Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsvorrichtung.

Durch DE 10 2015 014 797 A1 ist eine Sicherheitsvorrichung mit einer Anschlussstelle für einen Druckspeicher bekannt, der über diese Anschlussstelle gasseitig mit einer Bersteinrichtung verbunden ist, die mittels eines ansteuerbaren Kraftelements auslösbar im ausgelösten Zustand eine gasseitige Entleerung des Druckspeichers erlaubt.

Als Kraftelement kann dabei ein pyrotechnischer Gegenstand dienen, der bei entsprechend gezündeter Treibladung ein Wandstück eines Gehäuses derart verformt oder zerstört, dass die darin aufgenommene Bersteinrichtung auslöst oder der die Berstscheibe der Bersteinrichtung mittels eines Betätigungsstiftes zerstört. Dadurch eröffnet sich die Möglichkeit auf Gefahrensituationen, etwa in einem Brandfall, durch Druckabbau zu reagieren, bevor es zu einem gefähr- liehen Überdruck, wie durch Überhitzung im Brandfall, kommen kann. Letztendlich wird dabei durch Ansprechen der Sicherheitsvorrichtung der angeschlossene hydraulische Kreislauf mit seinen Komponenten außer Funktion gesetzt. Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt daher der Erfindung die Aufgabe zugrunde eine vergleichbare Sicherheitsvorrichtung zu schaffen, bei deren Ansprechen der angeschlossene hydraulische Kreislauf mit seinen Komponenten funktionsfähig bleibt.

Eine dahingehende Aufgabe löst eine Sicherheitsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit.

Die Sicherheitsvorrichtung, bestehend aus einem Schraubenkörper mit einem einstückig mit ihm verbundenen Schraubenkopf als Drehantriebsteil und mit einem einstückig mit ihm verbundenen Gewinde als Festlegeteil sowie mit einer in einem Kanal des Schraubenkörpers angeordneten Bersteinrichtung, wobei ein Schauglas als Inspiziereinrichtung zur Begutachtung des Zustandes der Bersteinrichtung zusammen mit der Bersteinrichtung vollständig im Kanal des Schraubenkörpers aufgenommen sind, stellt sicher, dass bei Überschreiten eines vorgebbaren Druckgrenzwertes die Bersteinrichtung als Sicherheitselement nachgibt, mit der Folge, dass der Kanal der Festlegeeinrichtung sich mit Fluid füllt, bis die der Bersteinrichtung gegenüberliegend angebrachte Inspiziereinrichtung „anspricht" und den Versagensfall meldet. Dergestalt lässt sich mit relativ einfachen Mitteln feststellen, dass im hydraulischen Kreislauf mit seinen angeschlossenen Komponenten, beispielsweise ein für die Hydraulikventile unter Umständen schädlicher Überdruck aufgetreten ist, der in Folge die Bersteinrichtung zum Bersten gebracht hat und die Inspiziereinrichtung gibt dem Bediener respektive dem Wartungspersonal dann einen Hinweis auf die aufgetretene nicht erwünschte Überdruck- oder Überlastsituation, ohne jedoch die Funktion der angeschlossenen Hydraulik außer Kraft zu setzen oder sonstwie zu beeinträchtigen. Die Hülle für die Berst- und Inspiziereinrichtung ist aus einem Stück gefertigt, insbesondere aus Metall Werkstoff, und damit hochfest. Insoweit kommt es zu keinen Dichtigkeitsproblemen mit dem Auftreten von unerwünschten Eeckagen. Auch lässt sich die Sicherheitsvorrichtung dauerhaft in oder an Drittbaukomponenten festlegen, wie Ventilblöcken, Fluid-Anschlusskörpern etc.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sicherheitsvorrichtung ist vorgesehen, dass die Bersteinrichtung eine Berstscheibe aufweist, die als eigenständiges Bauteil im Kanal des Schraubenkörpers mit diesem fest verbunden, insbesondere entlang einer Außenumfangslinie der Berstscheibe fest verschweißt, ist. Die Berstscheibe besteht regelmäßig aus einer dünnwandigen Metallmembran, auch aus korrosionsbeständigem Edelstahlmaterial, deren Membrandicke derart gewählt ist, dass bei einem vorgebbaren Überdruck-Schwellenwert die Membran respektive die Berstscheibe versagt. Aufgrund der linienförmigen Verbindungsnaht ist die Berstscheibe vergleichbar einer Schwingungsmembran randseitig festgelegt und dergestalt als eine Art Freischwinger konzipiert, was die Berstsscheibe bei entsprechend auftretenden Druckbelastungen, auch in Form von Schwingungen, entlastet.

Sofern die Inspiziereinrichtung aus einem Schauglas gebildet ist, erlaubt dieses durch eine einfache optische Kontrolle, ob die Bersteinrichtung versagt hat, indem eben über die geborstene Berstscheibe Hydraulikmedium in den Kanal der Festlegeeinrichtung eintritt, was optisch über das Schauglas von außen her feststellbar ist. Da häufig das Hydraulikfluid eingefärbt ist, beispielsweise eine rote Einfärbung aufweist, lässt sich optisch der Versagensfall auch bei schwierigen Umgebungslichtverhältnissen zutreffend feststellen.

Die Inspiziereinrichtung an sich könnte auch aus einem Ultraschall-Detektor gebildet sein oder eine kapazitive Messeinrichtung beinhalten oder eine Sensorik zur elektrischen Eeitfähigkeitsbestimmung aufweisen; allein die dahingehenden Inspizier- oder Detektiereinrichtungen benötigen für die Auswertung und die Informationsweitergabe elektrischen Strom, was aus Sicherheitsaspekten heraus in Zusammenwirken mit dem brennbaren Hydraulikmedium nicht immer als vorteilhaft angesehen wird, so dass die elektrisch stromfreie, opti- sehe Inspizierung in jedem Fall dahingehend gestiegenen Sicherheitsanforderungen gerecht wird. Insbesondere ist die erfindungsgemäße Sicherheitsvorrichtung derart eigenstabil, dass keine zusätzlichen Abströmkanäle auf der Gehäuseseite benötigt werden. Insbesondere ist die erfindungsgemäße Sicherheitsvorrichtung derart eigenstabil, dass keine zusätzlichen Abströmkanäle auf der Gehäuseseite benötigt werden. Dies hat so keine Entsprechung im Stand der Technik. Die Berstscheibe geht nahezu nahtlos in die Festlegeeinrichtung über und ist dergestalt mit der Festlegeeinrichtung sicher verankert, um dergestalt in druckdichter Weise den Eintrittskanal zu Überspannen.

Für eine besonders sichere Funktion hat es sich als günstig erwiesen, wenn die Berstscheibe innenseitig ein freies Ende des Kanals überspannt, das einem Gewindeauslauf benachbart ist, der auf der dem Schraubenkopf abgewandten Seite des Schraubenkörpers angeordnet ist. Vorzugsweise ist die Berstscheibe ausgehend von ihrer Festlegestelle im Kanal des Schraubenkörpers mit einer Wölbung versehen, die in Richtung des Schauglases vorsteht. Dergestalt ist für den Berstfall eine sichere Fluidführung in Richtung des vertieften Vorsprunges mit vergleichmäßigter Krafteinleitung gewährleistet, so dass der Versagensfall sicher gerechnet werden kann und die Berstscheibe bei genau definierten Grenzwerten nachgibt respektive versagt.

Bevorzugt ist ferner vorgesehen, dass der Kanal durch eine hohlzylindrische Ausnehmung im Schraubenkörper gebildet ist, die im Durchmesser gleichbleibend den Schraubenkörper vollständig durchgreift und an seinen freien, einander gegenüberliegenden Enden in die Umgebung ausmündet. Der Durchmesser der Berstscheibe und der Durchmesser des Schauglases, das vorzugsweise zylindrisch ausgebildet ist, ist gleich. Aufgrund des konstanten Kanaldurchmessers können sich innerhalb des Kanals nicht ungewollt Druckspitzen aufbauen, die sich im Versagensfall nachteilig auswirken könnten. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Schauglas als massiver Zylinder ausgebildet im eingesetzten Zustand im Kanal bündig mit der Oberseite des Sch rauben kopfes abschließt und eine Einsatzlänge im Kanal derart aufweist, dass das Schauglas in fiktiver Verlängerung bündig in der Höhe einer (Unter)Seite des Schraubenkopfes abschließt, die benachbart gegenüberliegend ist zu einem weiteren Auslauf des Gewindes. Hierdurch ergibt sich ein in sich geschlossener Körper mit symmetrischem Aufbau und homogener Druckverteilung im Schadensfall.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sicherheitsvorrichtung ist vorgesehen, dass das Schauglas aus einem Glaswerkstoff gebildet ist, wie beispielsweise einem Verbund-Sicherheitsglas, einem Natron-Kalkglas, einem Borosilikatglas, einer Glaskeramik, einem Quarz- oder Saphirglas. Die Auswahl an möglichen Glaswerkstoffen ermöglicht für die jeweilige Anwendung das Schauglas hinsichtlich Druckbeständigkeit, Temperaturbeständigkeit, Durchsichtigkeit sowie Materialbeständigkeit gegenüber den in Hydraulikkreisläufen auftretenden Flüssigkeiten und/oder Gasen gezielt auszuwählen. Insbesondere lassen sich die genannten Glasarten an ihren freiliegenden Stirnseiten für eine verbesserte Optik schleifen und vorzugsweise zwischenzeitlich auch polieren. Störende Kratzer und Unebenheiten sind insoweit dann eliminiert und eine optisch ansprechende und im Bedarfsfall leicht zu reinigende Oberfläche geschaffen. Dergestalt ist die Verwendung des Schauglases wartungsfrei und erlaubt eine sichere optische Inspizierung des Kanalinneren innerhalb der Festlegeeinrichtung. Ferner lässt sich das Schauglas mit optischen Eigenschaften versehen, wie mit einer Vergrößerung, einer Vergütung und/oder prismatischen Eigenschaften. Als besonders vorteilhaft hat sich im Übrigen die Verwendung von Borosilikatglas in diesem Zusammenhang erwiesen.

Bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sicherheitsvorrichtung ist vorgesehen, dass die Festlegeeinrichtung aus einem Metal Iwerkstoff gebildet ist, wie beispielsweise korrosionsbeständigem Edelstahl, der den Glaswerkstoff umfasst, die beide im Rahmen der Herstellung gemeinsam auf eine Temperatur erhitzt werden, bei der der Glaswerkstoff flüssig ist und an den Metal Iwerkstoff unter Anlage mit demselben anläuft, so dass bei anschließender Abkühlung der Glaswerkstoff innerhalb des Kanals der Festlegeeinrichtung erstarrt und vom Metal Iwerkstoff der Festlegeeinrichtung ringförmig eingespannt ist. Dergestalt ist ein fluiddichter Einbau des Schauglases in die Festlegeeinrichtung erreicht, wobei eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Glaswerkstoff des Schauglases und dem Metallwerkstoff der Festlegeeinrichtung ausgebildet ist. Durch die mechanische Vorspannung verhält sich ein derart metal Iverschmolzenes Schauglas wie ein zäher Werkstoff und weist gegenüber ansonsten einem thermisch vorgespannten Schauglas eine erhöhte Sicherheit auf.

Das jeweilige Schauglas ist in der Art einer Insertlösung in einem Schraubeinsatz integriert und dahingehende Schraubeinsätze lassen sich in standardisierter Bauweise in großer Stückzahl herstellen und können insoweit auch nachträglich in bereits bestehende ausgelieferte Hydraulikanlagen als Nachrüstsatz bedarfsweise eingesetzt werden.

Als besonders funktionssicher hat es sich erwiesen, dass das Schauglas bündig mit der Oberseite des Angriffteils abschließt, wobei das Schauglas als massiver, druckdichter Zylinder ausgebildet eine Eingriffstiefe in dem Kanal aufweist, die gleich oder größer ist als der Durchmesser des Schauglases. Dergestalt ist eine besonders druckdichte Verankerung des Schauglases im Einschraubteil gewährleistet.

Für eine funktionssichere Inspektion ist die freie Fänge des Kanals in dem Einschraubteil größer oder gleich der Fänge des Außengewindes des Einschraubteils gewählt, das den hohlzylindrisch ausgestalteten Kanal konzentrisch umgibt, der nach Versagen der Berstscheibe das Hydraulikmedium bis zur Anlage mit der Unterseite des Schauglases aufnimmt und insoweit an das Schauglas als der optischen Inspiziereinrichtung den Versagensfall meldet.

Gegenstand der Erfindung ist auch ein Hydraulikbauteil, vorzugsweise als Komponente einer Gesamt-Hydraulikanlage, das ein Gehäuse aufweist, in dem mindestens ein druckführender Fluidkanal verläuft, wobei die vorstehend vorgestellte Sicherheitsvorrichtung in dem Bauteilgehäuse druckdicht festgelegt eine fluidführende Verbindung zwischen der Bersteinrichtung und dem druckführenden Kanal in dem Gehäuse derart herstellt, dass bei Überschreiten eines sicherheitskritischen Schwel len-Druckwertes im Fluidkanal die Bersteinrichtung nachgibt und demgemäß in die Sicherheitsvorrichtung eingebrachtes Fluid von der Inspiziereinrichtung, insbesondere in Form des Schauglases, feststellbar ist, so dass dergestalt ein Überlastfall unmittelbar detektierbar ist, der auch aus einem Versagensfall bestehen kann.

Im Folgenden wird die Sicherheitsvorrichtung anhand eines Ausführungsbeispieles nach der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen in prinzipieller und nicht maßstäblicher Darstellung die

Figur 1 eine perspektivische Draufsicht auf die Sicherheitsvorrichtung als Ganzes;

Figur 2 einen Eängsschnitt durch die Sicherheitsvorrichtung nach der Figur 1 ;

Figur 3 eine perspektivische Draufsicht auf ein Hydraulikbauteil mit von der Oberseite her eingesetzter Sicherheitsvorrichtung nach den Figuren 1 und 2; und

Figur 4 einen Eängsschnitt durch das Hydraulikbauteil nach der Figur 3.

Figur 1 zeigt die Sicherheitsvorrichtung in einer perspektivischen Ansicht als Ganzes. Die Sicherheitsvorrichtung weist eine Festlegeeinrichtung in Form eines Schraubenkörpers 10 auf mit einer Bersteinrichtung 12, die in Blickrich- tung auf die Figur 1 gesehen am unteren Ende der Festlegeeinrichtung angeordnet ist. Die Festlegeeinrichtung weist zusätzlich eine Inspiziereinrichtung 14 auf ihrer Oberseite auf. Wie insbesondere die Eängsschnittdarstellung nach der Figur 2 zeigt, ist innerhalb des Schraubenkörpers 10 ein rohrförmiger Kanal 16 vorhanden, der in Blickrichtung auf die Figur 2 gesehen, auf seiner Unterseite von der Bersteinrichtung 12 und auf seiner Oberseite von der Inspiziereinrichtung 14 begrenzt ist, die insoweit mit einem vorgebbaren axialen Abstand voneinander angeordnet sind. Der Schraubenkörper 10 besteht aus einem mit ihm einstückig verbundenen Schraubenkopf 36 als Drehantriebsteil für den Angriff eines nicht näher dargestellten Betätigungswerkzeugs. Ferner weist der Schraubenkörper 10 ein einstückig mit ihm verbundenes Gewinde 30 als Festlegeteil für den Einbau in ein Gehäuse 42 auf.

Die Bersteinrichtung 12 ist eine ringförmige Berstscheibe 18 und die Inspiziereinrichtung 14 ist aus einem stopfenartigen Schauglas 20 gebildet, welches in den Kanal 16 nach außen hin bündig eingesetzt ist. Die ringförmige Berstscheibe 18 ist an einem freien stirnseitigen Ende des Kanals 16 an der Festlegeeinrichtung festgelegt, vorzugsweise entlang einer ringförmigen Verbindungsstelle 22 entsprechend angeschweißt. Des Weiteren weist die Berstscheibe 18 einen von außen nach innen konvex verlaufenden Vorsprung als Wölbung 24 auf, der symmetrisch zu einer Eängsachse 26 der Festlegeeinrichtung in den Kanal 26 hineinragt, wobei der Vorsprung respektive die Wölbung 24 randseitig bündig mit der freien Stirnseite des Kanals 16 abschließt und dergestalt einstückig in die plane Anlagefläche 28 der Bersteinrichtung 12 übergeht, die gemäß der Darstellung nach der Figur 2 in einer horizontalen Ebene quer zur Eängsachse 26 verläuft.

Der Vorsprung ist letztendlich der Teil der Bersteinrichtung 12 der im Überlast- oder Versagensfall der berstende Bestandteil ist. An der Stelle der ringförmigen Schweißnaht 22 mündet die Anlagefläche 28 der Berstscheibe 18 in eine nach oben hin sich anschließende Gewindestrecke 30 aus, so dass die Festlegeeinrichtung als Ganzes in der Art einer Festlegeschraube 32 ausgebildet ist mit der Gewindestrecke 30 als dem eigentlichen Einschraubteil 33 in Form eines Außengewindes 34, welches in der Figur 1 der Einfachheit halber nicht detailliert wiedergegeben ist. Des Weiteren weist die Festlegeschraube 32 im Anschluss an das Einschraubteil 33 kopfseitig ein Angriffteil 36 auf in Form eines Sechskants, das dem Angriff eines nicht näher dargestellten Montagewerkzeuges dient, wie beispielsweise einem von der Nenngröße her passenden Schraubenschlüssel. Wie bei solchen Festlegeschrauben 32 üblich steht das kopfseitige Angriffteil 36 außenumfangsseitig über das fußseitige Einschraubteil 33 vor. In Richtung des Angriffteils 36 mündet die Gewindestrecke 30 respektive das Außengewinde 34 in eine Umfangsnut 38 aus, die der Aufnahme eines Dichtmittels dient, beispielsweise in Form eines Kupferdichtringes (nicht dargestellt). Der Schraubenkörper 10 ist in Kompaktbauweise ausgeführt, d.h. die Nennweite des Schraubenkopfes 36 entspricht im Wesentlichen der Gesamtbauhöhe der Festlegeschraube 32, so dass eine Art kubischer Aufbau entsteht, der besonders hohen Drücken standhalten kann.

Das Schauglas 20 besteht aus einem Glaswerkstoff, vorzugsweise aus Borosilikatglas, wobei für die Herstellung der Verbindung zwischen Schauglas 20 und dem Metall Werkstoff des Schraubenkörpers 10 sowohl der Glaswerkstoff als auch der Metal Iwerkstoff gemeinsam auf eine Temperatur erhitzt werden, bei der der Glaswerkstoff flüssig ist und an den Metal Iwerkstoff des Schraubenkörpers 10 unter Anlage mit demselben anläuft, so dass bei anschließender Abkühlung der Glaswerkstoff innerhalb des Kanals 16 des Schraubenkörpers 10 erstarrt und definiert vom Metal Iwerkstoff ringförmig eingespannt und derart definiert festgelegt ist. Wie sich des Weiteren aus den Figuren 1 und 2 ergibt, schließt das Schauglas 20 bündig mit der Oberseite des Angriffteils 36 ab und das Schauglas 20 ist als massiver Glaszylinder konzipiert und weist eine Eingriffstiefe in dem Kanal 16 auf, die etwas größer ist als der freie Durchmesser des Schauglases 20. Damit der Schraubenkörper 10 entsprechend nach Bersten der Bersteinrichtung 12 Fluid aufnehmen kann, ist die freie Länge des Kanals 16 in paralleler Richtung zur Längsachse 26 gesehen in dem Einschraubteil 33 größer gewählt als die außenliegende Länge des Außengewindes 34 des Einschraubteils 33, das insoweit den hohlzylindrisch ausgestalteten Kanal 16 konzentrisch umgibt.

Die vorstehend erläuterte Sicherheitsvorrichtung eignet sich besonders für den Einbau in Hydraulikbauteilen jedweder Art, die mit mindestens einem druckführenden Fluidkanal 40 versehen sind. Exemplarisch und der einfacheren Darstellung wegen ist ein solches Hydraulikbauteil in den Figuren 3 und 4 als quaderförmiges Gehäuse 42 wiedergegeben, entlang dessen Längsachse 44 der Fluidkanal 40 verläuft. Das Gehäuse 42 kann über zwei Fluidanschlussstellen verfügen, beispielsweise in Form eines Fluideingangs 46 und in Form eines Fluidausgangs 48. Sowohl Eingang 46 als auch Ausgang 48 sind mit einem Innengewinde 50 versehen, das jeweils den Anschluss einer nicht näher dargestellten Verrohrung eines hydraulischen Kreislaufes mit Hydraulikkomponenten ermöglicht, wie beispielsweise einer Druckversorgungspumpe, einem Hydrospeicher, einer Ventileinrichtung, einem hydraulischen Verbraucher, wie einem Aktuator etc.

Wie sich des Weiteren aus den Figuren 3 und 4 ergibt, ist an zentraler, mittiger Stelle auf dem Gehäuse 42 die Sicherheitsvorrichtung mit dem Schraubenkörper 10 angebracht, wobei das Angriffteil 36 bündig in eine Ausnehmung 52 auf der Oberseite des Gehäuses 42 teilweise einschraubbar ist. Das als Einschraubteil 33 konzipierte Sicherheitsvorrichtungs-Bauteil wird mit seinem Außengewinde 34 in ein zugehöriges Innengewinde 56 in der oberen Gehäusewand 54 des Gehäuses 42 eingeschraubt, wobei das Innengewinde 56 eine längere Gewindestrecke ausbildet als das zugehörige Außengewinde 34 der Festlegeeinrichtung. Insbesondere ist das untere Ende der Festlegeeinrichtung mit der Berstscheibe 18 in radialer Richtung gesehen, quer zur Längsachse 44 gegenüber dem Fluidkanal 40 etwas zurückversetzt in der oberen Gehäusewand 54 aufgenommen. Dabei stützt sich die Unterseite des Schraubenkopfes 36 unmittelbar an der Gehäusewand 54 ab, was zu einer sicheren Verankerung des Schraubenkörpers 10 im Gehäuse 54 mit beiträgt.

Kommt es nun im Fluidkanal 40 zu einem unerwünschten Fluid-Druckanstieg, der beispielsweise ausreichen kann, eine angeschlossene Ventileinrichtung (nicht dargestellt), wie ein Druckbegrenzungsventil, eventuell zu schädigen, gibt die Berstscheibe 18 durch Bersten respektive durch Einreißen nach und der Kanal 16 füllt sich mit Fluid, beispielsweise in Form eines eingefärbten Hydraulikmediums, wie Getriebeöl. Im Rahmen eines vorgesehenen Inspektionsintervalls kann dann eine Bedienperson respektive das Wartungspersonal durch optische Kontrolle am Schauglas 20 feststellen, dass der Kanal 16 mit Fluid vollgelaufen ist, was ja nur der Fall sein kann, wenn die Berstscheibe 18 nachgegeben hat und diese wiederum nur nachgibt, wenn im System ein unzulässig hoher Druckanstieg gegebenenfalls auch nur kurzfristig vorhanden war. Im dahingehenden Meldefall kann dann entschieden werden, ob man die Ventileinrichtung einer näheren Überprüfung unterzieht oder diese gleich tauscht. Eine dahingehende Überprüfung mit Sicherheitsvorrichtungen im Stand der Technik ist demgegenüber derart nicht möglich.