DE1104785B

DE1104785B - Hilfsgesteuerte UEberdruck-Entlastungs-vorrichtung fuer hydraulische Anlagen

Info

Publication number: DE1104785B
Application number: DEE9079A
Authority: DE
Inventors: Frank Hathorn Towler; John Maurice Towler
Original assignee: Electraulic Presses Ltd
Current assignee: Electraulic Presses Ltd
Priority date: 1953-06-06
Filing date: 1954-06-03
Publication date: 1961-04-13

Description

Hilfsgesteuerte Uberdruck-Entlastungsvorrichtung für hydraulische Anlagen Die Erfindung bezieht sich auf hilfsgesteuerte überdruck-Entlastungsvorrichtungen für hydraulische Anlagen.
Es ist bekannt, eine solche Entlastungsvorrichtung mit einem Verschlußstück vorzusehen, das in Schließrichtung von einer Flüssigkeitsfeder und vom abzusichernden Druck in der Öffnungsrichtung belastet wird.
Von einer solchen hilfsgesteuerten Überdruck-Entlastungsvorrichtung weicht die vorliegende Erfindung dadurch ab, daß die Hilfssteuerung der Entlastungsvorrichtung gemäß der Erfindung bei einem vorbestimmten Druck eine Verbindung zwischen der abzusichernden Anlage und der Flüssigkeitsfederung absperrt, so daß der Druck in der Flüssigkeitsfeder mit dem Druck in der Anlage nicht weiter ansteigt und das Hauptverschlußstück vom weiter ansteigenden Druck in der Anlage geöffnet wird.
Durch eine solche Ausführung wird im Vergleich zu den bekannten überdruck-Entlastungsvorrichtungen der Vorteil erzielt, daß die Kraft der Flüssigkeitsfeder nach dem Ansprechen zunächst noch zunimmt, wodurch das Ventil also weich geöffnet wird, da das Hauptverschlußstück nicht von einem konstanten Flüssigkeitsdruck belastet wird.
Ein weiterer durch die Erfindung erzie,,dY Vorteil liegt darin, daß das Verschlußstück übermäßige Drücke in der Anlage abfängt, sofern der Druck mit einer hohen Geschwindigkeit ansteigen sollte. Schließlich besteht ein Vorteil der Erfindung darin, daß der Druck in der Flüssigkeitsfeder sich allmählich mit dem Druck in der Anlage aufbaut und daher im Gegensatz zu einer bekannten Entlastungsvorrichtung nicht konstant ist.
Nach einer praktischen Ausführungsform der Erfindung erfüllt bei einer Überdruck-Entlastungsvorrichtung die Hilfssteuerung bei weiter ansteigendem Druck in der Anlage die Aufgabe, die Flüssigkeitsfeder zu entlasten.
Wenn verschiedene maximale Drücke erforderlich sind, die von je einem Zylinder, z. B. einer hydraulischen Maschine, oder durch die gegenüberliegenden Enden eines einzigen Zylinders ausgeübt werden sollen, können gemäß der Erfindung mehr als ein Hilfssteuer in Reihenschaltung in Verbindung mit dem Versehlußstüek und dessen Flüssigkeitsfeder verwendet werden, wobei dann jede Hilfssteuerung auf einen verschieden hohen Druck eingestellt werden kann.
Nach einer praktischen Ausführungsform der Erfindung kann die Hilfssteuerung bzw. Hilfssteuerungen als ein Kolbenschieber ausgebildet sein, der bei seiner Öffnungsoder Schließbewegung den Durchfluß allmählich freigibt bzw. absperrt. Es kann zweckmäßig sein, den innerhalb der Flüssigkeitsfeder angeordneten Flüssigkeitskörper teilweise innerhalb eines hermetisch verschlossenen Federgehäuses an dem Verschlußstück und teilweise in einem zugeordneten Behälter von vorbestimmtem Rauminhalt (Kessel) zu halten, um die Flüssigkeitsfeder selbst nicht zu groß auszubilden, jedoch kann auch der gesamte Flüssigkeitskörper, der die Flüssigkeitsfeder bildet, innerhalb des Gehäuses des Verschlußstückes angeordnet sein.
In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise zur Darstellung gebracht. Fig. 1 ist eine Schnittansicht des Verschlußstückes mit Flüssigkeitsfeder; Fig. 2 ist eine Schnittansicht einer Hilfssteuerung, die zum Regeln des Druckes der Flüssigkeitsfeder dient; Fig.3 ist eine zusammengesetzte Ansicht, welche dieVentilspindel und Ventilbuchse der Hilfssteuerung in drei Arbeitsstellungen wiedergibt, die mit A, B und C bezeichnet sind; Fig. 4 ist eine schematische Ansicht, welche die verlegten Rohre einer hydraulischen Anlage wiedergibt, an welcher die Erfindung verkörpert ist und in welcher zwei Hilfssteuerungen in Reihe geschaltet sind, so daß an jede Seite des Kolbens in einem hydraulischen Zylinder verschieden hohe Drücke angelegt werden können. Das Verschlußstück mit Flüssigkeitsfeder, das allgemein mit 32 bezeichnet ist, enthält gemäß Fig. 1 ein Gehäuse 1 mit einer Längsbohrung und einem in ihr verschiebbaren Ventilkolben 2. Das untere Ende des Ventilkolbens 2 ist zur Druckflüssigkeit in der Anlage durch einen Einlaß 3 hindurch dauernd offen, und das obere Ende des Ventilkolbens 2 ist innerhalb eines hermetisch verschlossenen Federgehäuses 4 mit Eimaß 5 angeordnet, durch den hindurch Druckflüssigkeit in das Innere des Federgehäuses 4 eintreten kann, um einen Teil des Flüssigkeitskörpers zu bilden. der die vorgenannte Flüssigkeitsfeder 32 bildet. Im Federgehäuse 4 ist eine leichte Feder 6 untergebracht, die auf das gegenüberliegende Ende des Ventilkolbens 2 z. B. einen Druck von 7 kg/cm2 ausüben kann, um den Ventilkolben 2 in seine normale oder Schließlage zu drücken.
Damit die Rückkehrbewegung des Ventilkolbens 2 gedämpft werden kann, ist eine Dämpfungsscheibe 7 am oberen Ende des Ventilkolbens 2 vorgesehen, und damit diese Scheibe 7 die Öffnungsbewegung des Ventilkolbens 2 nicht dämpft, ist sie in axialer Richtung begrenzt frei beweglich, um auf diese Weise einen Verschluß zu bilden, der den freien Durchgang von Flüssigkeit bei der Schließbewegung des Ventilkolbens 2 verhindert und diesen Verschluß unterbricht und während der Öffnungsbewegung des Ventilkolbens 2 einen freien Durchgang von Flüssigkeit über einen Schlitz 8 gestattet.
Wenn der Druck in einer hydraulischen Anlage 33 und daher der gegen das untere Ende des Ventilkolbens 2 wirkende Druck ausreicht, um die entgegengesetzt gerichteten kombinierten Drücke der Flüssigkeitsfeder und der leichten Feder 6 zu überwinden, wird der Ventilkolben 2 durch Zusammendrücken der Flüssigkeit und der Feder 6 aufwärts gedrückt, bis Öffnungen 9, die zu einem Auslaß 10 führen, freigelegt werden und dadurch ein Entlasten von Druck in der hydraulischen Anlage erreicht wird.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform reicht der Rauminhalt des Federgehäuses 4 nicht aus, um das gesamte Flüssigkeitsvolumen für die Flüssigkeitsfeder zu enthalten; der weiter erforderliche Rauminhalt wird daher in Form eines besonderen Kessels 11 von vorbestimmtem Aufnahmevermögen (Fig. 4) gebildet, und das Innere dieses Kessels 11 steht mit dem Inneren des Federgehäuses 4 durch den Einlaß 5 in Verbindung.
Zum Zwecke, die Flüssigkeitsfeder bei Verwendung in der hydraulischen Anlage anzupassen, um in ihr einen vorbestimmten maximalen Druck aufrechtzuerhalten, so daß die Flüssigkeitsfeder gleichermaßen auf einen sehr langsamen oder sehr schnellen Druckanstieg anspricht, ist es erforderlich, den Druck der Flüssigkeitsfeder regelbar zu erhöhen, so daß der Druck mit einer Geschwindigkeit entsprechend dem Druckanstieg in der Anlage ansteigt, bis ein vorbestimmter maximaler Druck in der Anlage erreicht ist; dann wird der Druck der auf diese Weise erhaltenen Flüssigkeitsfeder konstant gehalten, und bei weiterem Druckanstieg in der Anlage kann sich der Ventilkolben 2 der Flüssigkeitsfeder bewegen und sie zusammendrücken, um so die hydraulische Anlage über den Auslaß 10 zu entlasten.
Zu diesem Zweck wird eine in Fig. 2 dargestellte Hilfssteuerung entweder als Einzelsteuerung oder als zwei in Reihe geschaltete Steuerungen auf die in Fig. 4 dargestellte Weise verwendet.
Die in Fig.2 dargestellte Hilfssteuerung enthält ein Gehäuse 12 mit Längsbohrung und nimmt eine Buchse 13 mit Preßsitz auf, die mit einer Bohrung versehen ist, in der ein Ventilkolben 14 verschiebbar angeordnet ist. Das Gehäuse 12 hat an seinem unteren Ende einen ersten Einlaß 15 für Druckflüssigkeit aus der Anlage zu einem Raum 16, der das untere Ende des Ventilkolbens 14 enthält, einen zweiten Einlaß 17, der von dem ersten Einlaß 15 im Abstand angeordnet ist, um Druckflüssigkeit entweder unmittelbar aus der Anlage oder aus einem in Reihe mit ihm geschalteten Umschaltventil aufzunehmen, einen ersten Auslaß18 zur Abgabe von Druckflüssigkeit entweder unmittelbar zum Kessel 11 oder zu dem zweiten Einlaß einer weiteren Hilfssteuerung (Fig. 4), wobei der erste Auslaß 18 von dem zweiten Einlaß 17 im Abstand angeordnet ist, und einen zweiten Auslaß 19, der von dem ersten Auslaß 18 im Abstand angeordnet ist.
Die Ein- und Auslässe 17 bis 19 sind mit dem Inneren der Buchse 13 durch ringförmige Ausnehmungen 20 und radiale Leitungen 21 verbunden, und diese radialen Leitungen 21 können nacheinander durch den Ventilkolben 14 freigelegt werden, wenn er sich aus der in Fig. 2 dargestellten Normalstellung und der in Fig. 3 dargestellten Stellung A in die in Fig. 3 dargestellte Stellung C bewegt. Einfachheitshalber werden die Stellungen A, B und C der Fig. 3 nachstehend als Fig. 3 a, 3 b und 3 c benannt.
Der Ventilkolben 14 wird vermittels einer Feder 22 auf einen vorbestimmten und veränderlichen Druck eingestellt, die innerhalb eines Federgehäuses 23 angeordnet ist, und sein Inneres ist mit einem Auslaß 24 zum Flüssigkeitsvorrat verbunden.
Der Ventilkolben 14 ist so ausgebildet, daß er an jedem Ende zwei Teile mit vollem Durchmesser bildet, die durch einen Teil 25 mit kleinerem Durchmesser voneinander getrennt sind, der an jedem Ende in den kleineren Teil 25 durch weitere abgestufte Teile 26, 27 an dem unteren Ende und einen einzigen verkleinerten Teil 27 an dem oberen Ende übergeht, wobei der Teil 26 einen größeren Durchmesser als der Teil 27 hat. Der Zweck dieser Ausführung ist, zu ermöglichen, daß diese Teile als Drosseln in nachstehend zu beschreibender Weise arbeiten.
Wenn der Ventilkolben 14 sich in der in den Fig. 2 und 3 a dargestellten Stellung befindet, kann aus der Anlage bei 17 eintretende Druckflüssigkeit durch den ersten Auslaß 18 hindurch vermittels des verkleinerten Teiles 25 entweichen, und der zweite Auslaß 19 ist von dem ersten Auslaß 18 getrennt.
Wenn der Ventilkolben 14 sich in die in Fig. 3 b dargestellte Stellung bewegt hat, wird der zweite Einlaß 17 von dem ersten Auslaß 18 getrennt, wodurch die Zufuhr von Druckflüssigkeit zur Flüssigkeitsfeder abgeschnitten wird, und in der dritten oder Endstellung der Fig. 3 c ist der erste Auslaß 18 mit dem zweiten Auslaß 19 durch eine Leitung verbunden, die vermittels des oberen, abgestuften, verkleinerten Teiles 27 teilweise gedrosselt wird, wodurch der Druck der Flüssigkeitsfeder entlastet wird.
Die Anfangs- oder untere Stellung des Ventilkolbens 14 kann vermittels eines Regelanschlages 28 eingestellt werden.
Die in Fig. 4 dargestellte hydraulische Anlage enthält eine kontinuierlich laufende Pumpe 29, ein Paar Hilfssteuerungen 30 und 31, die mit ihr hintereinandergeschaltet sind, eine Flüssigkeitsfeder 32, deren Flüssigkeitsdruck durch die Hilfssteuerungen 30 und 31 geregelt wird, und die Flüssigkeitsfeder wird teilweise durch das Federgehäuse 1 und zum größeren Ausmaß durch den Kessel 11 gebildet, ferner durch einen hydraulischen Kolben und Zylinder 33 mit Einlaß - und Auslaßöffnung 34 zu einem Ende des Zylinders und einen weiteren Einlaß und Auslaß 35 am gegenüberliegenden Ende des Zylinders und ein von Hand gesteuertes Umschaltventil 36, das abwechselnd Druckflüssigkeit von der Pumpe 29 zu und von jedem Ende des Zylinders leitet.
Die beide Hilfssteuerungen 30 und 31 sind hintereinandergeschaltet, indem der erste Auslaß 18 der Hilfssteuerung 30 mit dem zweiten Einlaß 17 der weiteren Hilfssteuerung 31 verbunden ist und indem der erste Auslaß 18 der Hilfssteuerung 31 mit dem Kessel 11 der Flüssigkeitsfeder verbunden ist.
Durch Belasten der Hilfssteuerungen 30 und 31 mit verschiedenen Drücken, so daß die Hilfssteuerung 31 sich bei einem kleineren Druck als die Hilfssteuerung 30 schließt, gibt die Hilfssteuerung 31 zunächst Druckflüssigkeit bei niedrigerem Druck an das Umschaltventil 36 zwecks Abgabe an ein Ende des hydraulischen Zylinders 33 ab, und Druckflüssigkeit mit höherem Druck steht dann für das Umschaltventil 36 zwecks Verteilung zum gegenüberliegenden Ende des hydraulischen Zylinders durch die andere Hilfssteuerung 30 zur Verfügung.
Wenn daher das Umschaltventil 36 betätigt wird, um Druckflüssigkeit zur Verbindung 35 des hydraulischen Kolbens und des Zylinders zu richten, wird der gleiche Druck am Einlaß 15 der beiden Hilfssteuerungen 30 und 31 und zum Einlaß 5 der Flüssigkeitsfeder über die Verbindungen 17 und 18 der Hilfssteuerung 30, durch entsprechende Verbindungen 17 und 18 der Hilfssteuerung 31 und in den Kessel 11 abgegeben, bis der Druck an der Verbindungsstelle 35 des hydraulischen Zylinders 33 zu einem solchen Wert ansteigt, daß er die Hilfssteuerung 31 veranlaßt, die Zufuhr zum Einlaß 5 der Flüssigkeitsfeder 33 zu schließen, wodurch die Flüssigkeitsfeder 33 geöffnet werden kann. Falls jedoch das Umschaltventil 36 betätigt wird, um Druckflüssigkeit zu der anderen Verbindung 34 des hydraulischen Zylinders 33 zu richten, um die erste Verbindung 35 mit dem Auslaß zu verbinden, wird der erste Einlaß 15 der Hilfssteuerung 31 dem Auslaßdruck unterworfen, und sein Ventilkolben bleibt in der Offenstellung. Der Druck an der Verbindungsstelle 34 des hydraulischen Zylinders 33, der das Öffnen der Flüssigkeitsfeder 33 veranlaßt, wird durch Schließen der Hilfssteuerung 30 bestimmt, und dieser Druck kann viel höher als der an der gegenüberliegenden Verbindungsstelle 35 vorhandene sein. Beispielsweise kann beim Rückkehrhub gegen die kleinere Fläche des hydraulischen Kolbens ein viel höherer Druck als bei dem entgegengesetzten Hub ausgeübt werden, wo- der Druck gegen die volle Fläche des Kolbens wirken kann.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Hilfsgesteuerte Überdruck-Entlastungsvorrichtung mit einem von einer Flüssigkeitsfeder in Schließrichtung, vom abzusichernden Druck in Öffnungsrichtung belasteten Verschlußstück, dadurch gekennzeichnet, daß die- Hilfssteuerung bei einem vorbestimmten Druck eine Verbindung zwischen der abzusichernden Anlage und der Flüssigkeitsfederung absperrt, so daß der Druck in der Flüssigkeitsfeder mit dem Druck in der Anlage nicht weiter ansteigt und das Hauptverschlußstück vom weiter ansteigenden Druck in der Anlage geöffnet wird.
2. Überdruck-Entlastungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfssteuerung bei weiter ansteigendem Druck in der Anlage die Flüssigkeitsfeder entlastet.
3. Überdruck-Entlastungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfssteuerung als ein Kolbenschieber ausgebildet ist, der bei seiner Öffnungs- oder Schließbewegung den Durchfluß allmählich freigibt bzw. absperrt.
4. Überdruck-Entlas.tungsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3 für hydraulische Anlagen, gekennzeichnet durch zwei auf verschieden hohe Drücke ansprechende Hilfssteuerungen (30, 31) in Verbindung mit einem handgesteuerten Umschaltventil (36). In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 664 962, 881595; französische Zusatzpatentschrift Nr. 22 949 (Zusatz zur frz. Patentschrift Nr. 520807).