CH452924A - Gerät zur Ermittlung von rasch auftretenden Druckänderungen - Google Patents

Description

  Gerät zur     Ermittlung    von rasch auftretenden Druckänderungen    Bei hydraulischen Antrieben und bei hydraulischen  Regelgetrieben sind     Kräfte,    Drehmomente oder Leistun  gen durch den Druck der Antriebsflüssigkeit im     Hydrau-          liksystem    erfassbar. Wenn     Begrenzungen    dieser Kräfte,  Momente bzw. Leistungen notwendig sind, werden  Druckschalter verwendet, die den Pumpenantrieb ab  stellen oder über elektromagnetische Ventile die     Arbeits-          flüssigkeit    absperren oder ablenken. Die     überdrucksi-          cherungen    können natürlich auch unmittelbar Ventile  beeinflussen.  



  Es gibt Anwendungsfälle, bei denen Druckschalter  allein nur     unvollkommen    arbeiten. Bei hydraulisch be  tätigten     Spann-    oder     Pressvorrichtungen    werden zum Be  enden der Arbeitsbewegung Druckschalter verwendet.  Während der Bewegung ist der Druck     im    Arbeitszylin  der klein und baut sich erst auf, wenn der Arbeitskol  ben gegen einen mechanischen Widerstand arbeiten  muss, d. h., wenn das zu spannende oder zu pressende  Gut die Bewegung des Arbeitskolbens hemmt. Bei Er  reichen eines     bestimmten    Druckes wird die weitere Zu  fuhr von     Arbeitsflüssigkeit    unterbunden.  



  Vor Erreichen der Endstellung des Arbeitskolbens  steigt der Druck relativ langsam an, weil sich das Druck  gefässsystem bei Drucksteigerung elastisch verformt.  



  Wenn Druckschalter ohne zusätzliche Hilfsmittel ver  wendet werden, kann es zu Fehlauslösungen des Druck  schalters und damit zu Fehlschaltungen durch Druck  stösse kommen, die beispielsweise durch andere     Hy-          draulikantriebe,    die von derselben Pumpe versorgt wer  den, verursacht werden.

   Ein Hilfsmittel zur Unterschei  dung der Druckstösse von betriebsmässig auftretenden       Druckänderungen        ist    ein dem Druckschalter nachge  schaltetes Zeitrelais, das auf die kurzzeitig wirkenden  Druckstösse nicht anspricht und erst bei lang andauern  den Druckänderungen die Abschaltung des Pumpenan  triebes     veranlasst.    Die Verwendung solcher     Zeitrelais     hat aber den Nachteil, dass keine exakte Abschaltung  sofort bei Erreichen eines bestimmten Enddruckes     ge-          währleistet    wird.

      Besonders wichtig ist eine einwandfrei arbeitende       Einrichtung    zur Erfassung von Druckstössen bei Seil  förderanlagen, die mit hydraulischen Regelgetrieben be  trieben werden. Bei solchen Anlagen muss damit ge  rechnet werden, dass plötzlich mechanische Hindernisse  auftreten, zum Beispiel durch     Ausspringen    des Förder  seils aus den Führungsrollen oder dann, wenn ein  Baum auf das Bahntrasse fällt. In jedem Fall muss so  rasch wie möglich abgeschaltet werden. Bei elektrischen  Antrieben dienen dazu     Leistungsstossrelais,    die bei einem  Strom- oder Leistungsanstieg, der einen bestimmten ein  stellbaren Wert in der Zeiteinheit überschreitet, die Ab  schaltung veranlassen.  



  Bei hydraulischen Regelgetrieben ist die Stromän  derung des Pumpenmotors von der eingestellten über  setzung     abhängig    und deshalb kein gut brauchbares  Mass zur Erfassung von rasch auftretenden Zusatzbela  stungen.  



  Ein Gerät, das rasche Druckänderungen der Arbeits  flüssigkeit des hydraulischen Getriebes erfasst, ist aber       einem    elektrischen     Leistungsstossrelais    gleichwertig. Da  durch, dass die Schwungmomente von hydraulischen Ge  trieben meistens erheblich kleiner sind als die von Elek  tromotoren, wird sogar ein rascheres Ansprechen er  reicht.  



  Gegenstand der Erfindung ist ein Gerät zur Ermitt  lung von rasch auftretenden Druckänderungen, insbe  sondere für flüssige Medien. Erfindungsgemäss sind zwei  an den druckführenden Raum über Zuführungskanäle  mit verschiedenem Strömungswiderstand angeschlossene       Druckkammern    und eine in Abhängigkeit vom Diffe  renzdruck beider Druckkammern ansprechende Vorrich  tung vorgesehen.

   Die in Abhängigkeit vom Differenz  druck der beiden Druckkammern ansprechende Vorrich  tung kann eine Schalt- oder Anzeigevorrichtung     sein.     Das     erfindungsgemässe    Gerät, das also als Schalt- oder  Anzeigegerät ausgebildet werden kann, ermöglicht auf  einfache Weise eine Unterscheidung zwischen Druck  stössen und betriebsmässig auftretenden Druckänderun-      gen, ohne dass die bei Verwendung von Zeitrelais unver  meidbare     Ansprechtoleranz    in Kauf genommen werden  muss.  



  Bei raschen Änderungen des Druckes im druckfüh  renden Raum gleicht sich der Druck in der über den  Zuführungskanal mit höherem Strömungswiderstand an  geschlossenen Druckkammer langsamer an den neuen  Wert des Druckes an als der Druck in der anderen  Druckkammer, während sich langsame Druckänderungen  in beiden Druckkammern praktisch gleichzeitig auswir  ken. Das erfindungsgemässe Gerät gestattet somit, rasch  verlaufende Druckänderungen, wie sie zum Beispiel bei  Druckstössen auftreten, von langsamen, also betriebsmä  ssig bedingten Druckänderungen zu unterscheiden, und  es können somit Fehlschaltungen durch Druckstösse ver  mieden werden.  



  In manchen Anwendungsfällen kann es erwünscht  sein, einen durch eine plötzliche Entlastung hervorgeru  fenen Druckabfall zu erfassen; mit Hilfe des erfindungs  gemässen Gerätes können auch rasch verlaufende  Druckabsenkungen ermittelt und für Schaltzwecke aus  gewertet werden.  



  Es erweist sich als vorteilhaft, die Druckkammern  zylindrisch auszubilden und in ihnen federbelastete Kol  ben anzuordnen, die eine Schalt- oder Anzeigevorrich  tung betätigen.  



  Mit Vorteil kann auch ein     einziges    zylindrisches  Druckgefäss Verwendung finden, an dessen beiden stirn  seitigen Enden die Zuführungskanäle einmünden und  das durch einen mittels Federn in einer Mittellage ge  haltenen Kolben in zwei Druckkammern unterteilt ist.  Bei einem Druckunterschied in den Druckkammern bei  derseits des Kolbens verschiebt sich dieser, und diese  Verschiebung kann unmittelbar für die Schaltzwecke  ausgenützt werden.  



  Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der  Zeichnung dargestellt.  



  Bei der Ausführung nach     Fig.    1 ist ein die beiden  Druckkammern 3, 4 enthaltendes Gefäss 1 über ein  Zuleitungsrohr 2 mit dem druckführenden Raum ver  bunden. Der Zuführungskanal zur linken Druckkam  mer 3 weist einen grossen Querschnitt auf, während  die Verbindung zur rechten Druckkammer 4 über einen  engen Zuführungskanal 5 hergestellt ist.  



  In den beiden Druckkammern 3 und 4 befinden  sich Kolben 6 bzw. 7, die unter dem Druck von Fe  dern 8 bzw. 9 stehen. Bei konstantem oder sich nur  langsam änderndem Druck ist die Relativlage der Kol  ben 6 und 7 zueinander immer gleich. Die     Absolutlage     der Kolben 6, 7 ist natürlich druckabhängig. Die Fe  dern 8, 9 sind so bemessen, dass sie bei Maximaldruck  noch nicht ganz zusammengedrückt sind.  



  Bei rasch verlaufenden Druckänderungen ändert sich  zufolge der verschiedenen Strömungswiderstände in den  Zuleitungskanälen zu den Druckkammern 3, 4 die Re  lativlage der Kolben 6 und 7 zueinander, und erst einige  Zeit nach Erreichen eines konstanten Druckes nehmen  die Kolben 6 und 7 wieder die gleiche Lage relativ  zueinander ein. Die Änderung der Relativlage der Kol  ben kann entweder für eine Kontaktbetätigung oder un  mittelbar für eine Ventilbetätigung ausgenützt werden.  Bei der Ausführung nach     Fig.    1 betätigen die Kolben  6, 7 über ihre Kolbenstangen 10 und 11 eine     Quecksil-          berschaltröhre    12.

   Zum Einstellen der gewünschten Re  lativbewegung in Abhängigkeit von der     Druckänderungs-          geschwindigkeit    ist in dem Zuführungskanal 5 eine Dros  selstelle 13 mit einstellbarer Drosselwirkung vorgesehen.    Die Strömungswiderstände hängen vom Querschnitt  der Zuführungskanäle, der Geschwindigkeit und der  Viskosität der Arbeitsflüssigkeit ab. Da die Viskosität  stark temperaturabhängig ist, würden ohne zusätzliche  Massnahmen die Arbeitsverhältnisse auch von der Tem  peratur abhängen.

   Es ist daher zweckmässig, eine Tem  peraturkompensation vorzusehen, die durch einen aus  Teilen mit verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten auf  gebauten Temperaturfühler bewirkt wird, welcher eine  Drosselstelle in Abhängigkeit von der Temperatur der  Arbeitsflüssigkeit so verstellt, dass die Temperaturab  hängigkeit der Viskosität ausgeglichen wird. Beispiels  weise kann     hiezu,    wie in der Zeichnung nicht näher  dargestellt, eine in einem der Zuführungskanäle ange  ordnete     Bimetallspirale    vorgesehen werden.  



  Bei Druckanstieg und     -abfall    sind die Relativbewe  gungen verschieden gerichtet. Eine Schalter- oder Ven  tilbetätigung kann je nach Bedarf bei Druckanstieg oder  bei Druckabfall oder in beiden Fällen erfolgen. Um die  richtigen Arbeitsbedingungen bei rasch wechselnden Be  lastungen so rasch wie möglich herzustellen, kann par  allel zu der Zuleitung mit dem höheren Strömungswider  stand ein     Nebenschlusskanal    14 mit einem Rückschlag  ventil 15 vorgesehen werden, so dass sich eine von  der Richtung der Druckänderungen abhängige Arbeits  weise ergibt.

   Wenn das Gerät bei Druckanstieg allein  arbeiten soll, wird die Anordnung so wie in     Fig.    1 darge  stellt getroffen, bei der das     Rückschlagventil    15 bei  einem Druckabfall den     Nebenschlusskanal    14 öffnet. Die  Relativbewegung der Kolben 6. 7 ist bei Druckanstieg  gross, bei Druckabfall dann wesentlich kleiner und auch  verkehrt gerichtet.  



  Die Lage der in     Fig.    1 dargestellten Quecksilber  schaltröhre 12 kann in Abhängigkeit vom Druck leicht  ausgeglichen werden, wenn flexible Zuleitungen zum Ge  fäss 1 verwendet werden. Anstelle einer Quecksilber  schaltröhre können aber auch andere Kontaktvorrichtun  gen verwendet werden.  



  Wenn die Druckkammern aus einem     nichtmagneti-          sierbaren    Material gefertigt werden, kann die     übertra-          gung    der Kolbenbewegung auf das Schalt- oder Anzeige  organ auch magnetisch erfolgen.  



  Eine solche Ausführung ist in     Fig.    2 dargestellt, wo  bei entsprechende Teile die gleichen Bezugsziffern auf  weisen wie in     Fig.    1. In der Ausführung nach     Fig.    2 be  stehen die Kolben 6 und 7 aus magnetischem oder     ma-          gentisierbarem    Material, und die     Quecksilberschaltröhre     12 ist auf einem Tragteil angeordnet, der zwei die  Druckkammern 3 und 4 umschliessende Ringe 16 und  17 aus magnetischem Material besitzt, die zufolge der  magnetischen Anziehung stets die gleiche Höhenlage wie  die Kolben 6 bzw.

   7 einnehmen und demgemäss auch  den Tragteil mit der     Quecksilberschaltröhre    12 ent  sprechend der Relativbewegung der Kolben 6, 7     ver-          schwenken.     



  Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemä  ssen Gerätes, bei der nur ein einziges zylindrisches  Druckgefäss vorgesehen ist, das durch einen Kolben in  zwei Druckkammern unterteilt ist, zeigt die     Fig.    3. Der  Kolben 19 ist beidseitig federnd abgestützt und behält  bei konstantem Druck die gezeichnete. Mittellage bei,  denn der Druck hat keinen Einfluss auf seine Lage, weil  die Federn und die Kolbenflächen gleich sind. Die Zu  führungskanäle 20 und 21 mit verschiedenem Strö  mungswiderstand münden an den Stirnseiten in das  Druckgefäss 18.

   Bei dieser Ausführung muss jedoch we  gen des unveränderlichen Gesamtvolumens der Druck-           kammer    eine Ausweichmöglichkeit für die Arbeitsflüs  sigkeit vorgesehen sein, wozu zwei in ein gemeinsames  Ausgleichsgefäss 24 führende Kanäle 22 und 23 vor  gesehen sind. Diese Kanäle sind zweckmässig mit einem  kleinen Querschnitt versehen, damit der Verbrauch an  Arbeitsflüssigkeit gering bleibt.  



  Der Kolben 19 betätigt mittels einer Kolbenstange  25 unmittelbar einen in der Zeichnung nicht dargestell  ten Schalter oder     ein        Anzeigeorgan.    Für die Kolben  stange 25 ist in der     Stirnwand    des Druckgefässes 18  eine druckfeste Durchführung vorgesehen.  



  Eine ähnlich aufgebaute Anordnung zeigt die Aus  führung nach     Fig.4.    Dort erfolgt die Kontaktbetäti  gung mittels eines magnetischen Kolbens 26, der in  einem     unmagnetischen    zylindrischen     Druckgefäss    18 ge  führt ist. Beiderseits der Mittellage des Kolbens 26 sind  ausserhalb     des    Druckgefässes 18 zwei Magnetschalter 27  und 28 vorgesehen, von denen     jeweils    einer bei ent  sprechender Verschiebung des Kolbens 26 betätigt wird.  Diese Ausführung hat den Vorteil, dass keine Durch  führungsdichtung vorgesehen werden muss.  



  Bei der in     Fig.4    dargestellten Ausführung ist  schliesslich noch ein speziell ausgebildetes Ausgleichsge  fäss 29 gezeigt, das aus einem geschlossenen Zylinder  mit einem federbelasteten Kolben 30 besteht. Als Aus  gleichsgefäss kann aber auch ein geschlossenes Gefäss  mit     einer    Gasblase verwendet werden.  



  Wenn mit     wechselnden    Lastrichtungen gerechnet  werden muss,     sind    bei hydraulischen Regelgetrieben so  wohl auf der     Eingangsseite    als auch auf der Ausgangs  seite Geräte zur     Druckstosserfassung    notwendig, da mit  der Lastrichtung auch Saug- und Druckseite wechseln.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Gerät zur Ermittlung von rasch auftretenden Druck änderungen, insbesondere für flüssige Medien, gekenn zeichnet durch zwei an den druckführenden Raum über Zuführungskanäle mit verschiedenem Strömungswider stand angeschlossene Druckkammern und eine in Ab hängigkeit vom Differenzdruck beider Druckkammern ansprechende Vorrichtung. UNTERANSPRÜCHE 1. Gerät nach Patentanspruch, dadurch gekennzeich net, dass in einen der Zuführungskanäle eine Drossel stelle mit einstellbarer Drosselwirkung eingeschaltet ist. 2.

   Gerät nach Patentanspruch oder Unteran spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zu einem der Zuführungskanäle ein Nebenschlusskanal mit einem Rückschlagventil angeordnet ist. 3. Gerät nach Patentanspruch, gekennzeichnet durch zwei zylindrische Druckkammern, in denen die in Ab hängigkeit vom Differenzdruck ansprechende Vorrich tung betätigende federbelastete Kolben angeordnet sind. 4. Gerät nach Unteranspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, dass die Kolben mit vorzugsweise vertikalen, an ihren Enden mit einer Quecksilberschaltröhre ver bundenen Kolbenstangen versehen sind. 5.

   Gerät nach Unteranspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, dass die Druckkammern aus einem nichtma- gnetisierbaren Material, die Kolben hingegen aus ma gnetischem oder magnetisierbarem Material bestehen und dass ein die Druckkammern mit je einem Ring aus magnetischem Material umschliessender Tragteil für eine Quecksilberschaltröhre vorgesehen ist. 6.

   Gerät nach Patentanspruch, gekennzeichnet durch ein zylindrisches Druckgefäss, an dessen beiden stirn- seitigen Enden die Zuführungskanäle einmünden und das durch einen mittels Federn in einer Mittellage ge haltenen Kolben in die beiden Druckkammern unter teilt ist, wobei an den stirnseitigen Enden des Druckge fässes zusätzliche, zu einem gemeinsamen Ausgleichsge fäss führende Kanäle angeschlossen sind. 7. Gerät nach Unteranspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, dass der Kolben mit einer die in Abhängigkeit vom Differenzdruck beider Druckkammern anspre chende Vorrichtung betätigenden Kolbenstange verse hen ist. B.

   Gerät nach Unteranspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, dass das Druckgefäss aus einem nichtmagneti- sierbaren Material, der Kolben hingegen aus magneti schem Material besteht und dass ausserhalb des Druck gefässes, vorzugsweise beidseitig der Mittelstellung des Kolbens, Magnetschalter vorgesehen sind. 9. Gerät nach Unteranspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, dass das Ausgleichsgefäss aus einem zylindri schen Druckgefäss mit federbelastetem Kolben besteht. 10. Gerät nach Unteranspruch 6, für flüssige Me dien, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichsge fäss eine Gasblase enthält. 11.

   Gerät nach Unteranspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, dass der Kolben mit einer ein Ventil betäti- genden Kolbenstange versehen ist. 12. Gerät nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass in einem der Zuführungskanäle eine tem peraturabhängig veränderliche Drosselstelle ist. 13. Gerät nach Unteranspruch 12, dadurch ge kennzeichnet, dass die Drosselstelle eine konzentrisch zum Zuführungskanal angeordnete Bimetallspirale ist. 14. Gerät nach Patentanspruch und den Unteran sprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die in Abhängigkeit vom Differenzdruck beider Druckkam mern ansprechende Vorrichtung eine Schaltvorrichtung ist. 15.

   Gerät nach Patentanspruch und den Unteran sprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die in Abhängigkeit vom Differenzdruck beider Druckkam mern ansprechende Vorrichtung eine Anzeigevorrich tung ist.