DE4033050C2 - Einrichtung zum Verbinden von Fluidkanälen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Verbinden von Fluidkanälen über eine Verbindungsfläche gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Einrichtung ist aus der DE 30 40 617 bekannt.

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- Gasturbinentriebwerken, 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 hydraulische Verteiler an dem Gasturbinentriebwerk angebracht sind, und hydraulische Zubehörteile, wie beispielsweise Servoventile, an dem Verteiler befestigt sind. Der Verteiler richtet Hydraulikmittel an andere hydraulische 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 häufig Restmengen von Hydraulikmittel in den Verteilerleitungen zurückbleiben, 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.

DE-GM 19 93 309 beschreibt ein Mehrwege-Sitzventil für druckmittelbetriebene, vorzugsweise hydraulische Arbeits- oder Steuerkreise. Es soll sich durch einfache Herstell­ barkeit bei günstiger Bearbeitung der Paßflächen auszeich­ nen. Deshalb sind die Ventilsitzkörper zusammen mit den Führungskörpern für die Abschlußorgane als einstückige Einschubhülse ausgebildet, die in eine Gehäusebohrung einbringbar ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß das durch die erfindungsgemäße Einrichtung gebildete Sperrventil den Ausfluß bzw. das Verschütten von Fluid, das während der Montage oder Demontage von Fluidverbindungen insbesondere von einen Verteiler bildenden zahlreichen Hydraulikmittelverbindungen auftritt, eliminiert oder stark reduziert. 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 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 hydraulische 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 (6)

1. Einrichtung zum Verbinden von Fluidkanälen über eine Verbindungsfläche, enthaltend
eine vorstehendes Verlängerungsteil (26), das sich von der einen Seite der Verbindungsfläche in Richtung auf ihre andere Seite erstreckt,
eine Aufnahmekammer (64), die auf der anderen Seite der Verbindungsfläche gegenüber dem Verlängerungsteil (26) für dessen Aufnahme ausgebildet ist,
einen federbelasteten Ventilkegel (44), der in der Auf­ nahmekammer (64) verschiebbar aufgenommen ist, die eine zylindrische Bohrung (60) zu einem vergrößerten Fluidkanal (23) und einen Rückwandanschlag (68) aufweist,
wobei der Ventilkegel (44) einen Fluidführungsabschnitt (46) und einen Dichtungsabschnitt (45) aufweist, der in der zylindrischen Bohrung (60) verschiebbar ist und einen elas­ tischen Dichtungsring (51) aufweist, der gleichzeitig eine Dichtung und einen Anschlag bildet, wenn das Verlängerungs­ teil (26) aus der Aufnahmekammer (64) herausgezogen wird, dadurch gekennzeichnet,
daß der Dichtungsabschnitt (45) des Ventilkegels (44) eine Umfangsnut (53) zum Aufnehmen des Dichtungsringes (51) aufweist,
der Dichtungsring (51) derart radial elastisch verformbar ist, daß der Ventilkegel (44) durch die zylindrische Rohrung (60) hindurch in die Aufnahmekammer (64) einführbar und aus dieser zur Wartung herausziehbar ist, und
der Dichtungsring (51) auch radial expandierbar (entspannt) ist zur Verhinderung einer unbeabsichtigten Herausnahme des Ventilkegels (44) während des Herausziehens des Verlänge­ rungsteils (26) im Normalbetrieb.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verlängerungsteil (26) eine Umfangsnut (29) aufweist, in der ein elastischer Dichtungsring (27) angeordnet ist zur Bildung einer Dichtung gegen die zylindrische Bohrung (60) in der Aufnahmekammer (64), bis der Dichtungsring (51) auf dem Ventilkegel (44) eine Dichtung in der Aufnahmekammer (64) bildet, wenn das Verlängerungsteil (26) herausgezogen wird.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkegel (44) eine Entnahmevorrichtung (63) aufweist, durch die der Ventilkegel (44) zur Reparatur absichtlich aus der Aufnahmekammer (64) herausnehmbar ist, indem der Dichtungsring (51) während der Herausnahme kraftvoll zusammengedrückt wird.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Bohrung (60) an ihrem Eingang (38) eine sich nach außen erweiternde Öffnung (52) und an ihrem Ausgang eine Abschrägung (47) aufweist, die eine Kontakt­ fläche für die Anlage des Dichtungsrings (51) bildet.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fluidführungsabschnitt (46) des Ventilkegels (44) kreuzförmig ist und äußere Oberflächen aufweist, die in der zylindrischen Bohrung (60) gleiten.

6. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Entnahmevorrichtung (63) zum Herausnehmen des Ventilkegels (44) eine Gewindebohrung in dem dem Eingang zur Aufnahmekammer (64) nächst gelegenen ventilkegelende aufweist.