Stellung "Ein".

Fig. 3 zeigt schematisch die Ventilanordnung nach den Fig. 1 und 2 bei einer Fehlschaltung.

Fig. 4 zeigt schematisch ein Schaltbild der Steuerelektronik für die Ventilanordnung nach den Fig. 1-3.

Fig. 1 zeigt eine Ventilanordnung 10 in schematischer Darstellung, die ein Proportional-Wegeventil 12 aufweist, das über ein Servoventil 14 vorgesteuert ist.

Das Wegeventil 12 hat einen Zulaufanschluß P, einen Tankanschluß T und zwei Verbraucheranschlüsse B und A. Es wird durch Federn 18 in seiner in Fig. 1 dargestellten neutralen Mittellage gehalten.

Das Servoventil 14 wird mittels einer in Fig. 4 dargestellten Steuer-

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elektrom'k über Elektromagneten 20 angesteuert,

Das Wegeventil 12 ist mit einem W§gaufnehmer 26 gekoppelt, dessen Ausgang 46 an die Steuerelektronik 44 nach Fig. 4 gelegt ist, wie im einzelnen noch beschrieben wird.

Vom Zulaufanschluß P des Wegeventils 12 zweigt eine Leitung 32 ab zum Servoventil 14» das andererseits Ubür eine Leitung 34 mit dem einen Druckräum bzw. der .einen Steuerseite 28 des Wegeventils 12 verbunden ist. Der andere Druckraum bzw. die andere Steuerseite 30 des Wegeventils 12 ist über eine Leitung 36 mit dem Servoventil 14 verbunden, das ferner über eine Leitung 38 mit dem Tankanschluß T verbunden ist.

In der in Fig. 1 dargestellten Stellung ist das Servoventil erregt, aber entsprechend der Sollwertv ireabe "Null" steuert es den Ventil -kolben des Wegeventils 12 in die neutrale Mittelstellung. Die Verbindung von der Leitung 32 zur Leitung 34 sowie die Verbindung von der Leitung 36 zur Leitung 38 ist, wie Fig. 1 zeigt, unterbrochen.

Das Wegeventil 12 befindet sich damit ebenfalls in der Stollung "Aus", d.h. die Verbindung vom Zulaufanschluß P zum Verbraucher A ist unterbrochen, und ebenso ist die Verbindung vom Verbraucher B zum Tankanschluß T unterbrochen. Mit dem Wegeventil 12 -ist nun ein Sicherheits-^ ventil oder Freischaltventil 16 gekoppelt, das über eine Leitung 40 an die Leitung 34 und über eine Leitung 42 an die Leitung 38 angeschlossen ist.

Das Freischaltventil 16 wird durch die SteuereieKtronik- nachFig. 4 über einen Elektromagneten 22 angesteuert, in der in Fig. 1 dargestellten Position der Ventilanordnung 10 ist das Freischaltventil 16 angesteuert und gegen die Kraft einer Feder 24 in die gesperrte Stellung geschaltet, in der, wie die Figur zeigt, die Verbindung von der Leitung 40 zur Leitung 42 unterbrochen ist.

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Fig* 2 zeigt die Stellung "Ein¹¹ der Ventilanordnung 10, in der eri.tsprechetfd deir Sollwert-Vorgabe das Servoventil 14 den Kolben des Wegeventils 12 in.die entsprechende vorgegebene Lage einsteuert*

Wie Fig* 2 zeigt, ist in dieser Stellung "Ein" der Zulaufanschluß P mit dem Verbraucheranschluß A verbunden₄ während der Verbraticheranschluß B mit dem Tankanschluß T verbunden ist.

Das Freischaltventil 16 ist ebenfalls angesteuert und nach wie vor gesperrt. Fi(|. 3 zeigt die Ventilanordnung 10 bei einer Störung oder Fehlschaltunci.

Eine solche Störung kann, wie oben bereits erwähnt, beispielsweise durch einen Kabelbruch oder den Ausfall der Versorgungsspannung hervorgerufen worden sein.

Eine Störung liegt auch dann vor, wenn der Regelkreis des Wegeventils nicht abgeglichen ist oder der Kolben des Wegeventils 12 innerhalb einer vorgegebenen Zeit nicht richtig positioniert worden ist, d.h. mit anderen Worten, wenn der Istwert der Kolbenstellung innerhalb einer bestimmten vorgebbaren Zeit nicht mit dem Sollwert in Oberein* Stimmung gebracht worden ist.

In diesem Fall schaltet, wie noch erläutert wird, die Steuerelektronik nach Fig» 4 das Servoventil 14 und das Freischaltventil 16 ab, d.h. deren Magnete 20 und 26 werden entregt. Die Feder 24 schaltet dann den Ventilkolben des Frei schaltventiIs 16, wie in Fig. 3 gezeigt, in die Durchgangsstellung, in welcher die Leitungen 40 und 42 miteinander verbunden sind.

Damit sind die Druckräume oder Steuerseiten 28 und 30 des Wegeventils über das Frei schaltventil 16 miteinander verbunden und damit kurzgeschlossen, so daß sich der Druck in den Druckräumen vor den Stirnflächen des Ventilkolibens des Wegeventils ausgleichen kann. Durch die Feder

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wird dann der Ventil kolben des Wegeventils 12 in die in Fig* 3 neutrale Mittel lage eingestellt bzw. geschältet.

Fig* 4 zeigt ein Schaltbild der Steuerelektronik für die Ventilanordnung nach den Fig. 1-3.

Ober eine Leitung 48 wird der Sollwert für die Stellung des Ventilkolbens des Wegeventils 12 eingegeben» der dann über eine Sollwert" Anpassung 60 an elften Komparator 54 gelegt wird, Der Ausgang 4S des Heraufnehmers 26 wird über eine Istwert-Anpaßstufe 52 ebenfalls an den Komparator 54 gelegt* in welchem die beiden Werte, wie an sich bekannt» verglichen werden.

Der Ausgang des Komparators 54 wird an einen P-Regler 56 gelegt und dessen Ausgang vird an eine Endstufe 58 gelegt. Der Ausgang der Endstufe 58 ist das Ansteuersigriäi für das Servoventil 14, und dieses Signal wird über den in Fig. 4 geschlossenen Schaltkontakt 60 und eine leitung 76 an die Elektromagnete 20 des Vorsteuerventils 14 gelegt.

Zwischen dem Komparator 54 und dem P-Regler 56 zweigt von der Leitung «ine Leitung 64 ab, die zu einem Oberwachungsglied 6G führt, in welchem die Differenz zwischen Istwert und Sollwert der Position des Ventilkolbens des Wegeventils 12 überwacht wird.

Wenn diese Differenz einen vorgegebenen Grenzwert übersteigt und langer als eine vorgegebene Zeit ansteht, wird dies als Störung betrachtet und das Oberwachungsglied 66 gibt ein Signal an ein-an Schalter 62, der den Schaltkontakt 60 und einen weiteren Schaltkontakt 68 Öffnet.

Die Steuerelektronik 44 ist mit einem Spannungswandler 72 versehen, der die von einer Spannungsquelle über eine Leitung 70 angelegte Spannung von z.B. +24V in eine Spannung von z.B. +\5 V bei einem Strom von z.B. 100 mA umformt.

Diese am Ausgang 80 des Spannungswandlers 72 anliegende Spannung ist die Speisespannung für die Steuerelektronik.

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Von der Leitung 70 zweigt jedoch eine Leitung 74 ab, die zum Schaltkontakt 68 führt.Vom Schaltkontakt 68 führt eine Leitung 78 zum Elektromagnet 22 des Freischaltventils 16. Das letztere wird somit mit einer Spannung von +24V angesteuert.

Die erfindungsgemäße Ventilanordnung arbeitet wie folgt.

In der Stellung der Ventilanordnung nach Fig. 1 sind das Servoventil 14 und das Freischaltventil 16 durch die Steuerelektronik 44 nach Fig. 4 angesteuert, d.h. der Schalter 62 ist geschlossen.

Das Kreischaltventil 16 ist gesperrt und das Servoventil 14 positioniert entsprechend der Sollwertvorgabe "Null" den Ventil kolben des Wegeventils 12 in die neutrale Mittelstellung, wie in Fig. 1 dargestellt ist.

Die Ventilanordnung 10 befindet sich somit in Fig. 1 in der Stellung "Aus".

Fig. 2 zeigt die Ventilanordnung in der Stellung "Ein". Der Schalter 62 der Steuerelektronik nach Fig. 4 ist ebenfalls geschlossen, d.h. beide Schaltkontakte 60 und 68 sind geschlossen, womit das Freischaltventil 16 und das Servoventil 14 auch in dieser Stellung durch die Steuerelektronik 44 nach Fig. 4 angesteuert sind.

Das Freischaltventil 16 ist weiterhin gesperrt, wie Fig. 2 zeigt, und das Servoventil 14 steuert den Ventilkolben des Wegeventils 12 in die durch den Sollwert vorgegebene Position. Das Servoventil 14 sebst wird, wie bereits ausgeführt, durch die Steuerelektronik 44 über deren Ausgangsleitung 76, die an die Elektromagnete 20 des Servoventils 14 angeschlossen ist, angesteuert.

Der Schalter 62 und seine Schaltkontakte 60 und 68 bleiben somit sowohl

in der Stellung "Aus" nach Fig. 1, als auch in der Stellung "Ein" nach

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Wenn nun» wie bereits ausgeführt, die Differenz zwischen Istwert und Sollwert #

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der Stellung des Kolbens des Wegeventils 12 einen vorgegebenen Grenzwert übersteigt und/oder langer als eine vorgegebene Zeit ansteht, so gibt das Oberwachungsglied 66 ein entsprechendes Signal an den Schalter 62. Der Schalter 62 schaltet um und öffnet die Schaltkontakte 60 und 68, wodurch die Stromzuführung zum Freischaltventil 16 und zum Servoventil 14 unterbrochen wird.

Da nunmehr das Freischaltventil 16 entregt ist, wird sein Kolben durch die Feder 24 in die in Fig. 3 gezeigte Durchgangsstellung umgeschaltet, in der die Leitungen 40 und 42 miteinander verbunden sind.

Ober die Leitungen 34 und 36 sowie die Leitungen 40, 42 und das Freischal tventil 16 sind damit die Druckräume bzw. Steuerseiten 28 und 30 des Wegeventils 12 miteinander verbunden und kurzgeschlossen. Die Drücke in diesen Druckräumen auf den Steuerseiten 28 und 30 des Wegeventils 12 können sich damit über das Freischaltventil 16 ausgleichen.

Durch die Federn 18 wird daraufhin der Ventilkolben des Wegeventils 12 in die in Fig. 3 gezeigte neutrale oder sichere Mittelstellung verschoben bzw. geschaltet, in welcher die Verbindung von P nach A und die Verbindung von B nach T unterbrochen ist und damit Gefahren für das Bedienungspersonal der Vorrichtungen A und B vermieden werden.

Dieselbe Folge tritt auch bei anderen Störungen, z.B. bei einem Kabelbruch oder bei einem Ausfall der Versorqungsspannung ein.

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Claims

A 15 210/G Schutzansprüche

1. Sicherheitsventil mit einem Proportional-Wegeventil für flüssige Medien, wie z.B. öl, insbesondere zur Steuerung und Regelung großer Volumenströme, mit einem Servoventil zur Vorsteuerung des Wegeventils und einem mit dem Wegeventil gekoppelten Wegaufnehmer, der an eine Steuerelektronik angeschlossen ist, durch die das Servoventil ansteuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Wegeventil (12) ein Freischaltventil (16) gekoppelt ist, durch welches das Wegeventil (12) bei einer Störung oder Fehlschaltung in eine neutrale Mittelstellung schaltbar ist.

2. Sicherheitsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Freischaltventil (16) auf beiden Steuerseiten (28, 30) des Wegeventils (12) an dessen Druckräume angeschlossen ist.

3. Sicherheitsventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das bei eingeschaltetem und bei ausgeschaltetem Wegeventil (12) gesperrte Frei schaltventil (16) mit einer Feder (24) versehen ist, durch die es bei einer Störung oder Fehl schaltung auf Durchgang schaltbar ist.

4. Sicherheitsventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Wegeventil (12) mit Federn (18) versehen ist, durch welche der Ventilkolben des Wegeventils (12) bei einer Störung oder Fehlschaltung in eine neutrale Mittelstellung schaltbar ist.

5. Sicherheitsventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Freischaltventil (16) über Leitungen (40, 42) an Leitungen (34, 36) angeschlossen ist, die von den Steuerseiten (28, 30) des Wegeventils (.12) zum Steuerventil (1.4) führen.

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