DE3121630C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Leitungsbruchsicherung zur Anordnung zwischen einem hydraulischen bzw. pneumatischen Aggregat und einer dasselbe mit anderen Aggregaten od. dgl. verbindenden, aus zwei parallelen Leitungszweigen bestehen­ den Doppelleitung entsprechend dem Oberbegriff des Patent­ anspruches 1.

Aus der DE-AS 23 19 611 ist bereits eine entsprechende Leitungsbruchsicherung für hydraulische Fahrwerksabstützungen mit mehreren, jeweils einzelne Räder bzw. Radsätze abstützen­ den, hydraulischen Abstützaggregaten bekannt, welche als Kolben-Zylinder-Aggregate ausgebildet sind und deren hub­ abhängig volumenveränderliche Kammern zum Ausgleich von Hubbewegungen einzelner Räder gruppenweise untereinander über die Doppelleitungen verbunden sind.

Dabei sind die Leitungszweige der Doppelleitung jeweils unter Zwischenschaltung eines Dreiwegeventiles mit den Kolben-Zylinder-Aggregaten verbunden, wobei ein Anschluß zum Aggregat führt, während die beiden anderen Anschlüsse des Ventiles jeweils mit einem Leitungszweig verbunden sind. Das Ventil hat ein für beide Leitungsanschlüsse gemein­ sames, als Doppelkolben ausgebildetes Verschlußteil, welches in seiner Mittelstellung beide Leitungsanschlüsse offenhält und bei Bruch eines Leitungszweiges zur Absperrung desjenigen Anschlusses verschoben wird, welcher zu dem jeweils undichten Leitungszweig der Doppelleitung führt.

Bei dieser bekannten Leitungsbruchsicherung verschiebt sich das ausschließlich durch Federkraft in seiner Mittelstellung gehaltene Verschlußteil zwangsläufig, wenn die Strömung zum einen Leitungsanschluß stärker ist als zum anderen Leitungs­ anschluß, d. h., wenn der dynamische Druck auf der Seite des einen Anschlusses infolge der stärkeren Strömung im Vergleich zum dynamischen Druck auf der Seite des anderen Anschlusses abnimmt.

Da mit der Verschiebung des Verschlußteiles der Widerstand des Strömungsweges zum einen Leitungsanschluß erhöht und zum anderen Leitungsanschluß erniedrigt wird, können sich Schwingungen, wie sie im Fahrbetrieb auftreten, sowie gering­ fügig unterschiedliche Strömungsstärken zu den beiden Lei­ tungsanschlüssen gegenseitig verstärken, so daß unerwünschte Ratterschwingungen des Verschlußteiles aufzutreten vermögen. Die Leitungsbruchsicherung kann dann ungewollt auch ansprechen, wenn gar kein Leitungsbruch vorliegt.

Die DE-AS 24 09 523 zeigt eine hydraulische Fahrwerks­ abstützung, bei der jedes zur Fahrzeugabstützung dienende Kolben-Zylinder-Aggregat als Doppelkammeraggregat mit zwei voneinander getrennten Kammern ausgebildet ist, deren Volumen sich entsprechend dem Hub des Abstützaggregates jeweils simultan ändern. Die Kammern bzw. die darin arbeitenden Kolbenteile haben unterschiedliche Querschnitte. Dabei bildet die Kammer mit dem großen Querschnitt jeweils eine Arbeitskammer, während die andere Kammer mit kleinerem Querschnitt als Steuerkammer dient. Die Arbeitskammern mehrerer Aggregate sind ebenso wie die zugehörigen Steuer­ kammern jeweils mittels gesonderter einfacher Leitungen verbunden. Zwischen der Arbeitskammer jedes Kolben-Zylinder- Aggregates und dem zugeordneten Leitungsanschluß ist ein Leckagesicherheitsventil angeordnet, welches drei Schalt­ stellungen aufweist, wovon die mittlere Stellung die Offen­ stellung ist und die beiden anderen Stellungen Schließstellun­ gen darstellen. Das Ventilglied ist als kolbenartiges Teil ausgebildet, welches in der einen Schaltrichtung von dem in der Arbeitskammer herrschenden Druck und in der anderen Schaltrichtung von dem in der Steuerkammer herrschenden Druck beaufschlagt ist. Dementsprechend wird also das Ventil­ glied bei hinreichenden Differenzen zwischen dem Druck in der Arbeitskammer und dem Druck in der Steuerkammer in der einen oder anderen Richtung unter Absperrung der Arbeitskammer von der zugehörigen Leitung in die Schließlage verschoben.

Diese Anordnung kann im Falle eines Leitungsbruches zwar gegebenenfalls größere Verluste des Druckmediums verhindern, jedoch wird die Funktion des Abstützsystems dabei nicht einschränkungslos aufrechterhalten. Wenn nämlich eine die Steuerkammern verbindende Leitung bricht, so wird das Ventilglied unter dem nunmehr im Vergleich zu den Steuer­ kammern in den Arbeitskammern vorliegenden Überdruck in Schließlage gebracht, bei der die Arbeitskammern von den zugehörigen Leitungen abgetrennt sind und dementsprechend die jeweiligen Kolben-Zylinder-Aggregate blockiert sind.

Wenn eine die Arbeitskammern verbindende Leitung bricht, so entsteht notwendigerweise in den Steuerkammern ein Über­ druck im Vergleich zu den mit der defekten Leitung verbun­ denen Arbeitskammern. Dementsprechend liegt wiederum eine das Ventilglied in eine Schließlage führende Druckdifferenz vor, d. h., auch in diesem Falle werden die Arbeitskammern durch das Leckagesicherheitsventil abgeschlossen und dem­ entsprechend die zugehörigen Abstützaggregate blockiert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine der eingangs angegebenen Art entsprechende Leitungsbruchsicherung zu schaffen, welche nur bei Bruch eines Leitungszweiges ansprechen kann und eine besonders sichere Absperrung des defekten Leitungszweiges gewährleistet.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Durch die Anordnung zweier gesonderter Kolben hat eine Lageänderung des dem einen Leitungszweig zugeordneten Kolbens keine unmittelbaren Auswir­ kungen auf den Kolben am anderen Leitungszweig. Da außerdem jeder Kolben infolge des vom Verbindungsweg durchsetzten Teilraums ausschließlich durch statischen Druck gesteuert wird, ist in einfacher Weise die Möglichkeit geschaffen, die Kolben unterhalb einer kritischen Druckschwelle ruhigzustellen, bei deren Überschreitung ein Leitungszweig abgesperrt werden soll. Gleichzeitig wird aufgrund der Steuerung mittels statischen Druckes erreicht, daß beim normalen Betrieb, d. h., wenn kein Leitungszweig gebrochen ist, hohe Strömungsgeschwindigkeiten auch in den von den Leitungszweigen durchsetzten Teilräumen jedes Zylinderraumes zugelassen werden können, ohne damit die Gefahr einer Fehlsteuerung der Leitungsbruchsicherung zu verursachen. Auf der einen Seite jedes Kolbens liegt nämlich der Druck des von diesem Kolben zu sichernden Lei­ tungszweiges an, während die andere Kolbenstirnseite vom Druck des anderen Leitungszweiges beaufschlagt ist. Da in den Leitungszweigen bei Normalbetrieb praktisch gleiche Druck­ verhältnisse herrschen, wird der Kolben allenfalls von sehr geringfügigen Druckdifferenzen beaufschlagt, welche keines­ falls zu einer Verstellung in die Schließlage ausreichen, weil jeder Kolben durch die Zusatzkraft etwas in Richtung seiner Offenstellung gedrängt wird, um die Offenstellung beim Normalbetrieb zu sichern. Erst wenn ein Leitungszweig bricht, treten in den Leitungszweigen außerordentlich unter­ schiedliche statische Drucke auf, welche den Kolben am defek­ ten Leitungszweig in die zur Absperrung desselben notwendige Schließlage schieben, wodurch bei Bruch einer Leitung das Aggregat voll funktionsfähig bleibt.

Zur Erzeugung der Zusatzkraft kann jeder Kolben gemäß einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung als Differential­ kolben ausgebildet sein, dessen kleinere Wirkfläche vom Druck im jeweils anderen Leitungszweig, der durch den jeweils anderen Kolben gesichert wird, beaufschlagt ist.

Stattdessen ist es im Hinblick auf konstruktive Einfachheit auch möglich bzw. zweckmäßig, jeden Kolben mittels Feder ent­ gegen dem Druck im anderen Teilraum zu beaufschlagen.

Vorzugsweise ist vorgesehen, daß die Verbindungswege jeweils eine zum jeweiligen Leitungszweig bzw. Leitungszweiganschluß führende Gehäusebohrung sowie eine zum Aggregat führende Gehäusequerbohrung aufweisen und der jeweilige Zylinderraum durch eine in Fortsetzung der Gehäusebohrung angeordnete Bohrung gebildet ist. Zweckmäßigerweise setzen sich dabei die die Zylinderräume bildenden, von einer Gehäuseseite ausgehenden und dort durch Verschlüsse abschließbaren Bohrungen axial über eine zwischengeschaltete Stufe in die jeweilige Gehäusebohrung für den Leitungsanschluß fort, wobei die Querbohrungen jeweils in die Zylinderräume münden und der im Zylinderraum untergebrachte Kolben in Schließlage seine gegen die Stufe vorgeschobene Endlage einnimmt.

Bei dieser Ausführungsform müssen nur vergleichsweise wenige und einfach herstellbare Bohrungen im Gehäuse angeordnet werden.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Fahrwerksabstützung in schematischer Darstellung,

Fig. 2 ein Schnittbild einer Leitungsbruchsicherung und

Fig. 3 eine Draufsicht auf diese Leitungsbruch­ sicherung entsprechend dem Pfeil III in Fig. 2.

Ein nur ausschnittsweise dargestelltes Fahrzeug 1 hat hintereinander angeordnete Räder 2 und 3, die an Lenkern 4 und 5 beliebiger Konstruktion gegenüber dem Fahrzeug 1 höhenveränderlich aufgehängt sind. Die Lenker 4 und 5 sind bei 6 gegeneinander und gegenüber dem Fahr­ zeug 1 an demselben verschwenkbar gehalten. Jeder der Lenker 4 und 5 und dementsprechend das zugehörige Rad 2 bzw. 3 sind mittels Abstützorgane 7 und 8 gegenüber dem Fahrzeug 1 abgestützt.

Die Abstützorgane 7 und 8 bestehen jeweils aus Kolben 9 und Zylindern 10, die miteinander über eine Doppelleitung mit den Leitungszweigen 11 und 12 zum Ausgleich verbunden sind. Die Leitungszweige 11 und 12 können über Anschluß­ leitungen 13 und 14 mit weiteren, nicht dargestellten Abstützorganen bzw. einem Speicher für Druckmedium ver­ bunden sein.

Rollt das Fahrzeug 1 über eine Bodenwelle, so führt bei­ spielsweise das Rad 2 eine Aufwärtsbewegung aus, so daß der Kolben 9 des Abstützorgans 8 Druckmedium aus dem zugehörigen Zylinder 10 in die Zylinder der anderen Ab­ stützorgane 7 verdrängt und damit eine Abwärtsbewegung der Räder 3 gegenüber dem Fahrzeug 1 herbeiführt. Durch diesen Ausgleich wird eine gleichmäßige Stützlastver­ teilung des Fahrzeuges 1 im Betrieb erzielt.

Für den Fall, daß einer der Leitungszweige 11 oder 12 brechen sollte, sind an den Zylindern 10 Leitungsbruch­ sicherungen 16 angeordnet, die gegebenenfalls den unter­ brochenen Leitungszweig 11 oder 12 absperren, so daß die Abstützorgane 7 und 8 nur noch über den anderen Leitungs­ zweig 12 oder 11 miteinander verbunden sind.

Die in den Fig. 2 und 3 dargestellte Leitungsbruch­ sicherung 16 hat ein quaderförmiges Gehäuse 17, in das von einer Seitenfläche aus parallele Bohrungen 18 einge­ bracht sind, die in gleichachsig zu den Bohrungen 18 ange­ ordnete Leitungsanschlüsse 19 münden. Zwischen den Boh­ rungen 18 und den Leitungsanschlüssen 19 ist eine Verengung 20 angeordnet, so daß zwischen denselben und den Bohrungen 18 eine Ringstufe 21 ausgebildet ist.

Radial zu den Bohrungen 18 sind von einer Gehäuseseite aus Querbohrungen 22 angeordnet, die nahe den Ringstufen 21 in die Bohrungen 18 münden.

Vom in der Fig. 2 oberen Abschnitt der linken Bohrung 18 zweigt eine Gehäusebohrung 23 ab, die in die rechte Ver­ engung 20 mündet. In entsprechender Weise ist eine Gehäuse­ bohrung 23′ angeordnet, die vom oberen Bereich der in Fig. 2 rechten Bohrung 18 zur in der Fig. 2 linken Verengung 20 führt.

Die Bohrungen 18 sind auf der Gehäuseaußenseite mittels Schraubverschlüsse 35 verschlossen.

In den Bohrungen 18 sind becherförmige Kolben 45 verschieb­ bar angeordnet, deren Becheröffnungen jeweils den Ring­ stufen 21 zugewandt sind und auf den Ringstufen 21 abge­ stützte Schraubenfedern 46 aufnehmen, welche die Kolben 45 gegen an den Schraubverschlüssen 35 angeordnete Anschlag­ stifte 47 zu schieben suchen. Der obere Teil der Bohrung 18 wird durch den Kolben 45 in Teilräume 57 und 58 unter­ teilt. Die Teilräume 57 sind von den Verbindungswegen zwischen den Kolben-Zylinder-Aggregaten und den Zweigleitungen 11 bzw. 12 durchsetzt.

Die Kolben 45 können gegen den Druck der Federn 46 gege­ benenfalls bis zu den Ringstufen 21 vorgeschoben werden, so daß die Mündungen der Querbohrungen 22 in die Bohrungen 18 gesperrt werden. Die Mündungen der Gehäusebohrungen 23 und 23′ in die Bohrungen 18 bleiben auch bei an den An­ schlagstiften 47 anliegenden Kolben 45 offen.

Die in den Fig. 2 und 3 dargestellte Leitungsbruch­ sicherung 16 arbeitet in der folgenden Weise:

Die Querbohrungen 22 dienen als Verbindungsleitungen zum Zylinder 10 eines der Abstützorgane 7 bzw. 8 in Fig. 1, an denen die Leitungsbruchsicherung 16 angeordnet ist. An die Leitungsanschlüsse 19 ist jeweils einer der Lei­ tungszweige 11 bzw. 12 in Fig. 1 angeschlossen, so daß jeder Leitungszweig bei in oberer Endlage (vgl. Fig. 2) befindlichem Kolben 45 mit dem zugehörigen Abstützorgan 7 bzw. 8 verbunden ist. Der an den Verengungen herrschende Druck liegt als Referenzdruck auch in den Teilräumen 58 der Bohrungen 18 auf der den Schraubverschlüssen 35 zuge­ wandten Rückseite der Kolben 45 vor, da die Teilräume 58 über die Gehäusebohrungen 23 bzw. 23′ jeweils mit den Ver­ engungen 20 dergestalt verbunden sind, daß Druckgleichheit (abgesehen von Drosselverlusten) innerhalb der in Fig. 2 linken Verengung 20 und dem rechten Teilraum 58 sowie Druckgleichheit in der in Fig. 2 rechten Verengung 20 sowie im linken Teilraum 58 herrscht.

Solange die an die Leitungsanschlüsse 19 angeschlossenen Leitungen intakt sind, besteht in den genannten Leitungs­ anschlüssen sowie in den anschließenden Verengungen 20 auch bei durchströmenden Medien Druckgleichheit, da die angeschlossenen Leitungen sowie die Verbindungswege von den Leitungsanschlüssen 19 zu den Querbohrungen 22 gleiche Geometrie haben.

Somit wirken auf die Vorder- sowie Rückseite der Kolben 45 gleiche Drücke, und die Federn 46 können die Kolben 45 in der in Fig. 2 dargestellten oberen Endlage halten.

Sobald nun, beispielsweise in dem in Fig. 2 linken Lei­ tungsanschluß der Druck infolge eines Bruches der ange­ schlossenen Leitung abfällt, verschiebt sich der zugehöri­ ge Kolben 45 in den an die jeweilige Verengung 20 anschlie­ ßenden unteren Teilraum 57 der jeweiligen Bohrung 18, so daß die Mündung der zugehörigen Querbohrung 22 in die jeweilige Bohrung 18 geschlossen wird und der Verbindungsweg von dem in Fig. 2 linken Leitungsanschluß 19 zu der in den Fig. 2 und 3 linken Querbohrung 22 gesperrt ist.

Die Verschiebung des linken Kolbens 45 in Fig. 2 erfolgt, weil seine Rückseite vom Druck innerhalb der in Fig. 2 rechten Verengung 20, die mit einem intakten Leitungszweig in Verbindung steht, beaufschlagt ist, und weil die genann­ te Verengung 20 über die Gehäusebohrung 23 mit dem Teilraum 58 der in Fig. 2 linken Bohrung 18 in Verbindung steht.

Somit wird bei einem Leitungsbruch eines der in Fig. 1 dar­ gestellten Leitungszweige 11 bzw. 12 der defekte Leitungs­ zweig jeweils abgesperrt, während der intaktgebliebene Leitungszweig die Verbindung der miteinander gekuppelten Abstützorgane 7 und 8 aufrechterhält.

Claims (7)

1. Leitungsbruchsicherung zur Anordnung zwischen einem hydraulischen bzw. pneumatischen Aggregat und einer dasselbe mit anderen Aggregaten od. dgl. verbindenden, aus zwei parallelen Leitungszweigen bestehenden Doppel­ leitung, mit einer in einem Gehäuse untergebrachten, im Normalbetrieb in geöffneter Lage gehaltenen Kolben- Ventilanordnung, welche das Aggregat im Falle eines Bruches eines Leitungszweiges gegenüber diesem Leitungs­ zweig der Doppelleitung - unter Offenhaltung des anderen Leitungszweiges - absperrt, insbesondere für eine hydraulische bzw. pneumatische Fahrwerksabstützung mit mehreren, jeweils einzelne Räder bzw. Radsätze abstützenden hydraulischen bzw. pneumatischen Abstütz­ aggregaten, z. B. Kolben-Zylinder-Aggregaten, deren hub­ abhängig volumenveränderliche Kammern zum Ausgleich von Hubbewegungen einzelner Räder gruppenweise unter­ einander und/oder zur Federung mit einem pneumatischen bzw. hydropneumatischen Speicheraggregat über die Doppelleitungen verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben-Ventilanordnung (16) aus zwei einzelnen Kolben (45) besteht, von denen jeder einen eigenen Zylinderraum (18) unterteilt, dessen einer Teilraum (57) von einem Verbindungsweg (20-22) zwischen dem Aggregat (7, 8) und dem einen bzw. dem anderen Leitungszweig (11, 13 bzw. 12, 14) durchsetzt ist und dessen anderer Teilraum (58) mit dem anderen bzw. dem einen Leitungs­ zweig (12, 14 bzw. 11, 13) ständig kommuniziert (Gehäuse­ bohrung 23, 23′), und jeder Kolben (45) zwischen einer den Verbindungsweg (20-22) freigebenden Offenlage und einer den Verbindungsweg (20-22) sperrenden Schließlage verschiebbar und mit einer Zusatzkraft entgegen dem Druck im anderen Teilraum (58) beaufschlagt ist.

2. Leitungsbruchsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jeder Kolben (45) als Differentialkolben ausgebildet ist, dessen kleinere Wirkfläche (im Teil­ raum 58) vom Druck im jeweils anderen Leitungszweig (12, 14 bzw. 11, 13) beaufschlagt ist.

3. Leitungsbruchsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jeder Kolben (45) mittels Feder (46) entgegen dem Druck im anderen Teilraum (58) beauf­ schlagt ist.

4. Leitungsbruchsicherung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungswege (20-22) jeweils eine zum jeweiligen Leitungszweig (11, 13 bzw. 12, 14) bzw. Leitungszweiganschluß führende Gehäuse­ bohrung (20) sowie eine zum Aggregat (7, 8) führende Gehäusequerbohrung (22) aufweisen und der jeweilige Zylinderraum durch eine in Fortsetzung der Gehäuse­ bohrung (20) angeordnete Bohrung (18) gebildet ist.

5. Leitungsbruchsicherung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sich die die Zylinderräume bildenden, von einer Gehäuseseite ausgehenden und dort durch Verschlüsse (35) abschließbaren Bohrungen (18) axial über eine zwischengeschaltete Stufe (21) in die jeweilige Gehäuse­ bohrung (20) für den Leitungszweiganschluß fortsetzen, daß die Querbohrungen (22) jeweils in die Zylinderräume münden, und daß der im Zylinderraum untergebrachte Kolben (45) in Schließlage seine gegen die Stufe (21) vorgeschobene Endlage einnimmt.

6. Leitungsbruchsicherung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zylinderraum (18) auf der vom Druck im jeweils anderen Leitungszweig (12, 14 bzw. 11, 13) beaufschlagten Seite des Kolbens (45) über Gehäu­ sebohrungen (23, 23′) mit der zum Anschluß des anderen Leitungszweiges (12, 14 bzw. 11, 13) führenden Gehäuse­ bohrung (20) kommuniziert.

7. Leitungsbruchsicherung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die den Kolben (45) jeweils beaufschlagende Feder (46) auf der Ringstufe (21) als Widerlager abgestützt ist.