DE3233551C2 - Vorrichtung zur Erfassung des Gasanteils in einem unter Druck stehenden Flüssigkeitssystem - Google Patents
Vorrichtung zur Erfassung des Gasanteils in einem unter Druck stehenden FlüssigkeitssystemInfo
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Abstract
Bei einer Vorrichtung zur Erfassung des Gasanteils in einem unter Druck stehenden Flüssigkeitssystem, wie des Luftanteils in einem Hydrauliksystem, gibt es zwei feste Drosseln (5, 6), die eine von derselben Flüssigkeitsmenge durchströmte Reihenschaltung (4) zwischen einem Druck führenden Teil (2) und der Niederdruckseite (3) des Systems bilden. Zur Erfassung des Gasanteils ist der Druckabfall an einer der Drosseln (5, 6) abgreifbar. Insbesondere kann der abgegriffene Druckabfall dazu dienen, ein Ableitventil (20) zu steuern, wenn der Gasanteil einen unzulässig hohen Wert annimmt.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erfassung des Gasanteils in einem unter Druck stehenden
Flüssigkeitssystem nach dem Oberbegriff des An-Spruchs 1 bzw. des Anspruchs 2.
Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (Fig. 2 der DE-AS 23 19 135) wird ein als Schieberventil ausgebildetes
Sperrventil vom Druckabfall an der festen Drossel derart betätigt, daß die Verbraucherzuleitung
und die Verbraucherrückleitung erst geöffnet werden, wenn die zugeführte Flüssigkeitsmenge einen zulässig
kleinen Gasanteil enthält. Zuvor wird Flüssigkeit mit zu hohem Gasanteil über die feste Drossel direkt zur Niederdruckseite
geleitet. Die feste Drossel bildet mit einer nachgeschalteten variablen Drossel, die am Schieber
des Sperrventils ausgebildet ist, eine Reihenschaltung, die parallel zum Verbraucher liegt. Diese Parallelschaltung
ist über eine einstellbare Drossel mit dem Behälter verbunden. Die variable Drossel ist vorgesehen, damit
die über die feste Drossel strömende Druckmittelmenge konstant ist.
Hiermit soll gewährleistet sein, daß dem Verbraucher nur Druckflüssigkeit zugeleitet wird, die höchstens eine
zulässig kleine Gasmenge enthält, so daß Funktionsstörungen
durch Luftansammlungen entfallen. Schwierigkeiten bereitet es aber, die den Schieber belastende Feder
so einzustellen, daß bei jeder Betriebsweise eine sichere Luftabscheidung erfolgt. Denn wenn die Vorrichtung
für eine kleine Fördermenge ausgelegt ist, muß der Luftanteil sehr groß sein, ehe das Sperrventil
schließt. Ist die Vorrichtung dagegen für eine größere Fördermenge eingerichtet, besteht die Gefahr, daß das
Sperrventil überhaupt nicht öffnet, auch wenn die Druckflüssigkeit völlig luftfrei ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Erfassung des Gasanteils in einem unter
Druck stehenden Flüssigkeitssystem der eingangs beschriebenen Art anzugeben, bei der unter allen Betriebsbedingungen
eine sehr genaue Erfassung des Gasanteils und damit, bei Bedarf, auch eine sehr genaue
gasanteilsabhängige Steuerung eines zugehörigen Ventils möglich ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kennzeichens des Anspruchs 1 gelöst.
Bei dieser Anordnung ist das Volumen der Flüssigkeit, das durch die in Reihe liegenden Drosseln strömt,
dasselbe; das Volumen des eingeschlossenen Gases ist aber wegen der Druckabsenkung zwischen den beiden
Drosseln größer als vor der ersten Drossel. Unter sonst gleichen Verhältnissen, die durch den festen Bezugswert
vorgegeben sind, steigt daher das Verhältnis des Druckabfalls an der zweiten Drossel zu demjenigen an der
ersten Drossel, je höher der Gasanteil ist. Durch Messung dieses Druckabfalls oder des Verhältnisses der
Druckabfälle an beiden Drosseln läßt sich daher der Gasanteil mit hoher Genauigkeit bestimmen und gegebenenfalls
zur Steuerung ausnutzen. Darüber hinaus kann der Druckabfall an der Reihenschaltung begrenzt
werden, so daß die Verluste gering sind. Wenn der Druckregler den Druck an der Reihenschaltung oder an
der zweiten Drossel konstant hält, kann die eine der Druckflächen des Druckreglers direkt rrJt der Niederdruckseite
verbunden sein, was den Aufbau vereinfacht.
Die Merkmale des Kennzeichens .ies Anspruchs 2 geben
eine alternative Lösung an. Hierbei ergeben sich die gleichen Vorteile, ausgenommen daß sich die bauliche
Vereinfachung dadurch ergibt, daß bei der Auswertung des abgegriffenen Druckabfalls der eine Meßpunkt
durch die Niederdruckseite gebildet ist.
Mit Hilfe des Ableitventils nach Anspruch 3 wird gashaltige Druckflüssigkeit, die insbesondere beim Einschalten
einer Pumpe zu berücksichtigen ist, rasch zur Niederdruckseite hin abgeführt, so daß entsprechend
rasch der Verbraucher mit gasfreier Druckflüssigkeit beliefert werden kann. Darüber hinaus kann dieser Ableitpfad
im Normalbetrieb ganz oder weitgehend geschlossen werden, sa daß entsprechende Verluste entfallen.
Die Ausbildung als Überdruckventil nach Anspruch 4 ergibt eine besonders einfache Konstruktion.
Bei der Kombination mit einem Sperrventil nach Anspruch 5 ist durch die Sperrung in erhöhtem Maße gewährleistet,
daß der Verbraucher nur gasfreie oder gasarme Druckflüssigkeit erhält.
Der Schieber nimmt bei der Ausführung nach Anspruch 6 als Funktion des Druckabfalls an den beiden
Drosseln eine passende Gleichgewichtsstellung ein. Das Verhältnis der beiden Druckflächen kann gemäß einem
passenden Druckabfall gewählt werden.
Bei Verwendung der Feder nach Anspruch 7 wirken die unterschiedlichen Flächenverhältnisse und die Feder
zusammen, um die Gleichgewichtsstellungen des Schiebers festzulegen. Im Vergleich zu einem Schieber mit
gleich großen Druckflächen und einer Feder kann bei unterschiedlichen Flächenverhältnissen eine Feder mit
einer Kennlinie, die eine geringere Neigung hat, verwendet werden.
Die Ausführung nach Anspruch 8 ergibt einen besonders einfachen Aufbau.
Bei der Ausbildung des Druckreglers als Druckminderventil nach Anspruch 9 können Druckregelfunktion
und Ableitfunktion voneinander getrennt werden.
Mit der Kombination des Druckminderventils mit einem Zusatzventil nach Anspruch 10 ist sichergestellt,
daß die Reihenschaltung bevorzugt mit Druckflüssigkeit versorgt wird und die übrigen Teile des Systems
erst dann Druckflüssigkeit erhalten, wenn die Funktionsweise der Reihenschaltung gewährleistet ist.
Die Erfindung wird nachstehend anhand mehrerer bevorzugter in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele
näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 das Schaltbild einer ersten Ausführingsform,
F i g. 2 das Schaltbild einer zweiten Ausführungsform
und
F i g. 3 das Schaltbild einer dritten Ausführungsform.
Bei der Vorrichtung nach Fig. 1 bestimmt der Ausgang
einer Pumpe 1 die Druckseite 2 eines hydraulischen Systems, während die Niederdruckseite durch einen
Behälter 3 dargestellt ist. Eine Reihenschaltung 4 einer ersten festen Drossel 5 und einer zweiten festen
Drossel 6 ist unter Vorschaltung eines als Druckregler 7 wirkenden Druckminderventils 8 zwischen Druckseite 2
und Behälter 3 geschaltet. Wenn der Pumpendruck mit P, bezeichnet wird, herrscht in der Leitung 9 zwischen
Druckregler 8 und Reihenschaltung 4 ein konstanter Druck P>. am Abgriff 10 zwischen den beiden Drosseln 5
und 6 ein variabler Druck P3 und am Ausgang der Reihenschaltung
4 ein konstanter Behälterdruck Pa.
Der Druckregler 7 weist einen Schieber 11 auf, der
zwei gleich große Druckflächen 12 und 13 besitzt. Die Druckfläche 12 ist durch den Druck P2, die Druckfläcne
13 durch den Behälterdruck P4 und eine Feder belastet.
Infolgedessen öffnet die das Druckminderventil bildende Drosselstelle 8 soweit, daß der Druck P2 in der Leitung
9 konstant bleibt
ίο Die Druckseite 2 führt zu einem kombinierten Ventil
15, das einen Schieber 16 aufweist, der zwei gleich große Druckflächen 17 und 18 besitzt. Die erste Druckfläche
17 ist vom Druck P2, die zweite Druckfläche 18 vom
Druck P3 und von einer Feder belastet. Durch zwei gets gensinnig arbeitende Drosselstellen wird ein Ableitventil
20, das zum Behälter 3 führt, und ein Sperrventil 21 gebildet, das zur Verbraucherleitung 22 führt.
Im Normalbetrieb, wenn die Druckflüssigkeit keine Luft enthält, haben die Druckabfälle an den festen Drossein
5 und 6 ein festes Verhältnis. Der Druck Pj hat einen
so geringen Wert, daß der Schieber 16 nach rechts bewegt ist, so daß das Ableitventil 20 geschlossen und das
Sperrventil 21 geöffnet ist. Wenn dagegen die Druckflüssigkeit in erheblichem Maße Luft enthält, ist der
Druckabfall an der festen Drossel 5 im Vergleich zum Druckabfall an der festen Drossel 6 kleinen Da der
Druck P2 konstant gehalten wird, nimmt der Schieber 16
eine Stellung ein, in der das Ableitventil 20 geöffnet und das Sperrventil 21 ganz oder teilweise geschlossen ist.
Infolgedessen kann die lufthaltige Druckflüssigkeit vom
Pumpenausgang 2 über das Ableitventil 20 zum Behälter 3 strömen, während der Verbraucher keine wesentlichen
Mengen an lufthaltiger Druckflüssigkeit empfängt. Bei der Ausführungsform nach F i g. 2 werden für entsprechende
Teile um 100 erhöhte Bezugszahlen verwendet. In diesem Fall sorgt das Druckminderventil 108
des Druckreglers 107 dafür, daß der Druckabfall an der zweiten festen Drossel 106 konstant bleibt. Zu diesem
Zweck ist die Druckfläche 112 des Schiebers 111 mit
dem Abgriff 110 verbunden und demnach vom Druck P3
belastet, während die gleich große Druckfläche 113 vom
Behälterdruck Pt und der Feder 114 belastet ist. Des
weiteren dient der Druckabfall an der ersten festen Drossel 105 zur Betätigung des kombinierten Ventils
115. Dessen Schieber 116 ist an seiner kleineren Druckfläche
117 mit dem geregelten Zulaufdruck Pi beaufschlagt
und an seiner größeren Druckfläche 118 durch den Druck Pi am Abgriff 110 und die Feder 119. Außerdem
ist beim Druckregler 107 das Druckminderventil 108 mit einem Zusatzventil 123 kombiniert, das durch
eine zweite Drosselstelle des Schiebers 111 gebildet wird und erst öffnet, wenn eine ausreichende Druckflüssigkeitsmenge
zur Verfugung steht, die dann über eine Leitung 124 zum kombinierten Ventil 115 geleitet wird.
Wenn die Druckflüssigkeit keine Luft enthält und genügend Druckflüssigkeit gefördert wird, nimmt der
Schieber 111 eine Stellung ein, in der der Druckabfall an
der festen Drossel 106 konstant ist. Auch der Druckabfall an der festen Drossel 105 hat dann einen vorbe-
bo stimmten Wert. Das Zusatzventil 123 ist ausreichend weit geöffnet. Hat die Druckflüssigkeit einen erheblichen
Luftanteil, bewegt sich der Schieber 111 nach links,
so daß zwar der Druckabfall an der festen Drossel 106 konstant bleibt, die über die Reihenschaltung 104 geför-
b5 derte Druckflüssigkeitsmenge aber kleiner ist. Dies bedeutet,
daß der Druckabfall an der festen Drossel 105 sich verringert. Der Schieber 116 bewegt sich nach
rechts. Infolgedessen schließt das Sperrventil 121, wäh-
rend das Ableitventil 120 öffnet. Auf diese Weise wird lufthaltige Druckflüssigkeit rasch in den Behälter gefördert.
Bei der Ausführungsform nach F i g. 3 werden für entsprechende
Teile um 200 gegenüber F i g. I erhöhte Bezugszeichen
benutzt. In diesem Fall wird der Druckabfall an der ersten festen Drossel 205 konstant gehalten.
Zu diesem Zweck ist der Schieber 211 des Druckreglers
207 an der einen Druckfläche 212 vom Druck P2 in der
Leitung 209 und an der anderen Druckfläche 213 vom Druck Pi am Abgriff 210 und von der Feder 214 beaufschlagt.
Der Schieber 211 hat zwei gegensinnig arbeitende Drosselstellen, von denen die eine das Druckminderventil
208 und die andere das Sperrventil 221 bildet, das zur Verbraucherleitung 222 führt. Das Ableitventil ii
ist hier als Überdruckventil ausgeführt, das der Reihenschaltung 204 parallel geschaltet ist.
Im Normalbetrieb, wenn die Druckflüssigkeit kein Gas enthält, regelt der Druckregler 207 den Druck P2 so,
daß der Druckabfall an der Drossel 205 konstant ist. Dementsprechend ist auch der Druckabfall an der Drossel
206 konstant. Wenn die Druckflüssigkeit dagegen Luft enthält, steigt der Druckabfall an der festen Drossel
206 an, während derjenige an der Drossel 205 nach wie vor konstant gehalten wird. Infolgedessen nimmt der
Druckabfall an der Reihenschaltung 204 zu. Wenn soviel Luft enthalten ist, daß der Druckabfall der Reihenschaltung
den Ansprechwert des Überdruckventils 220 überschreitet, öffnet dieses urd die lufthaltige Druckflüssigkeit
kann direkt zum Behälter 203 abfließen. Da der Schieber 211 sich bei lufthaltiger Druckflüssigkeit nach
links bewegen muß, um den Druckabfall in der Drossel 205 konstant zu halten, wird gleichzeitig das Sperrventil
221 in gewünschter Weise geschlossen.
Die beschriebene Vorrichtung ist nicht nur für hydraulische oder hydrostatische Anlagen geeignet, sondern
kann immer dann verwendet werden, wenn ein gasförmiges und ein flüssiges Medium in Mischung auftreten,
z. B. bei Emulsionen. Beispielsweise kann man das Meß- oder Steuerverfahren dazu ausnutzen, den
Gasanteil bei der Herstellung von Schaumstoff im richtigen Verhältnis einzustellen.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
45
50
55
60
65
Claims (10)
1. Vorrichtung zur Erfassung des Gasanteils in einem unter Druck stehenden Flüssigkeitssystem, wie
des Luftanteils in einem Hydrauliksystem, mit einer zwischen einem Druck führenden Teil und der Niederdruckseite
des Systems liegenden, dauernd durchströmten Reihenschaltung zweier von jeweils derselben Menge durchsetzten Drosseln, von denen
die eine eine feste Drossel ist, an der ein Druckabfall abgegriffen wird, der insbesondere zur gasanteilsabhängigen
Steuerung eines Ventils dient, dadurch
gekennzeichnet, daß die Reihenschaltung aus festen Drossein (5, 6; 105, 106) besteht und daß der
Druckabfall an der anderen festen Drossel oder an der Reihenschaltung mittels eines Druckreglers (7,
107) auf einem festen Bezugswert gehalten ist.
2. Vorrichtung zur Erfassung des Gasanteils in einem unter Druck stehenden Flüssigkeitssyslem, wie
des Luftanteils in einem Hydrauliksystem, mit einer zwischen einem Druck führenden Teil und der Niederdruckseite
des Systems liegenden, dauernd durchströmten Reihenschaltung zweier von jeweils derselben Menge durchsetzten Drosseln, von denen
die eine eine feste Drossel ist, wobei ein Druckabfall abgegriffen wird, der insbesondere zur gasanteilsabhängigen
Steuerung des Ventils dient, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihenschaltung aus festen
Drosseln (205, 206) besteht, daß der Druckabfall an der Reihenschaltung abgegriffen wird und daß der
Druckabfall an einer der festen Drosseln (205) mittels eines Druckreglers (207) auf einem festen Bezugwert
gehalten ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein Ableitventil (20; 120; 220), das
vom Druckabfall an mindestens einem Teil der Reihenschaltung gesteuert ist und das zumindest bei
unzulässig hohem Gasanteil zur Niederdruckseite (3; 103; 203) hin öffnet.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ableitvcntil (220) ein Überdruckventil
ist, das öffnet, wenn der Druckabfall an der Reihenschaltung (204) einen vorgegebenen Wert
überschreitet.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ableitventil (20; 120) mit einem
Sperrventil (21; 121) kombiniert ist, das die Verbraucherleitung
(22; 122) bei unzulässig hohem Gasanteil sperrt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ableitventil (120) durch die
Drosselseite eines Schiebers (116) gebildet ist, der eine kleinere, dem Zulaufdruck der Reihenschaltung
(104) zugeordnete Druckfläche (117) und eine größere, entgegengesetzt wirkende, mit einem Abgriff
(110) zwischen den beiden festen Drosseln verbundene Druckfläche (118) besitzt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die größere Druckfläche (113) durch
eine Feder (114) unterstützt ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (116) mit
einer zweiten, entgegengesetzt zur ersten arbeitenden Drosselstelle das Sperrventil (121) bildet.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckregler (7;
107; 207) ein in Reihe mit der Reihenschaltung (4; 104; 204) angeordnetes Druckminderventil (8; 108;
208) ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckminderventil (108) mit
einem Zusatzventil (123) kombiniert ist, das erst öffnet, wenn eine ausreichende Flüssigkeitsmenge zur
Verfugung steht.
Priority Applications (2)
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DE3233551C2 true DE3233551C2 (de) | 1985-02-28 |
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ID=6172868
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