DE3233551C2

DE3233551C2 - Vorrichtung zur Erfassung des Gasanteils in einem unter Druck stehenden Flüssigkeitssystem

Info

Publication number: DE3233551C2
Application number: DE3233551A
Authority: DE
Inventors: Erik Augustenborg Kyster; Svend Erik Nordborg Thomsen
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 1982-09-10
Filing date: 1982-09-10
Publication date: 1985-02-28
Also published as: DK151148C; DK394083D0; DK151148B; DE3233551A1; DK394083A

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

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Claims

Patentansprüche:

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.