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Rohrbruchsicherung Die Funktion jeder hydraulischen Anlage wird grundsätzlich
von der einwandfreien Zuführung des Energieträgers zu den einzelnen hydraulischen
Aggregaten bestimmt. Für diese Aufgabe werden Rohre, Schläuche, Federungskörper,
gegossene oder gebohrte Kanäle usw. benutzt. Solche Leitungselemente werden den
verschiedensten Beanspruchungen ausgesetzt, die unter Umständen zum Bruch der Leitung,
Austritt der Druckflüssigkeit und mithin zur Stillsetzung oder sogar zur Zerstörung
der Hydraulikanlage führen können.
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Die Zerstörung der Leitung kann beispielsweise durch Gewalt- oder
Dauerbruch auf Grund äußerer oder innerer Einwirkungen erfolgen. Würde in einem
solchen Fall die Leitung, in Strömungsrichtung gesehen, vor der Bruchstelle sofort
nach dem Bruch automatisch abgesperrt, könnte nur eine geringe Menge Strömungsmittel,
nämlich die des abgeschalteten Leitungsstranges, ausströmen.
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Einer solchen Absperrung mit dieser Wirkung kann eine Rohrbruchsicherung
mit einem Hauptventil dienen, das von einem Kolben, der einerseits vom Druck im
Abfluß gegen die Kraft einer Schließfeder in Öffnungsrichtung, andererseits von
der freien Atmosphäre beaufschlagt ist, betätigt ist. Auf eine solche Rohrbruchsicherung
bezieht sich die Erfindung. Bei einer bekannten Rohrbruchsicherung dieser Art muß
nach Beseitigung des Rohrbruches zur Schaffung eines Druckausgleichs in dem Gehäuse,
in dem der Kolben geführt ist, dieser von Hand längs verschoben werden, was durch
eine Öffnung im Gehäuse mittels eines in einer Aussparung im Kolben einzusetzenden
Werkzeuges erfolgt. Nachteilig sind hier der Eingriff von außen in die Rohrbruchsicherung,
die möglicherweise erforderliche Suche nach der Aussparung mittels des Werkzeugs,
möglicherweise auftretende Querkräfte auf den Kolben beim Suchen und Verschieben
und die Gefahr der Kolben-und Gehäuselauffiächenverschmutzung durch mögliches Eindringen
von Schmutz über die Öffnung.
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Die Erfindung verhindert diese Nachteile und besteht darin, daß ein
zweiter, den Zufluß mit dem Abfluß verbindender Strömungskanal mit einem Hilfsventil
darin vorgesehen ist, das von einer Feder und über einen Kolben vom Druck im Abfluß
in Öffnungsrichtung und vom Druck im Zufluß in Schließrichtung beaufschlagt ist.
Das Hilfsventil und somit die Rohrbruchsicherung können ohne äußeren Eingriff allein
dadurch in Offenlage gebracht werden, daß der Druck im Zufluß abgesenkt wird, z.
B. durch Abstellen des Druckerzeugers. Die Rohrbruchsicherung ist dann bei dieser
Offenlage betriebsbereit zum Auffüllen bzw. Unterdrücksetzen der Hydraulik: anlage.
Eine andere bekannte Rohrbruchsicherung, die nur ein einziges Ventil aufweist, geht
zwar ebenfalls durch Absenken des Drucks im Zufluß in Offenlage. Ist jedoch bei
abgesenktem Druck im Zufluß z. B. durch äußere Einwirkung auf das Rohr ein Rohrbruch
eingetreten, der nicht bemerkt worden ist, dann ist bei Drucksteigerung im Zufluß,
z. B. bei Ingangsetzen des Druckerzeugers, die an der Bruchstelle ausfließende Leckmenge
größer als bei der Rohrbruchsicherung gemäß der Erfindung, weil deren Hauptventil
im Gegensatz zu dem Ventil dieser bekannten Rohrbruchsicherung, das erst geschlossen
werden muß, bereits geschlossen ist und geschlossen bleibt und der Durchströmquerschnitt
des Hilfsventils, das sofort schließt, kleiner ist als der des Hauptventils.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Rohrbruchsicherung
gemäß der Erfindung in einem Schnitt dargestellt, der die idellen Achsen des Hauptventils
und des Hilfsventils enthält.
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Die Rohrbruchsicherung, die zum Sichern einer Ölleitung vorgesehen
ist, weist ein einziges Gehäuse 10 auf. In ihm befinden sich ein Hauptventil mit
einem Ventilsitz 11, einem Ventilteller 12, einer Ventilspindel 13, einem auf ihr
fest sitzenden, druckbeaufschlagbaren Kolben 14 in' einem in das Gehäuse
10 eingepreßten Zylinder 15 und einer spiralförmigen Druckfeder 16 als Schließfeder
und ein Hilfsventil mit zwei Ventilsitzflächen 17 und 24, einem druckbeaufschlagbaren
Kolben 18 in einem in das Gehäuse 10 eingepreßten Zylinder 19 und einer spiralförmigen
Druckfeder 20 als Öffnungsfeder. Das Hauptventil ist geschlossen, das Hilfsventil
geöffnet dargestellt.
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Der Kolben 18 weist einen kolbenaxialen Ansatz 27 auf, der zur Einströmseite
des Hilfsventils hinragt. Dieser Ansatz 27 weist an seinem Ende die Ventilsitzfläche
24 auf und ist von der Druckfeder
| 20 umgeben. Die Draekfeder 20:lstützt: ie@a..-@Iol- |
| ben 18 und an einer Stirnwand 23 ab. Ix es äll.es stellt |
| eine wenig aufwendige und übersichtliche Ventilbau- |
| art dar. Zum Kolben 14 gehört ein Kolbenbeauf- |
| schlagungsraum 21 und zum- Kolben 18 =lbn- |
| beaufschlagungsraum.22. . Diese; Räume 21 lllld:, 22 |
| sind durch Schraubdeckel nach @äußeri ka"bgehlossen. |
| Die beiden Ventile 'sind :zgeiüander gleinhÜchsig4=an- |
| geordnet, wobei ihre beldsn, Yinstrome;tenüejin- |
| ander hinweisen. ` `"# |
Zu der Rohrbruchsicherung führt eine nicht dargestellte Zuströmrohrleitung, die
von einem nicht dargestellten Druckerzeuger, also einer Pumpe, kommt und über ein
Gewinde 35 am Gehäuse 10 angeschlossen wird. An die Zuströmrohrleitung schließt
sich ein Zuströmkanal 25 an; sein Ende liegt zvcwischen-- -den Einströmseiten der
Ventile. An den Durchströmraum des Hauptventils schließt sich ein Abströmkanal 29
-an. An diesen schließt sich eine nicht dargestellte Abströmrohrleitung, an, die
über ein Gewinde 36 am Gehäuse 10- angeschlossen wird. An die Stelle der Abströmrohrleitung
kann ein Leitungssystem treten. Durch einen Pfeil
38 ist die Strömungsrichtung
des in die Rohrbruchsicherung einströmenden Öls und durch einen Pfeil 39 die Strömungsrichtung..
des aus ihr ausströmenden Öls gekennzeichnet.
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Vom genannten Ende des Zuströmkanals 25 führt zum Abströmkana129 ein
zweiter Strömungskanal. Dieser beginnt an jenem Ende mit einem in einem Einsatzstück
26 vorgesehenen Drosselkanal 30 als Drosselstele, und seine weiteren Teile sind
der Durchströmraunn des Hilfsventils und ein Kanalteil 32. Das Einsatzstück 26 sitzt
in der. Stirnwand 23. Vom - Zuströmkanal 25 führt ein- Beaufschlagungsraum 33 zum
Beanfschlagungsraum 22 und vom Abströmkanal 29 ein Beaufschlagungskanal 34 zum Beaufschlagungsraum
21..
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Sämtliche genannten und dargestellten Teile, Räume und Kanäle sind
in dem einzigen Gehäuse 10
vorgesehen, wodurch es außerordentlich leicht ist,
die Rohrbruchsicherung zu handhaben oder ihre Verbindung mit Anschlußleitungen herzustellen
oder zu lösen.
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Die Gleichachsigkeit der Ventile und die Tatsache, daß zwischen ihren
Einströmseiten das Zuströmkanalende liegt und der zweite. Strömungskanal an diesem
Ende mit der Drosselstelle beginnt, ergeben eine einfache Herstellbarkeit der Einrichtung
und eine Zusammenfassung ihrer genannten Teile auf engstem Raum. Dadurch, daß das
Hilfsvenfil auf seiner Einströmseite durch eine Stirnwand 23 abgeschlossen ist,
die die. Drosselstelle und hinter dieser eine Ventilsitzfläche aufweist, wird eine
wenig aufwendige Bauart erzielt.
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Um einen Anschlag für den Kolben 14 zu erhalten und um bei geöffnetem
Hauptventil ein Eindringen von Drucköl aus dem Beaufschlagungsraum 21 längs der
Laufflächen und längs der Ventilspindel
13 in den Federraum möglichst zu
unterbinden, sind am Kolben 14 den. Sitzflächen des Ventilsitzes 11 gleiche oder
ähnliche, angeschliffene Leckdichtungs- und. Anschlagflächen 28 und 31 vorgesehen,
die bei geöffnetem Hauptventil an Gegenflächen des Zylinders 15 und eines anderen
feststehenden Teils, liier einer Stirnwand des Zylinders 15, praktisch gleichzeitig
anliegen. Um bei geschlossenem Hilfsventil ein Eindringen von Drucköl aus dem Beaufschlagungsraum
22 längs der Laufflächen in den Ventildurchström-
| rauen und somit m die liest ,ar igfe Rohrleitung mdg- |
| lichst zu unterbinden, wet'.dei$olben 18 eine zweite |
| Sitzfläche auf; die mit 37 bezeichnet ist und bei ge- |
| sch oss@Pem .: Hilfsy"ent#.1 ;an?eunen# Gegenfläche des |
| Zy#nele@'s,@9f`.=p@'akf##ni#egt# |
| sei#ictmif`teh werschden sceiliel#zeiten erzielt, die klei-y |
| ner, sind als"bei VQrwpndung bekannter Dichtungen, |
| wie y$4# 0..»Ri g _,odeManschettendichtungen. Das |
| praktisch gleichzeitige Anliegen der genannten Flä- |
chen kann mittels der bekannten Fertigungsverfahren sogar so weitgehend erzielt
werden, daß eine bessere Dichtwirkung als bei Verwendung bekannter eingeläppter
Kolben vorhanden ist.
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Das Einsatzstück 26 mit dem Drosselkanal 30 kann eine Meßdüse sein.
Es kann austauschbar sein, wodurch der, Drosselkanalquerscbnitt, entsprechend den
läetiiebsverhältn'issen.geändert werden, kann. Die beiden' Ventile. sind bei entfernten
Schraubdeckeln äußerst leicht in das Gehäuse 10 einsetzbar und aus , diesem entfernbar,
da sie jeweils als eine einzige Einheitaxial hineingeschoben oder herausgeholt werden
können. .. . .
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Gelangt Drucköl in den Zuströmkana125, dann.. durchströmt es
-bei geschlossenem- Hauptventil den zweiten Strömungskanal, den Abströmkanal
29 und. die Abströmrohrleitung, um dieselbe aufzufüllen und. den Druck dort aufzubauen.
Infolge des Deaufschlagungskanals 33 wirkt im. Beanfschlagungsraum 22 der hohe -
Druck, der auch _.im Zuströnikanal 25 herrscht. Jedoch ist die Feder 20 so stark
dimensio- , niest, .daß . sie bei dem demgegenüber niedrigen Druck, der durch die
Drosselung im Drosselkanal 30 während des Auffüllens im Durchströmraum des Hilfsventils
herrscht; das Hilfsventil offenhält. Zur gleichen Zeit nun, während sich der Druck
in der Abströmleitung aufbaut, baut er sich infolge des Beaufschlagungskanals 34
auch im Beaufschlagungsraum 21 auf. Jedoch ist die Feder 16 so stark dimensioniert,
daß das Hauptventil erst öffnet, wenn die Abströmrohrleitung bzw. das entsprechende
Leitungssystem unter Druck steht. Die gesamte Anlage ist nunmehr betriebsbereit.
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Tritt nun in der Abströmrohrleitung bzw. in dem eben genannten Leitungssystem
ein Rohrbruch od. dgl. auf, .so werden der Beaufschlagungskanal34, der Beaufschlagungsraum
21 und der Kanalteil 32 sofort druckentlastet, wodurch Utas Hauptventil unter der
Wirkung .seiner Feder 16 und des Druckes im Zu- _ strömkanal25 sofort schließt.
Auch das Hilfsventil schließt sofort, da .seine Feder 20 nur so stark dimensioniert
ist, daß sie dem im Beaufschlagungsraum 22 herrschenden Druck bei dem im Durchströmraum
des Hilfsventils herrschenden Druck, der jetzt erheblich kleiner als beim genannten
Auffüllen ist, nicht mehr widersteht. Der von der Pumpe . kommende Leitungsstrang
ist somit abgesperrt. Solange die Pumpe läuft, bleibt diese Absperrung erhalten.
Durch Abstellen der Pumpe wird der Kolben 18 vom Druck im Beaufschlagungsraum 22
entlastet, wodurch die Feder 20 den Kolben 18 mit dem Ansatz 27 zum Abheben bringt-
und also das Hilfsventil in Offenlage ' bringt und hält. Die Offenlage wird also
ahne äußeren Eingriff erzielt. Bei nicht beschädigter Abströmleitung ist das Hilfsventil
stets geöffnet, ob die Pumpe läuft oder nicht; die Feder 20 hält das Hilfsventil
offen.
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Der. Betriebsdruck in den genannten Leitungen und Kanälen kann z.
B. 100 bis 150 atü betragen.
An einer Versuchsanlage mit einem solchen
Betriebsdruck ist ermittelt worden, daß die Rohrbruchsicherung nach dem Rohrbruch
während der Schließzeit der Ventile Ölmengen von nur 0,5 bis 1,5 cm3 durchläßt.
- Diejenigen Aggregate, die sich zwischen Pumpe und Rohrbruchsicherüng befinden,
können, sofern die Pumpe weiterläuft, normal weiterbetrieben werden.
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Der Druckabfall in der Leitung hinter der Röhrbruchsicherung braucht
nicht unbedingt durch einen Rohrbruch verursacht zu sein, sondern kann auch andere
Gründe haben. Die Rohrbruchsicherung kann auch in solchen Fällen ansprechen. In
allen Fällen aber ist es oft vorteilhaft, wenn nach Beseitigung der Ursache des
Druckabfalls, nach einem von allein wieder verschwindenden Druckabfall oder auch
nach Absenkung des Druckes im Zufluß der Rohrbruchsicherung das Ventilöffnen sehr
schnell vor sich geht, damit nämlich die Hydraulikanlage schnellstens wieder ihre
normale Tätigkeit ausführt. Diese Vorteile werden durch den Wegfall der die Kolbenbewegung
hemmenden Dichtungen und das Vorsehen der genannten Leckdichtungsflächen an Stelle
dieser Dichtungen erzielt.
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Die Rohrbruchsicherung spricht schnell an, d. h., die Ventile schließen
bei Druckentlastung oder Bruch der Abströmleitung schnell. Dies ist insbesondere
für Hydraulikanlagen mit kleinen umlaufenden Flüssigkeitsströmen wichtig. Erfolgt
nämlich hier die Absperrung nicht in kürzester Zeit, so strömt die gesamte zur Verfügung
stehende Flüssigkeitsmenge aus. Derartige Verhältnisse liegen insbesondere bei der
Flugzeug- und Raketenhydraulik vor. Der Ausfall eines Aggregates ist bei diesen
Geräten besonders kritisch.
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Werden die Hydraulikaggregate doppelt vorgesehen, so kann die Rohrbruchsicherung
auch zur Umschaltung auf das zweite Leitungssystem benutzt werden. Die gesamte Anlage
bleibt dann voll betriebsfähig.