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Einrichtung in hydraulischen Anlagen zur Ergänzung von Leckverlusten
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Ergänzung von Leckverlusten
in einer hydraulischen Anlage mit einem Stellmotor, einem gemeinsamen Einlaß- und
Auslaßkanal mit einem Absperrventil, das zwischen einer offenen und einer geschlossenen
Stellung bewegt werden kann, bzw. selbständigen Einlaß- und Auslaßkanälen, die je
ein Absperrventil enthalten,wobei der Einlaß-undAuslaßkanal oder die Kanäle zum
Stellmotor oder von diesem wegführen und mit einer Druckmittelquelle verbunden sind,
sowie mit einer Nebenschlußleitung, die das oder die Absperrventile umgeht, wenn
das oder die Absperrventile sich in der Schließstellung befinden.
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Bei einer bekannten Vorrichtung zum gleichzeitigen und gleichmäßigen
Bewegen mehrerer hydraulischer Arbeitskolben, die mit einer Einrichtung zur Ergänzung
von Leckverlusten der genannten Bauart versehen ist, befindet sich in der Nebenschlußleitung
ein Rückschlagventil. Bei dieser bekannten Vorrichtung wird im Falle des Auftretens
einer Leckstelle in den Arbeitskolben durch die Pumpe Hydraulikmittel mit hoher
Geschwindigkeit nach den Rückschlagventilen gefördert, um den Druck konstant zu
halten. Dies bedeutet, daß das Hydraulikmittel auch durch die Leckstelle mit sehr
hoher Geschwindigkeit abfließt. In Fällen, in denen nur eine begrenzte Hydraulikflüssigkeitsmenge
zur Verfügung steht, insbesondere in der Anwendung bei Flugzeugen, könnte das Auftreten
einer solchen Leckstelle schwerwiegende Folgen haben, da dann der Hydraulikvorratsbehälter
schnell entleert werden könnte, so daß dann sämtliche Hydraulikeinrichtungen ausfallen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung dieser
Nachteile eine Einrichtung zu schaffen, durch die etwaige Leckverluste in Hydraulikanlagen
zuverlässig ergänzt werden.
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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Einrichtung der eingangs
genannten Bauart dadurch gelöst, daß die Nebenschlußleitung eine Verengung aufweist
und nur eine beschränkte Strömung hydraulischer Flüssigkeit durchläßt. Durch diese
Anordnung der Drosselstelle im Nebenschluß zu den Absperrventilen wird insbesondere
dem Sicherheitsbedürfnis bei Anwendung in Hydraulikanlagen von Flugzeuganlagen entsprochen.
Selbst wenn bei Anwendung der erfindungsgemäßen Einrichtung im Stellmotor relativ
hohe Leckverluste eintreten, dann wird das Hydraulikmittel an die Leckstelle mit
verhältnismäßig geringer Geschwindigkeit zugeführt, da nur eine begrenzte Menge
durch die Verengung des Nebenschlußkanals gelangen kann. Bei einer Einrichtung der
genannten Art mit einer Pumpe, deren Förder- bzw. Saugseite mit Förder-bzw. Saugkanälen
einer doppelt wirkenden Einrichtung in Verbindung stehen, mit einem Wählventil,
das in drei Stellungen überführbar ist, wobei in einer ersten Stellung Speise- und
Saugkanäle mit Einlaß-bzw. Auslaßleitungen in Verbindung stehen, wobei in einer
zweiten Stellung Förder- und Saugkanäle mit den Auslaß- bzw. Einlaßleitungen in
Verbindung stehen und wobei in einer dritten Stellung eine Verbindung zwischen den
Leitungen und -den Kanälen unterbrochen ist, ist gemäß der Erfindung die Anordnung
derart getroffen, daß mit Verengungen versehene Nebenschlußkanäle zwischen dem Förderkanal
und der Einlaßleitung und zwischen dem Saugkanal und der Auslaßleitung vorgesehen
sind.
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Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der
Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen F i g. 1 und 2 schematische Darstellungen
zweier Ausführungsformen einer hydraulischen Anlage nach der Erfindung, F i g. 1
A, 1 B und 1 C verschiedene Stellungen des Dreiwegeventils der Konstruktion nach
F i g. 1.
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F i g. 1 zeigt eine einfache erfindungsgemäße Ausführungsform, um
deren Prinzip zu veranschaulichen. Ein Flüssigkeitsbehälter 10 ist über einen Kanal
11 mit der Saugseite einer Pumpe 12 verbunden. Ein Kanal 13 steht einerseits
mit der Förderseite der
Pumpe 12 und andererseits mit einem Druckspeicher
15 in Verbindung.
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Ein Kanal 16 führt vom Druckspeicher 15 zu einem Absperrventil
17. Dieses Absperrventil kann geöffnet bzw. geschlossen werden, um -die Verbindung
zwischen dem Kanal 16 und einem Einlaßkanal 18 zu einem Zylinder 20 eines hydraulischen
Stellmotors herzustellen oder zu schließen.
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Eine Nebenschlußleitung 19 mit einer Verengung 22 verbindet den Kanal
16 mit dem Einlaßkanal 18 und läßt nur eine beschränkte Strömung hydraulischer
Flüssigkeit durch.
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Ein zweites Absperrventil 17a ist zwischen dem Auslaß des Druckspeichers
und dem Ablaß (d. h. dem Einlaß zum Flüssigkeitsbehälter) angeordnet.
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Im Zylinder 20 ist gleitbar ein Kolben 21 angeordnet, dessen eine
Kolbenfläche durch die Hydraulikflüssigkeit aus dem Einlaßkana118, und dessen andere
Kolbenfläche durch eine Rückholfeder 21a beaufschlagt wird.
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Der Kolben 21 ist über eine Kolbenstange 23 mit dem einzustellenden
Teil verbunden. Sie kann beispielsweise mit dem vorderen Teil eines Lufteinlasses
eines Gasturbinenstrahltriebwerkes verbunden sein.
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In der Anordnung nach F i g. 1 und mit den Ventilen in der gezeichneten
Stellung wird der Kolben 21 durch den Druck der Flüssigkeit im Zylinder 20 gegen
die rechte Seite dieses Zylinder 20 gedrückt, und dieser Druck wird trotz kleiner
Leckverluste am Kolben durch einen beschränkten Fluß von Flüssigkeit durch die Verengung
22 aufrechterhalten. Diese Verengung kompensiert daher etwaige kleine Leckverluste
und sichert das System gegen übermäßige Flüssigkeitsverluste im Fall eines Bruchs
des Einlaßkanals 18 oder eines anderen mechanischen Fehlers und kompensiert außerdem
auf thermische Wirkungen zurückzuführende Änderungen.
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Wenn der Kolben 21 zum linken Ende des Zylinders 20 bewegt werden
soll, werden die Ventile 17 und 17 a in die schematisch in F i g. 1 A gezeigte Stellung
bewegt.
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Um den Kolben in dieser neuen Stellung am linken Ende des Zylinders
zu halten, werden die Ventile in die schematisch in F i g. 1 B gezeigte Stellung
bewegt. Um den Kolben wieder zum rechten Ende des Zylinders zu bewegen, werden die
Ventile 17 und 17 a in die Stellung nach F i g. 1 C bewegt. Um den Kolben am rechten
Ende des Zylinders zu halten, werden die Ventile in die Stellung nach F i g. 1 zurückbewegt.
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Wenn die beiden Ventile 17 und 17a geschlossen sind, wird der stabilisierte
Druck im Zylinder 20 durch die Faktoren der Druckströmungskenndaten der Verengung
22 und des Leckverlustes am Kolben bestimmt. Solange die Pumpe 12 läuft, wird dieser
stabilisierte Druck für alle Stellungen des Kolbens 21 gleich bleiben.
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Im Falle eines mechanischen Fehlers des Kolbens 21, des Zylinders
20 oder der Leitung bewirkt die Verengung 22 die Beschränkung des Verlustes an i
Hydraulikflüssigkeit auf einen Wert, den das Hauptpumpensystem (das auch anderen
Zwecken dienen kann) ohne Zusammenbruch aushält.
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F i g. 2 zeigt eine Hydraulikanlage mit einem gemeinsamen Pumpenförderkana140
und einem ge- i meinsamen Saugkanal 43, .der vier doppeltwirkende Kolbenzylinder-Aggregate
50, 51, 52, 53 beliefert, die in Serie angeordnet sind, wobei das Ende jedes Zylinders
durch ein Rohr 54 mit dem entgegengesetzten Ende eines danebenliegenden Zylinders
verbunden ist. Jedes Rohr 54 enthält ein Absperrventil 55.
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Eine Einlaßleitung 56 mit einem auf Druck ansprechenden Schalter 57
steht mit einem Ende des Hydraulikaggregates 50 in Verbindung, während eine Auslaßleitung
60 mit einem auf Druck ansprechenden Schalter 61 mit dem gegenüberliegenden Ende
des Hydraulikaggregates 53 in Verbindung steht.
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Ein Wählventil 62 besitzt Durchgänge 63 und 64 und kann in drei Stellungen
gestellt werden.
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In einer ersten Stellung stellt der Durchgang 63 die Verbindung zwischen
dem Förderkanal 40 und der Einlaßleitung 56 her, während der Durchgang 64 die Verbindung
zwischen der Auslaßleitung 60 und dem Saugkanal 43 herstellt. Die Kolben der Aggregate
50
bis 53 werden in die Stellung nach F i g. 2 gedrückt.
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In einer zweiten Stellung stellt der Durchlaß 63 die Verbindung zwischen
der Einlaßleitung 56 und dem Saugkanal 43 her, während der Durchgang 64 die Auslaßleitung
60 mit dem Förderkanal 40 verbindet. Wenn das Ventil in dieser Stellung steht, werden
die Kolben der Aggregate 50 bis 53 aus der Stellung nach F i g. 2 weggedrückt. ,;
In einer dritten Stellung, die in F i g. 2 dargestellt ist, stehen die Durchgänge
63, 64 weder mit den Leitungen 56, 60 noch mit den Kanälen 40, 43 in Verbindung.
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Wenn das Wahlventil in dieser Stellung steht und die Absperrventile
55 geschlossen sind, sind die Kolben der Aggregate 50 bis 53 in der Stellung gesperrt,
in welcher sie unmittelbar vor der Bewegung des Wählventils 62 in die Stellung nach
F i g. 2 waren.
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Ein Nebenschlußkanal65 mit einer sehr kleinen Verengung 66 liegt zwischen
der Einlaßleitung 56 und dem Förderkanal 40, und ein Nebenschlußkanal 67 mit einer
sehr kleinen Verengung 68 verbindet die Auslaßleitung 60 mit dem Saugkanal 43.
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Die Verengungen 66, 68 können derart sein; daß sie einen Durchfluß
von etwa 16,83 cm3 je Minute bei 210 kg/cm2 Druck gestatten. Sie können durch Labyrinthdichtungen
oder durch den Ringspalt zwischen einem Gehäuse und einem darin verhältnismäßig
gut einpassenden Pfropfen gebildet werden.
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Aus der Beschreibung und F i g. 1 geht hervor, daß die Schaffung der
Nebenschlußkanäle 65, 67 und der Verengungen 66, 68 gewährleistet, daß, wenn das
Wählventil 62 in der Stellung nach F i g. 2 steht, die Kolben unter Druck in der
Stellung nach F i g. 2 gehalten werden.
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Auf Druck ansprechende Schalter 57, 61 bewirken das Aufleuchten einer
Warnlampe im Führerstand, wenn es zu einem bedeutenden Druckabfall kommt. Die Schalter
57, 61 schließen auch bei einem solchen Druckabfall durch nicht dargestellte Mittel
die Absperrventile 55, um jedes Kolben-Zylinderaggregat 50 bis 53 von den anderen
Aggregaten zu isolieren. Wenn daher eine der Leitungen 56, 60 fehlerhaft wird, wird
der bewegliche Teil in der Stellung gesperrt, die er unmittelbar vor dem Auftreten
des Fehlers hatte.
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Nicht dargestellte Mittel schließen auch die Absperrventile 55, wenn
das Wählventil 62 in der dritten Stellung steht und die Kolben der Aggregate 50
bis 53 an den der F i g. 2 entgegengesetzten Zylinderenden liegen. Dies verhindert
den gedrosselten
Durchfluß durch die Nebenschlußleitungen 65 infolge
der langsamen Bewegung der Kolben in die Stellung nach F i g. 2.
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Jedes Kolbenzylinder-Aggregat 50 bis 53 kann mit selbständigen Hydraulikquellen
verbunden sein, so daß bei geschlossenen Absperrventilen 55 diese Ag-
gregate
parallel betrieben werden können.
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Bei Serienbetrieb können sich die Kolben synchron bewegen, wobei die
Absperrventile offenstehen und ein paralleles Drucksystem für größere Belastungen
geschaffen wird, wenn die Kolben am inneren (d. h. unten in F i g. 2) Ende ihres
Hubes stehen und die Absperrventile geschlossen sind. Dies erfordert den Zusatz
von gedrosselten Strömungsdruckkanälen 70, 71.
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Die beiden Kanäle mit individuellen Verengungen bzw. Einschnürungen
72, 73 versorgen jedes Ende der Kolbenzylinder-Aggregate und ermöglichen die notwendige
Parallelschaltung dieser Aggregate zwecks höherer Belastbarkeit; gleichzeitig ermöglichen
sie die thermische Entlastung und Leckkompensierung für jedes Aggregat in Zusammenarbeit
mit den beiden Nebenschlußkanälen durch das Wählventil, wie bereits beschrieben.