EP2438310B1 - Pneumatische sicherheitsventileinrichtung - Google Patents

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EP2438310B1
EP2438310B1 EP10739518A EP10739518A EP2438310B1 EP 2438310 B1 EP2438310 B1 EP 2438310B1 EP 10739518 A EP10739518 A EP 10739518A EP 10739518 A EP10739518 A EP 10739518A EP 2438310 B1 EP2438310 B1 EP 2438310B1
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EP
European Patent Office
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valve
main
control
inlet
outlet
Prior art date
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Not-in-force
Application number
EP10739518A
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English (en)
French (fr)
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EP2438310A1 (de
Inventor
Mathias Schneider
Bodo Neef
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Festo SE and Co KG
Original Assignee
Festo SE and Co KG
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Publication date
Application filed by Festo SE and Co KG filed Critical Festo SE and Co KG
Publication of EP2438310A1 publication Critical patent/EP2438310A1/de
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Publication of EP2438310B1 publication Critical patent/EP2438310B1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B20/00—Safety arrangements for fluid actuator systems; Applications of safety devices in fluid actuator systems; Emergency measures for fluid actuator systems
    • F15B20/001—Double valve requiring the use of both hands simultaneously
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/30—Directional control
    • F15B2211/305—Directional control characterised by the type of valves
    • F15B2211/30525—Directional control valves, e.g. 4/3-directional control valve
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/80—Other types of control related to particular problems or conditions
    • F15B2211/86—Control during or prevention of abnormal conditions
    • F15B2211/8643—Control during or prevention of abnormal conditions the abnormal condition being a human failure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/80—Other types of control related to particular problems or conditions
    • F15B2211/875—Control measures for coping with failures

Definitions

  • a safety valve device designed in the aforementioned sense is known, which is designed to prevent any further action of a connected system, for example a machine tool, when internal malfunctions occur.
  • the known safety valve device should also ensure that no new duty cycle of the connected system can be initiated after a component of the safety valve device has become defective.
  • a safety valve device which is equipped with two pilot operated monostable 5/2-way valves.
  • One of these valves has two main outputs to which a consumer can be connected.
  • second shuttle valves By means of second shuttle valves, the two main valves are connected so that the consumer can only be activated when the main valves are actuated simultaneously.
  • Each main valve is actuated by means of a pilot valve, wherein a staggered actuation of the pilot valves has the consequence that the first activated main valve shuts off the other main valve required for activation pilot air. If a previously actuated pilot valve is switched off, the associated main valve returns to the basic position due to an associated return spring.
  • a known safety valve device includes one with two monostable main valves equipped valve unit, wherein the main valves are biased by a respective return spring in a basic position, from which they are deflected by means of an associated pilot valve in a working position. Due to an intersecting channel connection of the two main valves, a connected consumer is only supplied with compressed air if both main valves are activated.
  • An integrated monitoring system prevents a malfunction of one of the main valves then an unobstructed renewed operation is possible and thus signals the malfunction occurred.
  • the monitoring system includes two monitoring valves, each switching to a pre-control valves, the pilot air shut-off position when one of the main valves was not operated due to a malfunction. By means of a return valve, the monitoring valves can be moved back to the normal position, but only after the malfunction of the main valves have been corrected and they have been positioned in another way in the normal position.
  • both main valves switch from their normal position to a working position and both main outputs are supplied with compressed air. If the pilot valves are then deactivated again at the same time, both main valves return to their basic position due to the second control force acting on them. If only one of the pilot valves is activated due to a missing actuation command, the main valve associated with the other non-actuated pilot valve remains in the normal position and at the same time vents the input of the pilot valve assigned to it, so that it does not move into the working position even if the pilot valve associated with it is subsequently actuated can be switched.
  • the return valve device is in particular designed such that, when activated, the pneumatic reset pressure is always supplied to both second control inputs. Thus, with a single operation, a restoring action on both main valves can be effected.
  • the return valve device may include a plurality of valves.
  • Particularly simple is a design in which the return valve device consists of a single return valve, which is in particular a monostable 3/2-way valve and which can be designed for manual operation. Deviating from this, however, a supported by external energy actuation would be conceivable, for example by means of electrical and / or fluidic actuation energy.
  • a check valve which opens in the direction of the respective control input and blocks in the opposite direction is expediently switched on. In this way, a mutual influence of the pending at the second control inputs control signals is advantageously avoided.
  • every second control input receives the second control force via a control channel diverted from the first operating output of the associated main valve, these two control channels being able to be connected together to one and the same operating output of the return valve device.
  • the pneumatic reset pressure is imposed on each aforementioned control input in that a working output of the return valve means is connected to one of the aforementioned control channels, which in turn establishes a connection between the second control input and the working output of the associated main valve, during normal operation for the return to the Basic position required to provide second control force.
  • a throttle device is suitably switched on in the course of the respective control channel. It ensures that the pneumatic reset pressure can be easily established at the assigned second control input.
  • the type of actuation of the pilot valves can be based on the application. In particular, they can be designed to be manually operable. Additionally or alternatively, means are also possible which enable electrical and / or pneumatic actuation. In particular, a structure is possible in which the pilot valves receive electrical and / or pneumatic actuation commands from a main stage of the control valve device to which the two main outputs are connected and which can be in particular part of a control device for controlling a clutch-brake combination of a mechanical Press serves.
  • preventive means are provided to provide a time window that tolerates a certain time offset in the operation between the two pilot valves.
  • Such measures may consist, in particular, in that a buffer chamber defining a buffer volume is connected in the connection between the first working outlet of at least one and suitably each main valve and the inlet of the valve connected to this first working outlet. Even with a pressure drop on the input side, the buffer volume thus still provides a sufficiently high fluid pressure for a certain, short period of time in order to be able to activate the connected pilot valve.
  • an exhaust throttle device may be present, which is either turned on in a channel section connecting a second vent outlet of the main valve with the atmosphere or upstream of this channel section.
  • the pneumatic safety valve device 1 has a first main valve HV1 and a second main valve HV2.
  • Both main valves HV1, HV2 are designed as 5/2-way valves, which have a bistable functionality, so that they are so-called impulse valves.
  • Each main valve HV1, HV2 can optionally one off Fig. 1 apparent first switching position - referred to as "home position" - and take a designated as "working position” second switching position. Both switching positions are stable switching positions, so are maintained until a pneumatic switching control signal is actively applied.
  • friction means for releasably fixing the respective switching position. Since such a valve assembly is known as such is Here, no further detailed explanations are given.
  • Each main valve HV1, HV2 has a total of five connections. These are in each case a supply input VE, a first working output AA1, a second working output AA2, a first venting output EA1 and a second venting output EA2.
  • the supply input VE communicates with the second working output AA2 and it is the first working output AA1 connected to the first vent output EA1, wherein at the same time the second vent output EA2 is disconnected from all other terminals.
  • Each main valve HV1, HV2 also has a first control input SE1 and a second control input SE2.
  • the first control input SE1 leads to a first control surface 2 motion-coupled to the valve member of the main valve HV1, HV2, while the second control input SE2 leads to a second control surface 3, also coupled to the valve member of the main valve HV1, HV2.
  • the two Control surfaces 2, 3 are oriented opposite to each other.
  • a pneumatic pressurization of the first control input SE1 causes a corresponding loading of the first control surface 2 and accordingly causes a force acting in the direction of the working position first control force FS1.
  • a fluid supplied to the second control input SE2 effects fluid pressurization of the second control surface 3 and causes a second control force FS2 effective in the direction of the home position.
  • the first control surface 2 is larger than the second control surface 3, so that at the same high pressure application, the first control force FS1 is greater than the second control force FS2.
  • Further valve components of the safety valve device 1 are a first pilot valve W1 responsible for switching the first main valve HV1 from the basic position to the working position and a second pilot valve VV2 responsible for switching the second main valve HV2 from the basic position to the working position.
  • the two pilot valves VV1, VV2 are designed as 3/2-way valves and preferably of monostable design.
  • Spring means 4 normally hold a respective pilot valve VV1, VV2 in the off Fig. 1 apparent deactivated position.
  • each pilot valve VV1, VV2 can be acted upon with an actuating command 5.
  • the actuation command 5 may be, for example, a purely manually generated actuating force, but may also be applied as an electrical and / or pneumatic actuation signal. The embodiment allows both electrical and manual operation.
  • Each pilot valve has three different connections depending on the switch position. These connections are an input EV, an output AAV and a vent output EAV. In the deactivated position, the working outlet AAV is in fluid communication with the vent outlet EAV, while the inlet EV is disconnected from these ports. In the activated position, the working outlet AAV is in fluid communication with the inlet EV and the venting outlet EAV is disconnected.
  • first main valve HV1 the first main valve HV1 drivingly cooperating first pilot valve VV1 and the first main outlet 17 are referred to as constituents of a first pneumatic functional group and it can in the same way the second main valve HV2, with the second main valve HVV second control valve VV2 and the second main output 18 are designated as constituents of a second pneumatic functional group.
  • the safety valve device 1 includes a return valve device RV.
  • a return valve device RV This can in principle be composed of several individual valves, but preferably consists of a single, markable as a return valve.
  • the return valve device RV has a 3/2-way functionality and is formed monostable.
  • the structure of the return valve device RV corresponds to that of each pilot valve VV1, VV2.
  • Spring means 6 normally hold the return valve means RV in the off Fig. 1 apparent deactivated position.
  • the switching command 7 can be caused in particular manually, electrically and / or fluidically.
  • the embodiment is designed in particular for a purely manual operation. A removal of the switching command 7 leads, as in the case of the pilot valves VV1, VV2, the removal of the actuation command 5, to a caused by the spring means 6 switching back to the deactivated position.
  • the return valve device RV has three depending on the switching position differently interconnected ports. This is an input ER, an output AAR and a vent output EAR.
  • the working output AAR communicates with the venting output EAR and the input ER is disconnected from these connections.
  • the activated position there is a fluid connection between the working outlet AAR and the inlet ER, while the venting outlet EAR is disconnected.
  • Each vent outlet EA2, EAV, EAR is directly connected to the atmosphere in particular with the interposition of a muffler 9.
  • the vent output EA1 can also communicate with the basic position of both main valves HV1, HV2 via the second main valve HV2 and its vent output EA2 also with the atmosphere.
  • the safety valve device 1 has expediently only a single main input 8, which is designed to be fluidly connected to a compressed air source P.
  • the compressed air source P applies compressed air to the main inlet 8 under an operating pressure.
  • the main fluidic inlet 8 is in fluid communication with the supply input VE of the first main valve HV1, with the supply input VE of the second main valve HV2 and with the input ER of the return valve device RV.
  • each supply channel 12, 13, 14 with its own main input 8 for the fluid supply, but the joint assignment of a single main input 8 has constructive advantages. Especially since it is particularly easy to ensure that all supply inputs are supplied with the same operating pressure.
  • a first control channel 15 connects the first working output AA1 of the first main valve HV1 to the first control input SE1 of the second main valve HV2.
  • the second pilot valve VV2 is turned on, which divides the first control passage 15 into an input section 15a and an output section 15b.
  • the input section 15a extends between the first working output AA1 of the first main valve HV1 and the input EV of the second pilot valve VV2.
  • the output section 15b connects the working output AAV of the second pilot valve VV2 to the first control input SE1 of the second main valve HV2.
  • a second control channel 16 extends between the first working port AA1 of the second main valve HV2 and the first control input SE1 of the first main valve HV1.
  • the first pilot valve VV1 is turned on. This divides the second control channel 16 into an input section 16a and an output section 16b.
  • the input section 16a connects the first working output AA1 of the first main valve HV1 to the input EV of the first pilot valve VV1, while the output section 16b connects the working output AAV of the first pilot valve VV1 to the first control input SE1 of the first main valve HV1.
  • the safety valve device 1 has two fluidic outlets, which are designated as the first main outlet 17 and as the second main outlet 18. Both main outputs 17, 18 are advantageously connected to an only schematically indicated main stage 22, which in the embodiment belongs to a not further shown control device with which the clutch-brake combination of a mechanical press can be controlled. For the proper operation of the main stage 22, it is necessary for safety reasons that a main control signal is simultaneously output to it via both main outputs 17, 18. For safety reasons, the output of only one main control signal or a significantly time-delayed output of both main control signals prevents the intended function of the main stage 22 or of this downstream device.
  • the safety valve device 1 ensures that the switching state which causes such a malfunction is frozen, that is to say stored, until the safety valve device is activated by activating the return valve device RV is restored to the initial state ready for operation.
  • the first main outlet 17 is in fluid communication with the inlet portion 15a of the first control passage 15.
  • the second main outlet 18 is in fluid communication with the inlet portion 16a of the second control passage 16.
  • a third control channel 23 connects the input section 15a of the first control channel 15 with the second control input SE2 of the first main valve HV1.
  • a fourth control channel 24 provides fluid communication between the input portion 16a of the second control channel 16 and the second control input SE2 of the second main valve HV2.
  • a first connection channel 25 continuously connects the first vent outlet EA1 of the first main valve HV1 to the second work outlet AA2 of the second main valve HV2.
  • a second connecting channel 26 constantly connects the second working output AA2 of the first main valve HV1 to the first venting output EA1 of the second main valve HV2.
  • the working outlet AAR of the return valve device RV is connected via a reset channel 27 to the second control input SE2 of each main valve HV1, HV2.
  • the connection is preferably made indirectly, with the interposition of the respectively associated third or fourth control channel 23, 24th
  • the reset channel 27 is divided into a first channel branch 27a and a second channel branch 27b (splitting station 30), in particular following a duct start section 27c emanating from the working outlet AAR of the return valve device RV.
  • the first Channel branch 27a is connected to the third control channel 23 at a first channel connection point 28, and the second channel branch 27b is connected to the fourth control channel 24 at a second channel connection point 29.
  • each of the two channel branches 27a, 27b of the return channel 27 is in the direction of the associated second control input SE2 opening and blocking in the opposite direction check valve 31 is turned on.
  • the two channel branches 27a, 27b can always be flowed through only in the direction of the respectively connected third or fourth control channel 23, 24.
  • the channel connection point 28, 29 subdivides the respectively assigned third or fourth control channel 23, 24 into a first channel section 23a, 24a and a second channel section 23b, 24b.
  • first or second channel connection 28, 29 and the associated input portion 15a, 16a of the first and second control channel 15, 16 extending first channel portion 23a, 24a is a preferably adjustable with respect to their throttling intensity throttle device 32, 33 is turned on. It limits the flow rate in the first channel section 23a, 24a.
  • each of the two input sections 15a, 16a of the control channels 15, 16 a in Fig. 1 be indicated in phantom indicated buffer chamber 34, which has a certain buffer volume for storing compressed air.
  • the compressed air stored here can briefly compensate for a pressure drop occurring on the input side 15a, 16a on the input side in order to ensure the switching function to be mentioned even if the activation of the two pilot valves VV1, VV2 is within a tolerable time offset.
  • an exhaust throttle device 36 may be turned on.
  • this exhaust air throttle device 36 may also be placed in the course of the first connection channel 25 and / or second connection channel 26. It can be designed to be adjustable with regard to the specifiable throttling intensity.
  • the Fig. 2 shows the operational initial state of the safety valve device 1 in the unactuated state of both pilot valves VV1, VV2. Since the latter interrupt their respectively associated first and second control channel 15, 16, their output sections 15b, 16b are depressurized and at the two first control inputs SE1 is no control pressure. Both main valves HV1, HV2 assume the basic position, since they are acted upon at their second control input SE2 via the associated third and fourth control channel 23, 24 with a control pressure. Starting from the main input 8, the operating pressure is applied via the second supply channel 13, the supply input VE and the first working output AA1 of the second main valve HV2 and the input section 16a of the second control channel 16 both at the second main output 18 and at the input EV of the first pilot valve VV1.
  • the Fig. 3 shows a regular operating state of the safety valve device 1, which is achieved in that by simultaneous actuation commands 5 both pilot valves VV1, VV2 have been simultaneously switched to the activated position.
  • both pilot valves VV1, VV2 have been simultaneously switched to the activated position.
  • the operating pressure to supply the main stage 22 at.
  • the fluid connection between the respective input section 15a, 16a and the associated output section 15b, 16b is enabled.
  • the two main valves HV1, HV2 are acted on at their first control inputs SE1 with the first control force FS1 and have switched to the working position.
  • the first control force FS1 is greater than the second control force FS2 acting in the opposite direction because the compressed air present at the second control input SE2 via the third or fourth control channel 23 acts on a second control surface 3 which is smaller in relation to the first control surface 2 .
  • the check valves 31 prevent pressure reduction of the pressure prevailing in the third control channel 23 and the fourth control channel 24 via the deactivated return valve device RV.
  • the first main output 17 connected to the first control channel 15 is also supplied with actuating pressure.
  • the second control channel 16 is thereby supplied with compressed air that it is connected via the first working output AA1 and the first vent outlet EA1 of the second main valve HV2 to the second connection channel 26, which in turn via the second working output AA2 and the supply input VE of the first main valve HV1 and the subsequent first supply channel 12 is also connected to the main input under operating pressure 8. In this way, the operating pressure is applied to the second main outlet 18.
  • the system returns to the ready-to-operate initial state according to Fig. 2 back.
  • the two output sections 15b, 16b of the first and second control channels 15, 16 are then vented via the vent outlet EAV of the associated pilot valve VV1, VV2, so that the first control force FS1 is eliminated and only the second control force FS2 is applied to the main valves HV1, HV2, which acts as a pneumatic spring and the associated main valve HV1, HV2 switches back to the normal position.
  • the Fig. 4 shows a starting from the ready initial state of Fig. 2 possible first error state. This results from the fact that only the first pilot valve VV1 has been switched to its activated position, while the second pilot valve VV2 has remained in the deactivated position.
  • the reason for such a switching state can be, for example, that no actuation command 5 has reached the second pilot valve VV2 or that an internal malfunction of the second pilot valve VV2 itself is present.
  • the compressed air applied from the main inlet 8 via the first supply channel 12 to the supply input VE of the first main valve HV1 flows via the second working output AA2 of the first main valve HV1 and the second connecting channel 26 to the first vent output EA1 of the second main valve HV2, where the fluid flow is interrupted because the first vent output EA1 is shut off.
  • the input section 15a of the first control channel 15 and thus also connected thereto first main outlet 17 is vented to the atmosphere and thus depressurized by the aforementioned input section 15a via the first working output AA1 and the vent outlet EA2 of the first main valve HV1 is connected to the first connection channel 25 , which in turn is connected via the second working outlet AA2 and the second vent outlet EA2 and the optionally downstream muffler 9 with the atmosphere.
  • This functionality corresponds to a self-monitoring or self-assurance, since then an activation of the second pilot valve VV2 due to missing in the input section 15a of the first control channel 15 compressed air no longer can lead to a subsequent switching of the second main valve HV2.
  • the third control channel 23 connected to the first working outlet AA1 of the first main valve HV1 via the input section 15a is also vented.
  • the actuating pressure is provided in the input section 16a of the second control channel 16, which serves as the control pressure for supplying the first control force FS1 to the first control input SE1 of the first main valve HV1 can be switched on.
  • the operating pressure is present at the second main outlet 18, this does not cause any regular operation in the main stage 22 because the first main outlet 17 connected in parallel is depressurized.
  • the Fig. 5 shows a possible second error state, as it starting from the regular working state of Fig. 2 can occur. It differs from the first fault state in that now only the second pilot valve VV2 has been activated, while the first pilot valve VV1 remains in the deactivated state. Thus, only the second main valve HV2 has been switched to its working position, the first main valve HV1 has remained in the basic position.
  • the input section 16a of the second control channel 16 and thus also the second main outlet 18 connected thereto are vented and thus pressure relieved.
  • said input section 16a is connected to the atmosphere via the first working output AA1 and the venting output EA1 of the second main valve HV2, the second connecting channel 26 and the second working output AA2 and the second venting output EA2 of the first main valve HV1, optionally via the already mentioned muffler 9 can be done away.
  • the fourth control channel 24 is connected to the input section 16a of the second control channel 16 and thus also to the first working output AA1 of the second main valve HV2, it is also vented, so that the second control force FS2 acting on the second main valve HV2 is eliminated.
  • the second main valve HV2 no longer has the option to switch back to its basic position even with a deactivation of the second pilot valve VV2 and the resulting elimination of the first control force FS1. The error occurred is fixed in this way and virtually saved.
  • the input section 15a of the first control channel 15 is in the second fault state via the first working output AA1 and the supply input VE of the first main valve HV1 and supplied to the subsequent first supply channel 12 from the main entrance 8 with compressed air.
  • a pneumatic output signal is also present at the first main output 17.
  • the second main output 18 is depressurized, its output signal is missing, which can be used to refrain in the main stage 22 from performing the regular control function.
  • the control valve device can only by active engagement by activation of the return valve device RV back to the ready state of the output Fig. 2 be reset.
  • the Fig. 6 shows this reset state, which - as for the switching positions of the main valves HV1, HV2 and the pilot valves VV1, VV2 - corresponds to the operational initial state, however, the return valve device RV assumes the activated position.
  • the return valve device RV is actuated in the manner already mentioned above by means of a switching command 7.
  • the return valve device RV can be secured by securing means, not shown be, for example, a mechanical lock or secured with a secret code to be entered electronic circuit.
  • the return channel 27 is depressurized, since it is connected to the atmosphere via the working outlet AAR and the venting outlet EAR of the return valve device RV.
  • the return channel 27 is connected via the working outlet AAR and the inlet ER of the return valve device RV to the third supply channel 14 and thus to the main input 8 providing the pneumatic actuating pressure.
  • the third and fourth control channels 23, 24 are pressurized via the non-return valves 31, which in this case open automatically.
  • the feed into the third or fourth control channel 23, 24 takes place at the first or second channel connection point 28, 29, so that the respective associated throttling device 32, 33 ensures a rapid pressure build-up within the respective second channel section 23b, 24b due to the flow resistance caused by it , Without a throttle device 32, 33 could in the due to a previous error condition unpressurized third or fourth control channel 23, 24 of the second control force FS2 causing switching pressure do not or only strongly time-delayed build, because said unpressurized third or fourth control channel 23, 24 via the second Venting EA2 of the other main valve is vented, as shown by Fig. 4 and 5 was explained.
  • the provision in the ready-initial state is only possible after previously both pilot valves VV1, VV2 have been disabled.
  • the pilot valve activated in accordance with the first or second fault state remains activated, the main valve assigned to it is subject to the first control force FS1, which prevents its return to the home position due to its dominating effect, even if the second control force FS2 produced by the reset device RV at the second control input SE2 is created.
  • the return valve device RV Since the return valve device RV is also connected to the main input 8 on the input side, it is supplied with the same operating pressure as the other components of the control valve device 1, so that the pneumatic reset pressure which can be imposed on it by the two second control inputs SE2 is the same as that in normal operation for the generation the second control force FS2 responsible operating pressure.
  • the return valve device RV is in particular designed such that, when activated, both the second control inputs SE2 are always supplied with the pneumatic reset pressure. Selective operation of the return valve device RV depending on the type of error is thus not required.
  • the mutual admission with a pneumatic reset pressure is also carried out expediently always at the same time.
  • the safety valve device 1 is equipped with means which enable a certain fault tolerance in the activation of the two pilot valves VV1, VV2.
  • This fault tolerance ensures that the two pilot valves VV1, VV2 can still be actuated even if their actuation takes place with a certain time offset, which lies within a time window defining a tolerance range.
  • Fig. 1 Such tolerance measures can according to Fig. 1 consist in that in the sense already mentioned above depending on a dash-dotted lines indicated buffer chamber 34 is connected to the input portions 15a, 16a of the first and second control channel 15, 16.
  • the buffer chambers 34 are filled with compressed air, if at the corresponding switching position of the two main valves HV1, HV2 input side of the first and second control channel 15, 16 compressed air. If the first or second fault state then occurs, the first or second control channel 15, 16 affected by the fault is vented via the associated main valve HV1, HV2. Due to the applied to the affected control channel 15, 16 buffer volume, however, ensures that the pressure drop takes place delayed and the prevailing pressure within the mentioned time window is still large enough to allow a subsequent switching of the previously unactuated first or second main valve HV1, HV2.
  • the maximum time offset permitting a regular actuation of the safety valve device 1 for the actuation of the two pilot valves VV1, VV2 can be set variably.
  • the time offset can also be adjustable via the volume of the buffer chambers 34.
  • At least one throttle device 36 could be switched on in the course of the first or second connection channel 25, 26.
  • a duct section containing a second vent outlet EA2 of the relevant main valve HV1, HV2 in the basic position of a main valve HV1, HV2 is provided with an exhaust air throttling device 36 which, when an error condition occurs, delays venting of the associated first or second control duct 15, 16 guaranteed.
  • the buffer chambers 34 and exhaust throttles 36 may be present both alternatively and cumulatively.
  • the safety valve device 1 remains in the currently occurring error state.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine pneumatische Sicherheitsventileinrichtung,
    • mit einer ersten pneumatischen Funktionsgruppe, die ein als bistabiles 5/2-Wege-Impulsventil ausgebildetes erstes Hauptventil, einen an einen ersten Arbeitsausgang des ersten Hauptventils angeschlossenen ersten Hauptausgang und ein eine 3/2-Funktionalität aufweisendes erstes Vorsteuerventil aufweist, wobei der Arbeitsausgang des ersten Vorsteuerventils an einen ersten Steuereingang des ersten Hauptventils angeschlossen ist und dort bei aktiviertem erstem Vorsteuerventil eine das erste Hauptventil aus einer dessen ersten Arbeitsausgang mit einem an eine Druckluftquelle angeschlossenen oder anschließbaren Haupteingang verbindenden Grundstellung in eine Arbeitsstellung umschaltende erste Steuerkraft hervorrufen kann,
    • mit einer zweiten pneumatischen Funktionsgruppe, die ein als bistabiles 5/2-Wege-Impulsventil ausgebildetes zweites Hauptventil, einen an einen ersten Arbeitsausgang des zweiten Hauptventils angeschlossenen zweiten Hauptausgang und ein eine 3/2-Funktionalität aufweisendes zweites Vorsteuerventil aufweist, wobei der Arbeitsausgang des zweiten Vorsteuerventils an einen ersten Steuereingang des zweiten Hauptventils angeschlossen ist und dort bei aktiviertem zweitem Vorsteuerventil eine das zweite Hauptventil aus einer dessen ersten Arbeitsausgang mit einem an eine Druckluftquelle angeschlossenen Haupteingang verbindenden Grundstellung in eine Arbeitsstellung umschaltende erste Steuerkraft hervorrufen kann,
    • wobei der Eingang des ersten Vorsteuerventils an den zweiten Hauptausgang und an den ersten Arbeitsausgang des zweiten Hauptventils angeschlossen ist und ferner der Eingang des zweiten Vorsteuerventils an den ersten Hauptausgang und an den ersten Arbeitsausgang des ersten Hauptventils angeschlossen ist,
    • wobei ferner der erste Arbeitsausgang des ersten Hauptventils auch an einem im Falle seiner Druckluftbeaufschlagung das zugeordnete erste Hauptventil mit einer zweiten Steuerkraft in Richtung der Grundstellung beaufschlagenden zweiten Steuereingang des ersten Hauptventils angeschlossen ist und der erste Arbeitsausgang des zweiten Hauptventils auch an einem im Falle seiner Druckluftbeaufschlagung das zugeordnete zweite Hauptventil mit einer zweiten Steuerkraft in Richtung der Grundstellung beaufschlagenden zweiten Steuereingang des zweiten Hauptventils angeschlossen ist.
  • Aus der DE 600 27 352 T2 ist eine im vorgenannten Sinne konzipierte Sicherheitsventileinrichtung bekannt, die dafür ausgelegt ist, beim Auftreten interner Fehlfunktionen jegliche weitere Aktion eines angeschlossenen Systems, beispielsweise einer Werkzeugmaschine, zu verhindern. Die bekannte Sicherheitsventileinrichtung soll außerdem sicherstellen, dass kein neuer Arbeitszyklus des angeschlossenen Systems eingeleitet werden kann, nachdem ein Bauteil der Sicherheitsventileinrichtung defekt wurde.
  • Der Anmelderin sind außerdem aus der Praxis druckschriftlich nicht belegbare Sicherheitsventileinrichtungen bekannt, die in Verbindung mit mechanischen Pressen eingesetzt werden und die derart ausgebildet sind, dass ein angeschlossenes System nur dann eine Aktion ausführt, wenn zwei Betätigungsbefehle gleichzeitig erteilt werden, beispielsweise mittels einer elektronischen Steuerung oder mittels manuell zu bedienenden Tastern. Auftretende Fehlfunktionen werden hier in der Regel in einer zugeordneten elektronischen Steuereinrichtung gespeichert, was sehr aufwendig ist.
  • Ein aus der EP 1 220 993 B1 bekanntes Sicherheitsventil verfügt über zwei integrierte 3/2-Wegeventile mit unterschiedlichen Wirkdurchmessern und Maßnahmen zur Speicherung auftretender Fehlfunktionen. Nachteilig hierbei ist jedoch, dass der Fehlerspeicher bei einem Druckverlust des Sicherheitsventils gelöscht wird und sich somit der aufgetretene Fehler nachträglich nicht mehr verifizieren lässt.
  • Aus der DE 10 2007 041 583 A1 ist eine Sicherheitsventileinrichtung bekannt, die mit zwei vorgesteuerten monostabilen 5/2-Wegeventilen ausgestattet ist. Eines dieser Wegeventile verfügt über zwei Hauptausgänge, an die ein Verbraucher angeschlossen werden kann. Mittels zweiter Wechselventile sind die beiden Hauptventile so verschaltet, dass der Verbraucher nur bei gleichzeitiger Betätigung der Hauptventile aktivierbar ist. Jedes Hauptventil wird mittels eines Vorsteuerventils betätigt, wobei eine zeitlich versetzte Betätigung der Vorsteuerventile zur Folge hat, dass das zuerst aktivierte Hauptventil dem anderen Hauptventil die zur Aktivierung erforderliche Vorsteuerluft absperrt. Wird ein zuvor betätigtes Vorsteuerventil abgeschaltet, kehrt das zugeordnete Hauptventil aufgrund einer zugeordneten Rückstellfeder in die Grundstellung zurück.
  • Eine aus der US 5,113,907 A bekannte Sicherheitsventileinrichtung enthält eine mit zwei monostabilen Hauptventilen ausgestattete Ventileinheit, wobei die Hauptventile durch je eine Rückstellfeder in eine Grundstellung vorgespannt sind, aus der sie mittels je eines zugeordneten Vorsteuerventils in eine Arbeitsstellung auslenkbar sind. Aufgrund einer sich kreuzenden Kanalverbindung der beiden Hauptventile wird ein angeschlossener Verbraucher nur dann mit Druckluft versorgt, wenn beide Hauptventile aktiviert sind. Ein integriertes Überwachungssystem verhindert, dass bei einer Fehlfunktion eines der Hauptventile anschließend eine unbehinderte neuerliche Betätigung möglich ist und signalisiert somit die aufgetretene Fehlfunktion. Das Überwachungssystem enthält zwei Überwachungsventile, die jeweils in eine den Vorsteuerventilen die Vorsteuerluft absperrende Stellung umschalten, wenn eines der Hauptventile aufgrund einer Fehlfunktion nicht betätigt wurde. Mittels eines Rückstellventils können die Überwachungsventile wieder in die Grundstellung zurückbewegt werden, allerdings erst nachdem die Fehlfunktion der Hauptventile behoben und diese auf andere Weise erneut in der Grundstellung positioniert wurden.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Sicherheitsventileinrichtung zu schaffen, die über eine integrierte Selbstüberwachung mit Fehlerspeicherung verfügt.
  • Gelöst wird diese Aufgabe bei der pneumatischen Sicherheitsventileinrichtung dadurch,
    • dass im aktivierten Zustand eines Vorsteuerventils die von diesem Vorsteuerventil am angeschlossenen ersten Steuereingang hervorrufbare erste Steuerkraft größer ist als die bei in Grundstellung befindlichem Hauptventil an dessen zweitem Steuereingang hervorrufbare zweite Steuerkraft,
    • wobei außerdem ein erster Entlüftungsausgang des jeweils einen der beiden Hauptventile an einen zweiten Arbeitsausgang des jeweils anderen Hauptventils angeschlossen ist und außerdem ein zweiter Entlüftungsausgang jedes Hauptventils mit der Atmosphäre verbunden ist,
    • und wobei eine an die beiden zweiten Steuereingänge angeschlossene Rückstellventileinrichtung vorhanden ist, die bei ihrer Aktivierung beiden zweiten Steuereingängen einen das jeweils zugeordnete Hauptventil in Richtung der Grundstellung beaufschlagenden pneumatischen Rückstelldruck auferlegen kann, wobei die daraus resultierende Rückstellkraft geringer ist als die über eines der Vorsteuerventile am ersten Steuereingang desselben Hauptventils hervorrufbare erste Steuerkraft.
  • Wenn bei dieser Sicherheitsventileinrichtung die beiden Vorsteuerventile synchron betätigt werden, schalten beide Hauptventile aus ihrer Grundstellung in eine Arbeitsstellung um und beide Hauptausgänge werden mit Druckluft versorgt. Werden anschließend die Vorsteuerventile gleichzeitig wieder deaktiviert, kehren beide Hauptventile aufgrund der sie beaufschlagenden zweiten Steuerkraft in ihre Grundstellung zurück. Wird aufgrund eines fehlenden Betätigungsbefehls nur eines der Vorsteuerventile aktiviert, bleibt das dem anderen, nicht betätigten Vorsteuerventil zugeordnete Hauptventil in der Grundstellung und entlüftet zugleich den Eingang des ihm zugeordneten Vorsteuerventils, so dass es selbst bei einer nachträglichen Betätigung dieses ihm zugeordneten Vorsteuerventils nicht in die Arbeitsstellung umgeschaltet werden kann. Da durch das in der Grundstellung verbleibende Hauptventil auch der zweite Steuereingang des in die Arbeitsstellung geschalteten Hauptventils entlüftet wird, verfügt selbiges auch bei einer Deaktivierung des ihm zugeordneten Vorsteuerventils nicht mehr über die Möglichkeit, in seine Grundstellung zurückzuschalten. Der aufgetretene Fehler wird somit "gespeichert". Da die Hauptventile als Impulsventile ausgebildet sind, verharren sie selbst dann in der aktuellen Stellung, falls nach einem vorübergehenden pneumatischen Druckausfall die Druckversorgung wieder zugeschaltet wird. Auch dann bleibt also die Fehlersituation bestehen. Um die Sicherheitsventileinrichtung wieder in den betriebsbereiten Ausgangszustand zu versetzen, in der beide Hauptventile die Grundstellung einnehmen, muss aktiv die Rückstellventileinrichtung betätigt werden, die einen pneumatischen Rückstelldruck an die zweiten Steuereingänge der Hauptventile anlegen kann. Damit dieser Rückstellvorgang nur durch autorisiertes Personal möglich ist, kann die Rückstellventileinrichtung bei Bedarf durch ein Schloss oder einen sonstigen Sicherheitsmechanismus verriegelt oder auf sonstige Weise vor einer Betätigung gesichert werden.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
  • Die Rückstellventileinrichtung ist insbesondere so ausgebildet, dass bei ihrer Aktivierung stets beiden zweiten Steuereingängen der pneumatische Rückstelldruck zugeführt wird. Somit kann mit einem einzigen Betätigungsvorgang eine rückstellende Beaufschlagung beider Hauptventile bewirkt werden.
  • Prinzipiell kann die Rückstellventileinrichtung mehrere Ventile beinhalten. Besonders einfach ist eine Bauform, bei der die Rückstellventileinrichtung aus einem einzigen Rückstellventil besteht, das insbesondere ein monostabiles 3/2-Wegeventil ist und das für eine manuelle Betätigung ausgelegt sein kann. Abweichend hiervon wäre allerdings auch eine durch Fremdenergie unterstützte Betätigung denkbar, beispielsweise mittels elektrischer und/oder fluidischer Betätigungsenergie.
  • In die Verbindung zwischen der Rückstellventileinrichtung und jedem zweiten Steuereingang ist zweckmäßigerweise ein in Richtung zum jeweiligen Steuereingang öffnendes und in der Gegenrichtung sperrendes Rückschlagventil eingeschaltet. Auf diese Weise wird eine gegenseitige Beeinflussung der an den zweiten Steuereingängen anstehenden Steuersignale in vorteilhafter Weise vermieden.
  • Es ist ferner zweckmäßig, wenn jeder zweite Steuereingang die zweite Steuerkraft über einen vom ersten Arbeitsausgang des zugeordneten Hauptventils abgezweigten Steuerkanal auferlegt bekommt, wobei diese beiden Steuerkanäle gemeinsam an ein und denselben Arbeitsausgang der Rückstellventileinrichtung angeschlossen sein können.
  • Bevorzugt wird der pneumatische Rückstelldruck jedem vorgenannten Steuereingang dadurch auferlegt, dass ein Arbeitsausgang der Rückstellventileinrichtung mit einem der vorgenannten Steuerkanäle verbunden ist, der seinerseits eine Verbindung zwischen dem zweiten Steuereingang und dem Arbeitsausgang des zugeordneten Hauptventils herstellt, um während des Normalbetriebes die für das Zurückschalten in die Grundstellung erforderliche zweite Steuerkraft zu liefern. Damit nun ausgehend von einer Fehlersituation bei einer Aktivierung der Rückstellventileinrichtung die für die Rückstellung erforderliche Druckluft nicht in einen mit der Atmosphäre verbundenen Kanalast abströmen kann, ist zweckmäßigerweise in den Verlauf des betreffenden Steuerkanals eine Drosseleinrichtung eingeschaltet. Sie sorgt dafür, dass sich der pneumatische Rückstelldruck problemlos am zugeordneten zweiten Steuereingang aufbauen kann.
  • Vorzugsweise werden die beiden Hauptventile und zweckmäßigerweise auch die Rückstellventileinrichtung über einen gemeinsamen Haupteingang der Steuerventileinrichtung mit unter dem Betriebsdruck stehender Druckluft versorgt.
  • Die Betätigungsart der Vorsteuerventile kann sich am Anwendungsfall orientieren. Sie können insbesondere manuell betätigbar ausgebildet sein. Zusätzlich oder alternativ sind auch Mittel möglich, die eine elektrische und/oder pneumatische Betätigung ermöglichen. Insbesondere ist ein Aufbau möglich, bei dem die Vorsteuerventile elektrische und/oder pneumatische Betätigungsbefehle von einer Hauptstufe der Steuerventileinrichtung erhalten, an die die beiden Hauptausgänge angeschlossen sind und die insbesondere Bestandteil einer Steuervorrichtung sein kann, die zur Ansteuerung einer Kupplungs-Brems-Kombination einer mechanischen Presse dient.
  • Es können Betriebszustände auftreten, die zur Folge haben, dass eine exakt synchrone Betätigung der beiden Vorsteuerventile nicht stattfindet. Aufgrund von Fertigungs- und Montagetoleranzen ist es meist nicht möglich, gleichschnell umschaltende Ventile zur Verfügung zu stellen. Somit ist es von Vorteil, wenn vorbeugend Mittel vorhanden sind, um ein Zeitfenster vorzusehen, das einen gewissen Zeitversatz bei der Betätigung zwischen den beiden Vorsteuerventilen toleriert. Solche Maßnahmen können insbesondere darin bestehen, dass in die Verbindung zwischen dem ersten Arbeitsausgang mindestens eines und zweckmäßigerweise jedes Hauptventils und dem Eingang des mit diesem ersten Arbeitsausgang verbundenen Ventils eine ein Puffervolumen definierende Pufferkammer eingeschaltet ist. Selbst bei einem eingangsseitig abfallenden Druck stellt somit das Puffervolumen für einen gewissen, kurzen Zeitraum hinweg noch einen ausreichend hohen Fluiddruck zur Verfügung, um das angeschlossene Vorsteuerventil aktivieren zu können.
  • Zusätzlich oder alternativ kann für den gleichen Zweck eine Abluft-Drosseleinrichtung vorhanden sein, die entweder in einen Kanalabschnitt eingeschaltet ist, der einen zweiten Entlüftungsausgang des Hauptventils mit der Atmosphäre verbindet oder der diesem Kanalabschnitt vorgeschaltet ist.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
    • Fig. 1
    das Schaltbild einer bevorzugten Bauform der erfindungsgemäßen Sicherheitsventileinrichtung und
    Fig. 2-6
    verschiedene Betriebszustände der in Fig. 1 gezeigten Sicherheitsventileinrichtung, wobei mit einem pneumatischen Überdruck beaufschlagte Kanalabschnitte in dickeren Linien gezeichnet sind.
  • Zunächst sei der grundsätzliche Schaltungsaufbau anhand der Fig. 1 näher erläutert.
  • Die pneumatische Sicherheitsventileinrichtung 1 verfügt über ein erstes Hauptventil HV1 und ein zweites Hauptventil HV2. Beide Hauptventile HV1, HV2 sind als 5/2-Wegeventile ausgebildet, die eine bistabile Funktionalität haben, so dass es sich bei ihnen um sogenannte Impulsventile handelt. Jedes Hauptventil HV1, HV2 kann wahlweise eine aus Fig. 1 ersichtliche erste Schaltstellung - als "Grundstellung" bezeichnet - und eine als "Arbeitsstellung" bezeichnete zweite Schaltstellung einnehmen. Beide Schaltstellungen sind stabile Schaltstellungen, werden also beibehalten, bis aktiv ein pneumatisches Umschalt-Steuersignal aufgebracht wird. Zur lösbaren Fixierung der jeweiligen Schaltstellung können beispielsweise Reibmittel, Magnetmittel oder Rastmittel eingesetzt werden. Da ein derartiger Ventilaufbau als solches bekannt ist, wird an dieser Stelle auf weitere detaillierte Erläuterungen verzichtet.
  • Jedes Hauptventil HV1, HV2 verfügt über insgesamt fünf Anschlüsse. Hierbei handelt es sich jeweils um einen Versorgungseingang VE, um einen ersten Arbeitsausgang AA1, um einen zweiten Arbeitsausgang AA2, um einen ersten Entlüftungsausgang EA1 und um einen zweiten Entlüftungsausgang EA2.
  • Diese vorgenannten Anschlüsse werden in den beiden möglichen Schaltstellungen jedes Hauptventils HV1, HV2 in unterschiedlichem Muster miteinander verbunden beziehungsweise voneinander abgetrennt. In der Grundstellung liegt eine Fluidverbindung zwischen dem Versorgungseingang VE und dem ersten Arbeitsausgang AA1 vor und außerdem eine Fluidverbindung zwischen dem zweiten Arbeitsausgang AA2 und dem zweiten Entlüftungsausgang EA2. Der erste Entlüftungsausgang EA1 ist dabei von allen anderen Anschlüssen abgetrennt.
  • In ihrer Arbeitsstellung, die im Übrigen aus Fig. 3 ersichtlich ist, kommuniziert der Versorgungseingang VE mit dem zweiten Arbeitsausgang AA2 und es ist der erste Arbeitsausgang AA1 mit dem ersten Entlüftungsausgang EA1 verbunden, wobei gleichzeitig der zweite Entlüftungsausgang EA2 von allen anderen Anschlüssen abgetrennt ist.
  • Jedes Hauptventil HV1, HV2 verfügt außerdem über einen ersten Steuereingang SE1 und einen zweiten Steuereingang SE2. Der erste Steuereingang SE1 führt zu einer mit dem Ventilglied des Hauptventils HV1, HV2 bewegungsgekoppelten ersten Steuerfläche 2, während der zweite Steuereingang SE2 zu einer ebenfalls mit dem Ventilglied des Hauptventils HV1, HV2 bewegungsgekoppelten zweiten Steuerfläche 3 führt. Die beiden Steuerflächen 2, 3 sind einander entgegengesetzt orientiert. Eine pneumatische Druckbeaufschlagung des ersten Steuereingangs SE1 bewirkt eine entsprechende Beaufschlagung der ersten Steuerfläche 2 und ruft dementsprechend eine in der Richtung der Arbeitsstellung wirkende erste Steuerkraft FS1 hervor. In vergleichbarer Weise bewirkt ein an dem zweiten Steuereingang SE2 eingespeistes Fluid eine Fluidbeaufschlagung der zweiten Steuerfläche 3 und ruft eine in der Richtung der Grundstellung wirksame zweite Steuerkraft FS2 hervor.
  • Die erste Steuerfläche 2 ist größer als die zweite Steuerfläche 3, so dass bei gleich hoher Druckbeaufschlagung die erste Steuerkraft FS1 größer ist als die zweite Steuerkraft FS2.
  • Weitere Ventilbestandteile der Sicherheitsventileinrichtung 1 sind ein für das Umschalten des ersten Hauptventils HV1 aus der Grundstellung in die Arbeitsstellung verantwortliches erstes Vorsteuerventil W1 sowie ein für das Umschalten des zweiten Hauptventils HV2 aus der Grundstellung in die Arbeitsstellung verantwortliches zweites Vorsteuerventil VV2.
  • Die beiden Vorsteuerventile VV1, VV2 sind als 3/2-Wegeventile ausgebildet und bevorzugt von monostabiler Bauart. Federmittel 4 halten ein jeweiliges Vorsteuerventil VV1, VV2 normalerweise in der aus Fig. 1 ersichtlichen deaktivierten Stellung. Zum Umschalten in die als aktivierte Stellung bezeichnete zweite Schaltstellung - selbige ist beispielsweise in Fig. 3 gezeigt - kann jedes Vorsteuerventil VV1, VV2 mit einem Betätigungsbefehl 5 beaufschlagt werden. Der Betätigungsbefehl 5 kann beispielsweise eine rein manuell erzeugte Stellkraft sein, kann aber auch als elektrisches und/oder pneumatisches Betätigungssignal aufgebracht werden. Das Ausführungsbeispiel ermöglicht eine sowohl elektrische als auch manuelle Betätigung.
  • Jedes Vorsteuerventil hat drei abhängig von der Schaltstellung unterschiedlich miteinander verknüpfte Anschlüsse. Bei diesen Anschlüssen handelt es sich um einen Eingang EV, um einen Arbeitsausgang AAV und um einen Entlüftungsausgang EAV. In der deaktivierten Stellung steht der Arbeitsausgang AAV mit dem Entlüftungsausgang EAV in Fluidverbindung, während der Eingang EV von diesen Anschlüssen abgetrennt ist. In der aktivierten Stellung steht der Arbeitsausgang AAV mit dem Eingang EV in Fluidverbindung und der Entlüftungsausgang EAV ist abgetrennt.
  • Aufgrund ihres weiter unten näher erläuterten Zusammenwirkens können das erste Hauptventil HV1, das mit dem ersten Hauptventil HV1 ansteuerungsmäßig kooperierende erste Vorsteuerventil VV1 und der erste Hauptausgang 17 als Bestandteile einer ersten pneumatischen Funktionsgruppe bezeichnet werden und es können in gleicher Weise das zweite Hauptventil HV2, das mit dem zweiten Hauptventil HV2 ansteuerungsmäßig kooperierende zweite Vorsteuerventil VV2 und der zweiten Hauptausgang 18 als Bestandteile einer zweiter pneumatischen Funktionsgruppe bezeichnet werden.
  • Als weitere Ventilkomponente beinhaltet die Sicherheitsventileinrichtung 1 eine Rückstellventileinrichtung RV. Diese kann sich prinzipiell aus mehreren Einzelventilen zusammensetzen, besteht jedoch vorzugsweise aus einem einzigen, als Rückstellventil bezeichenbaren Ventil. Vorzugsweise verfügt die Rückstellventileinrichtung RV über eine 3/2-Wege-Funktionalität und ist monostabil ausgebildet.
  • Beim Ausführungsbeispiel entspricht der Aufbau der Rückstellventileinrichtung RV derjenigen jedes Vorsteuerventils VV1, VV2. Federmittel 6 halten die Rückstellventileinrichtung RV normalerweise in der aus Fig. 1 ersichtlichen deaktivierten Stellung. Durch einen Schaltbefehl 7 kann die Rückstellventileinrichtung RV unter Überwindung der Federkraft in die aus Fig. 6 ersichtliche aktivierte Stellung umgeschaltet werden. Der Schaltbefehl 7 kann insbesondere manuell, elektrisch und/oder fluidisch hervorgerufen werden. Das Ausführungsbeispiel ist insbesondere für eine rein manuelle Betätigung ausgelegt. Eine Wegnahme des Schaltbefehls 7 führt, wie im Falle der Vorsteuerventile VV1, VV2 die Wegnahme des Betätigungsbefehls 5, zu einem durch die Federmittel 6 hervorgerufenen Zurückschalten in die deaktivierte Stellung.
  • Die Rückstellventileinrichtung RV hat drei je nach Schaltstellung unterschiedlich miteinander verknüpfte Anschlüsse. Hierbei handelt es sich um einen Eingang ER, um einen Arbeitsausgang AAR und um einen Entlüftungsausgang EAR.
  • In der deaktivierten Stellung der Rückstellventileinrichtung RV kommuniziert der Arbeitsausgang AAR mit dem Entlüftungsausgang EAR und der Eingang ER ist von diesen Anschlüssen abgetrennt. In der aktivierten Stellung liegt eine Fluidverbindung zwischen dem Arbeitsausgang AAR und dem Eingang ER vor, während der Entlüftungsausgang EAR abgetrennt ist.
  • Jeder Entlüftungsausgang EA2, EAV, EAR steht direkt mit der Atmosphäre in Verbindung, insbesondere unter Zwischenschaltung eines Schalldämpfers 9. Der Entlüftungsausgang EA1 kann bei gleichzeitiger Grundstellung beider Hauptventile HV1, HV2 über das zweite Hauptventil HV2 und dessen Entlüftungsausgang EA2 ebenfalls mit der Atmosphäre kommunizieren.
  • Die Sicherheitsventileinrichtung 1 verfügt über zweckmäßigerweise nur einen einzigen Haupteingang 8, der ausgebildet ist, um mit einer Druckluftquelle P fluidisch verbunden zu werden. Die Druckluftquelle P legt an den Haupteingang 8 unter einem Betriebsdruck stehende Druckluft an.
  • Über einen ersten, zweiten und dritten Versorgungskanal 12, 13, 14 steht der fluidische Haupteingang 8 ständig mit dem Versorgungseingang VE des ersten Hauptventils HV1, mit dem Versorgungseingang VE des zweiten Hauptventils HV2 und mit dem Eingang ER der Rückstellventileinrichtung RV in Fluidverbindung.
  • Prinzipiell wäre es möglich, jedem Versorgungskanal 12, 13, 14 einen eigenen Haupteingang 8 für die Fluidversorgung zuzuordnen, jedoch hat die gemeinsame Zuordnung eines einzigen Haupteinganges 8 konstruktive Vorteile. Zumal auf diese Weise besonders einfach gewährleistet werden kann, dass alle Versorgungseingänge mit dem gleichen Betriebsdruck versorgt werden.
  • Ein erster Steuerkanal 15 verbindet den ersten Arbeitsausgang AA1 des ersten Hauptventils HV1 mit dem ersten Steuereingang SE1 des zweiten Hauptventils HV2. Allerdings ist in den Verlauf des ersten Steuerkanals 15 das zweite Vorsteuerventil VV2 eingeschaltet, das den ersten Steuerkanal 15 in einen Eingangsabschnitt 15a und einen Ausgangsabschnitt 15b unterteilt. Der Eingangsabschnitt 15a erstreckt sich zwischen dem ersten Arbeitsausgang AA1 des ersten Hauptventils HV1 und dem Eingang EV des zweiten Vorsteuerventils VV2. Der Ausgangsabschnitt 15b verbindet den Arbeitsausgang AAV des zweiten Vorsteuerventils VV2 mit dem ersten Steuereingang SE1 des zweiten Hauptventils HV2.
  • Ein zweiter Steuerkanal 16 verläuft zwischen dem ersten Arbeitsanschluss AA1 des zweiten Hauptventils HV2 und dem ersten Steuereingang SE1 des ersten Hauptventils HV1. In den Verlauf dieses zweiten Steuerkanals 16 ist das erste Vorsteuerventil VV1 eingeschaltet. Dieses unterteilt den zweiten Steuerkanal 16 in einen Eingangsabschnitt 16a und einen Ausgangsabschnitt 16b. Der Eingangsabschnitt 16a verbindet den ersten Arbeitsausgang AA1 des ersten Hauptventils HV1 mit dem Eingang EV des ersten Vorsteuerventils VV1, während der Ausgangsabschnitt 16b den Arbeitsausgang AAV des ersten Vorsteuerventils VV1 mit dem ersten Steuereingang SE1 des ersten Hauptventils HV1 verbindet.
  • Die Sicherheitsventileinrichtung 1 hat zwei fluidische Ausgänge, die als erster Hauptausgang 17 und als zweiter Hauptausgang 18 bezeichnet seien. Beide Hauptausgänge 17, 18 sind zweckmäßigerweise an eine nur schematisch angedeutete Hauptstufe 22 angeschlossen, die beim Ausführungsbeispiel zu einer nicht weiter abgebildeten Steuervorrichtung gehört, mit der die Kupplungs-Brems-Kombination einer mechanischen Presse ansteuerbar ist. Für die ordnungsgemäße Betriebsweise der Hauptstufe 22 ist es aus Sicherheitsgründen erforderlich, dass an sie gleichzeitig über beide Hauptausgänge 17, 18 je ein Hauptsteuersignal ausgegeben wird. Die Ausgabe nur eines Hauptsteuersignals oder eine signifikant zeitlich versetzte Ausgabe beider Hauptsteuersignale verhindert aus Sicherheitsgründe die bestimmungsgemäße Funktion der Hauptstufe 22 beziehungsweise der dieser nachgeschalteten Einrichtung.
  • Durch die Sicherheitsventileinrichtung 1 ist gewährleistet, dass der eine derartige Fehlfunktion hervorrufende Schaltzustand eingefroren, das heißt gespeichert wird, bis die Sicherheitsventileinrichtung durch Aktivierung der Rückstellventileinrichtung RV wieder in den betriebsbereiten Ausgangszustand zurückversetzt wird.
  • Der erste Hauptausgang 17 steht mit dem Eingangsabschnitt 15a des ersten Steuerkanals 15 in Fluidverbindung. Der zweite Hauptausgang 18 steht mit dem Eingangsabschnitt 16a des zweiten Steuerkanals 16 in Fluidverbindung.
  • Ein dritter Steuerkanal 23 verbindet den Eingangsabschnitt 15a des ersten Steuerkanals 15 mit dem zweiten Steuereingang SE2 des ersten Hauptventils HV1. In vergleichbarer Weise stellt ein vierter Steuerkanal 24 eine Fluidverbindung zwischen dem Eingangsabschnitt 16a des zweiten Steuerkanals 16 und dem zweiten Steuereingang SE2 des zweiten Hauptventils HV2 her.
  • Ein erster Verbindungskanal 25 verbindet den ersten Entlüftungsausgang EA1 des ersten Hauptventils HV1 ständig mit dem zweiten Arbeitsausgang AA2 des zweiten Hauptventils HV2. Ein zweiter Verbindungskanal 26 verbindet ständig den zweiten Arbeitsausgang AA2 des ersten Hauptventils HV1 mit dem ersten Entlüftungsausgang EA1 des zweiten Hauptventils HV2.
  • Der Arbeitsausgang AAR der Rückstellventileinrichtung RV ist über einen Rückstellkanal 27 an den zweiten Steuereingang SE2 jedes Hauptventils HV1, HV2 angeschlossen. Die Verbindung erfolgt vorzugsweise mittelbar, unter Zwischenschaltung des jeweils zugeordneten dritten oder vierten Steuerkanals 23, 24.
  • Genauer gesagt, teilt sich der Rückstellkanal 27, insbesondere im Anschluss an einen vom Arbeitsausgang AAR der Rückstellventileinrichtung RV ausgehenden Kanalanfangsabschnitt 27c, zweckmäßigerweise in einen ersten Kanalast 27a und einen zweiten Kanalast 27b auf (Aufteilungsstelle 30). Der erste Kanalast 27a ist an einer ersten Kanalverbindungsstelle 28 an den dritten Steuerkanal 23 angeschlossen und der zweite Kanalast 27b ist an einer zweiten Kanalverbindungsstelle 29 an den vierten Steuerkanal 24 angeschlossen.
  • In jeden der beiden Kanaläste 27a, 27b des Rückstellkanals 27 ist ein in Richtung zum zugeordneten zweiten Steuereingang SE2 öffnendes und in der Gegenrichtung sperrendes Rückschlagventil 31 eingeschaltet. Somit können die beiden Kanaläste 27a, 27b stets nur in Richtung zum jeweils angeschlossenen dritten oder vierten Steuerkanal 23, 24 durchströmt werden.
  • Die Kanalverbindungsstelle 28, 29 unterteilt den jeweils zugeordneten dritten oder vierten Steuerkanal 23, 24 in einen ersten Kanalabschnitt 23a, 24a und einen zweiten Kanalabschnitt 23b, 24b. In den zwischen der ersten oder zweiten Kanalverbindungsstelle 28, 29 und dem zugeordneten Eingangsabschnitt 15a, 16a des ersten beziehungsweise zweiten Steuerkanals 15, 16 verlaufenden ersten Kanalabschnitt 23a, 24a ist eine vorzugsweise hinsichtlich ihrer Drosselungsintensität einstellbare Drosseleinrichtung 32, 33 eingeschaltet. Sie begrenzt die Strömungsrate in dem ersten Kanalabschnitt 23a, 24a.
  • Optional kann an jeden der beiden Eingangsabschnitte 15a, 16a der Steuerkanäle 15, 16 eine in Fig. 1 strichpunktiert angedeutete Pufferkammer 34 angeschlossen sein, die ein gewisses Puffervolumen zur Speicherung von Druckluft aufweist. Die hier gespeicherte Druckluft kann einen eingangsseitig an dem Eingangsabschnitt 15a, 16a auftretenden Druckabfall kurzzeitig kompensieren, um die noch zu erwähnende Umschaltfunktion auch dann zu gewährleisten, wenn die Aktivierung der beiden Vorsteuerventile VV1, VV2 innerhalb eines tolerierbaren Zeitversatzes liegt.
  • Schließlich ist in Fig. 1 in den gestrichelt umrahmten Bereichen 35 angedeutet, dass in die Verbindung zwischen dem zweiten Entlüftungsanschluss EA2 jedes Hauptventils HV1, HV2 und die Atmosphäre eine Abluftdrosseleinrichtung 36 eingeschaltet sein kann. Alternativ kann diese Abluftdrosseleinrichtung 36 auch im Verlauf des ersten Verbindungskanals 25 und/oder zweiten Verbindungskanals 26 platziert sein. Sie kann hinsichtlich der vorgebbaren Drosselungsintensität einstellbar ausgebildet sein.
  • Es folgt nun anhand Fig. 2-6 eine Funktionsbeschreibung der Sicherheitsventileinrichtung 1. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in diesen Abbildungen stets nur einige der in Fig. 1 eingetragenen Bezugszeichen aufgeführt. In dünnen Linien gezeichnete Kanäle sind drucklos und liegen an der Atmosphäre. Die in dicken Linien gezeichneten Kanäle sind mit atmosphärischem Überdruck beaufschlagt.
  • Die Fig. 2 zeigt den betriebsbereiten Ausgangszustand der sicherheitsventileinrichtung 1 im unbetätigten Zustand beider Vorsteuerventile VV1, VV2. Da Letztere den ihnen jeweils zugeordneten ersten beziehungsweise zweiten Steuerkanal 15, 16 unterbrechen, sind deren Ausgangsabschnitte 15b, 16b drucklos und an den beiden ersten Steuereingängen SE1 liegt kein Steuerdruck an. Beide Hauptventile HV1, HV2 nehmen die Grundstellung ein, da sie an ihrem zweiten Steuereingang SE2 über den zugeordneten dritten beziehungsweise vierten Steuerkanal 23, 24 mit einem Steuerdruck beaufschlagt werden. Ausgehend vom Haupteingang 8 steht über den zweiten Versorgungskanal 13, den Versorgungseingang VE und den ersten Arbeitsausgang AA1 des zweiten Hauptventils HV2 und den Eingangsabschnitt 16a des zweiten Steuerkanals 16 sowohl am zweiten Hauptausgang 18 als auch am Eingang EV des ersten Vorsteuerventils VV1 der Betriebsdruck an. Außerdem steht ausgehend von dem Haupteingang 8 über den ersten Versorgungskanal 12, den Versorgungseingang VE und den ersten Arbeitsausgang AA1 des ersten Hauptventils HV1 und schließlich den Eingangsabschnitt 15a des ersten Steuerkanals 15 sowohl an dem ersten Hauptausgang 17 als auch am Eingang EV des zweiten Vorsteuerventils VV2 der Betriebsdruck an.
  • Die Fig. 3 zeigt einen regulären Arbeitszustand der Sicherheitsventileinrichtung 1, der dadurch erreicht wird, dass durch simultane Betätigungsbefehle 5 beide Vorsteuerventile VV1, VV2 gleichzeitig in die aktivierte Stellung umgeschaltet worden sind. Hier liegt dann weiterhin, wie im betriebsbereiten Ausgangszustand der Fig. 2, an beiden Hauptausgängen 17, 18 der Betriebsdruck zur Versorgung der Hauptstufe 22 an.
  • Durch das Aktivieren der beiden Vorsteuerventile VV1, VV2 ist innerhalb des ersten und zweiten Steuerkanals 15, 16 die Fluidverbindung zwischen dem jeweiligen Eingangsabschnitt 15a, 16a und dem zugeordneten Ausgangsabschnitt 15b, 16b freigeschaltet. Dadurch werden die beiden Hauptventile HV1, HV2 an ihren ersten Steuereingängen SE1 mit der ersten Steuerkraft FS1 beaufschlagt und haben in die Arbeitsstellung umgeschaltet. Die erste Steuerkraft FS1 ist aufgrund der größeren ersten Steuerfläche 2 größer als die in entgegengesetzter Richtung wirkende zweite Steuerkraft FS2, weil die über den dritten beziehungsweise vierten Steuerkanal 23, 24 am zweiten Steuereingang SE2 anstehende Druckluft eine bezüglich der ersten Steuerfläche 2 kleinere zweite Steuerfläche 3 beaufschlagt. Die Rückschlagventile 31 verhindern einen Druckabbau des im dritten Steuerkanal 23 und vierten Steuerkanal 24 herrschenden Druckes über die deaktivierte Rückstellventileinrichtung RV hinweg.
  • Die Druckbeaufschlagung des ersten Steuerkanals 15 erfolgt über den ersten Arbeitsausgang AA1 und den ersten Entlüftungsausgang EA1 des ersten Hauptventils HV1, den ersten Verbindungskanal 25, den zweiten Arbeitsausgang AA2 und den Versorgungseingang VE des zweiten Hauptventils HV2 und schließlich den mit dem Haupteingang 8 verbundenen zweiten Versorgungskanal 13. Auf diesem Weg ist auch der an den ersten Steuerkanal 15 angeschlossene erste Hauptausgang 17 mit Betätigungsdruck versorgt.
  • Der zweite Steuerkanal 16 wird dadurch mit Druckluft gespeist, dass er über den ersten Arbeitsausgang AA1 und den ersten Entlüftungsausgang EA1 des zweiten Hauptventils HV2 mit dem zweiten Verbindungskanal 26 verbunden ist, der seinerseits über den zweiten Arbeitsausgang AA2 und den Versorgungseingang VE des ersten Hauptventils HV1 sowie den darauf folgenden ersten Versorgungskanal 12 ebenfalls mit dem unter Betätigungsdruck stehenden Haupteingang 8 verbunden ist. Auf diese Weise liegt auch am zweiten Hauptausgang 18 der Betätigungsdruck an.
  • Wird ausgehend von dem regulären Arbeitszustand die Betätigung der beiden Vorsteuerventile zeitgleich wieder aufgehoben, kehrt das System in den betriebsbereiten Ausgangszustand gemäß Fig. 2 zurück. Die beiden Ausgangsabschnitte 15b, 16b des ersten und zweiten Steuerkanals 15, 16 sind dann über den Entlüftungsausgang EAV des zugeordneten Vorsteuerventils VV1, VV2 entlüftet, so dass die erste Steuerkraft FS1 entfällt und an den Hauptventilen HV1, HV2 nur noch die zweite Steuerkraft FS2 anliegt, die als pneumatische Feder wirkt und das zugeordnete Hauptventil HV1, HV2 in die Grundstellung zurückschaltet.
  • Die Fig. 4 zeigt einen ausgehend vom betriebsbereiten Ausgangszustand der Fig. 2 möglichen ersten Fehlerzustand. Dieser resultiert daraus, dass nur das erste Vorsteuerventil VV1 in seine aktivierte Stellung geschaltet wurde, während das zweite Vorsteuerventil VV2 in der deaktivierten Stellung verblieben ist. Grund für einen solchen Schaltzustand kann beispielsweise sein, dass an das zweite Vorsteuerventil VV2 kein Betätigungsbefehl 5 gelangt ist oder dass eine interne Funktionsstörung des zweiten Vorsteuerventils VV2 selbst vorliegt.
  • In diesem ersten Fehlerzustand strömt die ausgehend vom Haupteingang 8 über den ersten Versorgungskanal 12 am Versorgungseingang VE des ersten Hauptventils HV1 anliegende Druckluft über den zweiten Arbeitsausgang AA2 des ersten Hauptventils HV1 und den zweiten Verbindungskanal 26 zum ersten Entlüftungsausgang EA1 des zweiten Hauptventils HV2, wo der Fluidfluss unterbrochen ist, weil der erste Entlüftungsausgang EA1 abgesperrt ist. Außerdem wird der Eingangsabschnitt 15a des ersten Steuerkanals 15 und somit auch der daran angeschlossene erste Hauptausgang 17 zur Atmosphäre entlüftet und somit druckentlastet, indem der vorgenannte Eingangsabschnitt 15a über den ersten Arbeitsausgang AA1 und den Entlüftungsausgang EA2 des ersten Hauptventils HV1 mit dem ersten Verbindungskanal 25 verbunden ist, der seinerseits über den zweiten Arbeitsausgang AA2 und den zweiten Entlüftungsausgang EA2 sowie den gegebenenfalls nachgeschalteten Schalldämpfer 9 mit der Atmosphäre in Verbindung steht. Diese Funktionalität entspricht einer Selbstüberwachung beziehungsweise Selbstsicherung, da anschließend ein Aktivieren des zweiten Vorsteuerventils VV2 wegen im Eingangsabschnitt 15a des ersten Steuerkanals 15 fehlender Druckluft nicht mehr zu einem Nachschalten des zweiten Hauptventils HV2 führen kann.
  • Zeitgleich wird der über den Eingangsabschnitt 15a an den ersten Arbeitsausgang AA1 des ersten Hauptventils HV1 angeschlossene dritte Steuerkanal 23 ebenfalls mit entlüftet. Somit entfällt am zweiten Steuereingang SE2 des ersten Hauptventils HV1 die zweite Steuerkraft FS2, mit der Folge, dass das erste Hauptventil HV1 selbst dann nicht mehr in die Grundstellung zurückschaltet, falls das erste Vorsteuerventil VV1 wieder deaktiviert werden sollte. Dies bildet die Grundlage für die Speicherung des Fehlers.
  • Gleichzeitig wird ausgehend vom Haupteingang 8 über den Versorgungseingang VE und den damit verbundenen ersten Arbeitsausgang AA1 des zweiten Hauptventils HV2 der Betätigungsdruck im Eingangsabschnitt 16a des zweiten Steuerkanals 16 zur Verfügung gestellt, der als Steuerdruck zur Lieferung der ersten Steuerkraft FS1 dem ersten Steuereingang SE1 des ersten Hauptventils HV1 aufschaltbar ist. Auf diesem Wege liegt nun zwar am zweiten Hauptausgang 18 auch der Betriebsdruck an, was jedoch in der Hauptstufe 22 keine reguläre Operation hervorruft, weil der parallel angeschlossene erste Hauptausgang 17 drucklos ist.
  • Die Fig. 5 zeigt einen möglichen zweiten Fehlerzustand, wie er ausgehend vom regulären Arbeitszustand der Fig. 2 eintreten kann. Er unterscheidet sich vom ersten Fehlerzustand dadurch, dass nun nur das zweite Vorsteuerventil VV2 aktiviert wurde, während das erste Vorsteuerventil VV1 im deaktivierten Zustand verharrt. Somit wurde lediglich das zweite Hauptventil HV2 in seine Arbeitsstellung geschaltet, das erste Hauptventil HV1 ist in der Grundstellung verblieben.
  • Die aus dem Haupteingang 8 über den zweiten Versorgungskanal 13 und das zweite Hauptventil HV2 in den ersten Verbindungskanal 25 eingeleitete Druckluft wird somit durch den abgesperrten ersten Entlüftungsausgang EA1 des ersten Hauptventils HV1 an einem Weiterströmen gehindert.
  • Außerdem wird der Eingangsabschnitt 16a des zweiten Steuerkanals 16 und somit auch der daran angeschlossene zweite Hauptausgang 18 entlüftet und somit druckentlastet. Dies geschieht dadurch, dass besagter Eingangsabschnitt 16a über den ersten Arbeitsausgang AA1 und den Entlüftungsausgang EA1 des zweiten Hauptventils HV2, den zweiten Verbindungskanal 26 sowie den zweiten Arbeitsausgang AA2 und den zweiten Entlüftungsausgang EA2 des ersten Hauptventils HV1 mit der Atmosphäre verbunden ist, was optional über den schon erwähnten Schalldämpfer 9 hinweg erfolgen kann.
  • Selbst wenn nun das erste Vorsteuerventil VV1 aktiviert werden sollte, könnte dies wegen im Eingangsabschnitt 16a des zweiten Steuerkanals 16 fehlendem Druck nicht mehr zu einem Nachschalten des ersten Hauptventils HV1 führen.
  • Da der vierte Steuerkanal 24 an den Eingangsabschnitt 16a des zweiten Steuerkanals 16 und mithin auch an den ersten Arbeitsausgang AA1 des zweiten Hauptventils HV2 angeschlossen ist, wird er ebenfalls entlüftet, so dass die auf das zweite Hauptventil HV2 einwirkende zweite Steuerkraft FS2 wegfällt. Somit verfügt das zweite Hauptventil HV2 auch bei einer Deaktivierung des zweiten Vorsteuerventils VV2 und dem daraus resultierenden Entfall der ersten Steuerkraft FS1 nicht mehr über die Möglichkeit, in seine Grundstellung zurückzuschalten. Der aufgetretene Fehler ist auf diese Weise fixiert und quasi gespeichert.
  • Der Eingangsabschnitt 15a des ersten Steuerkanals 15 wird in dem zweiten Fehlerzustand über den ersten Arbeitsausgang AA1 und den Versorgungseingang VE des ersten Hauptventils HV1 und den sich anschließenden ersten Versorgungskanal 12 aus dem Haupteingang 8 mit Druckluft versorgt. Somit liegt auch an dem ersten Hauptausgang 17 ein pneumatisches Ausgangssignal an. Da jedoch der zweite Hauptausgang 18 drucklos ist, fehlt dessen Ausgangssignal, was dazu genutzt werden kann, in der Hauptstufe 22 von einer Durchführung der regulären Steuerfunktion abzusehen.
  • Bei beiden Fehlerzuständen kann selbst ein Abfall der Druckversorgung P am Haupteingang 8 ein Aufheben der Speicherung des aufgetretenen Fehlers nicht hervorrufen. Dieser Erhalt der Fehlerspeicherung erstreckt sich auch auf den sich anschließenden Zustand einer neuerlichen Rückkehr der Druckversorgung. Aufgrund ihrer Ausgestaltung als Impulsventile verharren die beiden Hauptventile HV1, HV2 in der momentanen Stellung, wenn sie nicht von einer Steuerkraft beaufschlagt werden.
  • Ausgehend von einem der beiden geschilderten Fehlerzustände kann die Steuerventileinrichtung nur durch aktiven Eingriff mittels Aktivierung der Rückstellventileinrichtung RV wieder in den betriebsbereiten Ausgangszustand der Fig. 2 zurückgesetzt werden. Die Fig. 6 zeigt diesen zurückgesetzten Zustand, der - was die Schaltstellungen der Hauptventile HV1, HV2 und der Vorsteuerventile VV1, VV2 betrifft - dem betriebsbereiten Ausgangszustand entspricht, wobei allerdings die Rückstellventileinrichtung RV die aktivierte Stellung einnimmt.
  • Zu ihrer Aktivierung wird die Rückstellventileinrichtung RV in der oben schon erwähnten Weise mittels eines Schaltbefehls 7 betätigt. Aus Sicherheitsgründen, um unautorisierte Rücksetzungen auszuschließen, kann die Rückstellventileinrichtung RV durch nicht weiter abgebildete Sicherungsmittel gesichert werden, beispielsweise ein mechanisches Schloss oder eine mit einem einzugebenden Geheimcode abgesicherte elektronische Schaltung.
  • In der deaktivierten Stellung der Rückstellventileinrichtung RV ist der Rückstellkanal 27 drucklos, da er über den Arbeitsausgang AAR und den Entlüftungsausgang EAR der Rückstellventileinrichtung RV mit der Atmosphäre verbunden ist.
  • Bei aktivierter Rückstellventileinrichtung RV wird der Rückstellkanal 27 über den Arbeitsausgang AAR und den Eingang ER der Rückstellventileinrichtung RV mit dem dritten Versorgungskanal 14 und somit mit dem den pneumatischen Betätigungsdruck bereitstellenden Haupteingang 8 verbunden. Als Folge davon werden über die hierbei selbsttätig öffnenden Rückschlagventile 31 hinweg der dritte und vierte Steuerkanal 23, 24 mit Druck beaufschlagt. Die Einspeisung in den dritten beziehungsweise vierten Steuerkanal 23, 24 erfolgt an der ersten beziehungsweise zweiten Kanalverbindungsstelle 28, 29, so dass die jeweils zugeordnete Drosseleinrichtung 32, 33 aufgrund des durch sie hervorgerufenen Strömungswiderstandes für einen raschen Druckaufbau innerhalb des jeweiligen zweiten Kanalabschnittes 23b, 24b sorgt. Ohne eine Drosseleinrichtung 32, 33 könnte sich in dem aufgrund eines vorausgegangenen Fehlerzustandes drucklosen dritten oder vierten Steuerkanal 23, 24 der die zweite Steuerkraft FS2 hervorrufende Umschaltdruck nicht oder nur stark zeitverzögert aufbauen, weil der besagte drucklose dritte oder vierte Steuerkanal 23, 24 über den zweiten Entlüftungsausgang EA2 des jeweils anderen Hauptventils entlüftet ist, wie dies anhand Fig. 4 und 5 erläutert wurde.
  • Allerdings besteht prinzipiell die Möglichkeit, die pneumatische Rückstellkraft unabhängig von den dritten und vierten Steuerkanälen 23, 24 auf die Hauptventile HV1, HV2 aufzubringen, indem man den Rückstellkanal 27 zur Beaufschlagung von Steuerflächen der Hauptventile HV1, HV2 heranzieht, die von den zweiten Steuerflächen 3 unabhängig sind.
  • Zweckmäßigerweise ist die Rückstellung in den betriebsbereiten Ausgangszustand nur möglich, nachdem zuvor beide Vorsteuerventile VV1, VV2 deaktiviert worden sind. Solange das gemäß dem ersten oder zweiten Fehlerzustand aktivierte Vorsteuerventil aktiviert bleibt, unterliegt das ihm zugeordnete Hauptventil der ersten Steuerkraft FS1, die aufgrund ihrer dominierenden Wirkung ein Zurückschalten in die Grundstellung verhindert, auch wenn am zweiten Steuereingang SE2 die durch die Rückstellvorrichtung RV hervorgerufene zweite Steuerkraft FS2 angelegt wird.
  • Da die Rückstellventileinrichtung RV eingangsseitig auch an den Haupteingang 8 angeschlossen ist, wird sie mit dem gleichen Betriebsdruck versorgt wie die anderen Komponenten der Steuerventileinrichtung 1, so dass der durch sie den beiden zweiten Steuereingängen SE2 auferlegbare pneumatische Rückstelldruck gleichhoch ist wie der im Normalbetrieb für die Erzeugung der zweiten Steuerkraft FS2 verantwortliche Betriebsdruck.
  • Wie die vorstehende Beschreibung gezeigt hat, ist die Rückstellventileinrichtung RV insbesondere so ausgebildet, dass bei ihrer Aktivierung stets beiden zweiten Steuereingängen SE2 der pneumatische Rückstelldruck zugeführt wird. Eine selektive Betätigung der Rückstellventileinrichtung RV in Abhängigkeit vom Fehlertyp ist somit nicht erforderlich. Die beiderseitige Beaufschlagung mit einem pneumatischen Rückstelldruck erfolgt überdies zweckmäßigerweise stets gleichzeitig.
  • Es ist vorteilhaft, wenn die Sicherheitsventileinrichtung 1 mit Mitteln ausgestattet ist, die eine gewisse Fehlertoleranz bei der Aktivierung der beiden Vorsteuerventile VV1, VV2 ermöglichen. Diese Fehlertoleranz sorgt dafür, dass die beiden Vorsteuerventile VV1, VV2 auch dann noch betätigbar sind, wenn ihre Betätigung mit einem gewissen zeitlichen Versatz erfolgt, der innerhalb eines einen Toleranzbereich definierenden Zeitfensters liegt.
  • Derartige Toleranzmaßnahmen können gemäß Fig. 1 darin bestehen, dass an die Eingangsabschnitte 15a, 16a des ersten und zweiten Steuerkanals 15, 16 im oben schon erwähnten Sinne je eine strichpunktiert angedeutete Pufferkammer 34 angeschlossen ist. Die Pufferkammern 34 werden mit Druckluft gefüllt, wenn bei entsprechender Schaltstellung der beiden Hauptventile HV1, HV2 eingangsseitig am ersten und zweiten Steuerkanal 15, 16 Druckluft anliegt. Tritt anschließend der erste oder zweite Fehlerzustand auf, wird der vom Fehler betroffene erste oder zweite Steuerkanal 15, 16 über das zugeordnete Hauptventil HV1, HV2 entlüftet. Aufgrund des am betroffenen Steuerkanal 15, 16 anliegenden Puffervolumens wird jedoch gewährleistet, dass der Druckabfall zeitverzögert stattfindet und der herrschende Druck innerhalb des erwähnten Zeitfensters noch ausreichend groß ist, um ein Nachschalten des bis dahin unbetätigten ersten oder zweiten Hauptventils HV1, HV2 zu ermöglichen.
  • Der gleiche Effekt lässt sich mit der an den jeweiligen zweiten Entlüftungsausgang EA2 der Hauptventile HV1, HV2 angeschlossenen Abluftdrosseleinrichtung 36 erzielen. Selbige sorgt dafür, dass in einem Fehlerfall die Druckluft aus dem betroffenen ersten beziehungsweise zweiten Steuerkanal 15, 16 nicht schlagartig abströmt, sondern eine langsame Entlüftung stattfindet, so dass für einen gewissen Zeitraum noch ein ausreichend hoher Umschaltdruck zur Verfügung steht.
  • Ist die Abluftdrosseleinrichtung 36 hinsichtlich ihrer Drosselungsintensität einstellbar, kann der ein reguläres Betätigen der Sicherheitsventileinrichtung 1 zulassende maximale Zeitversatz für die Betätigung der beiden Vorsteuerventile VV1, VV2 variabel vorgegeben werden. Auch über das Volumen der Pufferkammern 34 kann der Zeitversatz einstellbar sein.
  • Alternativ könnte mindestens eine Drosseleinrichtung 36 auch in den Verlauf des ersten oder zweiten Verbindungskanals 25, 26 eingeschaltet werden. Auch in diesem Fall ist gewährleistet, dass ein in der Grundstellung eines Hauptventils HV1, HV2 einen zweiten Entlüftungsausgang EA2 des betreffenden Hauptventils HV1, HV2 enthaltender Kanalabschnitt mit einer Abluftdrosseleinrichtung 36 versehen ist, die beim Auftreten eines Fehlerzustandes eine verzögerte Entlüftung des zugeordneten ersten oder zweiten Steuerkanals 15, 16 gewährleistet.
  • Die Pufferkammern 34 und Abluftdrosseleinrichtungen 36 können sowohl alternativ als auch kumulativ vorhanden sein.
  • Ist das durch eine Pufferkammer 34 und/oder eine Abluftdrosseleinrichtung 36 definierte Zeitfenster abgelaufen, verbleibt die Sicherheitsventileinrichtung 1 im momentan aufgetretenen Fehlerzustand.

Claims (15)

  1. Pneumatische Sicherheitsventileinrichtung,
    - mit einem ersten pneumatischen Schaltkreis, der ein als bistabiles 5/2-Wege-Impulsventil ausgebildetes erstes Hauptventil (HV1), einen an einen ersten Arbeitsausgang (AA1) des ersten Hauptventils (HV1) angeschlossenen ersten Hauptausgang (17) und ein eine 3/2-Funktionalität aufweisendes erstes Vorsteuerventil (VV1) aufweist, wobei der Arbeitsausgang (AAV) des ersten Vorsteuerventils (VV1) an einen ersten Steuereingang (SE1) des ersten Hauptventils (HV1) angeschlossen ist und dort bei aktiviertem erstem Vorsteuerventil (VV1) eine das erste Hauptventil (HV1) aus einer dessen ersten Arbeitsausgang (AA1) mit einem an eine Druckluftquelle (P) angeschlossenen oder anschließbaren Haupteingang (8) verbindenden Grundstellung in eine Arbeitsstellung umschaltende erste Steuerkraft (FS1) hervorrufen kann,
    - mit einem zweiten pneumatischen Schaltkreis, der ein als bistabiles 5/2-Wege-Impulsventil ausgebildetes zweites Hauptventil (HV2), einen an einen ersten Arbeitsausgang (AA1) des zweiten Hauptventils (HV2) angeschlossenen zweiten Hauptausgang (18) und ein eine 3/2-Funktionalität aufweisendes zweites Vorsteuerventil (VV2) aufweist, wobei der Arbeitsausgang (AAV) des zweiten Vorsteuerventils (VV2) an einen ersten Steuereingang (SE1) des zweiten Hauptventils (HV2) angeschlossen ist und dort bei aktiviertem zweitem Vorsteuerventil (VV2) eine das zweite Hauptventil (HV2) aus einer dessen ersten Arbeitsausgang (AA1) mit einem an eine Druckluftquelle (P) angeschlossenen Haupteingang (8) verbindenden Grundstellung in eine Arbeitsstellung umschaltende erste Steuerkraft (FS1) hervorrufen kann,
    - wobei der Eingang (EV) des ersten Vorsteuerventils (VV1) an den zweiten Hauptausgang (18) und an den ersten Arbeitsausgang (AA1) des zweiten Hauptventils (HV2) angeschlossen ist und ferner der Eingang (EV) des zweiten Vorsteuerventils (VV2) an den ersten Hauptausgang (17) und an den ersten Arbeitsausgang (AA1) des ersten Hauptventils (HV1) angeschlossen ist,
    - wobei ferner der erste Arbeitsausgang (AA1) des ersten Hauptventils (HV1) auch an einem im Falle seiner Druckluftbeaufschlagung das zugeordnete erste Hauptventil (HV1) mit einer zweiten Steuerkraft (FS2) in Richtung der Grundstellung beaufschlagenden zweiten Steuereingang (SE2) des ersten Hauptventils (HV1) angeschlossen ist und der erste Arbeitsausgang (AA1) des zweiten Hauptventils (HV2) auch an einem im Falle seiner Druckluftbeaufschlagung das zugeordnete zweite Hauptventil (HV2) mit einer zweiten Steuerkraft (FS2) in Richtung der Grundstellung beaufschlagenden zweiten Steuereingang (SE2) des zweiten Hauptventils (HV2) angeschlossen ist,dadurch gekennzeichnet,
    - dass im aktivierten Zustand eines Vorsteuerventils (VV1, VV2) die von diesem Vorsteuerventil (VV1, VV2) am angeschlossenen ersten Steuereingang (SE1) hervorrufbare erste Steuerkraft (FS1) größer ist als die bei in Grundstellung befindlichem Hauptventil (HV1, HV2) an dessen zweitem Steuereingang (SE2) hervorrufbare zweite Steuerkraft (FS2),
    - wobei außerdem ein erster Entlüftungsausgang (EA1) des jeweils einen der beiden Hauptventile (HV1, HV2) an einen zweiten Arbeitsausgang (AA2) des jeweils anderen Hauptventils (HV2, HV1) angeschlossen ist und außerdem ein zweiter Entlüftungsausgang (EA2) jedes Hauptventils (HV1, HV2) mit der Atmosphäre verbunden ist,
    - und wobei eine an die beiden zweiten Steuereingänge (SE2) angeschlossene Rückstellventileinrichtung (RV) vorhanden ist, die bei ihrer Aktivierung beiden zweiten Steuereingängen (SE1, SE2) einen das jeweils zugeordnete Hauptventil (HV1, HV2) in Richtung der Grundstellung beaufschlagenden pneumatischen Rückstelldruck auferlegen kann, wobei die daraus resultierende Rückstellkraft geringer ist als die über eines der Vorsteuerventile (VV1, VV2) am ersten Steuereingang (SE1) desselben Hauptventils (HV1, HV2) hervorrufbare erste Steuerkraft.
  2. Sicherheitsventileinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellventileinrichtung (RV) so ausgebildet ist, dass bei ihrer Aktivierung stets beiden zweiten Steuereingängen (SE2) der pneumatische Rückstelldruck zugeführt wird.
  3. Sicherheitsventileinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellventileinrichtung (RV) aus einem einzigen, insbesondere manuell betätigbaren Rückstellventil besteht, bei dem es sich zweckmäßigerweise um ein monostabiles 3/2-Wegeventil handelt.
  4. Sicherheitsventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellventileinrichtung (RV) einen mit dem Haupteingang (8) verbundenen, im aktivierten Zustand mit den beiden zweiten Steuereingängen (SE2) der Hauptventile (HV1, HV2) verbundenen Ventileingang (ER) aufweist.
  5. Sicherheitsventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in die Verbindung zwischen der Rückstellventileinrichtung (RV) und dem zweiten Steuereingang (SE2) jedes Hauptventils (HV1, HV2) ein in Richtung zum jeweiligen zweiten Steuereingang (SE2) öffnendes und in der Gegenrichtung sperrendes Rückschlagventil (31) eingeschaltet ist.
  6. Sicherheitsventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeder zweite Steuereingang über jeweils einen Steuerkanal (23, 24) an den ersten Arbeitsausgang (AA1) des zugeordneten Hauptventils (HV1, HV2) angeschlossen ist und die Rückstellventileinrichtung (RV) zweckmäßigerweise einen in ihrem aktivierten Zustand den Rückstelldruck ausgebenden Arbeitsausgang (AAR) aufweist, der mit jedem solchen Steuerkanal (23, 24) verbunden ist.
  7. Sicherheitsventileinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in den sich zwischen dem ersten Arbeitsausgang (AA1) jedes Hauptventils (HV1, HV2) und der zwischen diesem ersten Arbeitsausgang (AA1) und dem zweiten Steuereingang (SE2) liegenden, mit dem Arbeitsausgang (AAR) der Rückstellventileinrichtung (RV) verbundenen Kanalverbindungsstelle (28, 29) erstreckenden Kanalabschnitt (23a, 24a) des betreffenden Steuerkanals (23, 24) eine bevorzugt einstellbare Drosseleinrichtung (33) eingeschaltet ist.
  8. Sicherheitsventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Hauptventile (HV1, HV2) jeweils einen bei Einnahme der Grundstellung mit dem zugeordneten ersten Arbeitsausgang (AA1) kommunizierenden Versorgungseingang (VE) aufweisen, der mit dem Haupteingang (8) verbunden ist, wobei zweckmäßigerweise der Versorgungseingang (VE) beider Hauptventile (HV1, HV2) mit ein und demselben Haupteingang (8) in Verbindung steht, an dem insbesondere auch der Ventileingang (ER) der Rückstellventileinrichtung (RV) angeschlossen ist.
  9. Sicherheitsventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsteuerventile (VV1, VV2) manuell betätigbar ausgebildet sind.
  10. Sicherheitsventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsteuerventile (VV1, VV2) elektrisch und/oder pneumatisch betätigbar ausgebildet sind.
  11. Sicherheitsventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Hauptventil (HV1, HV2) zum Erzeugen der ersten und zweiten Steuerkraft (FS1, FS2) eine dem ersten Steuereingang (SE1) zugeordnete erste Steuerfläche (2) und eine dem zweiten Steuereingang (SE2) zugeordnete zweite Steuerfläche (3) aufweist, wobei die erste Steuerfläche (2) größer ist als die zweite Steuerfläche (3).
  12. Sicherheitsventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein in der Grundstellung eines Hauptventils (HV1, HV2) einen zweiten Entlüftungsausgang (EA2) des Hauptventils (HV1, HV2) enthaltender Kanalabschnitt mit einer Abluftdrosseleinrichtung (36) versehen ist.
  13. Sicherheitsventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in die Verbindung zwischen dem ersten Arbeitsausgang (AA1) mindestens eines Hauptventils (HV1, HV2) und dem Ventileingang (EV) des mit diesem ersten Arbeitsausgang (AA1) verbundenen Vorsteuerventils (VV1, VV2) eine ein Puffervolumen definierende Pufferkammer (34) eingeschaltet ist.
  14. Sicherheitsventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Hauptausgänge (17, 18) an eine die an den Hauptausgängen (17, 18) anstehenden pneumatischen Signale verarbeitende Hauptstufe (22) angeschlossen sind, die insbesondere Bestandteil einer zur Ansteuerung einer Kupplungs-Brems-Kombination einer mechanischen Presse dienenden Steuervorrichtung ist.
  15. Sicherheitsventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsteuerventile (VV1, VV2) im deaktivierten Zustand eine Verbindung des ersten Steuereinganges (SE1) des zugeordneten Hauptventils (HV1, HV2) mit der Atmosphäre herstellen.
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