DE2653020A1

DE2653020A1 - Vorrichtung zur ueberwachung von hydraulikanlagen auf leckagen

Info

Publication number: DE2653020A1
Application number: DE19762653020
Authority: DE
Inventors: Jakob Wetter
Original assignee: Sack GmbH
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1976-11-22
Filing date: 1976-11-22
Publication date: 1978-05-24
Also published as: AT373055B; GB1583793A; IT1087996B; ATA782477A; BE860910A; NL7712818A; JPS5365776A; US4161115A; FR2371683B1; FR2371683A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Überwachung von Hydraulikanlagen, wo sich häufig das Problem ergibt, unter Druck stehende Verbraucher wie Zylinder und Ilydroraotore in der Stillstandphase, d.h. in ihrer Ruhestellung, auf interne und externe Leckagen, Schlauch- und Rohrbrüchen zu überwachen. Dabei hat es sich in der Praxis gezeigt, daß Druckmittelverluste zum überwiegenden Teil in der Ruhephase auftreten, weil sich hier der volle Druck aufbauen kann und auch über eine längere Zeit bestehen bleibt, da die Arbeitsphase gegenüber der Ruhestellung meist wesentlich kürzer ausfällt.

Zur Überwachung von Flüssigkeitsströmen sind Durchfluß- und Strömungswächter bekannt, die als signalgebende Meßwertgeber ein der Strömung proportionales Meßsignal abgeben, wie dies beispielsweise der Fall ist für Meßwertgeber, die nach dem Turbinen- oder Verdrängerprinzip arbeiten. Weiterhin sind Meßwertgeber bekannt, die nach dem Drossel- oder Meßblendenprinzip arb-iiten. Bei diesem Wirkdruckverfahren ist das Ileßsignal - digitaler oder analoger Art - proportional dem Druckgefälle,

809821/0409

INSPECTED

das von der Strömung an der ("uerschnittsveren^un": - Drosselodor '!eßblende - verursacht wird. Uriufifc ist ,jedoch der zur 'lessung erforderliche Druckabfall unerwünscht, so daß man nur mit kleinen Iruckabfällen arbeiten kann und damit den Meßbereich und die Genauigkeit einschränkt.

Alle bekannten Durch Clußmeßwertr;eber haben gemeinsam, daß sie zwar ein ausreichend und auch beliebig genaues Meßsignal für ihren Nenndurchflußbereich abgeben, daß sie aber bei extrem kleinen ?lüssigkeitsströmen, im Verhältnis zu ihrem Durchfluß, nur noch ein ungenaues oder kein IJeßsignal abgeben. Hinzu kommt noch, daß die Störanfälligkeit von Strömungsmessern, die

nach dem Verdriinger«oder Turbinenprinzip arbeiten im Verhältnis zu anderen Hydraulikkomponenten relativ groß ist, und daß der Ausfall eines "trömungsmessers im Hauptstrom meist zum Ausfall der gesamten Anlage führt.

Die in der Praxis als Durchflußmeßwert^eber eingesetzten norr malen Strömungswächter, deren Meßbereich meistens auf ein \erhJiltnis von 1 :1o begrenzt ist, haben daher bei der Überwachung auf Druckmittelverluste einen entscheidenden Nachteil, y.inerseits sollen sie während der Bewegungsphase des Verbrauchers den gesamten, d.h. maximal möglichen Flüssigkeitsstrom durchlassen, ohne daß das abgegebene Signal für die Lecköl- oder r.ohrbruchanzeige ausgewertet wird, andererseits jedoch sollen sie in der ruhestellung den unter Druck stehenden Verbraucher derart überwachen, daß sowohl kleinste Leckagen des Verbrauchers genauso wie große Leckagen (z.B. Rohrbruch) ein

809821/0409

brauchbares Fehlersignal anzeigen. Ds allerdings ist mit den bisher bekannten und eingesetzten Durchflußmeßwertgebern nicht möglich. Durchflußmeßwertgeber, die diese Forderung erfüllen, müßten bei gleichzeitiger hoher Auflösung und guter Genauigkeit vor allen Dingen einen extrem großen Meßbereich haben.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Strömungsmeßeinrichtung zu bauen, die den Nenndurchfluß zum oder vom Verbraucher ohne nennenswerten Druckabfall an der Meßeinrichtung durchfließen läßt, während bei sehr kleinen Flüssigkeitsströmen eine genaues und nach Möglichkeit dem Flüssigkeitsstrom proportionales Meßsignal abgegeben wird.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in der Zuführung zum Verbraucher hinter oder vor einem Steuerventil ein Durchflußmeßwertgeber für relativ kleinen Durchlaß mit vorgespannten, antiparallel ^geschalteten Rückschlagventilen für den Nenndurchlaß des Verbrauchers parallel zusamraengeschaltet ist»-Dio spezielle Durchflußcharakteristik c'or Rückschlagventile begrenzt den Teilstrom über den Durchflußmeßwcrtreber auf ein beliebig festzulegendes Llaß, ohne daß der maximal mögliche Durchfluß, der über die Einheit fließt, durch die Größe der= Durchflußmeßv/ertgebers begrenzt wird. Die Schaltung ermöglicht es also, große Flüssigkeitsströme - über die Rückschlagventile - durchfließen zu lassen und bei kleinen Flüssigkeitsströmen - über -'en Durchflußmeßwerteeber mit kleinem Durchsatz und großer Auflösung - genaue J.Ießsignale zu erhalten. Dabei kann der maximal mögliche Strömungswert durch die Crößo der beiden Rückschlagventile beliebig festgelegt

8 0 9 8 2 1 / 0 A 0 9 _oRK3iNAL

v/erden, .während der relativ klein-.? fitrömun^swert, bei dem ein ;Ießsi;;naL angezeigt werden soll, ausschließlich durch die Größe des lurchflußmeßwert^ebers bestimmt wird. Sine Druckmittelzufuhr zum Verbraucher erfolgt somit über jeweils eines der Ventile und dem Durchf lußmeßwertfjeber, während beim Eückhub des Verbrauchers, z.£. eines Zylinders, die vom Kolben verdrängte Flussi.^keitsmen^e über das andere Ventil, welches zum ersten Ventil antiparallel geschaltet ist und den Durchflußmeßwert- :eber, abströmen kann.

Für die Funktion der Schaltung ist es wichtig, daß die .Rückschlagventile vorgespannt sind, was üblicherweise durch Federn bewirkt wirJ, da es zur ilrzielun^ der gewünschten Durchflußchx-akteristik bei den antiparallel schalteten Rückschlagventilen sowohl auf den Eückschla^effekt als auch auf den T)ruckbe3enzun;> ;se Cfekt durch die Vorspannung ankommt. Auf Grund dieser Tatsache eignet sich ;;emäß einer weiteren Ausgestaltung der J.rfindunff auch die Zusammenschaltung von zwei antiparallel 'geschalteten direkt ;;osteuerten Di uckbe[^rrenzunf;Sventilen mit einen parallel fccschalteten Durchflußmeßwert^ireber.

Heim Linsatz der erf indun^s;;emäßon IJeßvorrichtuny; mit der Zusammenschaltuiij;; von Ventilen und einem Durchflußmeßwert^eber kann zudem ausgenutzt werden, daß selbst beim Ausfall des störanfälligen Durchclußmeßwert^ebers die Anlage weiterhin betrieben werden kann^ nämlich dann nur über die Ventile, wobei allerdings kurzfristig, d.h. bis zur nächsten Instandsetzung, eine überwachung kleiner Ölverluste nicht mehr möglich ist.

8-21/0409 ORIGINAL IMSPECTED

Nach der Erfindung soll als Durchflußmeßwertgeber ein Strömungswächter eingesetzt werden, der so zu dimensionieren ist, daß der Druckabfall am Durchflußmeßwertgeber bei Nenndurchfluß identisch ist mit dem Ansprechdruck der beiden vorgespannten Rückschlag- bzw. der Druckbegrenzungsventile.

Λη Hand der Zeichnung unde der dargestellten Schaltungen sowie Diagramme wird die Erfindung und die jeweilige Durchflußcharakteristik näher erläutert werden. Es zeigt

¹⁷If;. 1 die erfindungsgemäße .Meßvorrichtung mit

parallel geschalteten Rückschlagventilen,

?ig. 2 die .'Ioßvorrichtung mit parallel geschalteten Druckbegronzungsventilen,

Fig. 3a das typische Druck-Purch£luft-Diagramm für

ein Rückschlag- bzw. Druckbegrenzungsventil,

^ig. 3b das typische Druck-Durchfluß-Diagramm für einjn Ctrömunffswächter, und

¹⁵¹Ig. 3c das Druck-'^urchfluß-Diagramm Tür ο ine

erfindungsgemäß zusammengecchaltete Meßvorr ichtun· ■■.

— O —

8-0 9821/0409

In den figuren 1 und 2 ist mit den in der Hydraulik üblichen Symbolen die Ichaltung und Zuordnung der Meßeinrichtung darrgestellt. Die 'Fig. 1 zeigt eine in die Zuführung zu einem nicht gezeichneten Verbraucher einer Hydraulikanlage eingesetzte Meßeinrichtung 1 mit zwei zueinander antiparallel geschalteten Rückschlagventilen 2, 2a, die jeweils durch eine Feder 3 vorgespannt sind.Parallel zu den Rückschlagventilen 2 ist ein Strömungswächter 4 zugeordnet. Dagegen zeigt die Pchaltune; gemäß Fig. 2 eine Meßeinrichtung 1, in der die rückschlagventil 2 (^ig. 1) ersetzt sind durch antiparallel geschaltete federbelastete Druckbegrenzungsventil 5, 5a, die zum "trömv.n^swächter A ebenfalls narallel geschaltet sind.

Druck ~">urchf l\iß-Verhal ten der gesamten Meßeinrichtung 1 sowie das für ein Rückschlag- bzw. Druckbegrenzungsventil 2, 2a, 5, 5a und für einen Strömungswächter 4 ist in den Fig. 3a bis 3c aufgezeigt. Es ist in dem Diagramm nach Fig. 3a Cür ein Rückschlag- bzw. Druckbegrenzungsventil zu erkennen, daß durch die Vorspannung mittels der Fedeit|3 die Ventilo erst dann durchströmt werden können, wenn eine otrömungsmenge O den voreingestellten Druck ρ überschreitet, wobei die Ventile dann groß dimensioniert und für den Durch-Rat.z großer riüssigkoitsmen^en ausgelegt sind, um ein erwünscht ::utes Gleichdruckverhalten zu ermöglichen. Die Durchflußcharakteristik für einen Strömungswächter 4 macht Fig. 3b deutlich und man sieht, wie bei relativ gering zunehmenden GtrömungB-mengen Q der auftretende Druck ρ sehr stark ansteigt.

809821/0409

— 7 —

Mit dem Diagramm nach Fig. 3c ist schließlich die Druck-Durchflußcharakteristik der erfindungsgemäßeη Meßvorrichtung gezeigt, wobei sich die Kurve aus der Addition bzw. Überlagerung _ was beim Punkt A der dargestellten Kurve nach Fig. 3c der Fall ist - der über das Rückschlagventil oder Druckbegrenzungsventil 2, S nrui ilen Strömungswächter 4 gehenden Toilströmo ergibt. Der Strömungswächter ist dabei so ausgelebt, daß der Nonndurchsatz in eiiem sehr engen Berach gehalten werden kann und die einen bestimmten vorwählbaren Druck ρ erreichende Flüssigkeitsmen^e Q dann über das Rückschlag- bzw. Druckbegrenzungsventil 2, 5 dem Verbraucher zugeleitet wird, wobei die Ventile so vorgespannt sind, daß sie erst boim !erreichen des bestimmten Druckes ansprechen und einen Durchsatz ermöglichen. "Ehrend der Bewegungsphase des Verbrauchers wird also der gesamte Flüssigkeitsstrom über ein Ventil 2,5 und den Strömungswächter 4 geführt, insgesamt gesehen /jedoch wird der Strömungswächter nur von einem am Gesamtstrom gesehenen sehr geringen Teilstrom passiert, wodurch es möglich ist, den Meßbereich des Gtrömun^swächters erheblich einzuengen und damit die "tenauigkeit bei der Überwachung des in der Ruhephase unter Druck stehenden Verbrauchers erheblich zu steigern, so daß selbst kleinste Leckagen des Verbrauchers ein brauahbares Fohlersignal anzeigen. Da ein Rückschlag- bzw. Druckbegrenzungsventil nur in einer Richtung durchströmt werden kann, öffnet beim PJ'ckhub des Verbrauchers einer Hydraulikanlage das zum ersten Ventil 2, 5 antiparallel geschaltete .zweite R nkschlag- oder Druckbegrenzungsventil ?.a, 5a und ermöglicht einen Abfluß der Flüssigk ätsmenge, worauf dann ein neues Arbeitsspiel beginnen kann.

809821/0409

ι - ⁹· -iae rse ite

Claims

1. Vorrichtung zur Überwachung von Hydraulikanlagen auf interne und externe Leckagen, Schlauch- und Rohrbrüchen, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zuführung zum Verbraucher hinter oder vor einem steuerventil ein Durchflußmeßwertgeber (Ί) für relativ kleinen Durchlaß mit vorgespannten, antiparallel geschalteten Rückschlagventilen (°., ?a) für den N -nndurchlaß des Verbrauchers parallel ausammen^eschaltet ist.

■ Vorrichtung, nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die parallele Zusammenschaltung eines Durchflußmeßwertgebers (4) mit zwei antiparallel geschalteten direkt gesteuerten Druckbegrenzungsventilen (5, 5a).

3. ""Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein strömungswächter als Durchflußmeßwort^rjeber eingesetzt wird.

80 9 821/0409

ORiGiNAL INSPECTED