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Notventileinrichtung in pneumatischen oder hydraulischen
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Steuerungsanlagen Die Erfindung trifft eine Notventilein@@ichtung
in pneumatischen oder hydraulischen Steuerungsanlagen, insbesondere in pneumatischen
Türbetätigungsanlagen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Turbetätigungsanlagen in Fahrzeugen, welche der Personenbeförderung
dienen, werden in der Regel pneumatisch oder elektro-pneumatisch gesteuert, d. h.
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der Fahrer löst zum Öffnen oder Schließen der TUr einen pneumatischen
oder elektrischen Impuls aus, welcher über ein als Steuerventil ausgebildetes Türventil
einen
als Türzylinder ausgebildeten Türantrieb mit Druck beaufschlagt, wobei die Hubbewegungen
des Türantriebkolbens die Öffnung und Schließbewegungen der Tür auslösen.
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Bei einem solchen System wird allgemein verlangt, daß die Schließbewegung
einer pneumatisch betätigbaren Fahrzeugtür automatieicn in eine Öffnungsbewegung
umschaltet, wenn Personen oder Gegenstände in die sich schließende Tür eingeklemmt
sind. Eine derartige Umsteuereinrichtung ist in der DE-PS 17 08 446 beschrieben.
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Es gibt Situationen, die es erfordern, daß die Anlage, d. h. der Türantrieb,
drucklos gemacht werden muß, um die Tür manuell öffnen zu können. Hierfür ist in
die Versorgungsleitung des Türventils ein sogenannter Nothahn eingebaut, bei dessen
manueller Betätigung die Anlage entlüftet wird.
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Eine elektro-pneumatisch gesteuerte Türbetätigungsanlage, welche mit
einem derartigen Nothahn ausgerüstet ist, ist in dem Konstruktionsblatt 809 000
0-029 der Konstruktionsunterlagen (Europa-Katalog) der Firma Wabco Fahrzeugbremsen
GmbH dargestellt.
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Da auch in c: sich öffnende Tür Perst Ir oder Gegenstände eingeklemmt
werden können, könnte man eine Einrichtung wie eingangs beschrieben, zusätzlich
für die sich öffnende Tür vorsehen, wobei allerdings diese Einrichtung die Tür lediglich
durch Entlüften der Anlage zum Stillstand bringen sollte, da hier die Umkehrung
der Türbewegung eine Gefahr für die nachfolgend durch die Tür tre+enden Fersonen
bedeuten würde. Als eine geeignete Einrichtung bietet sich ein 3/2-Wege-Ventil an.
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In bezug auf die Anordnung eines Nothahns besteht die Gefahr, daß
nach dessen Benutzung bzw. nach dessen
Zurückschaltung in die Betriebsstellung,
der Türantrieb schlagartig belüftet wird und eine dadurch ausgelöste schnelle TUrbewegung
zur Schädigung der Tür oder sogar von Personen führen kann. Man kann dem Nothahn
eine Drossel zuordnen, welche derart in die Anlage geschaltet ist, daß beim Zurückschalten
des Nothahns in die Normalstellung die Belüftung des Türantriebs zunächst gedrosselt
erfolgt, wobei die Drosselwirkung nur durch einen bewußt ausgelösten Impuls aufgehoben
werden sollte.
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Da die beschriebenen Sicherheitseinrichtungen aus mehreren Einzelgeräten
bestehen, deren Verbindung untereinander über viele Rohrleitungen geschaltet werden
muß und auch die pneumatische und/oder elektrische Steuerung dieser Geräte ebenfalls
aus Rohrleitungen und/oder elektrischen Leitungen besteht, ist die Montage umständlich
und aufgrund der zahlreichen Leitungsverbindungen und Anschlüsse reparaturanfällig,
vor allem in bezug auf Undichtigkeiten der Anlage.
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Hinzu kommt, daß das Platzangebot im Bereich der Tür knapp bemessen
ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die beschriebenen Sicherheitseinrichtungen,nämlich
das 3/2-Wege-Ventil bzw. Abschaltventil, den Nothahn und das Drosselventil, derart
zusammenzufassen, daß die Anordnung in einem gemeinsamen Gehäuse möglich ist.
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Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführte Erfindung
gelöst.
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Die in einem Gehäuse zusammengefaßte bzw. zusammengeschalteteSicherheitseinrichtung
erfüllt alle drei geforderten Funktionen, wobei sowohl eine pneumatische oder elektro-pneumatische
als auch eine manuelle Steuerung möglich sind. Von Vorteil ist, daß für das Abschaltventil
und für den Nothahn ein und derselbe Schaltkörper durch wahlweise Impuls- oder Handschaltung
diese Funktionen erfüllt.
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Es ist somit nur ein einziges Gerät erforderlich, dessen Montage zwecks
manueller Schaltung der Nothahnfunktion an einer zugänglichen Stelle erfolgen muß,
wobei zu diesem Gerät lediglich mehrere Steuerimpulsleitungen führen und nur eine
Versorgungsleitung zum Gerät hinführt und vom Gerät wegführt.
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Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind
den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Die Erfindung wird anhand von zwei Ausführungsbeispielen, welche in
den Zeichnungen dargestellt sind, näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine kombinierte
Notventileinrichtung, deren Schaltimpulse elektro-pneumatisch ausgelöst werden,
Fig. 2 eine Einrichtung wie Fig. 1, jedoch mit einem automatisch auslösbaren pneumatischen
Rückschaltimpuls der Drossel.
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Die Zeichnung in Fig. 1 zeigt eine Ventileinrichtung, die aus einem
Ventilgehäuse 1 und aus zwei in Bewegungsrichtung parallel zueinander liegenden
Schaltkolben 2 und 3 besteht, welche je nach Stellung entweder einen freien Durchgang
oder einen gedrosselten Druchgang einer Versorgungsleitung zwischen einer Einlaßöffnung
4 und einer Auslaßöffnung 5 des Gehäuses 1 freigeben oder diesen Durchgang sperren.
In der Drosselstellung ist dem Schaltkolben 2 eine Drossel 6 zugeordnet, deren Drosselwirkung
die durch die Einlaßöffnung 4 einströmende Druckluft gedrosselt aus der Auslaßöffnung
5 strömen läßt, so daß diesem Schaltkolben 2 die Funktion eines Drosselkolbens zufällt,
während der Schaltkolben 3 die Funktion eines Sperrkolbens hat.
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Zur Schaltung des Sperrkolbens 3 in die Sperrstellung sowie des Drosselkolbens
2 in die Drosselstellung ist
auf der einen Seite des Gehäuses 1
ein als Impulsgeber wirkender Elektromagnet 7 angeordnet. Eine exzentrisch ausgebildete
Steuerwelle 8 ist als manuell betätigbare Schaltung des Sperrkolbens 3 in dessen
Sperrstellung vorgesehen, wobei diese exzentrische Steuerwelle 8 derart angeordnet
und ausgebildet ist, daß der die Sperrstellung des Sperrkolbens 3 schaltende Exzenter
gleichzeitig den Drosselkolben 2 in dessen Drosselstellung schaltet.
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Zwei weitere Impulsgeber in Form eines Elektromagneten 9 und eines
Elektromagneten 10 sind auf der anderen Seite des Gehäuses 1 angeordnet, deren Impulse
eine Aufhebung der Sperrstellung des Sperrkolbens 3 bzw. eine Aufhebung der Drosselstellung
des Drosselkolbens 2 bewirken.
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Die Kolben 2 und 3 befinden sich in der Darstellung in ihrer normalen,
durch Gehäuseanschläge 11 und 12 begrenzten Betriebslage, d. h. zwischen dem Einlaß
4 und dem Auslaß 5 besteht über Ringräume 13, 14 und 15 des Drosselkolbens 2, über
einen Gehäusekanal 16 und über Ringräume 17, 18 und 19 des Sperrkolbens 3 eine durchgehende
Verbindung.
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In der anderen nicht dargestellten Stellung des Sperrkolbens 3, in
der der Kolben 3 an einem Gehäuseanschlag 20 anliegt, unterbricht der obere Teil
des Kolbens 3 die Verbindung zwischen den Ringräumen 17 und 18, und der untere Teil
des Kolbens 3 öffnet eine Verbindung zwischen dem Ringraum 19 und einem einer Entlüftungsöffnung
21 zugeordneten Ringraum 22, so daß die mit dem Anschluß 5 verbundene Anlage über
die Ringräume 19 und 22 und über die Öffnung 21 entlüftet wird.
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Das Umschalten in die Sperr- bzw. Entliiftungsstellung des Sperrkolbens
3 erfolgt gemäß der Darstellung zum einen elektro-pneumatisch durch Einschalten
des
Elektromagneten 7, dessen Anker 23 mit einem gehäusefesten
Ventilsitz 24 ein Einlaßventil 23, 24 bildet, indem der elektrische Impuls das Einlaßventil
23, 24 öffnet und die in den Anschluß 4 einströmende Druckluft über einen Gehäusekanal
25, das Einlaßventil 23, 24 und einen Gehäusekanal 26 die Oberfläche des Kolbens
3 beaufschlagt und diesen gegen den Anschlag 20 bewegt.
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Uber einen Gehäusekanal 26a wird gleichzeitig die Oberfläche des Drosselkolbens
2 beaufschlagt, so daß dieser Kolben 2 am Anschlag 32 anliegend die Drosselstellung
einnimmt.
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Zum anderen kann die Bewegung des Sperrkolbens 3 in dessen Sperrstellung
von Hand, durch Umstellen der exzentrischen Steuerwelle 8 erfolgen, wobei gleichzeitig
der Drosselkolben 2 in seine Drossel stellung bewegt wird. Zur Aufhebung der Sperrstellung
wird der Elektromagnet 9, dessen Anker 27 mit einem gehäusefesten Ventilsitz 28
ein Einlaßventil 27, 28 bildet, eingeschaltet. Der elektrische Impuls öffnet das
Einlaßventil 27, 28 und die im Gehäusekanal 16 anstehende Druckluft beaufschlagt
über einen mit dem Kanal 16 verbundenen Gehäusekanal 29, das Einlaßventil 27, 28
und einen Gehäusekanal 30 die Oberfläche 31 des Kolbens 3, wodurch dieser Kolben
3 wieder gegen den Anschlag 12 zurückbewegt wird und der Durchfluß der im Kanal
16 anstehenden Druckluft über die Ringräume 17, 18 und 19 zum Auslaß 5 wieder frei
ist.
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Durch die manuell ausgelöste Sperrstellung des Sperrkolbens 3 durch
Schaltung der Steuerwelle 8, wird durch die bereits erwähnte gleichzeitige Umschaltung
des Drosselkolbens 2 dieser gegen einen Gehäuseanschlag 32 in dessen Drossel stellung
bewegt, wobei der obere Teil des Kolbens 2 die Verbindung zwischen den Ringräumen
13 und 15 unterbricht, so daß die Druckluft vom Einlaß 4 über einen Gehäusekanal
33, die Drossel 6, einen
Ringraum 34 und den Ringraum 15 in gedrosselter
Stärke im Kanal 16 ansteht. Eine Strömung von Einlaß 4 zum Kanal 16 ist also nur
gedrosselt möglich. Die Stärke der Drosselung ist mittels einer Schraube 35 einstellbar.
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Zur Aufhebung der Drossel stellung wird der Elektromagnet 10, dessen
Anker 3G mit einem gehäusefesten Ventilsitz 37 ein Einlaßventil 36, 37 bildet, eingeschaltet.
Der elektrische Impuls öffnet das Einlaßventil 36, 37, und Druckluft strömt vom
Einlaß 4 kommend über Kanal 33, einen weiteren Kanal 38, das Einlaßventil 36, 37
und einen Kanal 39 auf die Oberfläche 40 des Drosselkolbens 2 und bewegt diesen
zurück gegen den Anschlag 11.
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Die für die elektromagnetische Impuls steuerung benötigten Entlüftungen
41, 42 und 43 können auch als Anschlüsse für eine direkte pneumatische Impulssteuerung
benutzt werden, wobei die Kolben 3 bzw. 2 über die Kanäle 26, 30 bzw. 39 mit Druckluft
direkt beaufschlagt werden, so daß die Kanäle 25, 29 bzw. 38 sowie die Einlaßventile
23/24, 27/28 bzw. 36/37 entfallen.
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Ebenso kann bei den drei genannten Impulsgebern die direkte pneumatische
Impuls steuerung auch neben die elektromag.. llsche Steuerung treten, wobei dann
die direkt steuernde Druckluft zwischen den Magneten und den Ankern durchströmt.
Die Anschlüsse 41, 42 und 43 dienen hier sowohl der Entlüftung beider elektromagnetischen
Steuerung als auch der Belüftung bei der pneumatischen Direktsteuerung.
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Die mit der Zusammenfassung der Ventileinheiten in eine einzige Ventileinrichtung
erzielbaren Notschaltfunktionen werden nachfolgend in Verbindung mit der Funktionsbeschreibung
einer Türbetätigungsanlage erläutert.
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Man geht davon aus, daß aus Reparaturgründen die pneumatische Türbetätigungsanlage
entlüftet werden muß und der Sperrkolben 3 durch manuelles Umschalten der exzentrischen
Steuerwelle 8 in seine Sperrstellung gebracht wird, d. h.
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die Verbraucheranlage wird über den Anschluß 5 nicht mehr belüftet
und gleichzeitg über die Öffnung 21 entlüftet.
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Die Schaltbewegung der Steuerwelle 8 schaltet gleichzeitig den Drosselkolben
2 in seine Drosselstellung, so daß Druckluft nur noch gedrosselt über den Einlaß
4, Kanal 33, Drossel 6, Ringräume 34 und 15, Kanal 16 zum Ringraum 17 des Sperrkolbens
3 strömen kann.
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Nach Abschluß der Reparaturarbeiten wird zunächst die exzentrische
Steuerwelle 8 in ihre Ausgangsstellung zurückgeschaltet, aber erst durch Schalten
des Elektromagneten 9 und die dadurch ausgelöste Beaufschlagung der Kolbenfläche
31 wird der Sperrkolben 3 in seine Betriebsstellung zurückgeschaltet. Würde nunmehr
die Anlage über den vollen Leitungsquerschnitt belüftet werden, so würde dies je
nach Stellung des Türventils eine schlagartige Türbewegung in Schließ- oder Öffnungsrichtung
auslösen, so daß im Bereich der Tür befindliche Personen zu Schaden kommen könnten.
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Da jedoch der Drosselkolben 2 in seiner Drosselstellung verharrt,
strömt die Druckluft nach Aufhebung der Sperrstellung es Kolbens 3 zunächst gedrosselt
in die Anlage, so daß es zu keiner schlagartigen Öffnung nder Schließbewegung der
Tür kommen kann. Erst durch Einschalten des Elektromagneten 10 wird der Drosselkolben
2 aus seiner Drossel stellung durch Beaufschlagung der Kolbenfläche 40 in seine
nicht drosselnde Stellung zurückgeschaltet, und die volle Durchflußmenge strömt
wieder in die Anlage.
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Weiterhin erfüllt die Notventileinrichtung in bezug auf das gewählte
Beispiel folgende Sicherheitsfunktion:
Geht man davon aus, daß
der Elektromagnet 7 über einen nicht dargestellten elektro-pneumatischen Schalter
mit der Öffnungskammer eines gleichfalls nicht dargestellten Türantriebs verbunden
ist, wobei eine elektrische Leitung die Verbindung mit dem elektrischen Teil des
elektro-pneumatischen Schalters herstellt, während eine pneumatische Verbindung
zwischen dem pneumatischen Teil des elektro-pneumatischen Schalters und der Öffnungskammer
des Türantriebs besteht, so wird bei einer Behinderung der Türöffnungsbewegung infolge
des dadurch entstehenden Druckanstiegs in der Türschließkammer des Türantriebs der
elektrische Kontakt des elektro-pneumatischen Schalters geschlossen, so daß der
weitergeleitete elektrische Impuls den Elektromagneten 7 erregt, und der Anker 23
von seinem Ventilsitz 24 abgehoben wird. Das Einlaßventil 23, 24 ist somit geöffnet
und die vom Einlaß 4 kommende, durch den Kanal 25, das Einlaßventil 23, 24 und den
Kanal 26 strömende Druckluft bewegt den Sperrkolben 3 in seine durch den Anschlag
20 begrenzte Sperrstellung. Somit ist auf der Sperrkolbenseite des Ventils durch
Sperren der Verbindung zwischen den Ringräumen 17 und 19 die Weiterversorgung der
Anlage mit Druckluft gesperrt und durch die gleichzeitige Herstellung einer Verbindung
zwischen den Ringräumen 19 und 22 ist die Anlage entlüftet. Die Tür kann somit von
Hand bewegt werden.
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Durch die gleichzeitige Druckbeaufschlagung des Drosselkolbens 2 über
den Kanal 26a schaltet dieser in seine Drossel stellung.
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Nach Beseitigung der Gefahr wird durch Einschalten der Türbetätigungsanlage
der Elektromagnet 9 erregt, so daß sich das Einlaßventil 27, 28 öffnet, und die
in Kanal 29 anstehende, über das Ventil 27, 28 und den Kanal 30 strömende Druckluft
bewegt den Kolben 3 aus seiner Sperrstellung gegen den Anschlag 12 in seine Betriebsstellung.
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Die Verbindung zwischen den Ringräumen 17 und 19 ist
wieder
geöffnet, während die Verbindung zwischen den Ringräumen 19 und 22 wieder unterbrochen
ist.
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Da jedoch durch die beibehaltene Drosselstellung des Kolbens 2 nach
wie vor im Ringraum 17 nur eine gedrosselte Durchflußmenge zur Verfügung steht,
kann die Tür beim Wiederbelüften der Anlage keine schlagartige Öffnungs- oder Schließbewegung
machen. Erst durch Erregen des Elektromagneten 10 bewegt sich der Drosselkolben
2 in seine Betriebs stellung zurück und die Anlage wird mit dem vollen Betriebsdruck
versorgt.
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Die Fig. 2 stellt eine Notventileinrichtung dar, in der gegenüber
dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel lediglich der Elektromagnet 10 durch
ein pneumatisches 3/2-Wege-Ventil 44, 45 47 ersetzt ist.
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Ein Ventilstößel 44 ersetzt dabei den Anker 36 in Fig. 1, so daß dieser
Stößel 44 mit einem gehäusefesten Ventilsitz 45 ein Einlaßventil 44, 45 bildet.
Die Spannung einer sich am Gehäuse 1' abstützenden Feder 46 hält den Stößel 44 in
Schließstellung des Einlaßventils 44, 45.
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Der Ventil stößel 44 bildet gleichzeitig mit seiner Stirnfläche, welche
der Stirnfläche gegenüberliegt, die das Einlaßventil 44, 45 bildet, mit einem gehäusefesten
Ventilsitz 47 ein in die Atmosphäre entlüftendes Auslaßventil 44, . , welches bei
geöffnetem t laßventil 44, 45 gegen die Spannung der Feder 46 geschlossen ist. Außerdem
besteht gegenüber der Darstellung in Fig. 1 ein Gehäusekanal 48, welcher den der
Auslaßöffnung 49 zugeordneten Ringraum 50 des Sperrkolbens 52 mit dem Einlaßventil
44, 45 verbindet.
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Im Gegensatz zur Notventileinrichtung gemäß Fig. 1 erfolgt bei dieser
Ausführungsform der Schaltimpuls zur Umschaltung des Drosselkolbens 51 aus der Drosselstellung
in die Betriebsstellung pneumatisch, d. h. nach Umschaltung des Sperrkolbens 52
aus der Sperrstellung in Betriebsstellung
wird der in gedrosselter
Weis; sich im Ringraum 50 aufbauende Druck ber den Kanal 48> das sich bei einem
bestimmten Öffnungsdruck öffnende Einlaßventil 44, 45 und den Kanal 53 auf die Oberfläche
5 des Kclbens 51 geleitet, so daß der Kolben 1 in die Betriebsstellung umschaltet
und die durch die Einlaßöffnung 56 einströmsnde Druckluft ungedrosselt in die Anlage
strömen kann.
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Die beschriebenen Notventileinrichtungen können ganz allgemein dort
eingesetzt werden, wo eine handbetätigte oder automatische Abschaltung oder auch
eine Schaltung in eine gedrosselte Funktion on Anlagen oer Maschinen zur Abwendung
einer Gefahr erforderlich ist.
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Bei dem hier beschriebenen Anwendungsbeispiel in einer Türbetätigungsanlage
ist die Einbeziehung des Türventils in die erfindunsgemäßen Ventileinrichtungen
durchaus möglich.
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