DE4033050A1 - Auslaufsichere sperrventileinrichtung - Google Patents

Auslaufsichere sperrventileinrichtung

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf Strömungsmittel- bzw. Fluidverbindungen, die dabei helfen, ein Auslaufen bzw. Verschütten von Strömungsmittel während der Herstellung oder Trennung einer Verbindung zu minimieren. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein kegelventilartiges Sperrventil in einer Hydraulikmittelverbindung.
Das Auslaufen oder Verschütten ist ein unerwünschtes Ereignis während der Montage und Demontage von Hydrauliksystemen, insbesondere wo kein Abfluß für das Hydraulikmittel vorhanden ist. Ein derartiges Problem besteht beispielsweise bei Flugzeug- Gasturbinentriebwerke, wo das Hydraulikmittel Brennstoff ist und Teile des Hydrauliksystems zum Überholen, Reparieren, Auswechseln oder verschiedenen anderen Gründen aufgetrennt werden muß. Ein besonderes Problem tritt dort auf, wo hydrauliche Verteiler an dem Gasturbinentriebwerk angebracht sind, und hydrauliche Zubehörteile, wie beispielsweise Servoventile, an dem Verteiler befestigt sind. Der Verteiler richtet Hydraulikmittel an andere hydrauliche Zubehörteile, wie beispielsweise Stellglieder, und sorgt dafür, daß unter Druck stehendes Hydraulikmittel nach und von einer Hydraulikpumpe geliefert wird, und das steuerbare Strömungsmittel bzw. Fluid Stellgliedern zugeführt und von diesen abgeleitet wird. Das Servoventil steuert das Strömungsmittel, so daß es das Druckmittel wie vorgesehen liefert. Das Beseitigen des Servoventils von unterhalb des Verteilers kann eine schmutzige Arbeit sein, selbst wenn das System entleert worden ist, da Restmengen von Hydraulikmittel häufig in den Verteilerleitungen zurück bleibt, die zu dem Verteiler führen. Da das Strömungsmittel Flugbenzin sein kann, kann das Auslaufen zusätzlich gefährlich sein. Die Verteiler- Servoventilanordnung sollte so aufgebaut sein, daß die Wartung des Servoventils erleichtert ist und eine kostengünstige Konstruktion entsteht.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Fluidverbindung oder einen Verteiler mit mehreren Fluidverbindungen oder eine Servoventil- und Verteileranordnung mit mehreren Fluidverbindungen zu schaffen, bei denen der Ausfluß vermindert ist und die einfach zu warten und billig zu fertigen sind.
Erfindungsgemäß ist eine Sperrventileinrichtung in eine Kammer eingesetzt und enthält ein Kegelventil und eine Feder, die an dem Kegel angreift und diesen nach außen vorspannt in einen dichtenden Eingriff mit einem Teil der Wand, die den Eingang der Kammer umgibt, und auf dem Kegel ist ein Mittel angebracht zum Dichten und Haltern des Kegels innerhalb der Kammer. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Dichtungs- und Halterungsmittel einen elastomeren bzw. gummiartigen O-Ring auf, der unfrei auf dem Kegel angebracht ist innerhalb eines ringförmigen Kanals, der den Kegel umschreibt. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Sperrventileinrichtung in einer Servoventil- und Verteileranordnung enthalten. Der Verteiler ist mit einem Servoventilgehäuse verbunden. Eine erste Anzahl von Fluidkanälen ist in dem Verteiler ausgebildet und eine passende zweite Anzahl von Fluidkanälen ist in dem Gehäuse ausgebildet. Verlängerungen, die sich von dem Gehäuse in die Kammer erstrecken, verbinden die ersten Fluidkanäle mit entsprechenden zweiten Fluidkanälen und stehen mit dem Kegel in Eingriff und halten ihn offen. Die Verlängerung kann einen Filter aufweisen.
Die Einrichtung gemäß der Erfindung eliminiert oder reduziert stark den Ausfluß bzw. das Verschütten von Fluid, das während der Montage oder Demontage von Fluidverbindungen insbesondere von einen Verteiler bildenden zahlreichen Hydraulikmittelverbindungen auftritt. Dieser Vorteil verstärkt sich, wenn das Fluid Flugbenzin ist, da dadurch die Gefahr eines Brandes vermindert wird. Die Einrichtung gemäß der Erfindung vergrößert höchstens unwesentlich die Dicke des Verteilers, da sie durch den bestehenden Port eingebaut wird, anstatt durch eine getrennte Öffnung in der Deckfläche, wie es beim Stand der Technik der Fall ist. Weiterhin werden auch die Kosten höchstens unwesentlich erhöht, und die Sperrventileinrichtung kann auf einfache Weise ausgewechselt und relativ billig gefertigt werden.
Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand der Beschreibung und Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Fig. 1 ist eine auseinandergezogene Ansicht von dem Verteiler, der die Sperrventileinrichtung und die Servoventileinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält.
Fig. 2 ist eine Ansicht von unten auf den Verteiler mit der Sperrventileinrichtung.
Fig. 3 ist ein Teilschnitt entlang der Linie 3-3 in Fig. 2 von einem Teil des Verteilers mit der Sperrventileinrichtung gemäß der Erfindung.
Fig. 4 ist eine Ansicht von oben auf die Servoventileinrichtung und zeigt die Eingänge der verschiedenen Fluidkanäle, die mit dem Verteiler gemäß Fig. 2 zu verbinden sind.
Fig. 5 ist ein Teilschnitt des Fluidkanals der Servoventileinrichtung und der Verlängerung des Gehäuses gemäß Fig. 2.
Fig. 6 ist ein Schnittbild, das die in Fig. 3 gezeigte Sperrventileinrichtung zeigt, die mit der in Fig. 5 gezeigten Gehäuseverlängerung der Servoventileinrichtung zusammenpaßt.
In Fig. 1 ist allgemein eine Servoventil- Verteilereinrichtung 10 gezeigt, die insbesondere zur Verwendung bei nicht gezeigten Flugzeug- Gasturbinentriebwerken verwendbar ist. Die Servoventil- Verteilereinrichtung 10 weist einen Verteiler 30 auf einer Servoventileinrichtung 20 auf. Diese besondere Anordnung ist geeignet zur Verwendung bei Flugzeug- Gasturbinentriebwerken, wo der Verteiler durch Bolzen, Bügel oder auf andere Weise an dem Gasturbinentriebwerk angebracht ist. Der Verteiler 30 enthält im allgemeinen eine erste Anzahl von Fluidkanälen 23, die in Fig. 2 gezeigt sind und die einen Verteilereingang 38 an dem einen Ende entlang der zusammenpassenden Grenzfläche zwischen dem Verteiler 30 und der Servoventileinrichtung 20 und einen Verteilerport 34 an dem anderen Ende für die hydrauliche Strömungsverbindung mit einem anderen Teil des Hydrauliksystems aufweisen. Der Verteiler 30 kann ein unter Druck stehendes Hydraulikmittel, das in diesem besonderen Fall Flugbenzin ist, von einer Hydraulikpumpe 12 durch eine Pumpendruckleitung 14 in dem Anschluß (Port) 15 empfangen. Er verteilt dann das Strömungsmittel auf die Servoventileinrichtung 20 über einen der ersten Anzahl von Fluidkanälen 23, die an dem einen Ende den Verteilereingang 38 enthält, der in Fig. 1 mit P bezeichnet wird, und das Hydraulikmittel über einen weiteren Verteilereingang 38 zurückleitet, der mit R bezeichnet ist, von wo das Strömungsmittel zum Verteiler Rückleitport 16 über die Rückleitung 18 zurück zur Hydraulikpumpe 12 geleitet wird. Andere Verteilereingänge 38 empfangen Strömungsmittel bzw. Fluid von der Servoventileinrichtung 20, das zu einem der zwei Servokolben geschickt werden soll, die mit 180 bzw. 182 bezeichnet sind. Die Servoventileinrichtung 20 enthält zwei Servos bzw. Stellantriebe SA und SB und ist elektrisch gesteuert und betrieben durch drei elektrische Verbindungen E1, E2 und E3.
Die Servoventileinrichtung 20 mit den Servos SA und SB, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, weist ein Gehäuse 22 auf, das Verlängerungen 26 enthält, die Fortsetzungen von einer zweiten Anzahl von Fluidkanälen 72 sind. Die Gehäuseports 24 enthalten Verlängerungen 26, die für eine gute Fluidverbindung zwischen Fluidkanälen 72 und Fluidkanälen 23 sorgen. Die Verlängerung 26, die in Fig. 5 im Detail gezeigt ist, weist eine Verlängerungsdichtung 27 auf, die die Verlängerung 26 umgibt, die in einer Vertiefung 29 angebracht ist und in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung einen gummiartigen (elastomeren) O-Ring aufweist. Die Verlängerungsdichtung 27 greift an einer Verteilerbohrung 60, die in Fig. 6 gezeigt ist, durch einen Verteilereingang 38 an. Die Verlängerung 26 greift auch an dem Kegel 45 an und hält diesen geöffnet, während der Verteiler 30 und die Servoventileinrichtung 20 verbunden sind. Wenn die Servoventileinrichtung getrennt und die Verlängerung herausgezogen wird, beginnt der Kegel zu schließen und wird schließlich geschlossen, wenn der elastomere O- Ring, der die Kegeldichtung bildet, an einer mit einer Schulter versehenen Wand 61 an deren Schrägkante 47 angreift.
Erste und zweite Servokolben 180 bzw. 182 sind im wesentlichen gleich und weisen einen Kolben 184 auf, der für eine Translation in einer Bohrung 186 angeordnet ist, von der eine Verbindungsstange 188 in einstückiger Verbindung mit dem Kolben 184 ausgeht. Die Kopfseite des Kolbens 184 empfängt eine Einlaßströmung einer Druckflüssigkeit aus einem Einlaßport 181, der mit einem in Fig. 2 gezeigten Port 114 in dem Verteiler 30 durch eine Verbindungsleitung 178 in Verbindung steht. In ähnlicher Weise empfängt die Verbindungsstangenseite des Kolbens 184 eine Einlaßströmung von Druckflüssigkeit aus einem Einlaßport 174, der mit einem in Fig. 2 gezeigten Port 112 in dem Verteiler 30 über eine Verbindungsleitung 177 in Verbindung steht.
Fig. 2 zeigt eine detailliertere Darstellung der Kanäle innerhalb des Verteilers 30, der mit der Servoventileinrichtung 20 zusammenpaßt, die verschiedene Strömungsmittelkanäle aufweist, wie es in Fig. 4 gezeigt ist. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, hat jeder Kanal 23 eine Anschlußöffnung (Port), die entweder zu der Hydraulikpumpe 12 und wieder zurück oder zu einem der zwei Servokolben 180 und 182 führt. Die Verteilereingänge 38 bilden dann eine Verbindung für die verschiedenen Ports durch die Leitungen 23, um Fluid zuzuführen oder zu empfangen, das durch die Servoventileinrichtung 20 gesteuert wird. Die Sperrventileinrichtung 40, wie sie in Fig. 3 bezeichnet ist, ist in einem Verteilereingang 38 angeordnet, der eine sich erweiternde Öffnung 52 aufweist, die zu einer Bohrung 60 führt, die eine Kammer 64 mit einer Rückwand 68 bildet. Der Kegel 44 ist in der Kammer 64 angeordnet und weist einen dichtenden Abschnitt 45 und eine kreuzförmige Führung 46 auf. Eine Feder 41 ist gegen die Rückwand 68 abgestützt und greift an dem Kegel 45 an und spannt diesen nach oben gegen die Schräge 47 der mit einer Schulter versehenen Wand 61 des Verteilereingangs 38 vor. Ein den Kegel abdichtendes und halterndes Mittel 49 dichtet und haltert auch den Kegel 44 innerhalb der Kammer 64 und weist in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel einen elastomeren O- Ring 51 in einem ringförmigen Kanal 53 auf. Der O-Ring 51 ist so bemessen, daß in seinem undeformierten Zustand sein Außendurchmesser größer als der Innendurchmesser der Bohrung ist, aber unter Druck deformiert werden kann, um zum Einsetzen und Herausnehmen durch die Bohrung 60 zu leiten. Eine Kegelherausnahmevorrichtung 63 weist eine Gewindebohrung auf, in die für eine Herausnahme des Kegels eine passende Gewindevorrichtung eingeschraubt werden kann.
Während des Betriebs der Vorrichtung, wie sie in Fig. 6 gezeigt ist, hält die Verlängerung 26 den Kegel 44 geöffnet und gestattet, daß Hydraulikmittel zwischen den ersten und zweiten Kanälen 23, 72 hindurchtritt. Während der Demontage wird die Verlängerung 26 herausgezogen und die Dichtung 27, die auf der Verlängerung angeordnet ist, behält eine fluiddichte Dichtung mit der Bohrung 60 der Kammer aufrecht, bis die O-Ringdichtung 51 des Kegels 44 an der Bohrung der Kammer 64 angreift und auf wirksame Weise eine erste Anzahl von Fluidkanälen sperrt, und da die Servoventileinrichtung mit der Oberseite nach unten ist, fließt, wenn überhaupt, nur sehr wenig Fluid heraus.

Claims (19)

1. Sperrventileinrichtung zur Verwendung in einer Fluidkanalkammer (64), die Teil eines Einganges (38) ist, der ein Loch (52) mit einer mit einer Schulter versehenen Wand (61) aufweist, gekennzeichnet durch eine Kegeldichtung (44), eine Feder (41), die an dem Kegel (44) angreift zum Vorspannen des Kegels nach außen in Richtung auf das Loch (52), und eine Vorrichtung (49) zum Dichten und Haltern des Kegels innerhalb der Kammer.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kegel (44) eine Entnahmevorrichtung (63) aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (49) zum Dichten und Haltern des Kegels einen elastomeren O-Ring (51) aufweist, der auf dem Kegel (44) zwangsgehaltert ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der elastomere O-Ring (51) in einem ringförmigen Kanal (53) angebracht ist, der den Kegel (44) umschreibt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Entnahmevorrichtung (63) eine Gewindebohrung in der Mitte des Kegels (44) aufweist, die von dem Eingang nach außen gerichtet ist.
6. Fluidverbindungseinrichtung zum Verbinden von Fluidkanälen über eine passende Grenzfläche, gekennzeichnet durch:
ein erstes Element (20) auf einer ersten Seite der Grenzfläche mit einem ersten Strömungskanal (72) und einer Verlängerung (26) des ersten Strömungskanals über die Grenzfläche,
ein zweites Element (30) auf einer zweiten Seite der Grenzfläche mit einem zweiten Strömungskanal (23) zum Aufnehmen der Verlängerung (26) und
eine Sperrventileinrichtung (40) mit einem Kegel (44), der in einer Kammer (64) von einem Eingang (38) zu dem zweiten Strömungskanal (23) angeordnet ist, wobei der Eingang (38) ein Loch mit einer eine Schulter aufweisenden Wand (61) aufweist, ferner mit einer Feder (41), die an dem Kegel (44) angreift zum Vorspannen des Kegels nach außen in Richtung auf das Loch und eine Vorrichtung (49) aufweist zum Abdichten und Haltern des Kegels (44) innerhalb der Kammer (64), wobei die Dichtungs- und Halterungsvorrichtung (49) funktional der Sperrventilvorrichtung (40) zugeordnet ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungs- und Halterungsvorrichtung (49) einen elastomeren O-Ring (51) aufweist, der auf dem Kegel (44) zwangsgehaltert ist.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der elastomere O-Ring (51) in einem ringförmigen Kanal angebracht ist, der den Kegel (44) umschreibt.
9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlängerung (26) eine die Verlängerung abdichtende Vorrichtung (27) aufweist, die die Verlängerung (26) innerhalb der Kammer (64) abdichtet.
10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die die Verlängerung (26) abdichtende Vorrichtung (27) einen zweiten elastomeren O-Ring aufweist, der innerhalb einer Nut angebracht ist, die die Verlängerung umschreibt, und der auf der Verlängerung (26) angeordnet ist und für eine Abdichtung der Verlängerung (26) innerhalb der Kammer (64) wenigstens insoweit sorgt, wie der Kegel (44) in seiner offenen Stellung ist.
11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Entnahmevorrichtung (63) vorgesehen ist, die eine Gewindebohrung in der Mitte des Kegels aufweist und von dem Eingang (38) nach außen gerichtet ist.
12. Fluidverteilereinrichtung, gekennzeichnet durch:
einen Verteiler (30) , der mit einem Gehäuse (22) auf einer ersten Seite einer passenden Grenzfläche verbunden ist,
eine erste Anzahl von Fluidkanälen (23), die in dem Verteiler (30) ausgebildet sind und sich zur Grenzfläche erstrecken,
eine zweite Anzahl von Fluidkanälen (72), die in dem Gehäuse (22) ausgebildet sind,
Verlängerungen (26), die sich von dem Verteiler (30) nach außen erstrecken über die Grenzfläche zum Verbinden der ersten Fluidkanäle (23) mit entsprechenden zweiten Fluidkanälen (72) über die Grenzfläche,
wobei die zweiten Fluidkanäle (72) einen Eingang (38) aufweisen zum Aufnehmen der Verlängerung (26), wobei der Eingang (38) eine Kammer (64) mit einem Loch aufweist, das eine Wand (61) mit einer Schulter enthält, und
eine Sperrventilvorrichtung (40), die in die Kammer (64) eingesetzt ist, und eine Kegeldichtung (44), die in der Kammer (64) angeordnet ist, eine Feder (41), die an dem Kegel (44) angreift zum Vorspannen des Kegels nach außen in Richtung und in einen dichtenden Eingriff mit der die Schulter aufweisenden Wand (61), und einer Vorrichtung (49) aufweist zum Abdichten und Haltern des Kegels (44) innerhalb der Kammer (64).
13. Verteilereinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungs- und Halterungsvorrichtung (49) einen elastomeren O-Ring (51) aufweist, der auf dem Kegel (44) zwangsgehaltert ist.
14. Verteilereinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der elastomere O-Ring (51) in einem ringförmigen Kanal angebracht ist, der den Kegel (44) umschreibt.
15. Verteilereinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlängerung (26) eine die Verlängerung abdichtende Vorrichtung (27) aufweist, die für eine Fluiddichtung der Verlängerung (26) innerhalb der Kammer (64) sorgt.
16. Verteilereinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die die Verlängerung (26) abdichtende Vorrichtung (27) einen zweiten elastomeren O-Ring aufweist, der in einer die Verlängerung (26) umgebenden Nut angebracht und auf der Verlängerung (26) derart angeordnet ist, daß sie für eine Fluidabdichtung der Verlängerung (26) innerhalb der Kammer (64) wenigstens insoweit sorgt, als der Kegel (44) in seiner geöffneten Stellung ist.
17. Verteilereinrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlängerung (26) ein Filter ist.
18. Verteilereinrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß eine Entnahmevorrichtung (63) vorgesehen ist, die eine Gewindebohrung in der Mitte des Kegels (44) aufweist, die von dem Eingang (38) nach außen gerichtet ist.
19. Verteilereinrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlängerung (26) einen Siebfilter enthält.
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