DK175274B1 - Hydraulisk styreventil - Google Patents

Description

DK 175274 B1

Opfindelsen angår en hydraulisk styreventil i form af en magnetventil med flere tilslutninger og flere skiftepositioner, der har et med tilslutningerne forsynet ventilhus og en elektromagnet med et forskydeligt anker til styring af en ventilskyder, og som er udstyret med et ventilsæde og en kugle, som ved hjælp af en lukkefjeder kan bringes til en 5 lukkestilling og ved hjælp af ventilskyderen gennem kraften fra elektromagneten kan bringes til en åbnestilling, og hvor ventilskyderen i det mindste har tre cylinderformede afsnit, hvis diametre hver er mindre i retning mod kuglen, og overgangene mellem de cylindriske afsnit indbyrdes dannes af en ringflade.

10 Sådanne styreventiler benyttes normalt til styring af hydrauliske stempel-cyl inderenheder, for at hæve eller sænke fx. aggregater på landbrugshøstmaskiner. Disse ventiler kendes fx fra DE 35 03 785 Al som flervejsventiler med flere skiftepositioner. I det nævnte skrift foreslås der til mindskelse af konstruktionsstørrelsen og til lettelse af ventiltilslutningen at anbringe et anker og en elektromagnet aksialt i serie og tilvejebringe 15 tilslutningsboringer i en fælles ventilhusflade. Også DE 37 22 344 viser en styreventil, som med bevægelsen af et anker påvirker kuglesædeventiler. Begge former for styreventiler har imidlertid den ulempe, at der med påvirkningen af styreventilen optræder en slagagtig reaktion ffa den af ventilen styrede forbruger. De derved opstående accelerations- eller bremsekræfter og de deraf følgende belastninger af komponenterne, 20 svingninger og rystebevægelser er uønskede. Det er heller ikke muligt med de beskrevne styreventiler at indstille et behovtryk i forbrugerledningen, der er lavere end trykket i trykledningen.

Til grund for den foreliggende opfindelse ligger derfor den opgave at udforme en hy-25 draulisk styreventil af den indledningsvis nærmere anførte art således, at trykspidseme i forbrugerledningen mildnes mest muligt. Ligeledes ville det være ønskeligt, hvis trykket i forbrugerledningen efter behov er regulerbart ved hjælp af en sådan styreventil.

30 Denne opgave løses, idet ventil skyderen i afhængighed af den på ankeret virkende magnetkraft samt det på tværsnitsfladen for den største ventil skyderdiameter virkende

I DK 175274 B1 I

i 2 I

I indertryk af olien i forbrugerledningen indtager en ligevægtsstilling inden for sin aksia- I

I le forskydningsstrækning, der ved den ringflade, som rækker hen til ydervæggen af bo- I

I ringen, er knyttet til en styrekant med udstrømningsåbning til styreledningen, og ventil- I

I skyderens ligevægtsstilling i dens aksiale forskydningsstrækning vælges således, at en

I 5 bestemt mængde olie træder ud i styreledningen gennem spalten mellem ringfladen og I

I styrekanten ved et tilløb af olie fra trykledningen ved en given magnetkraft ffa over- I

I skridelse af en tilsvarende trykværdi i forbrugerledningen. Hvis kuglen af ventilskyde- I

I ren trykkes ud af sit sæde og skyder en mængde olie fra trykledningen ind i det af ven- I

I tilskyderen frigjorte rum i ventilhusets boring, så forøges ikke blot trykket i forbruger- I

I 10 ledningen derved, men også det tryk, som virker på tværsnitsfladen for ventilskyderen i I

I retning af magnetankeret, hvorved ventilskyderen bevæger sig i afhængighed af de på- I

I førte kræfter i retning mod magnetankeret. Hvis trykforøgelsen som følge af den til- I

I strømmende olie er så kraftig, at ventilskyderen bevæger sig ud over styrekanten med I

I sin ringflade, som rækker hen til ydervæggen af boringen, kan en delmængde af den I

I 15 tilstrømmende olie undvige gennem den åbnede spalte og derved formindske in- I

I dertrykket. Med denne teknik er det muligt at undgå pludseligt optrædende trykspidser I

I og med reguleringen af trykket ved styrekanten at opnå en blød acceleration af de af I

I styreventilen styrede arbejdsorganer. Samtidig tilvejebringes der med en sådan ud- I

I formning også en trykbegrænsningsventil. I

I 20 I

I I en let ændring af opfindelsen er magnetkraften fra elektromagneten foranderlig, hvor- I

I ved trykket i forbrugerledningen derpå ved omtrent konstant tryk i trykledningen med I

I formindskelse af magnetkraften, som ved aksia] forskydning af ventilskyderen forstør- I

I rer spaltebredden mellem ringflade og styrekanten, kan reguleres ned under trykværdi- I

I 25 en i trykledningen. Herved bliver det muligt ved en målrettet påvirkning og regulering ^ I

I af magnetkraften at indstille og opretholde en ønsket trykværdi i forbrugerledningen, I

I der størrelsesmæssigt kan ligge mellem trykværdien i trykledningen som maksimum og I

I nul som minimum. I

I 30 Skal behovtrykket være mindre end forsyningstrykket, skal ringfladen på ventilskyde- I

I ren og magnetkraften afstemmes således efter hinanden, at den på ringfladen på ventil- I

3 DK 175274 B1 skyderen virkende kraft efter åbning af ventilsædet og ved fuld magnetkraft trykker ringfladen mod magnetkraften, således at ventilsædet lukkes en smule, ringfladen på ventilskyderens ringflade åbner sit tværsnit i forhold til styreledningen tilsvarende og der indstiller sig et konstant behovstryk i forbrugerledningen, selv når trykket varierer i 5 forsyningsledningen.

Hvis ringfladen på ventilskyderen og magnetkraften afstemmes således efter hinanden, at magneten holder ventilskyderen mod det fulde forsyningstryk i sin indkoblede position, virker ventilen som en 3/2-vejs-ventil. Styreventilen er en ventil med tre tilslut-10 ninger og to skiftepositioner. Med koblingen med en anden ventil kan den udbygges til en ventil med tre eller fire tilslutninger og tre skiftepositioner.

Yderligere fordelagtige udformninger af opfindelsens genstand er angivet i de afhængige krav.

15 I det følgende forklares opfindelsen nærmere ved hjælp af et udførelseseksempel og flere figurer, som gengiver dette skematisk. På figurerne viser:

Fig. 1. den hydrauliske styreventil ifølge opfindelsen i ventilsædets lukke-20 stilling i delsnit,

Fig. 2. en til fig. 1 svarende gengivelse, men i ventil skyderen s regulerings-stilling,

Fig. 3. en til fig. 1 svarende gengivelse, men i ventil skyderens åbenstilling,

Fig. 4. kombinationen af to styreventiler ifølge fig. 1 som ventil med tre 25 tilslutninger og tre skiftestillinger,

Fig. 5. kombinationen af to styreventiler ifølge fig. 1 som ventil med fire tilslutninger og tre skiftestillinger, og

Fig. 6. kombinationen af to styreventiler ifølge fig. 5 udstyret med en spærreblok.

30

I DK 175274 B1 I

I 4 I

I De på figurerne 1 - 5 viste styreventiler 1 består i det væsentlige af et antydningsvis I

I gengivet ventilhus 2, et i boringen fast indsat ventillegeme 4, en i en boring 5 i ventil- I

I legemet 4 indsat ventilskyder 6, en kugle 9, som frigiver ventilsædet 7 for ventillege- I

I met 4 og lukker det lækoliefrit, og som er belastet med en lukkefjeder 8, og med en ik- I

I 5 ke nærmere forklaret elektromagnet 10, som er udrustet med en frem- og tilbagegående I

I stødstang 11. Boringen 5 i ventillegemet 4 står i strømningsforbindelse med ikke viste I

I ledninger. Tilslutningerne er ikke vist af hensyn til overskueligheden. På figurerne er I

I den til hydraulikpumpen tilsluttede trykledning kendetegnet med henvisningsbetegnel- I

I sen 12, den til en forbruger, fx. en forbrugerledning førende til en hydraulikcylinder I

I 10 med henvisningsbetegnelsen 13 og den til en olietank førende styreledning med hen- I

I visningsbetegnelsen 14. Boringen 3 i ventilhuset 2 er udformet trappeagtigt, hvor om- I

I rådet med den største diameter vende mod elektromagneten 10. I dette område er ven- I

I tillegemet indsat pasningsnøjagtigt. Det område af ventillegemet 4, som vender bort fra I

I elektromagneten 10, har mindre diameter. I overgangsområdet ligger ventilsædet 7. I I

I 15 området med den lille diameter er trykledningen 12 tilsluttet. Styreledningen 14 ligger I

I vendt mod elektromagneten 10, og forbrugerledningen 13 ligger der imellem. Det mod I

I elektromagneten 10 vendende område af boringen 3 er forsynet med et indvendigt ge- I

I vind, i hvilket ydergevindet på en potteformet trykring 15 er skruet ind med henblik på I

I fastlæggelse af ventillegemet 4. Det øverste område af trykringen griber ind over bo- I

I 20 ringen 3. Tætningen sker ved hjælp af en tætningsring 16 Tætningen af overgangsom- I

I rådet, i hvilket yderdiameteren af ventilhuset 4 springer, mod ringfladen af den trappe- I

I formede boring 3 i ventilhuset sker ved hjælp af en tætningsskive 17. I

I I tilslutningsområdeme for forbrugerledningen 13 og styreledningen 14 er ventillege- I

I 25 met 4 forsynet med rundtgående ringnoter 18, 19. På figurerne ses det tydeligt, at de I

I fremkomne kontaktflader er relativt store, således at det ikke er nødvendigt med yderli- I

I gere tætningsmidler til tætning. Ventilskyderen 6 er mindsket to gange trinformet, I

I hvorved den nederste mod kuglen 9 vendende ringflade 6a ligger i området for forbru- I

gerledningen 13 og den øverste ringflade 6b i området for styreledningen 14. Til denne I

I 30 ringflade 6b hører der en styrekant 18a på ventillegemet 4. Ved gengivelsen ifølge fig. I

I 1 er elektromagneten 10 strømløs. Lukkefjederen 8 trykker kuglen mod ventilsædet så- I

DK 175274 B1 5 ledes at dette sæde er lækoliefrit. i trykledningen 12 står olien under pumpetrykket. Forbrugerledningen 13 og styreledningen 14 er trykfrie, da der i denne tilstand ikke strømmer noget olie. Påvirkes elektromagneten 10 med den maksimale spænding, føres ankeret 11 helt ud og forskyder ventilskyderen 6 til den nederste slutstilling ifølge fig.

5 3. Ringfladen 6b står da således i forhold til styrekanten 18, at ingen olie kan strømme bort gennem styreledningen 14. Denne tilstand er imidlertid kun kortvarig, da den gennem ventilsædet 7 indstrømmende trykolie udøver et mod magnetkraften rettet tryk på ringfladen 6b på ventil skyderen 6, hvorved ventilskyderen 6 forskydes i retning mod elektromagneten 10 således, at der mellem ringfladen 6b og styrekanten 18a opstår en 10 gennemstrømningsspalte, således at olien kan strømme bort gennem styreledningen 14.

Derved indstiller der sig i forbrugerledningen 13 et bestemt behovstryk ved et konstant tryk i trykledningen 12. Dette behovstryk kan bestemmes ved hjælp af størrelsen af ringfladen, når den hydraulisk styreventil 1 6c. benyttes til sådanne aggregater, hvor et konstant behovstryk/et lille pumpetryk er nødvendigt eller tilstrækkeligt.

15

Hvis en ændring af behovstrykket nødvendiggøres til styrings- eller reguleringsforløb, kan elektromagneten 10 magnetiseres med en spænding, som er mindre i forhold til den maksimale spænding. Da magnetkraften henfalder, forskydes ventilskyderen 6 i retning mod elektromagneten 10, således at gennemstrømningstværsnittet mellem styrekanten 20 18a og ringfladen 6b bliver større. Da en tilsvarende større volumenstrøm flyder bort gennem styreledningen 14, falder trykket i forbrugerledningen 13. Reguleringsstillingen for styreventilen er vist på fig. 2. Det fremgår, at behovstrykket i forbrugerledningen 13 kan reguleres ved ændring af magnetkraften. Således kan en ankerindretning hæves eller sænkes blidt. Desuden kan der til drift af et roterende aggregat på en meje-25 tærsker frembringes et bestemt, konstant tryk. Til landbrugshøstmaskiner er mange anvendelser mulige.

Det er i tidens løb nødvendigt, fx. som følge af en lækage i ventillegemet 3’s ventilsæde, herunder ventilskyderen 6, og udskiftning af lukke!}ederen 8 og kuglen 9, hvor 30 trykringen 15 skal skrues af. De nævnte komponenter kan trækkes ud af boringen 3 som et modul og erstattes ved hjælp af et nyt modul. Udformningen på fig. 4 viser sty-

I DK 175274 B1 I

I 6 I

I reventilen 1 som en flervejsventil med tre tilslutninger og tre koblingsmuligheder. I I

I ventilhuset 2 er der anbragt to boringer 3 i forhold til hinanden. I hver boring 3 er der I

I monteret et modul, som rummer ventillegemet 4, og som allerede er beskrevet. Kon* I

I struktionen svarer til styreventilen ifølge fig. 1-3. Der anvendes derfor også de samme I

I 5 henvisningsbetegnelser. Begge ventilsæder 7 er igen lækageffi. De to boringer 5 i ven- I

I tillegemet 4 er forbundet ved hjælp af en forbindelsesledning 24. En enkelt virkende I

I hydraulikcylinder 20 er tilsluttet til ledningen 21 til det venstre ventillegeme 4. Denne I

I forbrugerledning 21 er trykledningen ved kun et ventillegeme 4 ifølge fig. 1-3. Olien I

I strømmer fra trykledningen 12 i det højre ventillegeme 4 gennem ventilsædet 7 via for- I

I 10 bindelsesledningen 24 ind i det venstre ventillegeme 4 og derfra gennem ventilsædet 7 i I

I det venstre ventillegeme 4 via forbindelsesledningen 24 i det venstre ventillegeme 4 I

I gennem den forbrugerledning 21, som fører til hydraulikcylinderen 20. Med reguler- I

I barheden af det højre ventillegeme 4 kan trykket til cylinderen reguleres. Anbringelsen I

I ifølge fig, 4 er egnet til fx. at styre slagcylinderen hørende til en slagindretning, som I

I 15 sænkes ved egenvægten, eller til at styre aktivatoren hørende til en mejetærskertromle. I

I Ved det venstre ventillegeme mangler styreledningen 14, den fungerer ved hjælp af I

I elektromagneten 10 som en afspærrelig kontraventil. I

I Ved udformningen ifølge fig. 5 er de to ventillegemer 4 forbundet ved hjælp af styre- I

I 20 ledningen 14 og trykledningen 12. En dobbelt virkende hydraulikcylinder 22, hvis I

I stempler kan påvirkes valgfrit fra det venstre eller det højre ventillegeme 4, er tilsluttet I

til forbrugerledningen 13. Til dette formål er enten det venstre eller det højre ventilsæ- I

I de åbnet og det andet lukket ved fjederkraft, således at den fortrængte olie kan strømme I

I bort gennem den pågældende styreledning 14 til olietanken. Begge ventilsæder 7 er at- I

I 25 ter lækoliefri. Af fig. 5 fremgår det, at fire tilslutninger er mulige og atter tre koblings- I

I stillinger. Endvidere fremgår det, at et aggregat, som er tilsluttet til hydraulikcylinderen I

I 22, kan bevæges frit, dvs. kun friktionskræfter skal overvindes, da den fortrængte olie I

I enten kan strømme eller suges bort gennem det venstre eller det højre ventillegeme. I

I Systemet ifølge fig. 5 er fx. egnet til styring af slibeindretningen i en sønderdelings- I

I 30 tromle. I

DK 175274 B1 7 I systemet kan der efter behov derfor monteres en ikke nærmere forklaret spærreblok (23), som forhindrer oliestrømning. Systemet ifølge fig. 6 er fx. egnet til driftsstyring af et komtankudløbsrør i en mejetærsker.

Claims (5)

1. Hydraulisk styreventil i form af en magnetventil med flere tilslutninger og flere I I skiftepositioner, der har et med tilslutningerne forsynet ventilhus og en elektromagnet I I med et forskydeligt anker til styring af en ventilskyder, og som er udstyret med et ven- I I 5 tilsæde og en kugle, som ved hjælp af en lukkefjeder kan bringes til en lukkestilling og I I ved hjælp af ventil skyderen gennem kraften fra elektromagneten kan bringes til en åb- I I nestilling, og hvor ventilskyderen i det mindste har tre cylinderformede afsnit, hvis di- I I ametre hver er mindre i retning mod kuglen, og overgangene mellem de cylindriske af- I I snit indbyrdes dannes af en ringflade, kendetegnet ved, at ventilskyderen (6) i afhæn- I I 10 gighed af den på ankeret (11) virkende magnetkraft samt det på tværsnitsfladen for den I I største ventilskyderdiameter virkende indertryk af olien i forbrugerledningen (13) ind- I I tager en ligevægtsstilling inden for sin aksiale forskydningssstrækning, der ved den I I ringflade, som rækker hen til ydervæggen af boringen, er knyttet til en styrekant med I I udstrømningsåbning til styreledningen, og ventilskyderens ligevægtsstilling i dens ak- I I 15 siale forskydningsstrækning vælges således, at en bestemt mængde olie træder ud i sty- I I reledningen gennem spalten mellem ringfladen og styrekanten ved et tilløb af olie fra I I trykledningen ved en given magnetkraft fra overskridelse af en tilsvarende trykværdi i I forbrugerledningen. I I 20

2. Hydraulisk styreventil ifølge krav 1, kendetegnet ved, at magnetkraften ffa elek- I I tromagneten (10) er foranderlig, trykket i forbrugerledningen ved omtrent konstant tryk I i trykledningen (12) med formindskelse af magnetkraften fra elektromagneten (10), der I I ved aksial forskydning af ventilskyderen (6) forstørrer spaltebredden mellem ringfladen I I (6b) og styrekanten (18b), reguleres ned under trykværdien i trykledningen (12). I I 25 I

3. Hydraulisk styreventil ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at der i ventilhuset I I (2) er arrangeret to ventillegemer (4) med hver en ventilskyder (6), et ventilsæde (7), en I I lukkefjeder (8), en kugle (9) og en elektromagnet (10), hvilke ventillegemer (4) står i I I strømningsforbindelse ved hjælp af en ledning (24) og hver danner et modul. I I 30 I DK 175274 B1

4. Hydraulisk styreventil ifølge krav 3, kendetegnet ved, at ledningen (24) dannes af forbrugerledningen (13), og at der til en trykledning (21) i et modul er tilsluttet en forbruger, fortrinsvis en enkeltvirkende hydraulikcylinder.

5. Hydraulisk styreventil ifølge krav 3, kendetegnet ved, at trykledningeme (12) er r indbyrdes forbundne, at styreledningerne (14) er forbundet indbyrdes, og at der til for- brugerledningeme (13) er tilsluttet en fra begge sider påvirkelig forbruger, fortrinsvis en dobbeltvirkende cylinder. 10