DE1132801B - Hydraulische Anlage - Google Patents

Description

ANMELDETAG: 25. F E B RUAR 1957

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABEDER
AUSLEGESCHRIFT: 5. JULI 1962

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Anlage, bei der eine Druckflüssigkeitsquelle über ein wahlweise betätigtes Auslöseventil mit einem vorgespannten, ein Verteilerventil betätigenden Steuerzylinder verbunden ist, der bei Druckbeaufschlagung entgegen der Wirkung der Vorspannung das Verteilerventil aus einer Stellung, in der es einen hydraulischen Arbeitskreis mit einem Behälter verbindet, in eine Stellung bringt, in der das Verteilerventil die Quelle mit dem Arbeitskreis verbindet, der zwecks Aufrechterhaltung des Druckes im Steuerzylinder mit dem letzteren über eine Blende und ein den Flüssigkeitsstrom in Richtung zum Arbeitskreis sperrendes Rückschlagventil verbunden ist.

Es handelt sich beim Gegenstand der Erfindung um eine hydraulische Anlage, in der eine Flüssigkeitssäule durch einwandfrei schließende Ventile in einem Abschnitt begrenzten Inhalts während langer Zeiträume eingeschlossen ist, so daß verschiedene Ursachen, insbesondere die Ausdehnung der eingeschlossenen Flüssigkeit, zu gefährlichen oder zumindest nachteiligen Überdrücken führen können.

Ein einfaches Beispiel für eine solche Anlage ist die übliche hydraulische Steuerung mit einer Kraftvorrichtung und einem Dreiwegeventil, das die Kraftvorrichtung entweder mit einer Druckflüssigkeitsquelle oder mit einem drucklosen Behälter in Verbindung bringt oder aber beide Verbindungen abdichtend unterbricht. Im letztgenannten Fall kann durch das Ventil eine Flüssigkeitssäule in der Kraftvorrichtung und ihrer Leitung eingeschlossen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die jederzeit den Druck in einem Raum mit einer eingeschlossenen Flüssigkeitssäule auf einen Wert begrenzt, der gleich dem Druck in der Quelle, aus der die Flüssigkeit geliefert wird, ist.

Es ist bekannt, in einer Überlaufleitung einer hydraulischen Anlage ein Rückschlagventil zur Verhinderung eines unzulässigen Druckanstieges in den Rohrleitungen der Anlage einzubauen. Ebenso sind auch Temperaturausgleichvorrichtungen für hydraulische Anlagen bekannt, bei denen die Bewegung eines Kolbens vermittels zweier Flüssigkeitsgestänge auf einen zweiten Kolben übertragen wird, wobei zum Ausgleich der etwa durch Temperaturschwankungen in der Leitung hervorgerufenen Druckerhöhungen eine einen Steuerungszylinder und eine durch denselben betätigtes Ventil aufweisende Verteilervorrichtung vorgesehen ist. Diese bekannten Einrichtungen wurden aber nicht bei hydraulischen Anlagen von der eingangs erwähnten Art angebracht. Sie ent-Hydraulische Anlage

Anmelder: Jean Louis Gratzmuller, Paris

Vertreter:
Dipi.-Ing. R. Müller-Börner, Berlin-Dahlem,

Podbielskiallee 68,

und Dipl.-Ing. H.-H. Wey, München 22, Patentanwälte

Beanspruchte Priorität: Frankreich vom 2. März 1956 (Nr. 709 684)

Jean Louis Gratzmuller, Paris, ist als Erfinder genannt worden

hielten auch keine Mittel, die dazu geeignet gewesen wären, eine Beschädigung der hydraulischen Anlage durch einen Druckanstieg infolge einer Temperaturerhöhung in dem von dem Auslöseventil, den Steuerungszylinder und einem Rückschlagventil begrenzten Druckflüssigkeitsvolumen zu verhindern.

Durch die Erfindung wird eine weitgehende Sicherung von hydraulischen Anlagen der eingangs gekennzeichneten Art gegen einen Druckanstieg erreicht, der beispielsweise infolge einer Temperaturerhöhung in dem Steuerzylinder auftreten kann, so daß der Druck in diesem den am Auslaß der Druckflüssigkeitsquelle herrschenden Druck nie übersteigen kann.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß das in der hydraulischen Anlage vorhandene Rückschlagventil im Falle einer Druckminderung am Auslaß der Druckquelle sich öffnet und somit einen entsprechenden Druckabfall im Steuerzylinder hervorruft. Dies hat zur Folge, daß der Arbeitskreis der Anlage mit dem Druckflüssigkeitsvorratsbehälter verbunden und somit entlastet wird. Dabei wird bei erneutem Druckanstieg am Auslaß der Druckflüssigkeitsquelle eine unerwartete Druckbeaufschlagung des Steuerzylinders und somit des Arbeitskreises verhindert, indem eine erneute Druckbeaufschlagung des ersteren nur durch besondere erneute Betätigung eines Auslöseventils veranlaßt werden kann.

Erfindungsgemäß werden die angegebenen Vorteile bei einer hydraulischen Anlage, bei der eine Druckflüssigkeitsquelle über ein wahlweise betätigtes Aus-

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löseventil mit einem vorgespannten, ein Verteilerventil betätigenden Steuerzylinder verbunden ist, der bei Druckbeaufschlagung entgegen der Wirkung der Vorspannung das Verteilerventil aus einer Stellung, in der es einen hydraulischen Arbeitskreis mit einem Behälter verbindet, in eine Stellung bringt, in der das Verteilerventil die Quelle mit dem Arbeitskreis verbindet, der zwecks Aufrechterhaltung des Druckes im Steuerzylinder mit dem letzteren über eine Blende und ein den Flüssigkeitsstrom in Richtung zum Arbeitskreis sperrendes Rückschlagventil verbunden ist, dadurch erzielt, daß der Steuerzylinder mit der Quelle über ein parallel zum Auslöseventil angeordnetes, den Flüssigkeitsstrom in Richtung zum Steuerzylinder sperrendes Rückschlagventil verbunden ist, wodurch während der Druckbeaufschlagung des Steuerzylinders der Druck in demselben auf einen Wert begrenzt wird, der den des Druckes am Austritt der Quelle nicht übersteigt.

Die Zeichnung stellt Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung dar. Es zeigt

Fig. 1 eine vereinfachte Darstellung einer hydraulischen Anlage, die einen mit einer erfindungsgemäßen Druckbegrenzung ausgestatteten Haltekreis enthält, und

Fig. 2 den allgemeinen Aufbau einer der hydraulischen Steuerung eines Trennschalters dienenden Anlage, die eine den Trennschalter in eingeschalteter Stellung haltende hydraulische Vorrichtung und eine erfindungsgemäße Druckbegrenzung aufweist.

In der vereinfachten Darstellung nach Fig. 1 ist eine Druckflüssigkeitsquelle 1 in Form eines hydraulischen Akkumulators durch eine Hauptspeiseleitung 2 mit einem Verteiler 3 verbunden, der außerdem über eine Leitung4 mit einem Behälters und über parallele Leitungen 6 und 7 mit einer einzelnen Leitung 8 in Verbindung steht, die sowohl zur Speisung als auch zur Entleerung verwendet wird und den eigentlichen Arbeitskreis darstellt, zu dem im gezeigten Beispiel eine hydraulische Kraftvorrichtung mit einem Zylinder 9, einem Kolben 10 und einer Rückholfeder 11 gehören.

In der dargestellten »Entleerungs «-Stellung setzt das Schieberventil 12 des Verteilers 3 die mit der Kraftvorrichtung 9 verbundenen Leitungen 8 und 7 mit der Entleerungsleitung 4 in Verbindung. In derselben Stellung unterbricht das Schieberventil 12 jede Verbindung zwischen der Leitung 2 und dem Arbeitskreis, zu dem die Leitungen 6 und 8 sowie die Kraftvorrichtung 9 gehören.

Umgekehrt unterbricht das Schieberventil 12 in seiner (nicht dargestellten) »Einlaß«-Stellung den vorstehend beschriebenen Entleerungskreis, während es über die bereits erwähnten Leitungen einen Speisekreis zwischen der Quelle 1 und der Kraftvorrichtung 9 herstellt.

Das Schieberventil 12 ist mit der Kolbenstange 13 einer zusätzlichen Haltekraftvorrichtung starr verbunden, die aus einem Zylinder 14, einem Kolben 15 und einer Rückholfeder 16 besteht, die, wenn die Hilfskraftvorrichtung 14 mit dem Entleerungsbehälter 5 in Verbindung steht, die bewegliche Einheit 15-13-12 in die in Fig. 1 gezeigte »Entleerungs«- Stellung bringt und in dieser hält. Wenn umgekehrt die Hilfskraftvorrichtung 14 unter Druck gesetzt wird, führt der Kolben 15 die bewegliche Einheit 15-13-12 entgegen der Wirkung der Feder 16 erneut in die »Einlaß«-Stellung. -

Die Speisung der Hilfskraftvorrichtung 14 wird durch zwei parallele Kreise bewirkt. Der Hauptspeisekreis für die Kraftvorrichtung 14 hat eine Leitung 17, die die Quelle 1 mit dem Innenraum eines Schieberventils 18 verbindet, das kurzzeitig durch einen von einer Rückholfeder 18 b in seine Ruhestellung gedrückten Druckknopf 18 gesteuert wird, und eine Leitung 19, die den Innenraum des Schieberventils 18 mit der Hilfskraftvorrichtung 14 verbindet. Ein ίο zweiter Haltekreis besteht aus einer vom Arbeitskreis zur Hilfskraftvorrichtung 14 führenden Leitung 20, in die ein eine Flüssigkeitsströmung aus der Hilfskraftvorrichtung in den Arbeitskreis unterbindendes Rückschlagventil 21 und eine Verengung 22 eingebaut sind.

Die Flüssigkeit aus der Hilfskraftvorrichtung 14 wird über die Leitung 19 durch eine abgezweigte Entleerungsleitung 23 entleert, in die ein Schieberventil 24 eingebaut ist. Im dargestellten Beispiel wird das Schieberventil 24 ebenfalls kurzzeitig durch einen Druckknopf 25 gesteuert, der ständig durch eine Rückholfeder 26 in seine Ruhestellung gedruckt wird. Wenn der Druckknopf 18 a eingedrückt wird, öffnet sich das Schieberventil 18 und verbindet die Hilfskraftvorrichtung 14 über die Leitungen 17 und 19 mit der Quelle 1. Die Hilfskraftvorrichtung 14 wird dadurch unter Druck gesetzt und bewegt das Schieberventil 12 aus der dargestellten Entleerungsstellung in die Einlaßstellung, in der die Quelle 1 mit der Kraftvorrichtung 9 in Verbindung gesetzt wird. Sobald der Druckknopf 18 a losgelassen wird, unterbricht das Schieberventil 18 die Verbindung zwischen der Hilfskraftvorrichtung 14 und der Quelle 1. Die Hilfskraftvorrichtung 14 wird jedoch nötigenfalls über die den Druck aufrechterhaltende Leitung 20 weiterhin aus dem Arbeitskreis gespeist. Folglich bleibt die Hilfskraftvorrichtung 14 unter Druck, und das Schieberventil 12 wird in seiner Einlaßstellung gehalten.

Dieser Zustand dauert an, bis ein Druck auf den Druckknopf 25 eine Entleerungsverbindung zwischen der Hilfskraftvorrichtung 14 und dem Entleerungsbehälter 5 über die Leitungen 19, 23 und 4 herstellt. Dann wird, da die Durchflußmenge durch die vorgenannten Leitungen größer ist als die Durchflußmenge durch die mit der Verengung 22 versehene Leitung 20, die Kraftvorrichtung 14 entleert und bringt mit ihrer Rückholfeder 16 das Schieberventil 12 in die dargestellte Entleerungsstellung. Die Hauptkraftvorrichtung 9 wird darauf entleert, und die vorher darin enthaltene Flüssigkeit strömt über die Leitungen 8, 7 und 4 in den Entleerungsbehälter 5.

In der beschriebenen Vorrichtung ist der aus der Arbeitskammer der Hilfskraftvorrichtung 14, dem zwischen der Hilfskraftvorrichtung 14 und dem Rückschlagventil 21 liegenden Leitungsabschnitt 20, der Leitung 19 und der zwischen der Leitung 19 und dem Schieberventil 24 liegenden Abzweigung 23 bestehende Kreisabschnitt außer während der Öffnungszeiten der Ventile dicht verschlossen. Unter diesen Bedingungen hat jedes Ansteigen der Umgebungstemperatur eine volumetrische Ausdehnung des in diesem Kreis enthaltenen Öles zur Folge.

Um zu verhindern, daß die in dem soeben erläuterten Kreisabschnitt eingeschlossene Ölmenge einen höheren Druck als die Quelle 1 entwickelt, ist erfindungsgemäß zwischen diesem Kreisabschnitt und der Quelle 1 ein Überlauf 27 vorgesehen, in den ein Rückschlagventil 28 eingebaut ist, das zwar das Ent-

weichen der überschüssigen Druckflüssigkeit zur Quelle hin gestattet, aber jede Strömung von der Quelle zum Haltekreis hin unterbindet.

Unabhängig von dieser Hauptfunktion bietet das Rückschlagventil 28 noch verschiedene andere Vorteile.

Insbesondere wird dann, wie in Fig. 1 deutlich gezeigt, wenn zu irgendeinem Zeitpunkt der Druck der Quelle 1 nicht mehr ausreicht, um den Kolben 10 der Kraftvorrichtung entgegen der Wirkung der Rückholfeder 11 in betätigter Stellung zu halten, der auf den Druck der Quelle 1 begrenzte Haltedruck selbst zu klein, um die Hilfskraftvorrichtung 14 betätigt zu halten (beide Kraftvorrichtungen und ihre Federn sind zu diesem Zweck in geeigneter Weise aufeinander abgeglichen). Unter diesen Bedingungen wird das Schieberventil 12 in die Entleerungsstellung zurückgeführt und die Kraftvorrichtung 9 schnell in die Ruhestellung zurückkehren.

Außerdem verhütet das Rückschlagventil 28 nach Beendigung des Versagens ein unerwartetes Entstehen des Druckes in der Kraftvorrichtung 9, da es die Speisung des Haltekreises unterbindet, solange das Schieberventil 18 nicht erneut geöffnet wird.

Fig. 2 zeigt eine vollständige Ausführungsform einer erfindungsgemäßen hydraulischen Steueranlage, die einen Trennschalter betätigen soll.

Diese Anlage enthält wichtige Teile, die in Fig. 2 mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind wie in Fig. 1. Zu diesen gehören ein Luft-Öl-Akkumulator 1, ein Einschaltsteuerventil 18, das dem Schieberventil 18 in Fig. 1 entspricht, und ein Ausschaltsteuerventil 24 enstprechend dem Schieberventil 24 in Fig. 1.

In dieser Anlage ist zusätzlich eine mit 30 bezeichnete, bereits vorgeschlagene Selbstentleerungsvorrichtung für den Akkumulator 1 und eine mit 31 bezeichnete, ebenfalls bereits vorgeschlagene Schnellentleerungsvorrichtung vorgesehen.

Die Selbstentleerungsvorrichtung 30 für den Akkumulator 1 gewährleistet bessere Bedingungen für das In-Ruhestellung-Bringen der Anlage, falls der Druck in der Quelle 1 absinken sollte; sie veranlaßt eine völlige Entleerung der Kammer 32 des Akkumulators 1 und der zugeordneten hydraulischen Kreise, sobald der Druck bis auf einen Grenzwert absinkt.

Andererseits bewirkt die Schnellentleerungsvorrichtung 31, daß die Entleerungsdauer aus dem Hilfsventil 14 und damit die Ansprechzeit der Hauptkraftvorrichtung auf den Ausschaltbefehl verringert werden.

Bei dieser Anwendungsart der Erfindung bietet die Kombination des Rückschlagventils 28 mit der Selbstentleerungsvorrichtung 30 und dem Rückschlagventil 21 folgende Vorteile:

a) Der Druckknopf 18 a braucht nur während der Zeit betätigt zu werden, die unbedingt für die Vollendung des Hubes des Kolbens 15 erforderlich ist. Dieser Vorgang kann sogar unterbrochen werden, während der Druck im Arbeitskreis 6,7 noch nicht aufgebaut worden ist. Das ist der Tatsache zuzuschreiben, daß die in dem vorstehend erläuterten Kreisabschnitt eingeschlossene Flüssigkeit wegen des Rückschlagventils 21 nicht entweichen kann.

b) Im Falle eines plötzlichen Temperaturanstieges kann die in diesem Kreisabschnitt enthaltene Flüssigkeit ganz oder teilweise in Richtung der Quelle durch das Rückschlagventil 28 hindurch entweichen.

c) Falls der Flüssigkeitsvorrat im Akkumulator 1 unzureichend ist, werden der Arbeitskreis und die Quelle durch die Selbstentleerungsvorrichtung 30 und der erwähnte Kreisabschnitt durch das Rückschlagventil 28 entleert. Somit kehrt das Hauptventil 12 unter der Einwirkung der Feder 16 in seine Ruhestellung zurück, und der Arbeitskreis wird nicht wieder gespeist, wenn ein normaler Druck in der Quelle 1 wiederhergestellt wird.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Hydraulische Anlage, bei der eine Druckflüssigkeitsquelle über ein wahlweise betätigtes Auslöseventil mit einem vorgespannten, ein Verteilerventil betätigenden Steuerzylinder verbunden ist, der bei Druckbeaufschlagung entgegen der Wirkung der Vorspannung das Verteilerventil aus einer Stellung, in der es einen hydraulischen Arbeitskreis mit einem Behälter verbindet, in eine Stellung bringt, in der das Verteilerventil die Quelle mit dem Arbeitskreis verbindet, der zwecks Aufrechterhaltung des Druckes im Steuerzylinder mit dem letzteren über eine Blende und ein den Flüssigkeitsstrom in Richtung zum Arbeitskreis sperrendes Rückschlagventil verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerzylinder (14) mit der Quelle (1) über ein parallel zum Auslöseventil (18) angeordnetes, den Flüssigkeitsstrom in Richtung zum Steuerzylinder sperrendes Rückschlagventil (28) verbunden ist, wodurch während der Druckbeaufschlagung des Steuerzylinders der Druck in demselben auf einen Wert begrenzt wird, der den des Druckes am Austritt der Quelle nicht übersteigt.

2. Hydraulische Anlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein zweites wahlweise betätigbares Ventil (24) zum Entleeren der Flüssigkeit aus dem Arbeitskreis (8).

3. Hydraulische Anlage nach den Ansprüchen 1 und 2, bei welcher die Druckflüssigkeitsquelle aus einem hydraulischen Energiespeicher mit einem Freikolben besteht und bei welcher der Arbeitskreis an einem federbelasteten Arbeitskolben angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiespeicher mit einer an sich bekannten mechanischen Einrichtung (30) versehen ist, die bei Überschreitung des normalen Arbeitshubes des Freikolbens eine schnelle Freigabe des Flüssigkeitsdruckes in der hydraulischen Kammer (32) des Speichers und somit des Flüssigkeitsdruckes im Arbeitskreis (2, 8) bewirkt.

In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2 669 096.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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