DE1453426B - Sicherheitsventil zur Begrenzung der Überdrehzahl von Hydraulikmotoren - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Sicherheitsventil zur Begrenzung der Überdrehzahl von Hydraulikmotoren mit einem Kolbenschieber, der in einer Bohrung entgegen dem Druck einer Feder verschiebbar angeordnet ist, wobei die Bohrung mit zwei quer zu ihr verlaufenden Anschlußleitungen mit der Hochdruck- bzw. Niederdruckseite in Verbindung steht und der Kolbenschieber bei einem bestimmten hochdruckseitigen Überdruck einen Weg zwischen den Anschlußleitungen freigibt.

Aus der deutschen Auslegeschrift 1 120 880 ist bereits ein für eine Axial-Kolbenmaschine dienender Überdruck- bzw. Sicherheitsschieber dieser Art bekannt, dessen Schieberkörper so ausgebildet ist, daß er, sobald der auf ihn einwirkende Druck des Druckmittels denjenigen der Feder übersteigt, stets in der gleichen Richtung verlagert wird, ganz gleich, ob der Druck von der einen oder der anderen Seite herkommt. Der in seiner inneren, axialen Bohrung eine Druckfeder enthaltende Schieberkörper ist hierbei quer zu zwei gegeneinander versetzten Anschlußleitungen angeordnet, die mit der Hochdruck- bzw. der Niederdruckseite in Verbindung stehen, und weist zwei Ringnuten auf, die den Schieberkörper in drei aufeinanderfolgende zylindrische Abschnitte aufteilen. Da die Außendurchmesser dieser drei Abschnitte in Richtung zum Anschlag des Schieberkörpers jeweils kleiner werden, nehmen auch die jeweiligen senkrecht zur Achsrichtung gelegenen Begrenzungsflächen der beiden Ringnuten in Richtung zum Anschlag hin ab. Der dem Anschlag des Schieberkörpers am nächsten liegende Ringkanal ist weiterhin so breit ausgeführt, daß er die Druckmittel zu- und abführenden Anschlußleitungen miteinander verbinden kann, wenn er nicht an den Anschlag gedrückt ist.

Mit Hilfe eines solchermaßen konstruierten Schieberkörpers für einen Uberdruckschieber gelingt es insbesondere, unabhängig von der Richtung des umlaufenden Druckmittels bei einem bestimmten Überdruck den Schieber derart zu verlagern, daß er unter der Wirkung des Strömungsmittels auf die Ringnuten mit den unterschiedlich großen Flächen die das Strömungsmittel führenden Leitungen miteinander verbindet, während er unterhalb des kritischen Druckes den Weg zwischen den beiden Leitungen versperrt hält.

Demgegenüber geht die vorliegende Erfindung von der Aufgabe aus, ein für Hydraulikmotoren dienendes Sicherheitsventil anzugeben, das beim Überschreiten einer maximal zulässigen Geschwindigkeit bzw. Drehzahl des Hydraulikmotors die Hochdruckseite mit der Niederdruckseite verbindet, um hierdurch zu verhindern, daß der Hydraulikmotor eine überhöhte Arbeitsgeschwindigkeit erhalten kann, die zur Beschädigung oder gar zur Zerstörung des Motors führen könnte. Eine überhöhte Drehzahl eines Hydraulikmotors kann z. B. dann leicht auftreten, wenn der Motor als Startmotor zum Anlassen des Düsentriebwerks eines Flugzeuges verwendet wird, und dieses Triebwerk zu früh zündet, um dann aus eigener Kraft weiterzulaufen, so daß plötzlich der gesamte hydraulische Antriebsdruck auf den lastfreien Motor einwirkt.

Die vorerwähnte Aufgabe löst die Erfindung bei einem Sicherheitsventil der eingangs genannten Art dadurch, daß eine Drosselstclle in der Niederdruckseite des Hydraulikmotors unterstromseitig über eine Steuerleitung mit der federbelasteten Kolbenfläclu des Kolbenschiebers und oberstromseitig über eim Steuerleitung mit der entgegengesetzten Kolbenflächt des Kolbenschiebers in Verbindung steht und de; Überdruck in der letzteren Steuerleitung den mit einei Nut od. dgl. versehenen Kolben entgegen dem Druck der Feder verschiebt, wobei die Nut die Anschlußleitungen an die Hochdruck- bzw. Niederdruckseite miteinander verbindet.

ίο Beim erfindungsgemäßen Sicherheitsventil wird also im Gegensatz zu den bekannten Anordnungen der Kolbenschieber nicht bei irgendeinem bestimmten Überdruck in der Druckleitung in eine By-pass-Stellung gebracht, da ja gerade ein relativ hoher hydraulischer Druck auf der Antriebsseite zum Anwerfen z. B. eines Triebwerks erforderlich ist, so daß die Durckmittelzufuhr zum Hydraulikmotor nicht bei einem bestimmten Überdruck in der Druckleitung abgeschaltet werden darf. Dies hätte nämlich beispielsweise zur Folge, daß eine etwas schwerer zündbare Turbine nicht mit Sicherheit angeworfen werden könnte. Das nach der Erfindung ausgebildete Sicherheitventil bietet vielmehr in sehr vorteilhafter Weise die Möglichkeit, das Durchgehen des Hydraulikmotors unabhängig von einem bestimmten Flüssigkeitsdruck in der Druckleitung bei einem plötzlichen Lastfreiwerden des Motors zu verhindern und damit Beschädigungen des Motors infolge von Überdrehzahlen zu vermeiden.

Sobald der hochdruckseitige Antriebsdruck so weit gefallen ist, daß die Motordrehzahl wieder ausreichend begrenzt ist, schließt auch das erfindungsgemäße, in der Umgehungsleitung angeordnete Sicherheitsventil selbsttätig wieder und der Hydraulikmotor kann mit langsamer Geschwindigkeit weiterlaufen.

Es ist zwar bei einer Regelvorrichtung für eine Flüssigkeitspumpe bereits bekannt, in Förderleitungen z. B. Abflußleitungen, Drosselstellen vorzusehen (deutsche Auslegeschrift 1095 670), doch dienen derartige Drosselstellen nicht zur Betätigung eines Sicherheitsventils zur Freigabe eines By-passes. Die bekannte Vorrichtung ist vielmehr in der Weise konstruiert, daß der Förderdruck der Flüssigkeitspumpe konstant bleibt, unabhängig davon, ob Änderungen im Druckflüssigkeitsbedarf des von der Pumpe belieferten Systems stattfindet.

Ein Ausführungsbeispiel eines Hydraulikmotors, der ein erfindungsgemäß ausgebildetes Sicherheitsventil aufweist, wird nachfolgend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch den Motor,
F i g. 2 eine Seitenansicht des Motors nach F i g. 1 in teilweisem Schnitt und

F i g. 3 ein Strömungsschaltbild für den genannten Motor.

In den Zeichnungen ist der Hydraulikmotor mit 10 bezeichnet. Es handelt sich hierbei z. B. um einen Startmotor für ein Strahltriebwerk, der dazu verwendet wird, das Strahltriebwerk, mit dem der Startmotor über eine Überholkupplung verbunden ist, in die zum Anlassen erforderlichen Umdrehungen zu versetzen. Wenn die Turbine im Düsentriebwerk etwa 6000 Umdrehungen/min erreicht, wird der Brennstoff gezündet und das Triebwerk läuft mit eigener Kraft weiter, wobei es seine Drehzahl erhöht und sich dadurch vom Startmotor abkuppelt. Die hauptsächlichen Teile des Motors 10 sind die Kolben 11,

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welche in einer Zylindertrommel 12 parallel zur ander getrennt sind. Das Ventil 25 wird hierbei durch Achse dieser Trommel verschiebbar geführt sind und eine mittels einer Schraube 31 einstellbaren Feder 30 die durch die in die Zylinder eingeleitete Druckflüs- in Ruhelage gehalten.

sigkeit verdrängt werden. Die Längsbewegung der Die Leitung 22 ist mit einer Drosselstelle 24 ausKolben 11 wird mit Hilfe einer Schrägscheibe 15 in 5 gestattet, so daß zwischen den beiden Seiten der Droseine Drehbewegung der Zylindertrommel 12 umge- seistelle 24 eine Druckdifferenz herrscht. Der obersetzt. Die Schrägscheibe 15 ist in F i g. 1 in einer ge- stromseitig herrschende Druck wird über eine Steuergenüber ihrer eigentlichen Stellung um 90° gedrehten leitung 32 auf eine Kammer 25 A am Ende des KoI-Lage dargestellt. benschiebers 26 gegeben, das dem von der Feder 30

Die Zylindertrommel 12 ist auf einer mehrteiligen io beaufschlagten Ende gegenüberliegt. Der unterstrom-Welle aufgekeilt, deren nach außen führender Teil seitig an der Drosselstelle 24 herrschende geringere mit 17 bezeichnet ist. Die Abtriebswelle wird durch Flüssigkeitsdruck wirkt sich über eine Steuerleitung die Zylindertrommel 12 in Umdrehungen versetzt, 33 auf das von der Feder 30 belastete Ende des wenn Druckflüssigkeit in den Motor 10 geleitet wird. Kolbenschiebers 26 aus. Die Endflächen des KoI-Die Ausgangswelle 17 ist beispielsweise an eine Über- 15 benschiebers 26 sind vorzugsweise hinsichtlich ihrer ■ holkupplung angeschlossen, die zwischen dem Motor Fläche gleich groß, was jedoch nicht unbedingt not- ; 10 und dem anzutreibenden Teil des Düsenmotors, wendig ist, obgleich sich hierdurch die Herstellung der angelassen werden soll, eingebaut ist. vereinfacht.

j Die von einem Speicher oder einer anderen geeigne- Vorzugsweise ist die Kraft der Feder 30 und die

\ ten, nicht gezeigten Quelle stammende Druckflüssig- 20 Fläche am von der Feder unbelasteten Ende des j keit, wird am Einlaßstutzen 20 des Motors 10 züge- Kolbenschiebers 26 so gewählt, daß sich der Kolbenführt. Die Einlaßleitung steht mit einer Öffnung 21 schieber bei einem vorgegebenen Druckunterschied ι in Verbindung, die in einer Platte angeordnet ist, auf den beiden Seiten der Drosselstelle 24 (beispiels-I hinter der die Zylinder 13 mit der Trommel 12 um- weise bei einer Druckdifferenz von etwa 7 kp/cm²) laufen. Es wird nochmals darauf hingewiesen, daß 25 in eine Stellung begibt, in der eine Ringnut 26 G mit die Schrägscheibe 15 in F i g. 1 gegenüber der ihr den Mündungen der Leitungen 28 und 29 zur Dekeigentlich zukommenden Stellung um 90° gedreht kung kommt und dadurch eine Verbindung zwischen gezeigt ist. Die in die Zylinder 13 eingespeiste Druck- der Druckflüssigkeitszu- und -ableitung herstellt,
flüssigkeit wird durch die Ausgangsleitung 22 abge- Die Feder 30 kann auf die Ausübung einer Kraft

führt, wenn die betreffenden Zylinder 13 während 30 eingestellt sein, die den durch die Steuerleitung 32 der Drehung der Zylindertrommel 12 an der Öffnung ankommenden Druck ausgleicht, solange der Motor 23 vorbeigehen. 10 mit übergroßer Drehzahl läuft, beispielsweise

Wenn der Düsenmotor gestartet werden soll, wird dann, wenn das anzuwerfende Strahltriebwerk zu Druckmittel von dem Speicher zum Einlaßstutzen 20 arbeiten begonnen und den Motor 10 mit seiner des Motors 10 geführt. Von hier aus gelangt die 35 Drehzahl überholt hat. Unter diesen Bedingungen : Druckflüssigkeit in einen der Zylinder 13, dessen KoI- sucht die aus dem Speicher kommende Druckflüssigben 11 durch die Schrägscheibe 15 soeben in seine keit den Hydraulikmotor 10 mit übergroßer Drehvorderste Stellung geschoben worden ist. Durch Ver- zahl anzutreiben. Hierbei erhöht sich aber der Ausdrängung des Kolbens 11 in Richtung der Schräg- gangsdruck in der Steuerleitung 22, wodurch sich scheibe 15 wird die Drehbewegung in bekannter 40 auch der Druck in der Kammer 25 A vergrößert. Weise erzeugt. Die Kolben stoßen die Flüssigkeit Wenn dieser Druck hoch genug ist und die Kraft j durch die Öffnung 23 aus. Von hier aus gelangt die der Feder 30 überwindet, verschiebt sich der Kolben-I Flüssigkeit zur Ausgangsleitung 22, die mit einem schieber 26 nach links (F i g. 3), so daß die Ringnut (nicht gezeigten) Vorratsbehälter oder Sammeltank 26 G die Leitungen 28 und 29 miteinander verbindet in Verbindung steht. Ein Motor nach der in F i g. 1 45 und dadurch die vom Speicher kommende Druck-I dargestellten Art kann durch übergroße Drehzahlen flüssigkeit über die Leitung 29 ableitet, die mit der !beschädigt werden, beispielsweise dann, wenn der Ausgangsleitung22 des Motors oberstromseitig verunter Belastung laufende Motor plötzlich entlastet bunden ist. Das gesamte Flüssigkeitsvolumen und der wird, d. h., wenn ein beim Anlassen in Umdrehung gesamte Druck des Speichers wirken sich somit an (versetzter Düsenmotor plötzlich anspringt und mit 50 der Hochdruckseite der Drosselstelle 24 aus. Die j eigener Kraft weiterläuft. Zu diesem Zeitpunkt wirkt Drücke an den Einspeise- und Austrittsöffnungen 21 der gesamte Druck der hydraulischen Antriebsflüs- und 23 an der Zylindertrommel des Motors 10 wersigkeit auf den nunmehr lastfreien Motor. Das Ein- den einander gleich und der Motor wird nicht mehr treten dieses Zustandes läßt sich mit Hilfe eines er- angetrieben. Diese Betriebsbedingungen bleiben befindungsgemäß ausgebildeten Sicherheitsventils 25 55 stehen, bis der Druck des Flüssigkeitsspeichers so verhindern, das die Drehzahlen des Motors 10 be- weit abgefallen ist, daß die Druckdifferenz auf den grenzt (F i g. 2 und 3). beiden Seiten der Drosselstelle 24 nicht mehr aus-

Das in zwei Stellungen umschaltbare Sicherheits- reicht, um den Kolbenschieber 26 in geöffneter Stelventil 25 mit einem Kolbenschieber 26 ist in An- lung zu halten. Das Sicherheitsventil 25 schließt sich Schlußleitungen 28 und 29 eingebaut, die die Einlaß- 60 daher wieder. Dies erfolgt jedoch nur dann, wenn mit der Auslaßseite des Motors 10 verbinden, wie der Druck des Druckmittels nicht mehr ausreicht, dies aus F i g. 3 hervorgeht. Die Leitung 28 führt also den Flüssigkeitsmotor 10 ■ mit übergroßer Drehzahl von der Druckmittelzuführleitung 20 zum Ventil 25, zu treiben. Der besondere Vorteil, der dadurch erwährend die Leitung 29 vom Ventil 25 zur Ausgangs- zielt wird, daß der niedrigere, unterstromseitig an leitung 22 geht. Der Kolbenschieber 26 steht norma- 65 der Drosselstelle 24 herrschende Druck auf das feder-' !erweise in einer die Verbindung zwischen den Lei- belastete Ende des Kolbenschiebers 26 durch die tungen28 und 29 verschließenden Stellung, so daß Steuerleitung 33 gegeben wird, besteht darin, daß Einlaß- und Auslaßleitung des Motors daher vonein- hierdurch alle variablen Einflüsse, wie beispielsweise

Staudrücke od. dgl., aufgehoben werden. Die Anbringung der Steuerleitung 33 sorgt dafür, daß der Kolbenschieber 26 nur durch den Druckabfall an der Drosselstelle 24 und unter Ausschaltung solcher Druckwerte gesteuert wird, die an der Oberstromseite der Drosselstelle 24 durch Temperaturänderungen, Änderungen der Viskosität, Staudruck in der Leitung 29 an der Unterstromseite der Drosselstelle 24 u. dgl. Einflüsse auftreten können.

IO

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Sicherheitsventil zur Begrenzung der Überdrehzahl von Hydraulikmotoren, mit einem Kolbenschieber, der in einer Bohrung entgegen dem Druck einer Feder verschiebbar angeordnet ist, wobei die Bohrung mit zwei quer zu ihr verlaufenden Anschlußleitungen mit der Hochdruckbzw. Niederdruckseite in Verbindung steht und ■ der Kolbenschieber bei einem bestimmten hoch- ■ druckseitigen Überdruck einen Weg zwischen den , Anschlußleitungen freigibt, dadurch ge-j kennzeichnet, daß eine Drosselstelle (24) in j der Niederdruckseite unterstromseitig über eine j Steuerleitung (33) mit der federbelasteten Kolben- ; fläche (26) des Kolbenschiebers und überstrom- i seitig über eine Steuerleitung (32) mit der ent- j gegengesetzten Kolbenfläche des Kolbenschiebers ! in Verbindung steht und der Überdruck in der i Steuerleitung (32) den mit einer Nut (26 g) ' od. dgl. versehenen Kolben entgegen dem Druck der Feder (30) verschiebt, wobei die Nut (26 g) die Anschlußleitungen (28, 29) an die Hochdruckbzw. Niederdruckseite miteinander verbindet.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen