DE3328750A1

DE3328750A1 - Fehleranzeigender hydrospeicher und diesen enthaltendes system

Info

Publication number: DE3328750A1
Application number: DE19833328750
Authority: DE
Inventors: Hugh Hacienda Hgts Calif. Chun
Original assignee: VSI Corp
Current assignee: Shared Technologies Fairchild Telecom Inc
Priority date: 1982-08-12
Filing date: 1983-08-09
Publication date: 1984-02-16
Also published as: GB2125899B; FR2531754B1; FR2531754A1; GB2125899A; GB8321661D0; US4428401A; JPS5986701A

Description

VSI CORPORATION Pasadena, California (V.St.A.)

Fehleranzeigender Hydrospeicher und diesen enthaltendes

System

Die Erfindung betrifft einen Hydrospeicher, insbesondere einen fehleranzeigenden Hydrospeicher und ein diesen enthaltendes System.

Hydrospeicher v/erden üblicherweise in verschiedenen Pumpanlagen verwendet, in denen es erT/ünscht ist, Energie zu speichern und die Energie v/ieder abzugeben, wenn der Druck in dem Hydrauliksystem unter einen gewählten Wert fällt« Ferner ist es bekannt, die EnergieSpeicherkapazität des Systems durch die Verwendung einer Gruppe derartiger Hydrospeicher zu vervielfachen.

Außerdem ist es bekannt, in einem Hydrospeicher einen Drucksensor vorzusehen, der auf einen Fehler in der den Gasraum und den ölraum des Hydrospeichers trennenden Blase anspricht. Die bekannten Hydrospeicher dieser Art sind mit einem außen angeordneten Druckmeßmechanismus versehen, der eine Herabsetzung des Gasdruckes durch ein Tonsignal anzeigt«

Hydrospeicher oder.ähnliche Einrichtungen mit üblichen Drucksensoren sind beispielsweise in den US-PSen 4- 167 201, 4- 207 563, 4- 014· 213 und 4- 221 124· angegeben.

Die bekannten Sensoren haben den Nachteil, dass sie auf Druckschwankungen ansprechen und daher erst bei beträchtlichen Druckveränderungen ausgelöst werden. ·

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Hydrospeichers mit einer verbesserten Fehleranzeige. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Hydrospeichers der beschriebenen Art, in der zur Fehleranzeige eine Einrichtung vorgesehen ist, die auf Veränderungen der elektrischen Kapazität anspricht_β Ferner hat die Erfindung die Aufgabe, ein Hydrauliksystem zu schaffen, in dem mehrere Hydrospeieher der beschriebenen Art mit einem Betätigungsmechanismus kombiniert sind, der beim Erfassen einer einen Fehler anzeigenden Kapazitätsveränderung einen oder mehrere defekte Hydrospeieher von einem Hauptgasbe- · halter abtrennt.

Die Erfindung schafft einen verbesserten Druckspeicher, insbesondere einen fehleranzeigenden Hydrospeieher, der geeignet ist, Fehler bereits zu Beginn ihres Auftretens zu erfassen und entweder dureh rechtzeitige Abgabe eines Warnsignals anzukündigen oder rechtzeitig eine Sicherheitseinrichtung auszulösen. Dabei können derartige Fehler entweder aus einem Hiß der Blase oder aus einem Gasdruckverlust bestehen. Gemäß der Erfindung besitzt ein im wesentlichen wie üblich ausgebildeter Hydrospeicher eine Kapazitätsmeßsonde, die sich in den Gasraum des Hydrospeichers erstreckt und auf eine Annäherung der Blase und/oder auf eine Annäherung von Öl oder einer anderen Druckflüssigkeit anspricht, die bei gerissener Blase in den Gasraum eintritt= Es hat sich gezeigt, dass mit Hilfe·

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• Ο···*« · « ·α· β ι

«· β O ββ «β β ο a·

eines derartigen Sensors ein Fehler zuverlässiger und früher angezeigt werden kann als mit den bisher verwendeten Drucksensoren. Die Erfindung schafft ferner ein Hydrauliksystem mit mehreren Hydrospeichern aer beschriebenen Art_? einem gemeinsamen Gasvorrat und einer Absperreinrichtung, die beim Erfassen eines Fehlers in einera Hydrospeicher dessen Gasraum sofort von den Gasvorrat absperrt.

Nachstehend wird der Erfindungsgegenstand anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert. In diesen zeigt

Figur 1 in einem Schema ein Hydrauliksystem mit dem erfindungsgemaßen Hydrospeicher und

Figur 2. in.größerem Maßstab im Schnitt das Gaseinfüllende eines Hydrospeichers gemäß der Erfindung.

Das in der Figur 1 gezeigte Hydrauliksystem umfaßt eine Pumpe 1O₅ eine Druckflüssigkeitsleitung 11 und einen Verbraucher 12, ils sind zwei Hydrospeicher 13 vorgesehen, deren Glanschlüsse l4 mit der Druckflüssigkeitsleimung 11 verbunden sind. Die Hydrospeicher 13 bestehen wie üblich aus Druckgefäßen 15 ₅ die durch eine dehnbare Blase 18 in zwei Räume, und zwar einen Gasraum 16 und einen Qlraum 17 geteilt sind. Die Gasräume 16 sind über normalerweise offene Magnetventile 19 und Leitungen 20 und 21 mit einer Druckleitung 22 verbunden, die an einen Gasbehälter angeschlossen ist5 der aus einer Flasche 23 besteht.

In der Figur 1 ist das Hydrauliksystem im normalen Betriebszustand gezeigt. Man erkennt, dass bei einem Druckanstieg in der Druckflüssigkeitsleitung 11 über den Druck in den Gasräumen 16 Druckflüssigkeit durch die Ö!anschlüsse 14 in die ölräume 17 im Innern der Druckgefäße eintritt und

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dadurch das G-as in den Gasräumen komprimiert wird. Dadurch wird in dem komprimierten Gas Energie gespeichert. Bei einem Druckabfall in der Leitung 11 expandiert" das Gas in den Gasräumen 16 unter Abgabe von Energie an das Hydrauliksystem.

Auf Grund der vorstehenden Beschriebung erkennt man, dass im Falle eines Ausfalls einer der Blasen 18 "nicht nur die EnergieSpeicherkapazität des betreffenden Hydrospeichers für das System nicht mehr zur Verfügung steht-, sondern es auch vorkommen kann, dass Druckflüssigkeit über den Gasanschluß, herausgedrückt wird und die Gasleitungen verunreinigt und in das Gassystem der Anlage eintritt. Die Größe der Schwierigkeitenj die in einem solohen Fall auftreten können, kann man erkennen, wenn man berücksichtigt, dass die dargestellte Ausführungsform nur zwei Hydrospeieher besitzt, große Hydrauliksysteme aber mit einer großen Anzahl von Hydrospeichern versehen werden können. Gemäß der Erfindung soll nun der Hydrospeicher so ausgebildet sein, dass er die Gefahr eines Ausfalls der Blase oder eines Druckverlustes so früh wie möglich erfassen kann und dass wirksame Mittel vorgeshen sind₉ die einen solchen Ausfall oder Druckverlust verhindern·

Nachstehend soll nun der Hydrospeicher und soll insbesondere die Sensoreinrichtung genauer beschrieben werden," die den wesentlichen technischen Fortschritt darstellt, der gemäß der Erfindung erzielt wird_o

Gemäß der Figur 2 besitzt der Gasanschluß 25 einen Rohrstutzen 20, der die Sensoranor&nung 31 enthält» Der Rohrstutzen 30 is vorzugsweise in einer mehrteiligen Anordnung 32 gemäß den US-PSen 3 4-39 712 oder 3 782 418 montiert. Diese Anordnung umfaßt einen Stütz- und Dichtring 33> mit dem die beiden voneinander getrennten Hälften einer metallischen Ringscheibe 34 materialschlüssig verbunden sind.

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* · β · a« β« oo coe*

• 6 β · O AO Λ « 0 β

• β A · # · ρ · »β β

Gemäß den angeführten Patentschriften wire zum Umführen der Anordnung 32 durch aen Casansor.luio 2$ i«r Dichtring 33 an der Teilungsliuie zwischen den Eeg-r^riten

34 zusammengefaltet und läßt man die Segmente 34 auseinanderfedern, wenn sie das Innere des Druckgefäßes erreicht haben.

Im Innendurchmesser ^ß der Anordnung 32 ist ein Druckring 35 angeordnet, der eine auswärtsgekehrte Schulter besitzt, die an der Unterseite 38 der Segmente 34 ^e:r Anordnung 32 angreift. AuS den Zeichnungen erkennt man, dass die Segmente 34· aufwärtsgerichtete Anschlagteile 39 besitzen, die im Bereich des 3asanschlusses 25 an der Innenwandung des Druckgefäßes angreifen.

Der Rohrstutzen 30 besitzt eine aufwärtsgerichtete Schulter 40, die an der unteren Fläche des Druckringes

35 angreift. Auf ein Außengewinde Al des Rohrstutzens 30 ist eine Spannmutter 42 geschraubt, deren"untere Fläche 43" an der oberen Fläche 44 eines ringscheibenförmigen Einsatzes 45 angreift. Dieser besitzt eine auswärts abstehende Lippe 46, die an einem den Gasanscaluß umgebenden, aufwärtsgekehrten Teil 47 des Druckgefäßes anliegt. Um eine einwandfreie Abdichtung am Gasanschluß zu gewährleisten, ist zwischen den Segmenten 34 und dem Einsatz 45 vorzugsweise eine Dichtanordnung vorgesehen, die zv;ei dünne Ringscheiben 49 und einen zivischen ihnen angeordneten O-Ring 48 umfaßt.

In einer Vertiefung 50 des Rohrstutzens 30 ist ein O-Ring 51 angeordnet, der eine Abdichtung zwischen dem Druckring 35 und dem Rohrstutzen 30 bewirkt.

Der Rohrstutzen 30 ist an seinem unteren Ende mit einem

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Ringflansch 52 ausgebildet, mit dem zur Befestigung der Blase 18 ein verdickter Sandteil 53 derselben materialschlüssig verbunden ist.

Der Sensor $1 umfaßt einen Meßkopf 54- und eine Meßsonde 31', die in einer axialen Bohrung 55 des Rohrstutzens JO mit einem Abstandhaltering 56 zentrisch gehaltert ist. Der Abstandhaltering 56 ist von mehreren Öffnungen 57 durchsetzt, durch die Gas ins Innere der Blase, d.h. in den Gasraum 16, strömen kann.

Auf den Teil 59 des"Rohrstutzens 30 ist eine Zappe 58 geschraubt,· die eine Öffnung 60 besitzt, die durch die Leitung 20 mit dem Magnetventil 19 verbunden ist.

Der Sensor mit der Meßsonde 31' bildet eine auf Veränderungen der elektrischen Kapazität ansprechende Einrich tung. Geeignete Einrichtungen, die auf Veränderungen der elektrischen Kapazität ansprechen, sind an sich bekannt. Beispielsweise wird ein geeigneter Kapazitätssensor von der Firma Princo Instruments, Inc., South Hampton, Pennsylvania, (V.St.A.) unter der Bezeichnung Model 1510 hergestellt, doch ist die vorliegende Erfindung darauf nicht eingeschränkt.

Die Sonde 31' des beschriebenen Sensors spricht auf Veränderungen der elektrischen Kapazität an und ist elektrisch mit einem Steuergerät 61 verbunden, das so eingerichtet sein kann, dass es bei einer vorherbestimmten, vorzugsweise einstellbaren Veränderung der elektrischen Kapazität ein Warnsignal auslöst oder einen Strom an eine zugeordnete Einrichtung abgibt.

In der dargestellten Ausführungsform sind die Magnet-

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ventile 19 so geschaltet, dass sie die Leitung 20 von der Leitung 21 und damit auch von der Leitung 22 und der Gasflasche 23 trennen, wenn die Sonde 31' einen abnormalen Zustand anzeigt.

Aus der nachstehenden Erläuterung der Wirkungsweise des Hydrospeichers gehen die Vorteile hervor, die durch die Erfindung gegenüber den mit bekannten Sensoren versehenen Hydrospeichern erzielt werden können.

Unter normalen Betriebsbedingungen liegen die Abstände zwischen der Blase 18 und der Sonde 31' in einem bestimmten Bereich. Die Empfindlichkeit des Sensors für die Kapazitätsmessung kaun so eingestellt werden, dass bei einer Annäherung der Blase an die Sonde 31' bis auf einen bestimmten Abstand annähert, das Vorhandensein der Blase eine Veränderung der elektrischen Kapazität in einem solchen Ausmaß bewirkt, dass das Steuergerät 61 ausgelöst wird und das Ventil oder die Ventile 19 derart betätigt, dass der Gasraum 16 des Hydrospeichers, bei dem ein Fehler festgestellt wurde, von der zu der Gasflasche 23 führenden Leitung 21 abgesperrt wird. Die Kapazitätsveränderung kann darauf zurückzuführen sein, dass die Blase sich der Sonde genähert hat, weil die Blase gerissen ist, oder dass in dem Hydrospeicher ein Druckabfall eingetreten ist. Die erfaßte Kapazitätsveränderung kann auch darauf zurückzuführen sein, dass beispielsweise bei gerissener Blase Druckflüssigkeit in den Gasraum eintritt, auch wenn die Blase auswärtsgedehnt ist und sich daher der Sonde nicht nähert.

Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, dass mit Hilfe der Kapazitätsmeßsonde ein Fehler in einem frühen Zeitpunkt entdeckt werden kann, ehe Druckflüssigkeit durch den Gasanschluß austritt. Infolgedessen kann man einen defekten Hydrospeicher von dem Hydrauliksystem

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abtrennen und dadurch eine Verunreinigung des Gassystems verhindern.

Im Rahmen des Erfindungsgedankens kann das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel in verschiedenen Eonstruktionseinzelheiten abgeändert werden.

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Leerseite

Claims

PAgEHTAHSIBÜOHE

M.) Hydrospeicher, gekennzeichnet durch ein Druckgefäß, das am einen Ende einen ölanschluß und am anderen Ende einen Gasanschluß besitzt, durch eine au dem ölanschluß vorgesehene Kupplung zum Verbinden des Ölanschlusses mit einer Druckflüssigkeitsleitung, durch eine in dem Druckgejäß angeordnete Blase, die das Druckgefäß in einen Gasraum und einen ölraum unterteilt, die mit dem Gasanschluß bzw. dem Ölanschluß in Verbindung stehen, und durch einen Sensor mit einer Kapazitätsmeßsonde, die sich durch den Gasanschluß in den Gasraum erstreckt.
2. Hydrospeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gasanschluß ein zum Einleiten von Gas dienender Rohrstutzen angeordnet ist, der sich allgemein in der Axialrichtung des Druckgefäßes erstreckt, und dass die Sonde in dem Eohrstutzen koaxial angeordnet ist und mit dem Eohrstutzen einen Eingkanal begrenzt.

3· Hydrospeicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Rohrstutzen eine Gaseinleitungsöffnung ausgeoildet ist, die mit dem Ringkanal in Verbindung steht.

4·. Hydrospeicher nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass mit der Gaseinleitungsöffnung ein Magnetventil verbunden ist, das durch eine die Sonde enthaltende Schaltung gesteuert wird, die bei Veränderungen der mit der Sonde gemessenen Kapazität das Magnetventil öffnet oder schließt.

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Druckgefäße, von denen jedes einen Ölanschluß und einen Gasanschluß besitzt und durch eine in dem Druckgefäß angeordnete Blase in einen Gasraum und einen Ölraum unterteilt ist, die mit dem Gasanschluß bzw* dem ölanschluß in Verbindung stehen, ferner eine Kapazitätsmeßsonde, die sich durch den Gasanschluß in den Gasraum erstreckt, einen sich von dem Gasanschluß weg erstreckenden Rohrstutzen zum Einleiten von Gas, eine in den Rohrstutzen führende Gaseinleitungsöffnung, wobei den Gaseinleitungsöffnungen je ein Magnetventil zugeordnet ist, mit den ölanschlüssen der Druckgefäße eine ■Druckflüssigkeitsleitung verbunden ist, die Magnetventile über Leitungen mit einem Gasbehälter verbunden sind und normalerweise die Gasräume über die Gaseinleitungsöffnungen mit dem Gasbehälter verbinden und den Lagnetventilen und den Sonden ein Steuergerät zugeordnet ist, das auf Grund der Erfassung einer vorherbestimmten Veränderung der elektrischen Kapazität durch eine der Sonden das zugeordnete Magnetventil derart betätigt, dass der zugeordnete Gasanschluß von dem Gasbehälter abgesperrt wird.