SE439974B

SE439974B - Hose or line rupture vent device

Info

Publication number: SE439974B
Application number: SE8202052A
Authority: SE
Inventors: N A Nilsson
Original assignee: Trelleborg Ab
Priority date: 1982-03-31
Filing date: 1982-03-31
Publication date: 1985-07-08
Also published as: SE8202052L

Abstract

A hose or line rupture vent device for a pressure hose or lead (10) with a surrounding outer protective hose or lead (11) has a shut-off vent (13) for the pressure hose or lead. This shut-off vent is a magnet vent, which control magnet (20) is connected to a control current circuit with a pressure sensor cut out switch (17). The cut out switch device (17) senses the pressure in a pressure medium between the pressure hose or lead (10) and its outer protective hose or lead (11) and closes the shut off valve (13) when the pressure exceeds a determined upper limit or respectively falls below a determined lower limit for this pressure. The present vent is a pilot controlled two-way and two-position vent, which is closed by a disconnected magnet.<IMAGE>

Description

8202052-0 10 l5 20 30 35 2 Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att undanröja denna och andra nackdelar och åstadkomma en slang- eller ledningsbrottventilanordning, som gör det möjligt att undvika tryckmediespill till omgivningen och som inte kräver en specialkonstruerad ventil. An object of the present invention is to obviate this and other disadvantages and to provide a hose or line rupture valve device which makes it possible to avoid pressure medium spills to the environment and which does not require a specially designed valve.

Detta ändamål uppnås enligt föreliggande uppfinning med en slang- eller ledningsbrottventilanordning med en avstängningsventil i form av en magnetventil, vars reglermagnet är inkopplad i en styrströmkrets för en tryckkännande strömställaranordning. Strömställaranord- ningen avkänner trycket hos tryckmediet mellan tryck- slangen eller -ledningen och dess yttre skyddsslang eller -ledning och avstänger avstängningsventilen vid överskridande av det övre respektive underskridande av det undre gränsvärdet för detta tryck. Den föredragna ventilen är en pilotstyrd tvåvägs- och tvâlägesventil, som är stängd vid frànkopplad magnet.This object is achieved according to the present invention with a hose or line break valve device with a shut-off valve in the form of a solenoid valve, the control magnet of which is connected in a control circuit for a pressure-sensing switch device. The switch device senses the pressure of the pressure medium between the pressure hose or line and its outer protective hose or line and shuts off the shut-off valve when the upper or lower limit of this pressure is exceeded, respectively. The preferred valve is a pilot controlled two-way and two-position valve, which is closed when the magnet is disconnected.

Det för uppfinningen kännetecknande anges_i patent- kraven.The characterizing features of the invention are set forth in the claims.

Uppfinningen skall i det följande närmare beskrivas under hänvisning till de bifogade ritningarna. Fig l visar ett hydrauliskt- och elektriskt kopplingsschema för en utföringsform av en slang- eller ledningsbrottven- tilanordning enligt uppfinningen. Fig 2 visar ett annat inställningsläge av denna anordning. Fig 3-6 visar sche- matiska genomskärningar genom en i anordningen ingående magnetventil.The invention will be described in more detail below with reference to the accompanying drawings. Fig. 1 shows a hydraulic and electrical wiring diagram for an embodiment of a hose or line break valve device according to the invention. Fig. 2 shows another setting position of this device. Figs. 3-6 show schematic cross-sections through a solenoid valve included in the device.

I fig l visas ett hydrauliskt- och elektriskt kopp- lingsschema över en utföringsform av en anordning enligt uppfinningen. I schemat har med prickstreckade linjer inramats ett slang- eller ledningsparti, vars inre tryck- slang eller -ledning 10 omgives av en yttre skyddsslang eller -ledning ll. Mellanrummet mellan de båda slangarna eller ledningarna är fyllt med ett tryckmedium, t ex hydraulolja, och har ett i förhållande till omgivningen avvikande tryck,vanligtvis förhöjt tryck såsom är fallet vid den visade utföringsformen. Detta tryck skall emel- lertid också skilja sig från det förväntade driftstrycket 10 15 20 25 30 35 8202052-0 3 i slangens eller ledningens 10 inre, varvid man såsom är fallet vid den visade utföringsformen vanligtvis låter trycket mellan slangarna eller ledningarna vara lägre än detta förväntade driftstryck. Tryckslangen eller -ledning- en 10 är vid sin ena ände via en ledning 12 ansluten till en styrventilanordning för tillförsel respektive bortför- sel av hydraulmedium via slangen 10. Slangens l0 andra än- de är kopplad till ett inlopp A hos en magnetventilanord- ning 13 och via dennas utlopp B till ena änden av en hyd- raulcylinder 14. I hydraulcylindern finns.en kolv 15, vars rörelser styres med hjälp av det via ledningarna 12, 10 och ventilen l3 tillförda respektive bortskaffade tryckmediet. Hydraulcylinderns andra ände är via en led- ning l6 kopplad till styrventilanordningen.Fig. 1 shows a hydraulic and electrical wiring diagram of an embodiment of a device according to the invention. In the diagram, dotted lines have been framed with a hose or line portion, the inner pressure hose or line 10 of which is surrounded by an outer protective hose or line 11. The space between the two hoses or lines is filled with a pressure medium, eg hydraulic oil, and has a pressure deviating from the environment, usually elevated pressure as is the case with the embodiment shown. However, this pressure should also differ from the expected operating pressure in the interior of the hose or line 10, as is the case with the embodiment shown, the pressure between the hoses or lines is usually lower than this. expected operating pressure. The pressure hose or conduit 10 is connected at its one end via a conduit 12 to a control valve device for supplying and removing hydraulic medium via the hose 10. The other end of the hose 10 is connected to an inlet A of a solenoid valve device 13. and via its outlet B to one end of a hydraulic cylinder 14. In the hydraulic cylinder there is a piston 15, the movements of which are controlled by means of the pressure medium supplied via the lines 12, 10 and the valve 13, respectively. The other end of the hydraulic cylinder is connected to the control valve device via a line 16.

Som nämnts ovan är mellanrummet mellan de båda slangarna eller ledningarna 10, ll vid den visade utfö- ringsformen fyllt med ett tryckmedium till ett övertryck, som ligger under det normala driftstrycket hos ledningens 10 inre. Trycket i utrymmet mellan de båda slangarna övervakas med hjälp av en tryckavkännande strömställaran- ordning eller pressostat 17, och tryckmedium kan inmatas i mellanrummet mellan de båda slangarna via en påfyllnads- ventil 18. Normalt är denna påfyllnadsventil sluten, så att en bestämd och under tryck försatt tryckmedie- mängd är innesluten i nämnda utrymme. När tillräckligt tryck råder i detta utrymme, är strömställaranordningen sluten, såsom àskådliggöres i fig l och 2. Om trycket skulle sjunka under ett bestämt gränsvärde kommer ström- ställaren att öppnas under inverkan av fjädern 19. Fjä- derns 19 tryck kan regleras med hjälp av en icke visad inställningsanordning. Om trycket stiger, kommer ström- ställaren också att öppnas genom att fjädern 19 samman- pressas ytterligare.As mentioned above, in the embodiment shown, the space between the two hoses or lines 10, 11 is filled with a pressure medium to an overpressure which is below the normal operating pressure of the interior of the line 10. The pressure in the space between the two hoses is monitored by means of a pressure sensing switch device or pressure switch 17, and pressure medium can be fed into the space between the two hoses via a filling valve 18. Normally this filling valve is closed, so that a definite and under pressure the amount of pressurized medium added is enclosed in said space. When sufficient pressure prevails in this space, the switch device is closed, as illustrated in Figs. 1 and 2. If the pressure should drop below a certain limit value, the switch will open under the action of the spring 19. The pressure of the spring 19 can be regulated by means of a setting device (not shown). If the pressure rises, the switch will also be opened by further compressing the spring 19.

Avstängningsventilen 13 har vid det visade utförings- exemplet formen av en pilotstyrd tvàvägs- och tvåläges~ ventil, som är avstängd vid frånkopplad magnet och öppen vid tillkopplad magnet. Detta framgår av fig l, där 8202052-0 10 15 20 25 30 35 4 ventilens magnet 20 är frànkopplad till följd av att en strömbrytare 2l i strömkretsen via strömställaranord- ningen 17 är öppen. Magnetventilen är i detta inställ- ningsläge spärrad för strömning av tryckmedium från hydraulcylindern 14 till ledningen 10, dvs från huvud- utloppet B till huvudinloppet A. Denna inställning av ventilen åstadkommes med hjälp av en fjäder 22 i magnet- ventilens pilotstyrkrets. I fig l visas dessutom en dräneringsledning 23 för pilotmedium till en tank 24.In the exemplary embodiment shown, the shut-off valve 13 is in the form of a pilot-controlled two-way and two-position valve, which is switched off when the magnet is switched off and open when the magnet is switched on. This can be seen from Fig. 1, where the magnet 20 of the valve is disconnected as a result of a switch 21 in the circuit via the switch device 17 being open. In this setting position, the solenoid valve is blocked for the flow of pressure medium from the hydraulic cylinder 14 to the line 10, ie from the main outlet B to the main inlet A. This setting of the valve is effected by means of a spring 22 in the pilot valve pilot circuit of the solenoid valve. Fig. 1 also shows a drainage line 23 for pilot medium to a tank 24.

I fig 2 visas avstängningsventilens inställnings- läge, när strömkretsen genom magnetventilens ventil 20 är sluten. I detta fall är tryckmedieströmning möj- lig i båda riktningar genom ventilen, dvs både från A till B och från B till A. Detta är det normala drifts- läge, som ventilanordningen intar, när anordningen an- vändes för reglering av t ex en grävmaskin, där kolv- och cylinderaggregatet 14, l5 representerar t ex man- överdonet för grävskopan och där kolvens 15 rörelser regleras med hjälp av styrventiler i grävmaskinens hytt.Fig. 2 shows the setting position of the shut-off valve when the circuit through the solenoid valve 20 is closed. In this case, pressure medium flow is possible in both directions through the valve, ie both from A to B and from B to A. This is the normal operating position that the valve device assumes when the device is used for regulating, for example, an excavator. , where the piston and cylinder assembly 14, 15 represent, for example, the actuator for the excavator and where the movements of the piston 15 are regulated by means of control valves in the excavator cab.

Vid brott på ytterledningen ll, så att trycket i utrym- met mellan de båda ledningarna l0, ll sjunker, kommer fjädern 19 att öppna strömställaranordningen l7 och sålunda bryta bortfall av strömmatningen återgår ventilen l3 till strömmatningen till magneten 20. Vid det i fig l visade inställningsläget, varvid tryckmedie- strömming spärras i riktningen B till A, så att skopan stannar i inställt läge. Inmatning av mera tryckmedium bakom kolven l5 är emellertid möjlig, så att en viss lyftning av skopan kan ske trots brott på ytterledningen.In the event of a break in the outer line 11, so that the pressure in the space between the two lines 10, 11 drops, the spring 19 will open the switch device 17 and thus break the failure of the current supply, the valve 13 returns to the current supply to the magnet 20. In the case shown in Fig. 1 setting position, whereby pressure medium flow is blocked in the direction B to A, so that the bucket remains in the set position. However, more pressure medium is fed in behind the piston 15, so that a certain lifting of the bucket can take place despite breakage of the outer line.

Vid brott på innerslangen 10 men ej på ytterslangen ll, kommer trycket i utrymmet mellan de båda slangarna att öka, vilket medför att fjädern 19 tryckes ytterliga- re samman och strömkretsen ånyo öppnas, varvid ventilen l3 intar det i fig l visade läget.In the event of a break in the inner hose 10 but not in the outer hose 11, the pressure in the space between the two hoses will increase, which means that the spring 19 is further compressed and the circuit is reopened, the valve 13 assuming the position shown in Fig. 1.

Ett exempel pâ en pilotstyrd tvåvägs- och tvâläges- ventil, som är användbar i samband med föreliggande uppfinning, visas schematiskt i fig 3-6. Fig 3 och 4 10 15 20 25 30 35 8202052-0 5 visar ventilens båda lägen, när magneten 20 är frànkopp- lad. Fig 5 och 6 visar sker till magneten 20. ventilens lägen, när strömmatning ett ventilhus 30, som är uppdelat kammare 3l resp 32 med hjälp ventilen omfattar i en övre och en undre av en mellanvägg 33 med ett ventilsäte 34. Detta ventil- säte samarbetar med en pilotventilkropp 35 och pressas till anliggning mot sätet 34 medelst den ovannämnda fjädern 22. Pilotventilkroppen 35 är utformad som nedre änden av ett ankare 36, som sträcker sig genom magnetens 20 magnetspole 37. Magnetspolen 37 är via ledningarna 38; 39 inkopplad i den ovannämnda styrströmkretsen.An example of a pilot controlled two-way and two-way valve useful in connection with the present invention is shown schematically in Figures 3-6. Figs. 3 and 4 show the two positions of the valve when the magnet 20 is disconnected. Figs. 5 and 6 show takes place to the magnet 20. the positions of the valve, when power supply a valve housing 30, which is divided into chambers 31 and 32, respectively, by means of the valve comprises in an upper and a lower part of a partition wall 33 with a valve seat 34. This valve seat cooperates with a pilot valve body 35 and is pressed into abutment against the seat 34 by means of the above-mentioned spring 22. The pilot valve body 35 is formed as the lower end of an armature 36 extending through the magnetic coil 37 of the magnet 20. The magnetic coil 37 is via the wires 38; 39 connected in the above-mentioned control circuit.

I den nedre kammaren 32 finns en huvudventilkropp 40, som kan röra sig mellan de båda i fig 3 och 4 visa- de lägena och som påverkas i nedåtriktningen av en tryck- fjäder 41. Huvudventilkroppen 40 samarbetar med ett ventilsäte 42, som är anslutet till magnetventilens huvudinlopp A. Magnetventilens huvudutlopp B är anslutet till rummet 32 genom ett anslutningshàl 43. I huvudven- tilkroppen 40 finns dessutom ett pilotoljeinloppshàl 44. Huvudventilkroppen har som synes i fig 3-6 ett sma- lare nedre parti för att möjliggöra att tryckmedium omströmmar den nedre delen 45 av ventilkroppen, så att tryckmedium alltid kan passera genom hålet 44 upp till kammarens 32 övre del.In the lower chamber 32 there is a main valve body 40, which can move between the two positions shown in Figs. 3 and 4 and which is actuated in the downward direction by a compression spring 41. The main valve body 40 cooperates with a valve seat 42, which is connected to the main inlet A of the solenoid valve A. The main outlet B of the solenoid valve is connected to the space 32 through a connecting hole 43. In the main valve body 40 there is also a pilot oil inlet hole 44. The main valve body has a narrower lower portion as shown in Figs. lower part 45 of the valve body, so that pressure medium can always pass through the hole 44 up to the upper part of the chamber 32.

Genom att trycket från anslutningen B alltid kan via hålet 44 verka mot hela baksidan av ventilkroppen 40 och eftersom baksidan av ventilkroppen 40 har större area än ventilsätet 42, kommer ett övertryck vid anslut- ningen B att medföra, att ventilkroppen 40 pressas mot sitt ventilsäte 42 för att tjänstgöra som en backventil, vilken hindrar strömning från anslutningen B till anslut- ningen A, när pilotventilkroppen 35 är anpressad mot sitt ventilsäte 42 under inverkan av fjädern 22 vid frânkopplad magnet 20. Om trycket vid anslutningen A ökas i förhållande till trycket vid anslutningen B, kommer ventilkroppen 40 att lyftas fràn sitt ventilsäte 8202052-0 10 15 20 25 30 35 6 mot verkan av fjädern 41 och under undanträngning av den ovanför ventilkroppen 40 befintliga pilotoljan via hålet 44. ventilen intager härvid det i fig 4 visade läget. X I fig 5 och 6 visas de två inställningslägena, när magneten 20 är tillkopplad och pilotventilkroppen 35 är lyft från sitt säte 34 mot verkan av fjädern 22.Because the pressure from the connection B can always act via the hole 44 towards the entire rear of the valve body 40 and since the rear of the valve body 40 has a larger area than the valve seat 42, an overpressure at the connection B will cause the valve body 40 to be pressed against its valve seat 42 to serve as a non-return valve, which prevents flow from the connection B to the connection A, when the pilot valve body 35 is pressed against its valve seat 42 under the action of the spring 22 at the disconnected magnet 20. If the pressure at the connection A is increased in relation to the pressure at the connection B, the valve body 40 will be lifted from its valve seat 6 against the action of the spring 41 and while displacing the pilot oil present above the valve body 40 via the hole 44. the valve assumes the position shown in Fig. 4. Figures 5 and 6 show the two setting positions, when the magnet 20 is switched on and the pilot valve body 35 is lifted from its seat 34 against the action of the spring 22.

Fig 5 och 6 representerar sålunda det i fig 2 visade inställningsläget av ventilanordningen. I fig 6 visas det helt öppna läget, vid vilket strömning från A till B eller från B till A är möjlig. En viss mängd pilot- olja dräneras härvid till tanken 24 via hålet 44, ven- tilsätet 34, pilotoljeutloppet C och pilotdränerings- ledningen 23. När kolven 15 skall bibehållas i ett visst inställt läge och sålunda hydrauloljeströmningen genom ventilen stoppas medan strömmatning till magneten 20 fortgår, kommer ventilkroppen 40 att av fjädern 41 pres- sas mot ventilsätet 42. Detta inställningsläge visas i fig 5. Om kolven 15 skall förskjutas åt höger med avseende på fig 1 och sålunda hydrauloljetrycket vid anslutningen A höjes, kommer ventilkroppen 40 att pres- sas uppåt mot verkan av fjädern 41, så att genomloppet från A till B frilägges. Om kolven l5 à andra sidan skall förskjutas åt höger med avseende på fig l och trycket vid anslutningen A sänkes till under trycket vid anslutningen B, kommer kolven 40 också att lyftas, eftersom arean av den ringformiga yta, som föreligger mellan kroppens 40 smalare och tjockare partier, är större än ventilsätets 42 area. Även i detta fall kommer ventilen sålunda att inta det i fig 6 visade läget.Figs. 5 and 6 thus represent the setting position of the valve device shown in Fig. 2. Fig. 6 shows the fully open position, in which flow from A to B or from B to A is possible. A certain amount of pilot oil is then drained to the tank 24 via the hole 44, the valve seat 34, the pilot oil outlet C and the pilot drain line 23. When the piston 15 is to be maintained in a certain set position and thus the hydraulic oil flow through the valve is stopped while power supply to the magnet 20 continues , the valve body 40 will be pressed by the spring 41 against the valve seat 42. This setting position is shown in Fig. 5. If the piston 15 is to be displaced to the right with respect to Fig. 1 and thus the hydraulic oil pressure at the connection A is increased, the valve body 40 will be pressed upwards against the action of the spring 41, so that the passage from A to B is exposed. If the piston 15 on the other hand is to be displaced to the right with respect to Fig. 1 and the pressure at the connection A is reduced to below the pressure at the connection B, the piston 40 will also be lifted, since the area of the annular surface between the body 40 is narrower and thicker portions, is larger than the area of the valve seat 42. Even in this case, the valve will thus assume the position shown in Fig. 6.

Ventilanordningen enligt föreliggande uppfinning har sålunda den mycket stora fördelen, att den är upp- byggd av standardkomponenter och ändå möjliggör den eftersträvade ledningsbrottövervakande funktionen.The valve device according to the present invention thus has the very great advantage that it is built up of standard components and still enables the desired line break monitoring function.

Det visade utföringsexemplet utnyttjar en magnetvcn- til, som är stängd vid frånkopplad magnet och öppen vid tillkopplad magnet. Detta är i många fall fördelakti- 10 15 20 25 szozosz-o f 7 ur säkerhetssynpunkt, eftersom ett bortfall av strömmatningen till magneten 20 i så fall avbryter hydrauloljeflödet genom ventilanordningen. Anordningen kan emellertid utnyttjas även med en magnetventil, som är öppen vid frånkopplad magnet och stängd vid tillkopp- lad magnet, ehuru samma fördelar då ej uppnås med anord- gast ningen.The embodiment shown uses a magnetic valve which is closed with the magnet disconnected and open with the magnet connected. This is in many cases advantageous from a safety point of view, since a failure of the current supply to the magnet 20 in that case interrupts the hydraulic oil flow through the valve device. However, the device can also be used with a solenoid valve, which is open when the magnet is switched off and closed when the magnet is switched on, although the same advantages are not achieved with the device.

För nödmanövrering av ventilanordningen, sedan slang- brott uppstått kan man utnyttja ankarets 36 utskjutande del, så att man för hand kan öppna pilotventilen 34, 35 och sålunda öppna ventilen och möjliggöra en förskjut- ning av hydraulkolven 15 åt vänster med avseende på fig l. En förskjutning av kolven 15 åt höger är all- tid möjlig, såsom àskådliggöres av kopplingsschemat i fig l och även av den schematiska skissen i fig 4.For emergency operation of the valve device, after hose breakage has occurred, the projecting part of the armature 36 can be used, so that the pilot valve 34, 35 can be opened by hand and thus open the valve and enable a displacement of the hydraulic piston 15 to the left with respect to Fig. 1. A displacement of the piston 15 to the right is always possible, as illustrated by the wiring diagram in Fig. 1 and also by the schematic sketch in Fig. 4.

Det ovan beskrivna utföringsexemplet av uppfinningen avser användningen i ett hydraulsystem, där högt tryck råder i den inre slangen eller ledningen och ett lägre tryck råder i utrymmet mellan de båda slangarna eller ledningarna. Som antytts ovan, kan uppfinningen även användas vid andra system, där man arbetar med olika tryck i omgivningen, i mellanrummet mellan slangarna eller ledningar och i den inre slangens inre. Ett sådant system är t ex vid slangar och ledningar för gaser, t ex propangas, varvid gasen i innerslangen eller led- ningen kan ha ett övertryck av t ex 0,03 bar och varvid tryckmediet (t ex luft) i mellanrummet mellanslangarna eller ledningarna kan ha ett övertryck av 0,15 bar, mätt mot omgivningstrycket.The above-described embodiment of the invention relates to the use in a hydraulic system, where high pressure prevails in the inner hose or line and a lower pressure prevails in the space between the two hoses or lines. As indicated above, the invention can also be used in other systems, where one works with different pressures in the environment, in the space between the hoses or pipes and in the interior of the inner hose. Such a system is, for example, in the case of hoses and pipes for gases, for example propane gas, whereby the gas in the inner hose or the line can have an overpressure of, for example, 0.03 bar and whereby the pressure medium (eg air) in the space between the hoses or the pipes can have an overpressure of 0.15 bar, measured against the ambient pressure.

Claims

8202052-0 10 15 20 25 PATENT REQUIREMENTS

A hose or line break valve device for a pressure hose or line (10) with a surrounding outer protective hose (ll) or line and a pressure medium in a space between the two hoses or lines, the device comprising a shut-off valve (l3) for shutting off the flow through the pressure hose or line (10) in the event of a hose rupture and a valve control device (17, 20) for regulating the shut-off valve (l3) depending on the pressure of the pressure medium in the space between the hoses or lines (l0, ll), characterized in that the shut-off valve (13) is a solenoid valve (13), the control magnet (20) of which is connected in a control circuit with a pressure sensing switch device (17), which is arranged to sense the pressure of the pressure medium in said space and to of a certain upper and lower, respectively, of a certain lower limit value for said pressure close the solenoid valve (13).

Device according to claim 1, characterized in that the shut-off valve (13) is a pilot-controlled two-way and two-position valve (13), the main outlet (B) of which is connected to the valve's pilot media inlet (44) to prevent flow. from the main outlet (B) of the valve to its main inlet (A), when the valve is in its rest position.

Device according to Claim 1 or 2, characterized in that the solenoid valve (13) is a magnet (20) which is closed when the magnet is switched off and the shut-off valve (13) is open when the magnet is switched on.