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Hintergrund der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein kombiniertes Sicherheitsventil, bei dem zwei Sicherheitsventile, die in einem Luftdruckzufuhrströmungsweg zu einem Luftdruckstellglied vorgesehen sind, in Reihe verbunden sind, um die Sicherheit einer durch das Luftdruckstellglied angetriebenen Maschine zu verbessern.
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Um die Sicherheit einer durch ein Luftdruckstellglied angetriebenen Maschine zu verbessern, wird bereits ein kombiniertes Sicherheitsventil mit hoher Sicherheit eingesetzt, bei welchem zwei Sicherheitsventile, die jeweils aus einem einzeln wirkenden Dreiwege-Pilotventil bestehen, installiert sind und bei dem die Zufuhr von Luft zu einem Stellglied für den Fall, dass an der Seite eines Sicherheitsventils ein Fehlverhalten auftritt, zuverlässig blockiert werden kann, auch wenn das Sicherheitsventil an der anderen Seite normal arbeitet.
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In der japanischen ungeprüften Gebrauchsmusterveröffentlichung
JP 7-32269 U wird bspw. ein Doppel-Sicherheitsventil zur Verwendung in Pressen beschrieben, bei dem zwei Gruppen von Hauptventilen (Zwei-Positions-Dreiwege-Ventile) parallel in einem Ventilkörper aufgenommen sind, und bei dem ein Gehäuse, in welchem zwei Gruppen von elektromagnetischen Pilot- oder Steuerventilen aufgenommen sind, an einer oberen Seite des Ventilkörpers angeordnet ist. An der Unterseite des Ventilkörpers ist eine Positionserfassungseinrichtung des Hauptventils angeordnet. Die Positionserfassungseinrichtung des Hauptventils ist so gestaltet, dass ein Erfassungsstift, der an den beiden Gruppen von Hauptventilen befestigt ist, zu der Unterseite des Ventilkörpers vorsteht. Ein Magnet bewegt sich gemeinsam mit der Bewegung des Erfassungsstiftes, und die Bewegung des Magneten wird mit Hilfe eines magnetsensitiven Schalters erfasst.
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Bei dem Doppel-Sicherheitsventil sind dann, wenn die Steuerventile nicht in Betrieb sind, beide Hauptventile an einer oberen Position angeordnet und ein Betätigungsanschluss kann mit einem Ablassanschluss kommunizieren. Die Erfassungsstifte beider Hauptventile sind an einer oberen Position angeordnet, so dass beide Schalter ausgeschaltet sind. Wenn beide Steuerventile betätigt werden, bewegen sich beide Hauptventile zu einer unteren Position. Ein Eingangsanschluss und ein Betätigungsanschluss können miteinander kommunizieren und Luft wird einer Presse zugeführt. Die Erfassungsstifte beider Hauptventile bewegen sich zu einer unteren Position, so dass beide Schalter eingeschaltet werden. Während beide Steuerventile betätigt werden und wenn das Hauptventil an einer Seite sich aufgrund eines Fehlers nicht zu der unteren Position bewegt, wird der Schalter des einen Hauptventils ausgeschaltet und der Schalter des anderen Hauptventils wird eingeschaltet. Ein Steuerschaltkreis erfasst einen Fehlerbetrieb und führt das andere Hauptventil zu der nicht betätigten Position zurück, so dass der Presse keine Luft zugeführt wird.
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Bei dem in der
JP 7-32269 U beschriebenen Doppel-Sicherheitsventil tritt jedoch das Problem auf, dass die Doppel-Sicherheitsventile insgesamt ausgetauscht werden müssen, auch wenn lediglich auf einer Seite der Steuerventile, der Hauptventile und der Positionserfassungseinrichtungen der Fehler auftritt, weil beide Gruppen der Steuerventile, der Hauptventile und der Positionserfassungseinrichtungen der jeweiligen Hauptventile in einem einzigen Gehäuse aufgenommen sind.
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In der gattungsgemäßen
DE 102 28 977 A1 ist eine fluiddruckbetätigte Einheit mit einem Filter, einem Regler und einer Schmiereinrichtung beschrieben, die jeweils Anschlussöffnungen umfassen, von/zu welchen Druckfluid abgeführt/zugeführt wird. An den Anschlussöffnungen sind Paare von Eingriffsvorsprüngen vorgesehen, welche einander gegenüberliegend an äußeren Kanten der Endflächen, an welchen die Anschlussöffnungen vorgesehen sind, ausgebildet sind. Über eine Verbindungsvorrichtung werden die fluiddruckbetätigten Vorrichtungen in Reihe gekoppelt. Die Verbindungsvorrichtung umfasst vier Eingriffslaschen, die so ausgebildet sind, dass sie mit den Eingriffsvorsprüngen der nebeneinander liegenden fluiddruckbetätigten Vorrichtungen in Eingriff treten können.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu vermeiden, dass bei einem kombinierten Sicherheitsventil, das Sicherheitsventile mit zwei Gruppen von Steuerventilen aufweist, ein Sicherheitsventil an der Seite, an der kein Fehler auftritt, entfernt werden muss, wenn an einer Seite der Sicherheitsventile ein Fehler auftritt, indem lediglich ein Sicherheitsventil an der fehlerhaften Seite des kombinierten Sicherheitsventils ausgetauscht werden muss.
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Mit der vorliegenden Erfindung soll gewährleistet werden, dass bei einem kombinierten Sicherheitsventil die Befestigungskraft eines Kopplungselementes über einen Ventilkörper des Sicherheitsventils keine nachteiligen Auswirkungen auf die Funktionen des Sicherheitsventils ausübt, wenn die beiden Gruppen der Sicherheitsventile lösbar angebracht werden.
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Diese Aufgabe wird mit der Erfindung im Wesentlichen durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Bei dem erfindungsgemäßen kombinierten Sicherheitsventil wird der Verbindungsbereich an dem Ausgangsanschluss des ersten Sicherheitsventils und der Verbindungsbereich an der Eingangsanschlussseite des zweiten Sicherheitsventils dadurch gebildet, dass ein Kopplungsrahmen in einem separaten Körper an einem Ventilkörper befestigt wird, oder dass ein einstückig mit dem Ventilkörper ausgebildeter Kopplungsrahmen vorgesehen wird, und dass die Verbindungsfläche und der Kopplungsvorsprung an dem Kopplungsrahmen vorgesehen sind.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine hintere Fläche des Kopplungsvorsprungs, die einer der Verbindungsfläche gegenüberliegenden Seite zugewandt ist, durch eine konische Fläche gebildet, die in einer Richtung abgeschrägt ist, in welcher sie sich in Richtung einer vorderen Endseite des Kopplungsvorsprungs allmählich der Verbindungsfläche annähert. Das Kopplungselement umfasst zwei Verriegelungselemente, die an beiden Seiten des Verbindungsbereiches angeordnet sind, und ein Stangenelement zum Befestigen der Verriegelungselemente in einer Richtung, in welcher die Verriegelungselemente aufeinander zugezogen werden. Die Verriegelungselemente weisen ein Paar von Verriegelungsabschnitten auf, mit welchen sie die Kopplungsvorsprünge von beiden Seiten umfassen, wobei sie in einer Richtung entlang der konischen Fläche der einander zugewandten Kopplungsvorsprünge abgeschrägt sind.
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Das plattenförmige Element weist einen oberen Rahmenabschnitt und einen unteren Rahmenabschnitt auf, und das Stangenelement ist durch eine Durchgangsöffnung hindurchgeführt und tritt durch eine Nut, die in dem oberen Rahmenabschnitt und dem unteren Rahmenabschnitt ausgebildet ist. Beide Enden des Stangenelementes sind mit beiden Verriegelungselementen verhakt, oder das Stangenelement ist als ein Bolzen ausgebildet und beide Verriegelungselemente sind mit dem Bolzen an dem plattenförmigen Element befestigt.
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Außerdem kann das kombinierte Sicherheitsventil so gestaltet sein, dass ein Pilot- oder Steuerventil zum Antreiben eines Hauptventils des ersten Sicherheitsventils und des zweiten Sicherheitsventils und eine Positionserfassungseinrichtung zum Erfassen einer Position des Hauptventils jeweils an den Ventilkörpern des ersten Sicherheitsventils und des zweiten Sicherheitsventils vorgesehen sind.
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Da bei dem oben beschriebenen kombinierten Sicherheitsventil gemäß der vorliegenden Erfindung die Verbindungsfläche an der Seite des Ausgangsanschlusses des ersten Sicherheitsventils und die Verbindungsfläche an der Seite des Eingangsanschlusses des zweiten Sicherheitsventils in Kontakt miteinander gebracht werden und da beide Kontaktflächen lösbar gekoppelt sind, ist es möglich, lediglich das eine Sicherheitsventil an der fehlerhaften Seite auszutauschen. Die bisher notwendige Verschwendung, dass auch das Sicherheitsventil an der fehlerfreien Seite ausgetauscht werden muss, entfällt.
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Außerdem kann durch das lösbare Verbinden von zwei Gruppen der Sicherheitsventile die Befestigungskraft eines Kopplungselementes so verringert werden, dass sie keinen nachteiligen Einfluss auf die Funktionen des Sicherheitsventils über den Ventilkörper des Sicherheitsventils ausübt, da die Verbindungsbereiche sowohl des ersten Sicherheitsventils als auch des zweiten Sicherheitsventils dadurch gebildet werden, dass ein Kopplungsrahmen in einem separaten Körper an einem Ventilkörper beider Sicherheitsventile befestigt wird und da Kopplungsvorsprünge in dem Kopplungsrahmen vorgesehen sind, die aneinander befestigt werden.
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Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eines perspektivische Explosionsdarstellung einer ersten Ausführungsform eines kombinierten Sicherheitsventils gemäß der vorliegenden Erfindung.
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2 ist ein vergrößerter Teilschnitt, der einen Hauptabschnitt der ersten Ausführungsform des kombinierten Sicherheitsventils gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
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3 ist eine perspektivische Ansicht, die den Aufbau der ersten Ausführungsform des kombinierten Sicherheitsventils gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
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4A ist eine Vorderansicht der ersten Ausführungsform des kombinierten Sicherheitsventils gemäß der vorliegenden Erfindung.
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4B ist eine Draufsicht auf die erste Ausführungsform des kombinierten Sicherheitsventils gemäß der vorliegenden Erfindung.
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4C ist eine Ansicht von links der ersten Ausführungsform des kombinierten Sicherheitsventils gemäß der vorliegenden Erfindung.
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5A ist eine perspektivische Ansicht, die ein Verbindungselement zur Verwendung bei der Verbindung eines ersten Sicherheitsventils mit einem zweiten Sicherheitsventil bei der ersten Ausführungsform des kombinierten Sicherheitsventils gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
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5B ist eine perspektivische Ansicht, die einen Kopplungsvorgang des Verbindungselementes des kombinierten Sicherheitsventils gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert.
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5C ist eine perspektivische Ansicht, die ein Verriegelungselement 58 des Verbindungselementes des kombinierten Sicherheitsventils gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
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6 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Abwandlung des Verbindungselementes, das in den 5A und 5B gezeigt ist, darstellt.
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Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Die 1 bis 3 und 4A bis 4C zeigen eine Ausführungsform eines kombinierten Sicherheitsventils gemäß der vorliegenden Erfindung. Dieses kombinierte Sicherheitsventil weist ein erstes Sicherheitsventil 10A und ein zweites Sicherheitsventil 10B auf, die jeweils aus einem einzeln wirkenden Dreiwege-Pilot- oder Steuerventil bestehen. Die Sicherheitsventile 10A und 10B werden in einem Zustand verbunden, in dem ein Ausgangsanschluss 20 des ersten Sicherheitsventils 10A und ein Eingangsanschluss 19 des zweiten Sicherheitsventils 10B miteinander kommunizieren können. Außerdem kann der Eingangsanschluss 19 des ersten Sicherheitsventils mit einer Luftdruckquelle kommunizieren, und der Ausgangsanschluss 20 des zweiten Sicherheitsventils kann mit einem anzutreibenden Stellglied in Verbindung treten. Entsprechende Luftauslassanschlüsse 21 öffnen sich zur Umgebung. Da der Aufbau des ersten Sicherheitsventils 10A und des zweiten Sicherheitsventils 10B im Wesentlichen gleich ist, wird nachfolgend im Wesentlichen das erste Sicherheitsventil 10A erläutert. Auf die entsprechende Erläuterung des zweiten Sicherheitsventils 10B wird verzichtet. Gleiche Elemente werden jedoch mit gleichen Bezugszeichen wie bei dem ersten Sicherheitsventil 10A versehen.
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Mit Bezug auf die 1 bis 3 wird der Aufbau des ersten Sicherheitsventils 10A erläutert. Bei dem ersten Sicherheitsventil 10A ist eine Abdeckung 12 an einer oberen Fläche eines Ventilkörpers 11 über einen O-Ring luftdicht angebracht. Eine Endplatte 13 ist an einer unteren Fläche des Ventilkörpers 11 über einen O-Ring luftdicht befestigt. An einem oberen Teil der Abdeckung 12 sind ein Pilot- oder Steuerventil 14 mit einem DIN-Anschluss 16 und ein Grenzschalter, der eine Positionserfassungseinrichtung 18 bildet, angeordnet.
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Der Eingangsanschluss 19 öffnet sich zu einer Seitenfläche des Ventilkörpers 11. Der Ausgangsanschluss 20 öffnet sich zu einer Seitenfläche an der gegenüberliegenden Seite, während sich der Luftablassanschluss 21 zu einer weiteren Seitenfläche öffnet. Außerdem ist in der Mitte des Ventilkörpers 11 eine Ventilkammer 22 ausgebildet, die über einen Durchgang mit dem Ausgangsanschluss 20 in Verbindung treten kann. Außerdem sind jeweilige Durchgangsöffnungen 23 und 24 an einer oberen Wand und einer unteren Wand der Ventilkammer 22 ausgebildet. Der andere Teil der Ventilkammer 22 wird über eine Kammerwand luftdicht gehalten.
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Außerdem ist ein zylindrisch geformter Halter 27 zwischen einem ringförmigen Vorsprung 25 an einer unteren Fläche der Abdeckung 12 und der Durchgangsöffnung 23 angeordnet und daran jeweils über O-Ringe befestigt. In ähnlicher Weise ist ein zylindrisch geformter Halter 28 zwischen einem ringförmigen Vorsprung 26 an einer oberen Fläche einer Endplatte 13 und der Durchgangsöffnung 24 vorgesehen und daran über O-Ringe befestigt.
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Die beiden Halter 27 und 28 sind so angeordnet, dass ihre Mittelachsen auf der gleichen Achse angeordnet sind. Durchgangsöffnungen 35 und 36, die das Innere der beiden Halter 27 und 28 mit deren Umgebung verbinden, sind an entsprechenden Positionen nahe der Ventilkammer 22 ausgebildet. Die Durchgangsöffnung 35 des Halters 27 ist vorgesehen, um einen Innenraum des Halters 27 mit dem Luftablassanschluss 21 in Verbindung zu bringen, und die Durchgangsöffnung 36 des Halters 28 ist vorgesehen, um einen Innenraum des Halters 28 mit dem Eingangsanschluss 19 in Verbindung zu bringen.
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Ein Hauptventil 29, das in den Haltern 27 und 28 angeordnet ist, wird durch einstückiges Koppeln von Kolben 31 und 32 an beiden Seitenflächen eines Sitzventilkörpers 30, der eine Scheibenform aufweist, über einen Achsabschnitt gebildet. Diese Kolben 31 und 32 sind jeweils in die entsprechenden Innenflächen der beiden Halter 27 bzw. 28 gleitend eingesetzt, wobei jeweils ein O-Ring und ein Verschleißring vorgesehen sind. An einem äußeren Umfangsabschnitt der beiden Oberflächen des Sitzventilkörpers 30 ist ein Dichtelement 30a, das aus einem elastischen Gummimaterial hergestellt ist und eine Kreisform aufweist, angebracht. Ein Luftablassventil und ein Luftzufuhrventil, die Ventilsitze 37 bzw. 38 durch Aufsetzen und Abheben öffnen und schließen, sind an den einander zugewandten Enden der beiden Halter 27 und 28 vorgesehen.
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Das Pilot- oder Steuerventil 14 weist einen Einlass ”p” auf, der über einen Steuerluftdurchgang 39 mit dem Eingangsanschluss 19 in Verbindung treten kann, einen Auslass ”a”, der über einen Steuerluftdurchgang 40 mit einer Zylinderkammer 42 an einer unteren Seite des Kolbens 32 in Verbindung treten kann, und einen Luftablassauslass ”e”, der über einen Steuerluftablassdurchgang 41 mit einem Steuerluftablassanschluss ”pe” in Verbindung treten kann.
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Ein Elektromagnet (Solenoid), der ein Pilotventil 14 des ersten Sicherheitsventils 10A und des zweiten Sicherheitsventils 10B antreibt, ist an eine elektrische Stromquelle angeschlossen, die mit Hilfe einer nicht dargestellten Steuervorrichtung über einen Anschluss 17 gesteuert wird.
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Andererseits wird in dem Kolben 31 eine Stange 43, deren oberes Ende das Innere der Positionserfassungseinrichtung 18 erreicht, in Kontakt mit einer oberen Endfläche gebracht. Eine Rückführfeder 44 ist zwischen einem Flanschabschnitt eines unteren Endes der Stange 43 und einem oberen Ende einer Stangenkammer vorgesehen. Die Stange 43 und das Hauptventil 29 werden mit Hilfe der Rückführfeder 44 nach unten vorgespannt. Wenn Pilot- oder Steuerluft von dem Auslass ”a” durch den Pilotluftdurchgang 40 zu der Zylinderkammer 42 an einer unteren Seite des Kolbens 32 zugeführt wird, werden das Hauptventil 29 und die Stange 43 entgegen der Vorspannkraft der Rückführfeder 44 angehoben, und die Stange 43 erreicht eine obere Endposition. Wenn das Luftzufuhrventil (Ventilsitz 38) dadurch vollständig geöffnet wird, presst die Stange 43 ein Betätigungselement des Grenzschalters in der Positionserfassungseinrichtung 18 und schließt einen Kontaktpunkt des Grenzschalters.
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Das erste Sicherheitsventil 10A und das zweite Sicherheitsventil 10B werden mit Hilfe eines Verbindungselementes 50 in einen Zustand verbunden, in dem der Ausgangsanschluss 20 des ersten Sicherheitsventils 10A und der Eingangsanschluss 19 des zweiten Sicherheitsventils 10B miteinander in Verbindung stehen. Die 5A bis 5C zeigen ein Beispiel des Verbindungselementes 50. Das Verbindungselement 50 weist ein plattenförmiges Element 51 auf, welches zwischen einem Paar des ersten Sicherheitsventils 10A und des zweiten Sicherheitsventils 10B angeordnet wird, und ein Kopplungselement, das aus Verriegelungselementen 57 und 58 besteht, die den Ventilkörper 11 des ersten Sicherheitsventils 10A und des zweiten Sicherheitsventils 10B über das plattenförmige Element 51 koppeln.
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Beide Oberflächen des plattenförmigen Elementes 51 dienen als eine Kontaktfläche 52, mit welchen Verbindungsflächen 79 des ersten Sicherheitsventils 10A und des zweiten Sicherheitsventils 10B in Kontakt gebracht werden. In dem plattenförmigen Element 51 ist eine Durchgangsöffnung 53a ausgebildet, um den Ausgangsanschluss 20 des ersten Sicherheitsventils 10A und den Eingangsanschluss 19 des zweiten Sicherheitsventils 10B miteinander in Verbindung zu bringen. Außerdem sind an oberen und unteren Enden des plattenförmigen Elementes 51 ein oberer Rahmenabschnitt 51a und ein unterer Rahmenabschnitt 51b einstückig vorgesehen, so dass sich eine Reihenverbindung ergibt. In dem oberen Rahmenabschnitt 51a ist eine Durchgangsöffnung 62a zum Hindurchführen eines Stangenelementes 62, das durch einen Befestigungsbolzen gebildet wird, in einer Längsrichtung ausgebildet. In dem unteren Rahmenabschnitt 51b ist eine durchgehende Nut 54 zum Halten eines Stangenelementes 64, das durch eine Kopplungsstange gebildet wird, an einer unteren Position in der Längsrichtung ausgebildet.
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Wie sich aus den 2, 5A und 5B ergibt, ist eine Öffnung 53 zur Bildung der Durchgangsöffnung 53a in einem mittleren Bereich des plattenförmigen Elementes 51 vorgesehen. Eine ringförmige Dichtung 60 mit einem Außendurchmesser, der etwas größer ist als der Innendurchmesser der Öffnung 53, und die an beiden Seiten der Öffnung 53 etwas zu einer Außenseite der Kontaktfläche 52 aus der Öffnung 53 überhängt, ist in das Innere der Öffnung 53 eingesetzt. Das Innere der ringförmigen Dichtung 60 dient als Durchgangsöffnung 53a.
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Außerdem weist das Verbindungselement 50 die Verriegelungselemente 57 und 58 auf, die an den vorderen und hinteren Seiten des plattenförmigen Elementes 51 angeordnet sind, um als Kopplungselement zum Koppeln der Ventilkörperabschnitte 11 des ersten Sicherheitsventils 10A und des zweiten Sicherheitsventils 10B über das plattenförmige Element 51 zu dienen. Diese Verriegelungselemente 57 und 58 weisen vertikale lange flache plattenförmige Abschnitte 57a und 58a auf, die sich entlang beider Seitenkanten des plattenförmigen Elementes 51 erweitern, und ein Paar von Verriegelungsabschnitten 57b und 58b, die an beiden Seitenenden eines mittleren Abschnittes in oberer und unterer Richtung der flachen plattenförmigen Abschnitte 57a und 58a ausgebildet sind. Diese Verriegelungsabschnitte 57b und 58b erstrecken sich von den flachen plattenförmigen Abschnitten 57a und 58a zu beiden Seiten des plattenförmigen Elementes 51 und sind in konischer Weise abgeschrägt, so dass sie sich zu dem Ende allmählich erweitern. Außerdem sind in dem Verriegelungselement 57 der einen Seite und in dem Verriegelungselement 58 der anderen Seite ausgeschnittene Nuten 57c und 57d an oberen bzw. unteren Endabschnitten des flachen plattenförmigen Abschnittes 57a ausgebildet, wie es in 5C dargestellt ist. Eine Durchgangsöffnung 58c zum Durchführen des Stangenelementes 62, das durch den Bolzen gebildet wird, ist an einem oberen Endabschnitt ausgebildet. Außerdem ist an einem unteren Endabschnitt des Verriegelungsabschnittes 58 ein Einsatzloch 58e ausgebildet, in das ein kreisförmiger Kopfabschnitt 64b eines Endabschnittes des Stangenelementes 64, das durch die Kopplungsstange gebildet wird, eingesetzt wird. Eine Eingriffsöffnung 58d, mit welcher der kreisförmige Kopfabschnitt 64b in Eingriff tritt, ist vorgesehen.
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Das Paar des Verriegelungselementes 57 und des Verriegelungselementes 58 wird durch Hindurchführen des als Bolzen ausgeführten Stangenelementes 62 durch die ausgeschnittene Nut 57c des Verriegelungselementes 57, die Durchgangsöffnung des oberen Rahmenabschnittes 51a und die Durchgangsöffnung 58c des Verriegelungselementes 58 und durch Aufschrauben einer Mutter 63 auf einen von dem Verriegelungselement 58 an dem oberen Endbereich des Paares von Verriegelungselementen 57 und 58 vorstehenden Abschnitt verbunden. Eine Blattfeder (nicht dargestellt) ist zwischen dem flachen plattenförmigen Abschnitt 57a des Verriegelungselementes 57 und dem plattenförmigen Element 51 vorgesehen. Durch die Vorspannkraft der Blattfeder wird das Verriegelungselement 57 in einer Richtung vorgespannt, in welcher sich das Verriegelungselement 57 um seinen oberen Endabschnitt als Drehpunkt öffnet (vgl. 5B).
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Außerdem werden untere Enden des Paares von Verriegelungselement 57 und Verriegelungselement 58 durch Hindurchführen des Stangenelementes 64, das an seinen beiden Enden Kopfabschnitte 64a und 64b aufweist, durch die ausgeschnittene Nut 57d an dem unteren Endabschnitt des Verriegelungselementes 57, die Durchgangsnut 54 des unteren Rahmenabschnittes 51b und die Eingriffsöffnung 58d des unteren Endabschnittes des Verriegelungselementes 58 verbunden. Hierbei ist das Stangenelement 64, dessen Kopfabschnitt 64b in die Eingriffsöffnung 58d des unteren Endabschnittes des Verriegelungselementes 58 eingreift, so gestaltet, dass es um einen Eingriffsabschnitt als Mittelpunkt verschwenkbar ist. Dadurch kann der Kopfabschnitt 64a des Stangenelementes 64 durch die Schwenkbewegung in Eingriff mit der ausgeschnittenen Nut 57d des Verriegelungselementes 57 gebracht bzw. aus dieser entfernt werden, wie es in 5B dargestellt ist.
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6 zeigt eine Abwandlung des Verbindungselementes 50, das mit Bezug auf die 5A bis 5C erläutert wurde. Das Verbindungselement 50' hat einen Aufbau, bei dem zusätzlich zu den oben beschriebenen Merkmalen eine Klammer 67 an dem Verbindungselement 50 gemäß den 5A bis 5C angebracht ist. Die Klammer 67 ist an einer Außenfläche des Verriegelungselementes 58 über ein Kopplungsstück 66 angebracht. An einem oberen Endabschnitt der Klammer 67 ist eine Befestigungsöffnung 68 ausgebildet, während an ihrem unteren Endabschnitt ein horizontal verlaufendes Befestigungslangloch 69 ausgebildet ist. Außerdem ist das Kopplungsteil 66 von oben gesehen im Wesentlichen als Trapezoid ausgebildet. Das Kopplungsteil 66 kann einstückig mit dem Verriegelungselement 58 ausgebildet sein. Hierbei unterscheidet sich der Aufbau bis auf die oben beschriebenen Abweichungen nicht von dem mit Bezug auf die 5A bis 5C erläuterten Verbindungselement 50. Daher werden die gleichen Hauptkomponenten wie in den 5A bis 5C mit den gleichen Bezugszeichen versehen und insoweit auf die obige Beschreibung verwiesen.
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Bei jedem der Ventilkörper 11 des ersten Sicherheitsventils 10A und des zweiten Sicherheitsventils 10B, die mit Hilfe des Verbindungselementes 50 verbunden sind, wie es in den 1, 2 und 4A bis 4C gezeigt ist, sind Kopplungsrahmen 72 an der Seite des Eingangsanschlusses 19 und der Seite des Ausgangsanschlusses 20 ausgebildet.
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Hierbei sind in den 1, 2 und 4A bis 4C die Kopplungsrahmen 72 ebenfalls an der Seite des Eingangsanschlusses 19 des ersten Sicherheitsventils 10A und der Seite des Ausgangsanschlusses 20 des zweiten Sicherheitsventils 10B vorgesehen. Da diese Kopplungsrahmen 72 nicht notwendig sind, um das erste Sicherheitsventil 10A und das zweite Sicherheitsventil 10B mit Hilfe des Verbindungselementes 50 zu verbinden, ist es nicht notwendig, sie vorzusehen. Die Kopplungsrahmen 72 können jedoch mit Hilfe eines ähnlichen Verbindungselementes 50 zu einer Verbindung mit anderen Leitungsanordnungen oder dgl. beitragen.
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Die Kopplungsrahmen 72 sind jeweils über O-Ringe 76 an der Seite des Ausgangsanschlusses 20 und der Seite des Eingangsanschlusses 19 des ersten Sicherheitsventils 10A und des zweiten Sicherheitsventils 10B angebracht und weisen jeweils die gleiche Form auf. Der Kopplungsrahmen 72 hat eine Durchgangsöffnung 77, die mit dem Ausgangsanschluss 20 oder dem Eingangsanschluss 19 in der Mitte eines Blocks, der einen rechteckigen Festkörper bildet, in Verbindung stehen kann, und weist jeweils Vorsprünge 81 an Positionen beider Seitenenden der Verbindungsfläche 79 auf, die eine Kontaktfläche 52 des plattenförmigen Elementes 51 an Positionen berührt, die den beiden Verriegelungselementen 57 und 58 zugeordnet ist. Außerdem sind vier Bolzenöffnungen 73 an den vier Ecken jedes Kopplungsrahmens 72 ausgebildet. Die Kopplungsrahmen 72 sind an der Oberfläche der Seite des Ausgangsanschlusses 20 oder einer Oberfläche der Seite des Eingangsanschlusses 19 des Ventilkörpers 11 mit Bolzen 75 befestigt, die in die Bolzenöffnungen 73 eingesetzt werden.
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Ein Paar von Kopplungsvorsprüngen 81, die an beiden Seitenendabschnitten der Verbindungsfläche 79 angeordnet sind, weist eine rückseitige Fläche 81a, die einer gegenüberliegenden Seite der Verbindungsfläche 79 zugewandt ist, auf. Die rückseitige Fläche 81a ist als eine konische Fläche ausgebildet, und die Richtung, in welcher die konische Fläche abgeschrägt ist, ist die Richtung, in welcher sie sich der Verbindungsfläche 79 zu einer vorderen Endseite des Kopplungsvorsprungs 81 allmählich annähert. Andererseits sind in den Verriegelungselementen 57 und 58, die wie oben beschrieben das Kopplungselement bilden, das Paar von Verriegelungsabschnitten 57b und 58b, die an beiden Seiten der flachen plattenförmigen Abschnitte 57a und 58a angeordnet sind, in einer konischen Weise erweitert, wie es oben beschrieben wurde. Die Richtung, in welcher die Verriegelungsabschnitte 57b und 58b abgeschrägt sind, ist jedoch die Richtung, die sich entlang der konischen Fläche der rückseitigen Fläche 81a der Kopplungsvorsprünge 81 erstreckt.
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Dementsprechend werden die beiden Kopplungsrahmen 72 und 72 über ein plattenförmiges Element 51 miteinander zwischen dem Paar von Verriegelungsabschnitten 57b und 57b und 58b und 58b gekoppelt und fixiert, indem das Paar von Verriegelungsabschnitten 57b und 57b und 58b und 58b der beiden Verriegelungselemente 57 und 58 in Kontakt mit den beiden rückseitigen Flächen 81a und 81a der jeweiligen Kopplungsvorsprünge 81 und 81 von zwei der Kopplungsrahmen 72 und 72 gebracht wird, die an beiden Seiten des plattenförmigen Elementes 51 angeordnet sind, und indem die Verriegelungselemente 57 und 58 mit den Stangenelementen 62 und 64 in einer Richtung festgezogen werden, in der die Verriegelungselemente 57 und 58 aufeinander zu gezogen werden.
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Wenn die Kopplungsrahmen 72 und 72 so verbunden sind, wird die Zugkraft der Stangenelemente 62 und 64 zum gegenseitigen Festziehen der Verriegelungselemente 57 und 58 nur auf die Kopplungsrahmen 72 und 72 aufgebracht. Da die Druckkraft zum Pressen der Verbindungsfläche 79 der Kopplungsrahmen 72 und 72 gegen die Kontaktfläche 52 des plattenförmigen Elementes 51 nur von den Verriegelungsabschnitten 57b und 58b der Verriegelungselemente 57 und 58 auf beide Kopplungsvorsprünge 81 und 81 der Kopplungsrahmen 72 und 72 aufgebracht wird, gibt es keine Möglichkeit, dass die Befestigungskraft des Kopplungselementes über die Ventilkörper 11 des ersten Sicherheitsventils 10A und des zweiten Sicherheitsventils 10B einen nachteiligen Einfluss auf die Funktionen des Sicherheitsventils ausübt.
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Wenn das erste Sicherheitsventil 10A und das zweite Sicherheitsventil 10B mit dem Verbindungselement 50 gekoppelt werden, werden zwei der Kopplungsrahmen 72 und 72 in dem in 5B gezeigten Zustand des Verbindungselementes 50 in Kontakt mit beiden Seiten des plattenförmigen Elementes 51 gebracht. Anschließend werden die Kopplungsvorsprünge 81 und 81, die einander zugewandt sind, an beiden Seitenenden der Kopplungsrahmen 72 und 72 sandwichartig zwischen den Verriegelungsabschnitten 57b und 57b und 58b und 58b der beiden Verriegelungselemente 57 und 58 aufgenommen. Dann werden die Kopplungsvorsprünge 81 und 81 und das plattenförmige Element 51 fest zusammengepresst, indem die beiden Verriegelungselemente 57 und 58 durch Festziehen der Stangenelemente 62 und 64 zueinander gezogen werden. Im Einzelnen wird eine Mutter 63 auf einen von dem Verriegelungselement 58 vorstehenden Kopplungsabschnitt des als Bolzen ausgebildeten Stangenelementes 62 aufgeschraubt. Der Kopfabschnitt 64a des Stangenelementes 64 greift in die ausgeschnittene Nut 57d des Verriegelungselementes 57 ein, und der Kopfabschnitt 64b des Stangenelementes 64 greift in die Eingriffsöffnung 58d an dem unteren Endabschnitt des Verriegelungselementes 58 ein. Dadurch wird die Verbindungsfläche 79 jedes der Kopplungsrahmen 72 und 72 in Kontakt mit der Kontaktfläche 52 des plattenförmigen Elementes 51 gebracht, und die Kopplungsrahmen 72 und 72 werden über das plattenförmige Element 51 gekoppelt.
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Hierbei wird die ringförmige Dichtung 60 des plattenförmigen Elementes 51 durch die Verbindungsfläche 79 jedes Kopplungsrahmens 72 des ersten Sicherheitsventils 10A und des zweiten Sicherheitsventils 10B komprimiert, und dies führt zu einer Abdichtung des Umfangs der Durchgangsöffnung 53a.
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Es ergibt sich von selbst, dass die Verbindungsfläche 79 des Kopplungsrahmens 72 an der Seite des Ausgangsanschlusses des ersten Sicherheitsventils 10A und die Verbindungsfläche 79 des Kopplungsrahmens 72 an der Seite des Eingangsanschlusses des zweiten Sicherheitsventils 10B voneinander getrennt werden können, indem das Verbindungselement 50 zu einem in 5B gezeigten Zustand zurückgeführt wird.
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Als nächstes wird die Betriebsweise der ersten Ausführungsform mit Bezug auf 2 erläutert.
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2 zeigt einen Zustand, in dem den Steuerventilen 14A und 14B des ersten Sicherheitsventils 10A und des zweiten Sicherheitsventils 10B kein Strom zugeführt wird. Der Einlass ”p” dieser Steuerventile 14A und 14B ist blockiert, während der Auslass ”a” und der Luftabfuhrauslass ”e” miteinander kommunizieren können. Da der Sitzventilkörper 30 durch die Vorspannkraft der Rückführfeder 44 in Kontakt mit dem Ventilsitz 38, der zu dem Eingangsanschluss 19 führt, steht, wird bei dem Hauptventil 29 sowohl des ersten Sicherheitsventils 10A als auch des zweiten Sicherheitsventils 10B eine Ventilsitzöffnung 38a verschlossen. Dadurch werden alle Eingangsanschlüsse 19 sowohl des ersten Sicherheitsventils 10A als auch des zweiten Sicherheitsventils 10B blockiert, und alle Ausgangsanschlüsse 20 können über die Ventilkammern 22 und die Luftablassöffnung 21 sowohl des ersten Sicherheitsventils 10A als auch des zweiten Sicherheitsventils 10B mit der Umgebung in Verbindung treten. Dementsprechend ist die Stange 43 an beiden Kolben 31 an einer unteren Endposition angeordnet, und der Grenzschalter der Positionserfassungseinrichtung 18 ist in einem Zustand, in dem er ausgeschaltet ist.
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Wenn das Steuerventil 14 sowohl des ersten Sicherheitsventils 10A als auch des zweiten Sicherheitsventils 10B eingeschaltet (erregt) ist, wird zunächst die Verbindung zwischen dem Auslass ”a” und dem Luftablassauslass ”e” des Steuerventils 14 des ersten Sicherheitsventils 10A blockiert, der Einlass ”p” und der Auslass ”a” können miteinander in Verbindung treten, und die Steuerluft wird durch den Steuerluftdurchgang 40 von dem Auslass ”a” des Steuerventils 14 der Zylinderkammer 42 zugeführt. Dadurch wird der Sitzventilkörper 30 des ersten Sitzventils 10A entgegen der Vorspannkraft der Rückführfeder 44 nach oben angetrieben und erreicht eine obere Endposition. Die Ausgangsöffnung 20 und die Luftablassöffnung 21 des ersten Sicherheitsventils 10A werden blockiert. Außerdem können die Eingangsöffnungen 19 und die Ventilkammer 22 jeweils in Verbindung miteinander treten, und die Luft von der Eingangsöffnung 19 des ersten Sicherheitsventils 10A erreicht die Eingangsöffnung 19 des zweiten Sicherheitsventils 10B durch die Ausgangsöffnung 20 des ersten Sicherheitsventils 10A.
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Gleichzeitig wird der Grenzschalter der Positionserfassungseinrichtung 18 mit Hilfe der Stange 43, die die obere Endposition erreicht hat, in einen Zustand versetzt, in dem er eingeschaltet wird, und das Eingeschaltet-Signal wird zu der Steuereinrichtung übertragen.
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Wenn hierbei das Steuerventil 14 des zweiten Sicherheitsventils 10B wie oben beschrieben eingeschaltet ist, wird die Verbindung zwischen dem Auslass ”a” und dem Luftablassauslass ”e” des Steuerventils 14 des zweiten Sicherheitsventils 10B blockiert, und der Einlass ”p” und der Auslass ”a” können miteinander in Verbindung treten. Daher wird ähnlich wie bei dem oben beschriebenen ersten Sicherheitsventil 10A der Ventilkörper 29 betätigt, und die Luft in der Eingangsöffnung 19 des zweiten Sicherheitsventils 10B wird durch die Ausgangsöffnung 20 des zweiten Sicherheitsventils 10B einem Stellglied (nicht dargestellt) durch den Ausgangsanschluss 20 des zweiten Sicherheitsventils 10B zugeführt. Die Verbindung zwischen dem Ausgangsanschluss 20B und der Luftablassöffnung 21 wird blockiert. Außerdem wird der Grenzschalter der Positionserfassungseinrichtung 18 des zweiten Sicherheitsventils 10B nach einer geringen Verzögerung gegenüber der Betätigung der Positionserfassungseinrichtung 18 des ersten Sicherheitsventils 10A betätigt, und das Eingeschaltet-Signal wird zu der Steuervorrichtung übertragen. Ist die Verzögerung kürzer als ein eingestellter Zeitwert, kommt die Steuereinrichtung zu dem Ergebnis, dass das kombinierte Sicherheitsventil normal arbeitet.
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Zu der Zeit der Erregung beider Steuerventile 14A und 14B, bspw. wenn der Sitzventilkörper 30 wegen eines Fehlers des ersten Sicherheitsventils 10A die obere Endposition nicht erreicht, auch wenn es geöffnet ist, so wird ein Ausgangssignal der Positionserfassungseinrichtung 18 des ersten Sicherheitsventils 10A auf ”AUS” gestellt, und ein Ausgangssignal der Positionserfassungseinrichtung 18 des zweiten Sicherheitsventils 10B wird auf ”EIN” gestellt. Setzt sich ein solcher Zustand für eine festgelegte Zeitdauer fort, so erfasst die Steuereinrichtung den Fehler und stellt das Hauptventil 29 des zweiten Sicherheitsventils 10B zu einer nicht betätigten Position zurück, so dass dem Stellglied oder dgl. keine Luft zugeführt wird. Dadurch können verschiedene Steuerungsweisen zur sicheren Betätigung des Stellgliedes durch die Steuereinrichtung durchgeführt werden.
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Wenn durch die Steuereinrichtung ein Fehlverhalten des ersten Sicherheitsventils 10A oder des zweiten Sicherheitsventils 10B ermittelt wird, reicht es aus, lediglich das fehlerhafte erste Sicherheitsventil 10A oder das zweite Sicherheitsventil 10B zu entfernen und dieses gegen ein neues Sicherheitsventil auszutauschen. Die Entfernung des fehlerhaften Sicherheitsventils kann einfach durchgeführt werden, da das erste Sicherheitsventil 10A und das zweiten Sicherheitsventil 10B mit Hilfe des Verbindungselementes 50 leicht voneinander getrennt werden können.