DE2118481A1

DE2118481A1 - Fluidsteuerung zum Vergleichen zweier Signale

Info

Publication number: DE2118481A1
Application number: DE19712118481
Authority: DE
Inventors: Andrew Burr Waterford Mich. Huntington (V.StA.)
Original assignee: Ross Operating Valve Co
Current assignee: Ross Operating Valve Co
Priority date: 1970-04-20
Filing date: 1971-04-15
Publication date: 1971-11-04
Also published as: FR2086202B1; JPS5248268B1; FR2086202A1; US3608583A; GB1281493A

Description

Pafentonv» U Dr. Ing. H,

DIpI. Ing. H. Η« üdc DIpI. Phys. W. Schmilz

β München 15,Mozcrfctr.23 Toi. 538 OS 86

Ross Operating Valve Company

120 E. Goldengate Avenue 12. April 1971

Detroit,Mieh. 48203, USA Anwaltsakte M-1504

Fluidsteuervorriohtung zum Vergleichen zweier Signale

Die Erfindung betrifft eine Fluidsteuervorrichtung, die in Abhängigkeit von einer Asynohronität zweier Signale eine Steuerausgangsleitung außer Betrieb setzt. Derartige Steuervorrichtungen sind beispielsweise als Sicherheitskontrollen für den Betrieb von Kupplungs- und Bremseinrichtungen für Pressen oder dergleichen verwendbar, bei dem der Pluidsteuerkreis der betreffenden Einrichtung durch zwei Ventile verläuft, die synchron zueinander arbeiten müssen, um den Pluidsteuerkreis in Betrieb zu setzen. Die Fluidsteuervorrichtung nimmt die Asynohronität zwischen den : beiden Ventilen wahr und setzt dann den Hauptkreis außer Betrieb, der nur durch eine Rückstelleinrichtung wieder in Betrieb gesetzt werden kann. Die Asynchronität kann beispielsweise durch den Ausfall eines der Steuerventile hervorgerufen werden, und die Außer- : betriebsetzung verhindert, daß der Bedienungsmann aufgrund der unkontrollierten Strömungszufuhr verletzt oder die Maschine beschädigt wird.

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Derartige Steuervorrichtungen sind beispielsweise in den US-PS 2.9O6.24-6, 3.O67.767 und 3.17O.48M· beschrieben. Diese bekannten Steuervorrichtungen besitzen verschiedene Nachteile. Einer dieser

Nachteile besteht darin, daß ihre Betriebsweise von der gegener

seitigen Beeinflussung zwei/entgegengesetzter Drücke abhängig ist, die, wenn sie genügend unausgeglichen sind, die Sicherheitseinrichtung in ihre Sicherheitsstellung veraiiieben. Bei diesem Betriebsprinzip sind der Zuverlässigkeit und der Zwangsläufigkeit der Betätigung der Steuervorrichtung eindeutige Grenzen gesetzt. Außerdem muß der unausgeglichene Druck, der die Sicherheitseinrichtung in die Sicherheitsstellung verstellt, einer Federkraft entgegenwirken, die das Sicherheitsventil in seine normale Öffnungsstellung vorspannt.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Vorrichtungen besteht in der Möglichkeit, daß ein kurzzeitiger Abfall des Hauptluftdrucks die Steuervorrichtung nicht notwendigerweise in ihrer Sicherheitsstellung verriegelt hält. Wenn beispielsweise bei den Steuer-• vorrichtungen gemäß den US-Patentschriften 2.9o6.246 und 3.o67.76 die elektrischen Schaltkreise der magnetbetätigten Steuerventile bei einem kurzzeitigen Druckausfall geschlossen werden und beide Hauptventile bei erneuter Druckzufuhr ungefähr gleichzeitig betätigt werden, verschiebt sich das Sicherheitsventil nicht in seine Sicherheitsstellung.

Ein besonderer Nachteil der Steuervorrichtung gemäß der US-PS 3.17O.U8U besteht darin, daß das Steuerventil, wenn es in sei'· Sicherheitsstellung umgeschaltet wird, das Betätigungsventil nicht unmittelbar entlüftet und der Motor erst nach Beendigung

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des Betriebszyklus und Entregung des Elektromagneten außer Betrieb gesetzt wird.

Durch die Erfindung soll eine Fluidsteuervorrichtung zum Vergleichen zweier Signale geschaffen werden, die die oben erwähnten Nachteile vermeidet. Insbesondere soll eine mit größerer Zuverlässigkeit arbeitende Steuervorrichtung geschaffen werden» die

er nicht von der Unausgeglichenheit zwei/entgegengesetzter Drücke abhängt, sondern eine scharf definierte "Ein-Aus"-Charakteristik hat. Dies wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. ;

Die erfindungsgemäße Steuervorrichtung ist eine Vorrichtung mit i "zwangsläufiger" Betätigung und digitaler Charakteristik, die nicht von der Unausgeglichenheit zweier entgegengesetzter Drücke abhängt. Das Sicherheitsventil ist ein normalerweise geschlossenes Ventil, das von einem der Feder entgegenwirkenden Druck offengehalten wird, so daß die Feder gemeinsam mit dem im Einlaß herrschenden Druck das Ventil "zwangsläufig" in seine Schließstellung (Sicherheitsstellung) umschalten. Das normalerweise geschlossene Sicherheitsventil der Erfindung macht außerdem viele Dichtungs- ' ringe, wie sie bei den bekannten Steuervorrichtungen erforderlich ; sind, überflüssig, wodurch der dem Umschalten entgegenstehende \

Reibwiderstand verringert wird.

Im Gegensatz zu den Steuervorrichtungen gemäß der US-Patentschriften 2.9O6.2UB und 3.O67.767 ist bei der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung eine unbeabsichtigte WiederInbetriebsetzung ausge-

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schlossen, wenn der Hauptdruck einmal kurzzeitig ausgefallen ist. In diesem Fall wird die gesteuerte Einrichtung in ihrem Außerbetriebszustand verriegelt, und sie kann nur durch ein Rückstellsignal wieder in Betrieb gesetzt werden.

Ferner hat eine Asynchronität zwischen den beiden gemessenen Signalen (im Gegensatz zu der Steuervorrichtung gemäß der US-PS 3.17ο.484) zur Folge, daß die Steuerausgangsleitung unabhängig von der gerade erreichten Stelle des Betriebszyklus sofort ent-) lüftet wird.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbefcpiel der Erfindung ist das Sicherheitsventil, das in der zu kontrollierenden Steuerausgangsleitung angeordnet ist, ein normalerweise geschlossenes, kolbenbetätigtes Vierweg-Ventil, wenngleich auch andere Arten von Sicherheitsventilen angewendet werden können. Bei normalen Betriebsbedingungen (wobei angenommen sei, daß das Sicherheitsventil in der oben beschriebenen Weise vorher zurückgestellt worden ~ ist) wird dem Kolben des Sicherheitsventils so lange Druck zugeführt, wie die zu vergleichenden Sigrale synchron sind, wodurch das Sicherheitsventil in seiner Öffnungsstellung gehalten wird. Der auf den Kolben einwirkende Druck wird über den Steuerausgang des Sicherheitsventils unter Zwischenschaltung einer Drosselstelle aufrechterhalten. Von der Kolbenkammer geht eine Steuerleitung ab, die jedoch gewöhnlich von einer Ablaßventileinrichtung gesperrt wird, die ihrerseits in einer Schließstellung gehalten wird. Die Mittel, mit denen die Ablaßventileinrichtung geschlos-

sen gehalten wird, bestehen aus einer Trigger leitung, die normaler-* weise zu einem Niederdruckbereich entlüftet wird.

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Die Mittel, rait denen die Triggerleitung in ihrem Entlüftungszustand gehalten wird, bestehen aus zwei normalerweise geöffneten kolbenbetätigten Vierweg-Steuerventilen. Der Einlaß eines dieser Triggerleitung-Steuerventile ist an einer Quelle konstanten Drucks angeschlossen und der Steuerausgang dieses Ventils mit dem Einlaß des zweiten Triggerleitung-Steuerventils verbunden. Der Steuerausgang des zweiten Triggerleitung-Steuerventils ist an der Triggerleitung angeschlossen.

Die Kolbenkammern der beiden Triggerleitung-Steuerventile sind mit Logikventilelementen verbunden, die von den zu vergleichenden Signalen gesteuert werden. Genauer gesagt ist die Kolbenkammer des ersten Triggerleitung-Steuerventils an dem Steuerausgang eines UND-Logikventilelements angeschlossen, so daß diese Kolbenkammer dann und nur dann mit Druck beaufschlagt wird, wenn beide Signale anliegen. Die Kolbenkammer des zweiten Triggerleitung-Steuerventils ist an dem Steuerausgang eines NOR-Logikventil elements angeschlossen, so daß diese Kolbenkammer dann und nur dann mit Druck beaufschlagt wird, wenn keines der beiden Signale anliegt. Die Triggerleitung wird somit entlüftet, so lange beide Signale oder keines der beiden Signale vorhanden sind. Sobald nur eines der beiden Signale auftritt, wird die Triggerleitung unter Druck gesetzt, worauf die Kolbenkammer des Sicherheitsventils entleert und die Steuerausgangsleitung entlüftet wird.

Wenn die Steuerausgangsleitung einmal entlüftet ist, kann sie nur dadurch wieder unter Druck gesetzt werden, daß ein Rückstellsignal eingegeben und wieder entfernt wird, nachdem die beiden

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zu vergleichenden Signale wieder synchron sind. Das Rückstellsignal wird mittels eines willkürlich betätigbaren Rückstellventils gesteuert, das an den Kolbenkammern zweier Ventile angeschlossen ist. Das erste dieser beiden Ventile ist ein kolbenbetätigtes, normalerweise geöffnetes Vierweg-Ventil, das in der Steuerleitung angeordnet ist und bei Betätigung die Kolbenkammer des Sicherheitsventils^on der Ablaßventileinrichtung trennt und mit einem Niederdruckbereich verbindet. Das Rückstellsignal wird außerdem über eine Drosselstelle mit einem zur erneuten Druckbeaufschlagung

dienenden Ventil
^ des Sicherheitsventils /verbunden. Der Einlaß dieses Ventils ist an eine Quelle konstanten Drucks angeschlossen und der Steuerausgang dieses Ventils über ein Rückschlagventil mit dem Einlaß des zum Sperren der Steuerleitung dienenden Ventil verbunden. Wenn das Rückstellsignal somit "entlüftet" wird, wird das zum Abtrennen der Steuerleitung dienende Ventil sofort in seine Öffnungsstellung umgeschaltet, worauf die Druckquelle die Kolbenkammer des Sicherheitsventils erneut mit Druck beaufschlagen kann, ehe das Druckbeaufschlagungsventil in sehe Schließstellung zurückkehrt. Damit das Druckbeaufschlagungsventil wirksam sein kann, muß sich das ™ Ablaßventil in seiner Schließstellung befinden, d.h. die Triggerleitung muß entlüftet werden. Dies wiederum bedeutet, daß die beiden verglichenen Signale beide vorhanden sein oder beide fehlen müssen.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind sämtliche Ventile, ausgenommen das Sicherheitsventil, das Rückstellventil und die Rückschlagventile, identische normalerweise geöffnete Vierweg-Ventile gleicher Bauart. In bestimmten Fällen können jedoch einige der Ventile durch normalerweise geschlossene Ventile ersetzt werden.

Dies ist in einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, bei dem die vier normalerweise geöffneten Ventile, die das UND-Logikventilelement bilden, durch ein einziges normalerweise geschlossenes Ventil ersetzt sind, was auch für die beiden Ventile, die die Druckbeaufschlagungsventileinrichtung bilden, und die beiden Ventile, die die Ablaßventileinrichtung bilden, gilt. Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel sind auch Mittel vorgesehen, mit denen sich der Grad der Signalabweichung steuern läßt, bei der das Sicherheitsventil "eingeschaltet" wird.

Anhand der Zeichnungen werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung, bei dem normalerweise geöffnete Ventile verwendet werden, wobei die Ventile in ihren Stellungen dargestellt sind, in denen die beiden verglichenen Signale A und B, das Rückstellsignal und die Steuerausgangsleitung ihren "EntlüftungsziBtand" einnehmen,

Fig. 2 einen Querschnitt durch ein bei diesem Ausführungsbeispiel verwendetes normalerweise geöffnetes Ventil,

Fig. 3 einen Querschnitt durch ein normalerweise geschlossenes Vierweg-Ventil, das als Sicherheitsventil verwendet wird,

Fig. 4 eine der Fig. 1 entsprechende Ansicht, wobei jedoch die Ventile in Stellungen dargestellt sind, die sie einnehmen, wenn das Rückstellsignal eingegeben wird und die Signale

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A und B nicht vorhanden sind,

Fig. 5 eine der Fig. ·+ entsprechende Ansicht, wobei jedoch die ' Ventile in Stellungen dargestellt sind, die sie einnehmen, wenn das Rückstellsignal "entlüftet" wird und die Steuerausgangsleitung daher unter Druck steht, während die Signale A und B immer noch nicht vorhanden sind,

Fig. 6 eine den Fign. 3 und 4 entsprechende Ansicht, wobei jedoch

die Ventile in Stellungen dargestellt sind, die sie ein-" nehmen, wenn beide Signale etwa gleichzeitig vorhanden

sind,

Fig. 7 eine den Fign. H bis 6 entsprechende Ansüit, wobei jedoch die Ventile in Stellungen dargestellt sind, die sie einnehmen, wenn nur eines der Signale vorhanden ist, wodurch die Steuerausgangsleitung entlüftet wird,

Fig. 8 eine schematische Ansicht eines zweiten Ausführungsbexspxels fc der Erfindung, bei dem einige der normalerweise geöffneten

Ventile durch normalerweise geschlossene Ventile ersetzt sind,

Fig. 8A eine teilweise schematische Ansicht einer abgewandelten Ausführungsform des UND-Logikventilelements der Fig. 8,

Fig. 8B eine teilweise schematische Ansicht einer Einrichtung zum Steuern des Grades der Signalabweichung, bei der das Sicherheitsventil betätigt wird.

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Bei dem in den Fign. 1 bis 7 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Sicherheitsventil 11 zur Steuerung einer Steuerausgangsleitung 12 vorgesehen, die zu der Bremse oder Kupplung einer Presse führt. Es sei erwähnt, daß es durchaus im Rahmen der Erfindung liegt, das Ventil 11 auch für andere Zwecke als Sicherheitszwecke zu verwenden. Wie in Fig. 3 gezeigt, besitzt das Sicherheitsventil 11 einen Einlaß 13, einen Steuerausgang IH, einen Auslaß 15 und eine Feder 16, die das Sicherheitsventil in eine den Einlaß 14 mit dem Steuerausgang 15 verbindende Stellung vorspannt. Ehe Kolbenkammer 17, die über einen Einlaß 18 (Fig. 1) gesteuert wird, kann entgegen der Federkraft und dem im Einlaß 13 herrschenden Druck mit Druck beaufschlagt werden, um das Sicherheitsventil von seiner in Fig. 1 gezeigten Schließstellung in eine Öffnungsstellung umzuschalten. Eine Leitung 19, in der sich eine Drosselstelle 2o befindet, verbindet die Steuerausgangsleitung 12 mit einer Steuerleitung 21, die die Kolbenkammer 17 mit Druck versorgt. Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ventil verläuft die" Leitung 19 unmittelbar durch den Ventilkolben.

Die Steuerleitung 21 wird normalerweise durch eine Ablaßventileinrichtung 22 gesperrt. Bei dem in den Fign. 1 bis 7 gezeigten Ausführungsbeispiel besteht die Ablaßventileinrichtung 2 2 aus zwei normalerweise geöffneten Vierweg-Ventilen 2 3 und 24. Der Steuerausgang 25 des Ventils 2 3 ist an einer Kolbenkammer 26 des Ventils 24 und die Steuerleitung 21 an dem Einlaß 67 des Ventils 24 angeschlossen. Wenn sich das Ventil 2 3 in seiner normalerweise geöffneten Stellung befindet, wird das Ventil 24 daher in seiner Schließstellung gehalten, während der Druck für die Kolbenkammer 26 von einer Quelle konstanten Drucks geliefert wird, die am

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Einlaß 27 des Ventils 23 angeschlossen ist. Jeglicher Druck in der Leitung 19 hält somit das Sicherheitsventil 11 in seiner Öffnungsstellung. In Fig. 1 befindet sich das Sicherheitsventil 11 noch in seiner Schließstellung (Entlüftungsstellung), da es noch nicht zurückgestellt worden ist. Die Fign. 5 und 6 zeigen die Ablaßventileinrichtung in einer·Stellung, in der sie die Steuerleitung sperrt und daher das Sicherheitsventil 11 in seiner öffnungsstellung hält.

Die Ablaßventileinrichtung 22 wird dadurch in ihrer Schließstellung gehalten, daß in einer Triggerleitung 28, die mit der Kolbenkammer 3o des Ventils 2 3 verbunden ist, kein Druck vorhanden ist. Die Mittel, mit denen die Triggerleitung in ihrem Entlüftungszustand gehalten wird, bestehen aus zwei normalerweise geöffneten, kolbenbetätigten Vierweg-Steuerventilen 29, 31. Der Einlaß 32 des Triggerleitung-Steuerventils 2 9 ist an einer Quelle konstanten Drucks und der STeuerausgang 33 an dem Einlaß 34 des Triggerleitung-Steuerventils■31 angeschlossen. Der Steuerausgang 35 des Triggerleitung-Steuerventils 31 ist mit der Triggerleitung verbun-

Die Kolbenkammern der beiden Triggerleitung-Steuerventile sind an Logikventilelementen angeschlossen, die ihrerseits von den zu vergleichenden Signalen gesteuert werden. Genauer gesagt ist die Kolbenkammer 36 des Triggerleitung-Steuerventils 29 an dem Steuerausgang eines UND-Logikventilelements 37 angeschlossen, so daß die Kammer 36 dann und nur dann mit Druck beaufschlagt wird, wenn beide Signale anliegen. Die Kolbenkammer 38 des Triggerleitung-Steuerventils 31 ist an dem Steuerausgang eines NOR-

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Logikventilelements 39 angeschlossen, so daß diese Kolbenkammer dann und nur dann unter Druck gesetzt wird, wenn keines der beiden Signale vorhanden ist.

Das UND-Logikventilelement 37 besteht aus vier identischen, normalerweise geöffneten Vierweg-Ventilen 41, 42, 43 und 44. Die Einlasse if5, 46 und 47 der Ventile 41, 42 und 44 sind an einer Quelle konstanten Drucks angeschlossen. Der Steuerausgang 48 des Ventils 41 ist mit der Kolbenkammer 49 des Ventils 42 und der Steuerausgang 51 des Ventils 42 mit dem Einlaß 52 des Ventils 4 verbunden. Der Steuerausgang 5 3 des Ventils 44 ist an der Kolbenkammer 54 des Ventils 4 3 und der Steuerausgang 55 des Ventils 43 an der Kolbenkammer 36 des Ventils 29 angeschlossen.

Das NOR-Logikventilelement 39 besteht aus zwei identischen, normalerweise geöffneten Vierweg-Ventilen 57, 58. Der Einlaß 59 des Ventils 57 ist an einer Quelle konstanten Drucks und der Steuerausgang 61 an dem Einlaß 62 des Ventils 58 angeschlossen. Der STeuerausgang 6 3 des Ventils 58 ist mit der Kolbenkammer 38 des Triggerleitung-Steuerventils 31 verbunden.

Die Mittel zum Zurückstellen des Sicherheitsventils 11 bestehen aus einem Sperrventil 65 zum Sperren der Steva?leitungdnd einer Druckbeaufschlagungseinrichtung 66 zur Wiederdruckbeaufschlagung des Sicherheitsventils. Das Steuerleitung-Sperrventil 65 ist ein normalerweise geöffnetes Vierwegventil, das in der Steuerleitung 21 zwischen dem Einlaß 18 der Kolbenkammer 17 des Sicherheitsventils und dem Einlaß 67 des Ventils 24 angeordnet ist.

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Genauer gesagt ist der Einlaß 68 des Steuerleitung-Sperrventils 65 mit dem Einlaß 6 7 und der Steuerausgang 69 mit dem Kolbenkammer-Einlaß 18 verbunden. Die Druckbeaufschlagungs-Ventileinrichtung 66 besteht aus zwei identischen normalerweise geöffneten Vierwegventilen 71, 72. Der Einlaß 73 des Ventils 71 ist an einer Quelle konstanten Drucks und der STeuerausgang 74 des Ventils 71 an dem Kolbenkammer-Einlaß 75 des Ventils 72 angeschlossen. Der Einlaß 76 des Ventils 72 ist mit einer Quelle konstanten Drucks und der Steuerausgang 77 des Ventils 72 mit dem Einlaß eines Rückschlagventils 78 verbunden. Der Auslaß des Rückschlagventils führt zu der Steuerleitung 21 zwischen dem Einlaß 68 des Steuerleitung-Sperrventils 65 und dem Einlaß 67 des Ventils 24.

Der Kolbenkammer-Einlaß 79 des Ventils 71 ist mit einer Drosselstelle 8o versehen. Dieser Einlafikusammen mit dem Kolbenkammer-Einlaß 81 des Steuerleitung-Sperrventils 65 ist mit dem Steuerausgang 82 eines willkürlich betätigbaren, normalerweise geschlossenen Vierweg-Ventils 83 verbunden. Der Einlaß 84 dieses Ventils ist an einer Quelle konstanten Drucks angeschlossen, so daß sich das Ventil 71 bei geschlossenem Ventil 8 3 (Fig. 1) in seiner Öffnungsstellung und das Ventil 72 in seiner Schließstellung befinden, während das Steuerleitung-Sperrventil 6 5 seine Öffnungsstellung einnimmt.

Ein zweckmäßiges normalerweise geöffnetes Vierweg-Ventil, das in der Ablaßventileinrichtung 22, als Triggerleitung-Steuerventil 2 9 und 31, in dem UND-Logikventilelement 37 und dem NOR-Logikventilelement 39, als Steuerleitung-Absperrventil 65 und in der

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Druckbeaufschlagungsventileinrichtung 66 verwendet werden kann, ist in Fig. 2 dargestellt. Dieses Ventil besitzt ein Gehäuse 65 mit Stirnplatten 86 und 87, einen Einlaß 88, einen Steuerausgang 8 9 und einen Auslaß 91. Eine Ventilscheibe 92 wird durch eine Feder 9 3 gegen einen Ventilsitz 94 gedrückt, wodurch der Steuerausgang 89 von dem Auslaß 91 getrennt und der Einlaß 88 mit dem Steuerausgang 8 9 verbunden werden. Ein Kolben 95 ist durch den in einem Kolbenkammer-Einlaß 86 herrschenden Druck derart betätigbar, daß er die Ventilscheibe 92 gegen einen Ventilsitz 97 verschiebt, so daß der Einlaß 88 von dem Steuerausgang 89 getrennt und der Steuerausgang 89 mit dem Auslaß 91 verbunden wird.

Im folgenden wird die Betriebsweise der Fluidsteuervorrichtung beschrieben. Es sei zunächst angenommen, daß sich das Sicherheitsventil 11 und das Rückstellventil 8 3 in ihrer Schließstellung (Entlüftungsstellung) befinden und die Signale A und B nicht vorhanden sind, so daß die verschiedenen Teile der Fluidsteuervorrichtung die in Fig. 1 gezeigte Stellung einnehmen. Die Steuerleitung 21 und die Steuerausgangsleitung 12 werden entlüftet. Die Triggerleitung 28 wird ebenfalls entlüftet und die Ablaßventileinrichtung 22 wird, bedingt durch die Stellung des Ventils 24, geschlossen.

Bei Betätigung des Rückstellventils 83 werden die Ventile 65 und 71 in ihre Schließstellung (Fig. 4) umgeschaltet. Dadurch wird das Ventil 72 in seine: Öffnungsstellung umgeschaltet, so daß Druck in den Abschnitt 21a der Steuerleitung 21 zwischen den Ventilen 6 5 und 24 gelangt, die beide geschlossen bleiben. Das Sicherheitsventil 11 bleibt in seiner Schließstellung (Entlüftungs-

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stellung), so daß die Steuerausgangsleitung 12 entlüftet bleibt. Da das Steuerleitung-Sperrventil 6 5 die Kolbenkanuner 17 des Sicherheitsventils so lange mit dem Niederdruckbereich verbindet, wie das Rückstellventil 8 3 betätigt wird, kann die Steuerausgangsleitung 12 bei nach unten verschobenem Rückstellventil 8 3 nicht in Betrieb gesetzt werden.

Nach Lösen des Rückstellventils 8 3 nehmen die verschiedenen Teile der Fluidsteuervorrichtung die in Fig. 5 gezeigte Stellung ein. ^ Das Steuerleitung-Absperrventil 65 kehrt zuerst in seine Öffnungsstellung zurück, während die Druckbeaufschlagungs-Ventileinrichtung 66, wie in Fig. M- gezeigt, geöffnet bleibt, so daß der Druck vom Einlaß 76 durch das Rückschlagventil 78 und das Steuerleitung-Sperrventil 65 in die Kolbenkammer 17 des Sicherheitsventils 11 strömt, wodurch das Sicherheitsventil 11 geöffnet und die Steuerausgangsleitung 12 unter Druck gesetzt wird. Wenn die Kolbenkammer des Ventils 71 über die Drosselstelle 8o genügend entlüftet worden ist, so daß dieses Ventil in seine in Fig. 5 gezeigte öffnungsstellung gelangen kann (wodurch Ventil 72 in seine Schließstellung umgeschaltet wird), bleibt das Sicherheitsventil 11 aufgrund des Drucks, der von der Leitung 12 durch die Drosselstelle 2o in die Kibenkammer 17 gelangt, geöffnet. Die Ablaßventileinrichtung 2 2 bleibt geschlossen, da die Triggerleitung 2 8 immer noch entlüftet wird.

Es sei hervorgehoben, daß, da das Ventil 8 3 zur Wiederinbetriebsetzung der Fluidsteuervorrichtung "eingeschaltet" und "ausgeschaltet" werden muß, die "Rückstellsicherung" nicht dadurch umgangen werden kann, daß dieses Ventil niedergehalten wird.

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Wenn die Signale A und B gleichzeitig eingegeben werden, nachdem die Teile der Fluidsteuervorrxchtung die in Fig. 5 gezeigte Stellung eingenommen haben, werden sie in die in Fig. 6 gezeigte Stellung umgeschaltet. Bei Auftreten des Signals A werden die Ventile 41 und 57 in ihre" Schließstellung (Entlüftungsstellung) bewegt. Beim Umschalten des Ventils Hl wird das Ventil 42 in seine öffnungsstellung verschoben. Bei Auftreten des Signals B werden die Ventile 44 und 58 in ihre Schließstellung (Entlüftungsstellung) umgeschaltet. Durch Umschalten des Ventils 44 wird das Ventil 4 3 in seine Öffnungsstellung bewegt. Somit gelangt Druckluft durch die Ventile 42 und 4 3 in die Kolbenkammer 36

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des Ventils^ wodurch dieses Ventil in seine Schließstellung (Entlüftungsstellung) umgeschaltet wird. Durch Umschalten des Ventils 58 wird die Kolbenkammer 38 des Ventils 31 entlüftet, so daß dieses Ventil in seine Öffnungsstellung gelangt. Die Triggerleitung 28, die über das Ventil 31 mit dem Auslaß des Ventils 2 9 verbunden ist, bleibt somit entlüftet. Die Ablaßventileinrichtung 2 2 bleibt somit in ihrer Schließstellung, so daß das Sicherheitsventil 11 offengehalten und die Steuerausgangsleitung 12 mit Druck beaufschlagt wird. Bei gleichzeitigem Verschwinden der Signale A und B kehren die verschiedenen Teile der Fluidsteuervorrxchtung in ihre in Fig. 5 gezeigte Stellung zurück.

Fig. 7 zeigt die Betriebsweise der Flidsteuervorrichtung für den Fall, daß eines der beiden Signale (beispielsweise Signal B) verlorengeht. Die Ventile 44 und 58 kehren dann in ihre Öffnungsstellung zurück. Dies hat keinen Einfluß auf das Ventil 31, aber durch die Druckbeaufschlagung der Kammer 54 des Ventils 4 3 (über

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das offene Ventil H*O wird das-Ventil hZ in seine Entlüftungsstellung umgeschaltetj wodurch das Ventil 29 in seine Öffnungsstellung -umgeschaltet wird. Druck gelangt durch die Ventile 29 und 31 in die Trigger leitung 28. Wenn dies geschieht* verfeindet die ÄblaEventileinriehtung 22 die 8 teuer leitung 21 mit dem Niederdruckbereicln Dies erfolgt dadurch, daß das Ventil 23 in seine Entlüftungsstellung umgeschaltet wird, wodurch das Ventil 2M· geöffnet wird. Da der Steuerausgang 98 des Ventils 2k mit der ^: Atmosphäre verbunden ist₅ wird die Kolbenkamnier 17 des Sieherfc heitsventils 11 durch die Ventile 85 und 2H entlüftet. Das \ Sicherheitsventil 11 kehrt somit in seine Entlüftungsstellung (Sicherheitsstellung) zurück, in der die Steuerausgangsleitung 12 entlüftet wird.

Das Vorhandensein der Drosselstelle 2o stellt sicher, daß das Sicherheitsventil 11 in seine Entlüxtungsstellüng umgeschaltet wird» da die Steuerleitung 21 von der Steuerausgangsleitung 12 nicht schnell genug mit Druck versorgt werden kann, um das Sicherheitsventil in seiner Öffnungsstellung zu halten. Das Vorhandensein einer Verbindung (Mitte der Drosselstelle 2o) zwischen der Steuerausgangsleitung 12 und der Steuerleitung 21 ist natürlich notwendig, vm den Druck in der Steuerleitung aufrechtzuerhalten, wenn das Sicherheitsventil geöffnet und die Ablaßventileinrichtung 2 2 geschlossen ist.

Um die Fluidsteuez^orriehfung wie de*? Ia Betrieb zu setzen, muß ■ dia ÄblaS'/eB"fcilei?irit2h'cuKg 22 m&s^at. dadurch geschlossen werden₉ daS die Signale A \md 3 z-ii-süQ's- glsiehs -Her'ts aünsS^Esn» WauB bei-

das Ventil 44 in seine Entlüftungsstellung umgeschaltet werden, in der es das Ventil 43 in seine Öffnungsstellung umschaltet,wodurch wiederum das Ventil 29 zur Entlüftung der Triggerleitung 28 in seine Entlüftungsstellung umgeschaltet würde. Dies würde das Ventil 23 öffnen und das Ventil 24 schließen, wodurch die Steuerleitung 21 gesperrt würde. Andererseits könnte das Signal A freigegeben werden; in diesem Fall würden die Teile der Fluidsteuervorrichtung in ihre in Fig. 1 gezeigte Stellung zurückkehren, in der die Ablaßventileinrichtung 22 ebenfalls geschlossen ist.

Wenn dies einmal geschehen istj hat die Zufuhr und erneute Abfuhr des Rückstelldrucks in den Einlassen 79 und 81 zur Folge, daß die Einzelteile der Fluidsteuervorrichtung unter Durchgang durch die in Fig. 4 gezeigte Stellung in die in Fig. 5 gezeigte Stellung gelangen. Wenn sie diese Stellung einmal einnehmen, können die Signale A und B synchron zueinander eingegeben und wieder entfernt werden, ohne daß dadurch der Druck in der Steuerausgangsleitung 12 beeinflußt wird.

Die Betriebsweise der Fluidsteuervorrichtung ist ferner derart, daß die Steuerausgangsleitung bei einem kurzzeitigen Ausfall des Luftdrucks zur Sicherung in ihrem Entlüftungszustand verriegelt wird, wobei die Wiederinbetriebsetzung nur durch Anlegen und Beenden des Rückstellsignals möglich ist. Es sei beispielsweise angenommen, daß die verschiedenen Teile der Fluidsteuervorrichtung ihre in Fig. 5 gezeigte Stellung einnehmen, in der die Steuerausgangsleitung 12 mit Druck beaufschlagt ist. Ein Ausfall des Versorgungsdrucks hat zur Folge, daß das Ventil 24 der Ablaßventil-

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einrichtung in seine Öffnungsstellung umgeschaltet wird, wodurch die Steuerleitung 21 entlüftet wird. Dadurch wird das Sicherheitsventil 11 in seine Sicherheitsstellung (sntlüftungssteilung) umgeschaltet, in der die Steuerausgangsleitung 12 entlüftet wird. Das Ventil 72 der Druckbeaufschlagungs-Ventileinrichtung 66 bewegt sich in seine öffnungsstellungj dies hat jedoch keine Wirkung, da kein Druck vorhanden ist. Wenn der Druckausfall beendet ist, kehrt das Ventil 72 sofort in seine Schließstellung zurück. Das Ventil 24 der/blaßventileinrichtung kehrt ebenfalls in seine Schließstellung zurück; die Steuerleitung 21 bleibt jedoch entlüftet, und die Teile der Pluidsteuervorrichtung nehmen ihre in Flg.1 gezeigte Stellung ein. Die einzige Möglichkeit, die Steuerleitung 21 wieder mit Druck zu beaufschlagen und das Sicherheitsventil 11 dadurch in seine öffnungs*ellung zurückzubewegen, besteht darin, das Ruckste11signal, wie oben beschrieben, einzugeben und wieder abzuführen.

Fig. 8 zeigt ein zweites AusfUhrungsbeispiel der Erfindung, das im wesentlichen dem oben beschriebenen entspricht, bei dem jedoch einige der normalerweise geöffneten Ventile durch normalerweise geschlossene Ventile ersetzt sind. Insbesondere ist die Ablaßventileinrichtung 22 des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels, die von zwei normalerweise geöffneten Ventilen gebildet wird, durch ein einziges normalerweise geschlossenes Ventil 101 ersetzt. Das UND-Logikvent11element 37, das aus vier normalerweise geöffneten Ventilen besteht, ist durch ein einziges normalerweise geschlossenes Ventil 102 ersetzt. Die beiden normalerweise geöffneten Ventile, die die Druckbeaulschlagungsventileinrichtung 66 bilden, sind durch ein einziges normalerweise geschlossenes Ventil 103 ersetzt.

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Die Betriebswelse des in Pig, 8 gezeigten Aueführungsbeispiels ist die gleiche wie die des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels. Pig. 8 zeigt die verschiedenen Teile der Fluldsteuervorrichtung in; einer Stellung entsprechend der in Pig. I gezeigten Stellung. Das heißt, daß das Sicherheitsventil 11 seine Schließstellung (Entlüftungsstellung) einnimmt und das Ablaßventil 101 sieh in seiner Schließstellung befindet, die Steuerleitung 21 Jedoch nicht mit Druck beaufschlagt ist. Durch "Einschalten" und "Ausschalten" des

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Rückstellventils 8j5 werden die Steuerleitung/21 mit Druck beaufschlagt und das Sicherheitsventil 11 geöffnet, so daß der Steuerausgangsleitung 12 Druck zugeführt wird. Die Steuerausgangsleitung bleibt dann so lange mit Druck beaufschlagt, wie die Signale A und B gleichzeitig vorhanden oder nicht vorhanden sind. Wenn die ; Signale A und B nicht vorhanden sind, hält das NOR-Logikventilelement 39 die Triggerleitung 26 entlüftet, indem es das Triggerleitung-Steuerventil J>1 in seine Entlüftungsstellung hält. Wenn beide Signale A und B vorhanden sind, hält das UND-Logikventllelement 102 das Ventil 29 in seiner Entlüftungsstellung, und das Ventil Jl wird in seine Öffnungsstellung bewegt, wodurch die Triggerlei tung; 23 entlüftet bleibt. Bei Vorhandensein nur eines der bei den Signale A und B wird die Leitung 28 mit Druck beaufschlagt und die Leitung 21 entlüftet, wodurch das Sicherheitsventil 11 in seine Sntlüftungsstellung umgeschaltet wird.

Wenn auch bei dem in Fig. 8 gezeigten Ausführungsbeispiel die Ablaßventileinrichtung, das UND-Logikventilelement und das Rückstellventil jeweils als normal erweis a ^eschl :■" -s^ns Tsntile ausgebildet sind, kann natürlich olr^s oder zwei ci.js^. '^:,i-.iz!,1b wie in fern oben beschrieben-:·;- Äusr^irur-::.;- -r'.-;;-.'. V. ■:;: -'. . z^^rn-Γ.-;—ν se

geöffneten Ventil gebildet werden.

Fig. 8ä zeigt eine andere Ausführungsform eines UHD-Logikventilelements, bei dem zwei normalerweise geschlossene, in Reihe geschaltete Ventile verwendet werden, von denen das eine durch das Signal A und das andere durch das Signal B betätigt wird. Diese Ventile sind mit 201 und 202 bezeichnet und können das Ventil 102 in denjenigen Fällen ersetzen, in denen die Signalkapazität begrenzt ist. Wenn beispielsweise die Signale von verhältnismäßig kleinen öffnungen der Betätigungszylinder zweier Hauptventile abgegeben werden, ; könnte das Signal A in Fig. 8 zu schwach sein, um das Ventil 29 zu betätigen. In solch einem Fall können die Ventile 201 und 202 als das UND-Logikventilelement verwendet werden; in diesem Fall

steht der gesamte Versorgungsdruck im Einlaß 203 des Ventils 201 augenblicklich zur Verfügung, um das Ventil 29 jedesmal umzuschalten, wenn die Signale A und B empfangen werden.

Figur 8b zeigt eine andere Konstruktion, die in der Triggerleitung 28 angeordnet werden kann, wenn es erwünscht ist, das Sicherheitsventil 11 nur dann in seine Entlüftungsstellung umzuschalten, wenn eine bestimmte Synchronabweichung zwischen den Signalen A und B auftritt. Diese andere Konstruktion weist eine in der Leitung 28 angeordnete Drosselstelle 301 und ein dazu parallel geschaltetes Rückschlagventil 302 auf. Das Rückschlagventil 302 ist derart angeordnet, daß es die Strömung in die Ablaßventileinrichtung sperrt, jedoch aus der Ablaßventileinrichtung freigibt. In diesem Pail wird die Ablaßventileinrichtung (Ventil 101 in Fig. 8) bei einer Druckbeaufschlagung dex³ ^riggerleitung 28 nicht .unmittelbar

.in ihre Öffnungsstellung umgeschaltet, da die Drosselstelle 301 diese Wirkung in vorgegebener Weise verzögert.

1 0 9 8 A 5 / 1 2 5 1

Claims

Pofenfonwa«· * Dr. Ing. H. Negendank

Dipl. Ing. H. Heu* Dipl. PHys» W. Schmitz eMinchen «,Mosor Wr.23

T«t 5380586

Ross Operating Valve Company

E. Goldengate Avenue 13. April 1971

Detroit,Mich.48203, USA . Anwaltsakte M-1504

Patentansprüche

1. Pluidsteuervorrichtung zum Vergleichen zweier Signale, gekennzeichnet durch ein Sicherheitsventil (11) mit einem unter konstantem Druck stehenden Einlaß (13) und mindestens einem Steuerausgang (14), eine Vorspanneinrichtung (16), die das Sicherheitsventil in einer den Einlaß vom Steuerausgang trennenden Schließstellung hält, eine Kolbenkammer (17)* die mit Druck beaufschlagbar ist, um das Sicherheitsventil (11) in eine den Einlaß mit dem Steuerausgang verbindende Öffnungsstellung zu bewegen, eine Steuerleitung (21), die an der KoI-benkammer (17) angeschlossen ist, eine Ablaßventileinrichtung (22;101), die an die Steuerleitung (21) angeschlossen und normalerweise in einer die Steuerleitung (21) sperrenden Stellung gehalten ist, eine Triggerleitung (28), die an der Ablaßventileinrichtung (22;101) angeschlossen ist, wobei die Ablaßventileinrichtung bei Druck in der Triggerleitung die Steuerleitung entlüftet, zwei normalerweise geöffnete, zur Steuerung der Triggerleitung dienende Vierweg-Steuerventile (29*31)* von denen jedes eine Kolbenkammer (36,38) zum Umschalten des

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Steuerventils in eine Schließstellung (BntlUftungsstellung)aufweist, eine konstante Druekquelle, die an dem Einlaß (32) des ersten (29) der beiden TriggerlÄitung-Steuerventlle (29*31) angeschlossen ist, wobei der Steuerausgang (33) des ersten Triggerleitung-Steuerventils (29) an dem Einlaß (34) des zweiten Triggerleitung-Steuerventils (31) und der Steuerausgang (35) des zweiten Triggerleitung-Steuerventils (31) an der Triggerleitung (28) angeschlossen ist, ein UND-Logikventilelement (37;102), das an der Kolbenkammer (36) eines (29) der Triggerleitung-Steuerventile angeschlossen ist, ein NOR-Logikventilelement (39)* das an der Kolbenkammer (38) des anderen Triggerleitung-Steuerventils angeschlossen ist, und zwei Signalleitungen (A,B), von denen Jede sowohl mit dem UND- als auch NOR-Logikventilelement (37,35) verbunden ist, derart, daß bei gleichzeitigem Vorhandensein oder Nichtvorhandensein beider Signale (A,B) die Triggerleitung (28) entlüftet bleibt, bei Vorhandensein jedoch nur eines der beiden Signale die Triggerleitung mit Druck beaufschlagt wird, um die Steuerleitung (21) zu entlüften und das Sicherheitsventil (11) in seine Entlüftungsstellung umzuschalten.

2. Fluidsteuervorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Verbindung (19)zwischen der Steuerausgangsleitung (12) des Sicherheitsventils und der Steuerleitung (21), wobei eine Drosselstelle (20) in der Verbindung angeordnet ist,

3. Fluidsteuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablaßventileinrichtung (22) zwei kolbenbe-

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tätigte, normalerweise geöffnete Vierweg-Ventile (23,24) aufweist, daß der Einlaß (27) des ersten (23) dieser Ventile "an ' , einer Quelle konstanten Drucks, der Steuerausgang (25) des ersten Ventils an der Kolbenkammer (26) des zweiten Ventils (24), der Einlaß (67) des zweiten Ventils (24) an der Steuerleitung [ (21). und der Auslaß des zweiten Ventils an der Atmosphäre angeschlossen ist.

4. Fluidsteuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn-¹ zeichnet, daß die Ablaßventileinrichtung' ein einziges, norma- ι lerweise geschlossenes Vierweg-Ventil (101) mit einer an der Triggerleitung (28) angeschlossenen Kolbenkammer aufweist,und daß der Einlaß dieses Ventils mit der Steuerleitung (21) und ' der Steuerausgang dieses Ventils mit der Atmosphäre verbunden ist (Pig. 8).

5· Fluidsteuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das UND-Logikvent11element (37) vier Identische, normalerweise geöffnete, kolbenbetätigte Vierweg-Ventile (41,42,43,44) aufweist, daß eine Quelle konstanten Drucks an dem Einlaß (45) des ersten (4l) dieser Ventile, der Steuerausgang (48) des ersten Ventils (41) anjder Kolbenkammer (49) des zweiten Ventils (42), der Einlaß (46) des zweiten Ventils (42) an einer Quelle konstanten Drucks und dar Steuerausgang (51) des zweiten Ventils (42) an dem Einlaß (52) des dritten Ventils (43) angeschlossen ist, daß die Verbindung zwischen dem UND-Logikventilelement (37) und dem einen Triggerleitung-Steuerventil (29) von dem Steuerausgang (55) des dritten Ventils (43) abgeht, daß das vierte Ventil (44) mit

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und

seinem Einlaß (47) an einer Quelle konstanten Drucks/mit seinem Steuerausgang (53) an der Kolbenkammer (54) des dritten Ventils (4j) angeschlossen ist, und daß die Kolbenkammern des ersten und vierten Ventils (41,44) mit den beiden Signalen (A,B) beaufschlagbar sind.

6. Fluidsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das UND-Logikventilelement aus einen! einzigen normalerweise geschlossenen Vierweg-Ventil (102) besteht, dessen Kolbenkammer mit dem einen Signal (A) und dessen; Einlaß mit dem anderen Signal (B) beaufschlagbar ist (Fig. 8).,

7. Fluidsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch)

gekennzeichnet, daß das UND-Logikventilelement zwei normaler- , weise geschlossene Vierweg-Ventile (201,202) aufweist, deren ! Kolbenkammern mit den beiden Signalleitungen (A,B) verbunden sind, und daß der Einlaß (203) eines (201) dieser Ventile an einer Quelle konstanten Drucks und der Steuerausgang dieses Ventils an dem Einlaß des anderen Ventils (202) angeschlossen ist (Fig. 8A).

8. Fluidsteuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Rückstelleinrichtung (65,66) zum Zurückstellen des Sicherheitsventils (11), bestehend aus einem normalerweise geöffneten, zum Sperren der Steuerleitung dienenden Vierweg-Ventil (65), das in der Steuerleitung (21) zwischen der "Äbläßveht-xlsiririohtung (22) und der IColbenkammer (.17) des Sicherheitsventils "(11) angeordnet ist, <xin-3F Druck-'^aufyohiagün^s-Vent,.1 ^Uividhtmm"(fiC110"j/ die ^U-oh-.m upm

Steuerleitung-Sperrventil (65) und der Ablaßventileinrichtung (22) an der Steuerleitung (21) angeschlossen ist, und einer mit Druck beaufschlagbaren Rückstelleitung (8o,8l), die an den Kolbenkammern des St euer leitung-Sperrventils (65) und der Druckbeaufsehlagungs-Ventileinrichtung (66) angeschlossen ist, wobei die an der Kolbenkammer der Druckbeaufschlagungs-Ventil-. einrichtung angeschlossene Leitung eine Drosselstelle (80) aufweist.

^ 9· Fluidsteuervorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Druckbeaufschlagungsventileinrichtung (66; 103) und der Steuerleitung (21) ein Rückschlagventil (78) angeordnet ist, das eine Strömung nur in Richtung der Steuerlet tung zuläßt.

10. Fluidsteuervorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckbeaufschlagungs-Ventileinrichtung (66) zwei identische, normalerweise geöffnete Vierweg-Ventile (71* 72) aufweist, und daß das eine dieser Ventile (71) mit seinem ™ Einlaß (75) an einer Quelle konstanten Drucks und mit seinem Steuerausgang (7²O an der Kolbenkammer (75) des zweiten Ventils (72) angeschlossen ist, und daß der Einlaß (76) des zweiten Ventils (72) mit einer Quelle konstanten Drucks verbunden ist.

11. fluidsteuervorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet., daß die Druckbeaufschlagungs-Ventileinriehtimg aus einem normalerweise geschlossenen Vierwäg-Ventil (103) fossteht₅ das mit seinem linlaß an einer Quells konstanten Drucks

und mit seinem Steuerausgang an der Steuerleitung (21) ange- ■ schlossen ist(Pig. 8).

12. Pluidsteuervorriehtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherheitsventil (11) aus einem normalerweise geschlossenen Vierweg-Ventil besteht (Fig.3)

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