SE439957B - Styrtryckmanovrerad hydraulisk hallventil - Google Patents

Description

'7804-205-8 Enligt den kända tekniken används vid hållventiler och balanse- rade ventiler en fjäder för att förspänna ventilen och hålla densamma stängd mot hydraultrycket som upprätthålls i cylindern eller något annat hydrauliskt manövreringsorgan. En hållventil av denna typ öppnas för frisläppning eller -görande av lasten ge- nom att ett hydraultryck pålägges, utöver det systemtryck som upprätthålles, vilket hydraultryck är tillräckligt stort för att övervinna fjäderkraften som håller ventilen stängd. Detta extra tryck tillförs i allmänhet i form av styrtryck som alstras genom omkastning av systemets strömning till cylindern för att frigöra lasten. Förspänningsfjädern måste uppenbarligen vara tillräckligt kraftig för att hålla ventilen stängd mot ett tryck som är något större än det maximala önskade systemhålltrycket, och vid låga systemtryck gäller därför, att det extra tryck som erfordras för att övervinna fjäderkraften och öppna ventilen är högt. Mycket mera energi krävs därför för att åstadkomma det öppnande styrtryc- ket vid låga belastningstryck än vid höga tryck. Eftersom förspäm- ningsfjädern är det enda organ varmed ventilen hålls stängd och det lastkvarhâllande trycket upprätthålles, kommer ett fel på fjädern vidare att göra ventilen overksam, och ifall det blir nå- got fel på fjädern, när en last hålls i läge, kan detta resultera i allvarlig skada. Vid höga lasthâlltryck gäller också att det är större risk för läckning och förlust av hâlltrycket helt enkelt därför att detta tryck verkar mot en konstant fjäderkraft.

I enlighet med föreliggande uppfinning kännetecknas hållventilen av mot varandra vända första och andra inre tryckytor pâ ventil- delen, vilka tryckytor står i öppen förbindelse med fluidöpp- ningen, varvid den första inre tryckytan är vänd i motsatt rikt- ning mot styrytan och har en area som är större än den andra in- re tryckytans area, varigenom ventilen hålls stängd av ett tryck som är proportionellt mot den last som hålls i läge.

Av lasten alstrat tryck av aktuell storlek kommer alltså att hål-' la ventilen stängd, varigenom man eliminerar behovet att lita till mekanisk fjäderkraft för att hålla ventilen stängd. Styrtryc- ket som krävs för att öppna denna ventil är direkt proportionellt mot det instängda lasthålltrycket, och vid låga hålltryck gäller således att det öppnande styrtrycket är i motsvarande grad lågt, och obehövlig energi sparas därigenom. 7804205-8 Föredragna utföringsformer av uppfinningsföremålet framgår av kraven 2 och 3.

Uppfinningen kommer nu nedan att ytterligare förklaras och exemp- lifieras under hänvisning till på den bifogade ritningen visade utföringsexempel. För ritningsfigurerna gäller att fig. 1 visar ett tvärsnitt genom en till den kända tekniken hörande hâllventil ansluten till ett endast schematiskt antytt, grundläggande hyd- rauliskt system, vari ventilen är inkopplad och fig.2 visar lika- ledes i tvärsnitt en hållventil enligt föreliggande uppfinning, varvid ventilen är inkopplad i samma system som är schematiskt an- tytt för den till den kända tekniken hörande ventilen enligt fig.1.

För ritningsfigurerna gäller, såsom redan nämnts, att fig. 1 visar en till den kända tekniken hörande hållventil 10, medan fig. 2 vi- sar en hållventil 12 enligt föreliggande uppfinning. Båda venti- lerna visas installerade i samma schematiskt angivna hydraulsystem.

I detta system används en hydraulcylinder 14 för att höja och sän- ka en last med hjälp av under tryck stående fluid som tillförs me- delst en pump 16. Fluidströmningen i systemet styrs med hjälp av en standardiserad, fyrvägs reglerventil 18, som kan vara manövre- rad på något konventionellt sätt, såsom på manuell väg eller me- delst elektromagnet (ej visad). Reglerventilen 18 visas centrerad, varvid pumpen 16 pumpar direkt till tanken 20, varför det inte sker någon strömning in i eller ut från systemet.

Såsom framgår av de visade systemen har cylinderns 14 kolv 22 skjutits ut (upp) Och lasten hålls i det upphöjda eller upplyfta läget medelst den till den kända tekniken hörande hållventilen 10 i fig. 1 resp. medelst hållventilen 12 enligt föreliggande uppfin- ning i fig. 2. Hänvisning sker nu speciellt till fig. 1, varav framgår att fluidtrycket för lasten som verkar på hylsänden 24 av cylindern 14 överförs genom ledningen 26, porten 28 i ventilhuset 30 till ventilen 10, porten 32 i ventilsätet 34, varigenom fluid- trycket står i förbindelse med och leds in till ventildelen 36.

Ventilsätet 34 har en avsatsförsedd borrning, som omfattar ett till ventilkäglan 40 motstående parti 38 med en första diameter, och ett invid ventilkäglan beläget parti 42 med en andra och stör- re diameter. Ventildelen 36 omfattar en rundslid 44 som förbinder ventilkäglan 40 och en kolv 46, vilken kolv är anordnad i ventil- 71804205-8 sätets 34 parti 38 med den första diametern. Eluidtrycket för lasten som hålls (medelst hydraulcylindern 14) verkar på ventilde- lens 36 differentialytor med ett resulterande tryck som strävar att lyfta ventilkäglan 40 från dess säte och öppna ventilen (den pyta av käglan 40 som är belägen inom partiet 42 med den nämnda andra diametern är något större än den yta av kolven 46, som är belägen inom partiet 38 med den förstnämnda diametern). Ventilkäg- lan 40 hålls i stängningsläget, och hâlltrycket upprätthâlles såle- des medelst förspänningsfjäderns 48 kraft mot utsidan av ventil- käglan.

För att hjälpa till att öppna den till den kända tekniken hörande ventilen 10 har ventildelens 36 kolv 46 en yttre styrtryckyta 50, som genom styrtrycket i ledningen 52 står i förbindelse med matar- ledningen 54, som förbinder reglerventilen 18 och kolvstångänden 56 av cylindern 14. När man önskar dra tillbaka cylinderkolven och sänka lasten, omställes reglerventilen 18 till läget längst åt höger, varvid pumpflödet från pumpen 16 leds genom ledningen 54 till kolvstångänden 56. Samtidigt verkar styrtrycket i styrtryck- ledningen 52 på styrtryckytan 50 för att övervinna förspänningsfjä- derkraften, som håller ventilkäglan 40 i stängningsläget; när ven- tilkäglan lyfter från sitt säte, passerar tryckfluiden som hållits instängd genom ventilen, ut genom porten 58, genom ledningen 60 och reglerventilen 18 till tanken 20.

Eftersom förspänningsfjädern 48 är vald att vara tillräckligt kraf- tig för att hålla ventilkäglan 40 i stängningsläget mot den tryck- skillnad som pålägges ventildelen 36 av den maximala last för vil- ken systemet är konstruerat, inser man att vid låga belastningsni- våer kommer det lägre inducerade lastdifferentialtrycket att erford- ra väsentligt högre styrtryck för att öppna hållventilen. I denna situation måste onödigt stora energimängder användas för att driva pumpen 16 bara för att alstra tillräckligt styrtryck förakt öppna ventilen och hålla den öppen för återdragning av cylinderkolven.

I fig. 2 visas hållventilen 12 enligt föreliggande uppfinning i samma system som ventilen 10 enligt fig. 1 är inkopplad i, och så- väl de schematiskt visade systemkomponenterna som vissa likadana element av ventilen är desamma. Således gäller att fluidtrycket från lasten på hylsänden 24 av cylindern 14 överförs genom ledningen 7804205-8 26, porten 28 i ventilens 12 ventilhus 30, porten 62 i ventilsätet 64, varigenom fluidtrycket står i förbindelse med ventildelen 66.

Ventilsätet 64 har en borrning som är avsatsförsedd på motsatt sätt mot vad som gäller för det till den kända tekniken hörande ventil- sätet 34, och ventilsätet 64 omfattar närmare bestämt ett till ven- tilkäglan 70 motstående parti 68 med en första diameter samt ett intill ventilkäglan beläget parti 72 med en mindre, andra diameter.

Ventildelen 66 omfattar en rundslid 74, som förbinder ventilkäglan 70 och en kolv 76, vilken kolv är anordnad i ventilsätets 64 parti 68 med den första (större) diametern. Den första, inre tryckytan 80', som omfattar den inom partiet 68 med den första diametern be- lägna ytan av kolven 76, vinkelrätt mot rundsliden 74, är större än den andra, inre tryckytan 70', som omfattar den inom partiet 72 med den andra diametern belägna ytan av ventilkäglan 70, vinkelrätt mot rundsliden 74. Såsom ett resultat härav verkar fluidtrycket (för lasten som hålls i läge) på de första och andra, inre differential- tryckytorna hos ventildelen 66, varvid ett resulterande tryck strä- var att föra ventilkäglan 70 till kontakt med dess säte, och hålla ventilen stängd. I motsats till vad som gäller för den kända tek- niken hålls ventilkäglan 70 i stängfningsläget samt bibehålls håll- trycket av själva det instängda systemtrycket, och någon förspän- ningsfjäder erfordras inte.

Ventilen 12 använder också styrtrycket i ledningen 52, vilket tryck verkar på kolvens 76 yttre styrtryckyta 80, till att öppna mot ver- kan från det kvarhållande differentialtrycket (dvs den rådande tryck- skillnaden). Eftersom styrtryckytan 80 har väsentligt större area än arean för de motstående inre differentialtryckytorna, erfordras förhållandevis lägre nivåer av styrtryck för att öppna hàllventilen.

Vid låga belastningsnivåer gäller vidare att det lägre, inducerade lastdifferentialtrycket, som håller ventilen stängd, kan övervinnas och ventilen öppnas medelst proportionellt sett lägre styrtryck. I motsats till vad som gäller för ventilen 10 enligt den kända tekni- ken, undviker det omkastade differentialtrycket, som används för att upprätthålla hålltrycket enligt föreliggande uppfinning, således förbrukning av onödigt stora energimängder till att öppna ventilen föratt dra tillbaka cylinderkolven. Dessutom gäller att ju högre lasthålltryck i den beskrivna ventilen, desto större är den kraft som utövas för att hålla ventilkäglan 70 på dess säte 64, och som 7804205~8 resultat härav gäller att risken att det uppkommer läckage, till följd av mindre felaktigheter i tätningsytorna, är mycket mindre; Fastän någon förspänningsfjäder inte krävs för normal drift av den nu beskrivna ventilen är det önskvärt att ha en lätt förspänningsfjä- der 82 med stor fjäderkonstant för att ytterligare förhöja ventilens driftsfunktion. Fjädern 82 kommer således att ombesörja vissa väsent- liga perifera funktioner, såsom strömningsmodulering och eliminering av icke önskvärda fluktuationer i strömningen genom ventilen, när den- samma är öppen. Fjädern 82 kommer också att säkerställa att ventilen är förspänd till stängt läge i ett obelastat tillstånd, i vilket backtryck i systemet skulle kunna tendera att förskjuta ventilen till öppet läge.

Eelastningen eller lasten som verkar i cylindern 14 förskjuts på ett typiskt och välkänt sätt. Reglerventilen 18 omställes till läget längst åt vänster, varvid pumpflöde leds genom ledningen 60 och in i ventilen 12 via porten 78, genom friströmnings-backventilen 84 och passagen 86 till porten 28, och genom ledningen 26 till hylsänden 24.

Samtidigt avtappas hydraulfluidum (hydraulvätskan) i kolvstângänden 56 genom ledningen 54 och reglerventilen 18 till tanken 20. Fastän back- ventilen 84 på ritningen visas såsom utgörande en integrerande del av ventilen 12, inses lätt att backventilen lika gärna skulle kunna an- ordnas fristående i en separat ledning, och backventilen 84 utgör därför inte någon del av föreliggande uppfinning.

Normalt gäller att en hållventil, som används i ett system av det slag som beskrivits ovan, av säkerhetsskäl kommer att vara fäst di- rekt vid hylsänden 24 av cylindern, varigenom man eliminerar lednin- gen 26 och därmed risken att det kan uppkomma brott på eller en läcka i denna ledning.

Claims (3)

7804205-8 Patentkrav

1. Styrtryckmanövrerad hydraulisk hâllventil (12) för kvar- hållning av en på ett hydrauliskt ställorgan (22) verkande last i ett fixt läge, vilken hâllventil omfattar ett ventil- hus (30), en i ventilhuset anordnad fluidöppning (28) i för- bindelse med den under tryck stående lasthållande änden av ställorganet (22), en i ventilhuset anordnad ventildel (66) som är rörlig i huset mellan ett stängt hålläge och ett styr- trycköppnat läge, vilken ventildel (66) har en yttre styr- tryckyta (80) utsatt för trycket från en tryckkälla, k ä n n e t e c k n a d av mot varandra vända första och andra inre tryckytor (80' resp. 70') på ventildelen (66), vilka tryckytor står i öppen förbindelse (62) med fluidöpp- ningen (28), varvid den första inre tryckytan (SOÜ är vänd i motsatt riktning mot styrytan (80) och har en area som är större än den andra inre tryckytans (70') area, varigenom ventilen (12) hålls stängd av ett tryck som är proportionellt mot den last som hålls i läge.

2. Hållventil enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av en i ventilhuset (30) inrättad borrning (68, 72) för upptagande av ventildelen (66), vilken borrning har ett större parti (68) med en första diameter och ett mindre parti (72) med en andra diameter, och att ventildelen (66) omfattar dels en kägla (70) anordnad i partiet (72) med den andra diametern och inrättad att samverka med ett säte (64) i ventilhuset (30) för att åstadkomma det stängda läget, dels en rundslid (74) som i ena änden är fäst i käglan (70) och anordnad axiellt i borrningen (68, 72), dels en kolv (76) som är fäst i den mot- satta änden av rundsliden (74) och anordnad i partiet (68) med den första diametern, och att den inom partiet (68) med den första diametern belägna arean på kolven (76) bildar den första inre tryckytan (80'), medan den inom partiet (72) med den andra diametern belägna arean av käglan (70) bildar den andra inre 1 7804205-8 8 tryckytan (70'), varvid den yta (80) hos kolven (76) som är motstående till rundsliden (74) bildar den yttre styrtryck- ytan (80).

3. Håll/ventil enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d av att den yttre styrtryckytans (80) area är lika stor som tvärsnittsarean för bcrrningspartiet (68) med den första diametern.