SE511266C2 - Ventil för styrning av en fluidström och ventilarrangemang med en dylik ventil - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 511 266 huvudfluidströmningen genom fluidistorn, varvid styr- strömmar från nämnda styrkanaler gör det möjligt att styra huvudfluidströmningens riktning. Fluidistorer har dock vissa nackdelar, bl a förbrukningen av fluid i styr- strömmarna och risken att styrkanalerna blockeras samt speciellt svårigheter att uppnå effektiv styrning vid höga frekvenser och/eller höga tryck.

En känd anordning som löser vissa av dessa problem har beskrivits i det amerikanska patentet US 4 073 316. I denna anordning har styrkanalerna ersatts av två ventil- klaffar. bildas en stråle.

När fluidströmmen strömmar mellan klaffarna Strålen styrs eller avlänkas genom att en av klaffarna förflyttas uppsrtöms eller nedströms i förhållande till huvudsakligen på den bildade passagens geometriska den andra klaffen. Avlänkningen beror utformning, men även i viss mån på den s k Coandaeffekt som uppkommer längs nedströmsytan hos den uppströms placerade klaffens passagedefinierande parti. I denna anordning ökar eller minskar strålens avlänkningsgrad kontinuerligt allt eftersom den ena klaffens förskjuts i förhållande till den andra.

För tillämpningar vid höga frekvenser och höga arbetstryck kvarstår emellertid flera problem med kända anordningar enligt ovan.

Manövreringen av klaffarna innebär klara arbets- Vid höga stora krafter för att förflytta frekvensbegränsningar. arbetstryck krävs mycket klaffarna. Kända anord- ningar som i någon mån klarar av att hantera dess krafter medger endast fluidstyrning vid låga och medelhöga fre- kvenser, dvs vid frekvenser upp till högst 500 Hz. Dess- utom förbrukar anordningen ovan energi även i nolläge, vilket ej är önskvärt.

Det är av stor betydelse att ventilarrangemangets utformning och manövrering är sådan att fluidströmmens tryckförlust över ventilen i ett öppet läge är så låg som möjligt.

Det är dessutom viktigt, speciellt vid höga frekvenser, att tryckförlusten ej enbart är låg i venti- lO 15 20 25 30 35 511 266 lens öppna läge, utan även i de delvis öppna, successiva eller momentana lägen som tillsammans bildar ventilens öppnings- och stängningsförlopp.

Med hänsyn till den hastighet med vilken en tryckvåg propagerar i en hydraulolja är det vid höga frekvenser även av stor betydelse att ventilen är kompakt utformad, så att det fysiska avståndet mellan ett fluidstyrande element, såsom en ventilkropp, och ett av styrningen påverkat element, såsom en huvudslid hos en servoventil, är litet.

Ett ändamål med uppfinningen är således att åstad- komma en ventil av inledningsvis nämnt slag för styrning av en fluidström för tillämpningar vid höga frekvenser och tryck.

Ett ytterligare ändamål med uppfinningen är att åstadkomma en ventil av inledningsvis nämnt slag med låg tryckförlust i såväl öppet som delvis öppet läge.

Ett ytterligare ändamål är att åstadkomma en kompakt utformad ventil av inledningsvis nämnt slag.

Sammanfattning av uppfinningen Uppfinningsändamålen uppnås genom en ventil av inledningsvis nämnt slag som uppvisar de i bifogade patentkrav angivna särdragen.

Uppfinningen bygger sålunda på en insikt om det fördelaktiga i att åtminstone en av ventilkropparna manövreras medelst manövreringsorgan som innefattar ett magnetostriktivt eller piezoelektriskt element och som åstadkommer en längdändring av nämnda element, vilken i sin tur åstadkommer en kraft som bringas att verka på nämnda ventilkropp för manövrering av denna.

Enligt uppfinningen manövreras således ventilkropp- arna med hjälp av magnetostriktiva eller piezoelektriska material. Magnetostriktiva och piezoelektriska material har den gemensamma egenskapen att deras dimensioner beror av på materialen applicerade magnetiska respektive elek- triska fält. Manövreringen kan således ske mycket väl med 511 266 lO l5 20 25 30 hjälp av elektriska styrorgan. Dimensionsförändringarna åstadkommer krafter som är tillräckligt stora för att på ett fördelaktigt sätt användas vid mycket höga hydraul- tryck. Vidare reagerar materialen mycket snabbt på för- ändringar hos de magnetiska eller elektriska fälten, vilket är en mycket viktig egenskap vid tillämpningar vid höga frekvenser.

En nackdel med magnetostriktiva och piezoelektriska material är att de dimensionsförändringar som kan åstad- kommas med dessa material är mycket små i förhållande till den rörelse som ofta år nödvändig för en manövrer- bar, stängande och öppnande ventilkropp hos en ventil.

Det är därför önskvärt att åstadkomma någon form av utväxling mellan det magnetostriktiva eller piezoelek- triska elementet och ventilkroppen, så att elementets begränsade längdutvidgning omsättes i en betydligt större rörelse hos ventilkroppen.

En nackdel med konventionella utväxlingsanordningar är att de i motsvarande grad skulle förstärka de trög- hetskrafter som måste övervinnas för åstadkommande av en rörelse hos en ventilkropp. Vid höga frekvenser skulle således en mycket stor tröghetsmassa komma att verka på det piezoelektriska eller magnetostriktiva elementet som utnyttjas i en ventil enligt uppfinningen.

Enligt föredragna utföranden av uppfinningen löses detta problem genom att åtminstone en ventilkropp är vridbar kring en vridaxel, och att nämnda kraft är anordnad att företrädesvis åtminstone väsentligen linjärt verka på nämnda ventilkropp för att skapa ett vridmoment som åstadkommer en vridrörelse hos ventilkroppen. Vidare är nämnda manövreringsorgan och nämnda ventilkropp med fördel anordnade att bringa nämnda kraft att verka i en riktning vars vinkelräta avstånd till nämnda vridaxel är väsentligt mindre än ett avstånd mellan nämnda vridaxel och nämnda ventilkropps första, passagdefinierande parti, varigenom den av nämnda vridning orsakade rörelsen hos lO 15 20 25 30 35 511266 ventilkroppens första parti blir stor i förhållande nämnda elements längdutvidgning.

Genom att den magnetostriktiva eller piezoelektriska stavens längdändring åstadkommer en kraft som bringas att verka på respektive ventilkropp i en riktning vars vinkelräta avstånd till vridaxeln är litet, åstadkommes nämnda föredragen utväxling mellan stavens längdändring och ventilkroppens rörelse av ventilkroppens vridrörelse i sig.

Här inses att det vinkelräta avståndet mellan kraftens riktning och vridaxeln ej nödvändigtvis är ett konstant avstånd, utan kan ändras momentant eller successivt under vridrörelsen. Det väsentliga är att det momentana avståndet är litet i förhållande till avståndet mellan vridaxeln och ventilkroppens passagedefinierande partiet.

Vidare inses att det ej är nödvändigt att båda ven- tilkropparna manövreras med hjälp av en magnetostriktiv eller piezoelektrisk stav. Exempelvis kan den ena klaffen manövreras med hjälp av mer konventionella metoder, såsom i ovan nämnda amerikanska patent US 4 073 316, eller den kan till och med vara fast anordnad i ventilhuset.

Enligt ytterligare en föredragen utföringsform av uppfinningen har ventilhuset åtminstone ett första parti som tillsammans med ett andra parti hos den första ventilkroppen definierar en första genomströmningskanal för fluidströmningen fràn passagen till det första ut- loppet i det första öppna läget, vilken kanal är utformad som en diffusor.

Denna konstruktion har således fördelen att en diff- usor är formad som ett integrerat element hos ventilens centrala delar. Detta medför att ventilens totala storlek kan minskas jämfört med en konstruktion där en ventil- kropp och en diffusor bildas av separata delar. Kanalens diffusorform medför även att uppkomsten av turbulens vid och tryckförluster över ventilen motverkas även i de successiva eller momentana lägen som sammantaget bildar 511 266 10 l5 20 25 30 35 ventilkropparnas förskjutningsrörelse i förhållande till varandra.

Kortfattad beskrivning av ritningarna Föreliggande uppfinning kommer nu att beskrivas genom exemplifierande utföringsformer med hänvisning till de bifogade ritningarna, på vilka: Pig l schematiskt visar ett snitt genom en ventil i ett första läge enligt en första utföringsform av före- liggande uppfinning; Pig 2 schematiskt visar ett snitt genom ventilen i Pig l i ett andra läge; Pig 3 schematiskt visar ett snitt genom ventilen i Pig 1 i ett tredje läge; Pig 4 schematiskt visar ett snitt genom en ventil i ett första läge enligt en andra utföringsform av före- liggande uppfinning; Pig 5 schematiskt visar ett snitt genom ventilen i Pig 4 i ett annat läge; Pig 6 schematiskt visar ett snitt genom en ventil enligt en tredje utföringsform av föreliggande uppfin- ning; Pig 7A schematiskt visar ett förstorat snitt genom ventilkroppens centrala axelpartier i Pig 6 i ett första läge; Pig 7B schematiskt visar ett förstorat snitt genom ventilkroppen centrala axelpartier i Pig 6 i ett andra läge; Pig 8A schematiskt visar ett snitt längs linjen I-I i Pig 3; och Pig 8B schematiskt visar ett snitt längs linjen II i Pig 6.

II- Detaljerad beskrivning av föredragna utföringsformer Pig l, 2 och 3 visar schematiskt snitt genom en ven- til lO för styrning av en fluidström i tre olika lägen enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning. Ett 10 15 20 25 30 35 511 266 snitt längs linjen I-I i Pig 3 kommer att beskrivas senare med hänvisning till Fig 8A.

Ventilen 10 innefattar ett ventilhus 11 med ett inlopp 12 och två utlopp 13, 13'. I ventilhuset är två skivformiga vingar, vridslider eller ventilkroppar 20, 20' anordnade vridbart och motsatt varandra, vilka ventilkroppar har respektive första, passagedefinierande kant- eller eggpartier 21, 21' som definierar en spalt eller passage 17 för en fluidström mellan ventil- kropparna.

Vidare har ventilhuset ll ett väsentligen plant första parti 15 som tillsamman med ett väsentligen plant andra parti 22, vilket utgår från nämnda första parti 21, hos den första ventilkroppen 20 definierar en första kanal 16 som sträcker sig från en punkt omedelbart snett nedströms nämnda passage 17 till det första utloppet 13.

Ventilhusets första väggparti 15 och den första ventil- kroppens andra parti 22 är utformade så att den första kanalen 16 bildar en diffusor.

På motsvarande sätt har ventilhuset 11 även ett väsentligen plant andra parti 15' som tillsamman med ett väsentligen plant andra parti 22', vilket utgår från nämnda första parti 21', hos den andra ventilkroppen 20' definierar en andra kanal 16' som sträcker sig från en punkt omedelbart snett nedströms nämnda passage 17 till det andra utloppet 13'. Även ventilhusets andra väggparti 15' och den andra ventilkroppens andra parti 22' är utformade så att den andra kanalen 16' har formen av en diffusor.

Såsom framgår av Fig 1 till 3 är således den första kanalens 16 övre mynning och den andra kanalens 16' övre mynning anordnade intill varandra strax nedströms nämnda passage 17.

Företrädesvis har kanalerna 16, 16' en respektive öppningsvinkel på mellan 4° och lO°, företrädesvis 8°. Här inses emellertid att kanalernas respektive öppningsvinkel 10 15 20 25 30 35 511 266 kommer att variera beroende på ventilkropparnas 20, 20' vridläge.

När någon ventilkropp eller båda ventilkropparna vrids så att den vänstra, första ventilkroppens 20 kant- parti 21 är anordnat uppströms i förhållande till den högra, såsom andra ventilkroppens 20' kantparti 21', visas i Fig 1, har den av ventilkropparna definierade passagens 17 geometriska form verkan att bringa fluid- strömningen genom passagen 17 att styras, avledes eller avlänkas åt vänster så att fluidströmningen leds in i den första kanalen 16 och vidare till det första utloppet 13.

På motsvarande sätt styrs fluidströmningen genom passagen 17 åt höger till den andra kanalen 16' i rikt- ning mot det andra utloppet 13', första när den vänstra, ventilkroppens 20 kantparti 21 är anordnat nedströms i förhållande till den högra, kantparti 21', andra ventilkroppens 20' såsom visas i Fig 2.

Således styrs fluidströmningen från inloppet 12 till beroende på ventilkropparnas 20, 20' kantpartiers 21, 21' genom passagen 17 och respektive kanal 16, 16' utloppen 13 eller 13' läge i förhållande till varandra.

I figurerna är ventilkropparna 20 och 20' anordnade vridbart kring respektive fasta geometriska vridaxlar 30, 30', och således är riktade vinkelrätt mot fluidströmningens vilka är vinkelräta mot ventilkropparnas vridplan riktning genom ventilhuset 11. I denna utföringsform är är ventilkropparna 20, 20' 36, 36' axlar 31, vridbara med hjälp av nållager kring respektive fysiska, 31'.

När fluidströmmen passerar mellan ventilkropparnas 21', övergår fluidströmmen delvis i en stràle cirkulärcylindriska 20, 20 passagedefinierande kantpartier 21, dvs genom passagen 17, eller i mer turbulent strömning. Härvid omvandlas det tryck som fluiden åstadkommer uppströms passagen 17 del- vis till rörelseenergi hos strålen, och således uppkommer en trycksänkning. Diffusorn, som bildas av respektive 10 20 25 30 35 511 266 ventilkropps andra parti 22, 22' och ventilhusets respek- 15', strålens rörelseenergi till ett tryck hos fluiden vid 13'. över ventilen relativt låg. tive väggparti 15, har då verkan att åter omvandla respektive utlopp 13, Således blir tryckförlusten I Pig 3 visas ventilen enligt den första utförings- formen i ett tredje, huvudsakligen stängt läge. I detta stängda läge är den första ventilkroppens 20 eggparti 21 och den andra ventilkroppens 20' eggparti 21' anordnade nära intill varandra och blockerar således nämnda pass- age. På så sätt hindras fluidströmmen att passera genom ventilen i det stängda läget. Detta utesluter emellertid inte att en begränsad läckström kan föreligga även i det stängda läget, eftersom det av praktiska skäl är svårt och riskfyllt att arrangera ventilkropparna så att egg- partierna bringas i kontakt med varandra och fullständigt stänger nämnda passage.

Kombinationen av att föra samman ventilkropparnas kantpartier nära intill varandra i det stängda läget och att utforma kanalerna med diffusorform åstadkommer en anordning som har liten energiförbrukning i nolläget men likväl har låg tryckförlust.

En effekt av att vridkropparna 20, 20' är anordnade så att de i det stängda läget är näst intill i kontakt med varandra, är att den kontinuerligt ökande eller min- skande avlänkningen av stràlen, tiernas 21, 21' förskjutning i förhållande till varandra, I stället erhålles ett s k bistabilt bete- vilken beror av kantpar- går förlorad. ende, i vilket fluidströmmen i de öppna lägena avlänkas antingen helt åt vänster eller helt åt höger. Detta beror huvudsakligen på en kombination av pässagens 17 geomet- riska utformning och inverkan av coandäeffekten på fluid- strömmen intill respektive kant- och kanalpartiyta 21, 22, 21', 22'.

Såsom visas i Fig 1 till 3 manövreras respektive ventilkropp 20, 20' elektrisk stav 50, av en magnetostriktiv eller piezo- 50'. Stavarrangemangen för de båda 15 20 25 30 35 10 511 266 ventilkropparna är vanligtvis identiska, och för enkel- hets skull kommer därför enbart den ena ventilkroppens manövrering att beskrivas nedan.

I figurerna är staven 50 en magnetostriktiv stav vars längdutvidgning således styrs av ett elektromagne- tiskt fält som alstras av en elektromagnetisk spole 65, vilken i sin tur matas med spänning från en spännings- källa/styrenhet 60. Den elektromagnetiska spolen 65 och den magnetostriktiva staven 50 är anordnade i ett hus 18 i anslutning till ventilhuset ll.

Eftersom denna typ av stavar är mycket känsliga för böjbelastningar, är staven 30 ledbart fäst vid huset 18 och vid en länkarm 55 med hjälp av någon form av huvud- sakligen friktionsfria, ledade anslutningar, vilka i figurerna exemplifieras i form av ledkulor 51 och 52.

Länkarmen 55 överför stavens 50 längdutvidgning eller längdändring till ventilkroppen 20 utan någon form av utväxling. Såsom visas i figurerna är den magnetostrik- tiva staven 50 och länkarmen 55 anordnade axiellt i linje med varandra och sträcker sig lankarmen 55 genom en öppning i ventilhuset.

Enligt utföringsformen ovan åstadkommes manövrering av ventilkroppen 20 genom att nämnda styrorgan 60 alstrar ett magnetiskt fält som orsakar en längdförändring hos staven 50. Stavens 50 längdutvidgning åstadkommer en linjärt verkande kraft som via länkarmen 55 bringas att verka på ventilkroppen 20 via en ledkula 53 i en angreppspunkt 25 på ventilkroppen 20.

Såsom framgår av Pig 2 är ventilkroppen 20 och staven/länkarmen 50, 55 utformade så att det vinkelräta avståndet a mellan kraftens riktning och vridaxeln 30 är litet i förhållande till avståndet A mellan vridaxeln 30 och vridkroppens 20 passagedefinierande kantparti 21.

Detta innebär att stavens 50 längdförändring är liten i förhållande till den av ventilkroppens vridrörelse àstadkomna förflyttningen av ventilkroppens 20 första parti 21. Det inses att ett litet avstånd a innebär att 10 15 20 25 30 35 11 511 266 den linjära kraftpàverkan bibehålls i väsentlig utsträckning.

Exempelvis har utväxlingen i de prototyper som hit- tils utvecklats av uppfinnarna typiskt varit mellan 1:5 och 1:20, dvs en längdförändring hos den magnetostriktiva staven på 0,1 mm har gett en periferirörelse hos ventil- kroppens 20 första parti 21 på mellan 0,5 och 2 mm.

Ventilhuset innefattar dessutom en eller flera tät- 41, 40' och 41' pektive ventilkropps 20, 20' cirkulärt utformade bakdel ningar 40, som är anordnade mellan res- och ventilhuset 11 och som hindrar fluidströmmen från att strömma annan väg genom ventilen än genom nämnda passage 17 mellan ventilkropparna 20, 20' och vidare genom res- pektive kanal 16, 16'. Här inses att ventilen företrädes- vis även innefattar tätningar mellan ventilhuset och de ytor hos ventilkropparna som är planparallella med det snitt som visas i figurerna.

En del magnetostriktiva eller piezoelektriska mate- rial uppvisar spröda egenskaper, vilket speciellt är ett problem vid höga frekvenser då accelerationskrafterna som verkar på stavarna vid sådana tillämpningar är speciellt höga. Beroende på materialval föredras därför att respek- tive stav 50, 50* är förspänd. Förspänningen kan antingen åstadkommas mekaniskt, med olika typer av fjädrar, och/- eller hydrauliskt.

I utföringsformen som visas i Fig 1 till 3 innefatt- ar ventilen 10 med fördel respektive torsionsfjädrar (ej visade) som verkar vridande på respektive axel 31, 31' i syfte att vrida ventilkroppen 20 medurs och ventilkroppen 20' moturs i figuren, varigenom respektive ventilkropp 20, 20' pressas mot respektive länkarm 55, 55' som i sin tur överför denna tryckbelastning på respektive stav 50, 50'.

Enligt denna utföringsform àstadkommes även hydrau- lisk förspänning av de magnetostriktiva stavarna 50, 55 genom att ventilhuset ll och ett parti 23, 23' av respek- tive ventilkropps 20, 20' omkrets är utformade så att ett 12 511 266 10 15 20 25 30 35 avstånd B mellan respektive vridaxel 30, 30' och respek- tive ventilkropps första eggparti 21, 21' är större än ett avstånd b mellan respektive vridaxel 30, 30' och res- 41', Fluid- trycket från inloppet 12 verkar då på nämnda partier 23, pektive tätning 41, såsom framgår av Fig 3. 23' mellan nämnda första partier 21, 21' och nämnda tät- ningar 41, 41'. Avståndsskillnaden får till följd att det tryck som verkar på partierna 23, 23' sammantaget åstad- kommer ett moment som vill vrida ventilkroppen 20 medurs och ventilkroppen 20' moturs i figuren. Detta vridmoment verkar via respektive ventilkropp på länkarmarna 55, 55' som i sin tur överför denna tryckbelastning på den mag- netostriktiva staven, varigenom ovan nämnda förspänning av respektive stav 50, 50' åstadkommes av fluidtrycket och ventilhusets och ventilkropparnas utformning i sig.

I Fig 4 visas en ytterligare utföringsform av före- liggande uppfinning, varvid utloppen 13, 13' från ven- tilen 1O i Fig 1 till 3 är kopplade till en arbetsslinga 70, 70' kan vara en cylinderkolv eller en huvudslid hos ett i vilken ett arbetsorgan 80, vilket exempelvis servoventilarrangemang såsom visas i figuren, är anordnat att påverkas och företrädesvis förflyttas av trycket från fluidströmningen genom ventilen.

Vidare innefattar arrangemanget i Fig 4 en eller flera detektorer 61 som företrädesvis är anordnade ned- ströms ventilerna och då helst i närheten av huvudsliden.

Detektorn 61 kan vara en trycksensor eller en mekanisk detektor som känner av trycket nedströms ventilerna eller huvudslidens läge och som matar denna information till styrenheten 60”. Detta åstadkommer den återkoppling till styrenheten som ofta är nödvändig för korrekt styrning och manövrering av ventilarrangemanget.

I utföringsformen Fig 4 innefattar ventilhuset 11 hos ventilen i Fig 1 till 3 ett tredje utlopp eller en returanslutning 14 som är anordnad mellan ventilhusets 11 partier 15 och l5', dvs mellan kanalernas 16 och 16' övre mynningar, omedelbart rakt nedströms passagen 17. 10 15 20 25 30 35 13 511 266 När ventilkropparna hos ventilen i Pig 4 bringas till ett sådant läge som visas i Fig 1, strömmar fluiden från inloppet 12 via passagen 17 och den första kanalen 16 till utloppet 13 och vidare till arbetsslingepartiet 70 och bringar huvudsliden 80 att förflyttas åt höger i figuren. Fluid som befinner sig i arbetsslingepartiet 70' på höger sida om huvudsliden 80 pressas då av denna mot utloppet 13' och vidare via den andra kanalen 16' till returanslutningen 14.

På motsvarande sätt strömmar fluiden från inloppet 11 via passagen 17 och den första kanalen 16' till ut- loppet 13' och arbetsslingepartiet 70', när ventilkropp- arna hos ventilen i Pig 4 bringas till det läge som visas i Fig 2. Fluidströmmen pressar då huvudsliden 80 åt vän- ster i figur 4, och fluid i arbetsslingepartiet 70 på vänster sida om huvudsliden 80 pressas av huvudsliden mot utloppet 13 via den första kanalen 16 till returanslut- ningen 14.

Genom det ovan nämnda bistabila beteendet förhindras att någon betydande del av fluidströmmen i nàgot läge strömmar direkt från passagen 17 till returanslutningen 14.

När fluidströmmen genom ventilen i Pig 4 strömmar från passagen till den första kanalen 16, åstadkommer fluidströmmen en av strömmen beroende ejektorverkan vid returanslutningens 14 och den andra kanalens 16' övre mynning. Denna ejektorverkan åstadkommer en sugande verkan som dels förhindrar att någon del av fluidström- ningen från passagen 17 av misstag strömmar till kanalen 16' eller till returanslutningen 14, dels hjälper till att suga fluid från arbetslingepartiet 70' på höger sida till returanslutningen 14 eller in i fluidströmningen till om huvudsliden 80 via utloppet 13' och kanalen 16' kanalen 16. Huvudslidens förflyttning till höger i Fig 4 underlättas därmed, eftersom den relativt lägre tryck- satta fluiden till höger om huvudsliden 80 undanträngs lättare. 14 511 266 10 15 20 25 30 35 På motsvarande sätt åstadkommer fluidströmmen från inloppet 11 genom passagen 17 till den andra kanalen 16' i ventilkroppsläget i Fig 2 en av fluidströmmen beroende ejektorverkan vid returanslutningens 14 och den första kanalens 16 övre mynningar. Denna ejektorverkan åstad- kommer då en sugande verkan som hjälper till att suga fluiden från arbetsslingepartiet 70 på vänster sida om nuvudsliden 80 via det första utloppet 13 och den första kanalen 16 till returanslutningen 14 eller in i fluid- strömningen från passagen 17 till den andra kanalen 16', varigenom huvudslidens 80 förflyttning till vänster i figuren underlättas.

I Fig 5 visas ventilen i Fig 4 i ett annat ventil- kroppsläge, i vilket utvidgning av kanalens 16' area åstadkommes genom att båda ventilkropparnas eggpartier 20, 21 samtidigt förflyttas motströms men olika långt.

Eftersom den första ventilkroppens 20 eggparti 21 är anordnat uppströms i förhållande till den andra ventil- kroppens 20' eggparti 21', kommer fluiden huvudsakligen att strömma från passagen 17 till den första kanalen 16.

Den samtidiga, men något kortare förflyttningen av den andra ventilkroppens 20' eggparti 21' motströms ökar emellertid returströmningskanälens 16' area, så att returfluidströmningen från arbetsslingepartiet 70' till returanslutningen 14 underlättas ytterligare.

I Pig 6 visas ytterligare en utföringsform av en ventil enligt uppfinningen. Ventilen skiljer sig från den som visas i de tidigare figurerna i två avseenden.

Ventilkropparna 20, 20' i Pig 6 är utformade med genom- gående bortskurna partier 27, 27'. Dessa hålrum är ut- formade i syfte att dels minska ventilkropparnas trög- hetsmassa, dels minska ventilkropparnas friktion mot ventilhuset för att därigenom underlätta vridning av ventilkropparna. Självfallet är detta särdrag ej begränsat till utföringsformen i Fig 6, utan kan med fördel tillämpas pà övriga utföringsformer. Vidare 10 15 20 25 30 35 15 511266 innefattar ventilen i Fig 6 en alternativ utformning av länkarmarnas 55 påverkan på respektive ventilkropp.

I Fig 6 är ventilkroppen 20 vridbar kring en axel 32 som har ett bortskuret parti som definierar en plan glid- yta som ligger an mot en motsvarande plan glidyta hos en kil 33. ventilkroppen 20 i ett kilurtag i denna i anslutning till Kilen 33 är vridbart anordnad i förhållande till axeln 32. Kilen 33 är vridbar i förhållande till ventil- kroppen 20 och förskjutbar i förhållande till axeln 32 utmed dennas plana yta.

I denna utföringsform åstadkommer stavens 50 längd- förändring en kraft som via länkarmen 55 bringas att med glidbart ingrepp verka på kilens 33 cirkulärt välvda sida, varvid glidrörelse hos kilen 33 i förhållande till axeln 32 bringar axeln 32 och ventilkroppen 20 att vrida sig på önskat sätt kring den geometriska vridaxeln 30 i ventilhuset ll.

Ett snitt längs linjen II-II i Fig 6 som ytterligare förklarar kilens 33 funktion kommer att beskrivas senare med hänvisning till Fig 8B.

Av figurerna framgår att den geometriska vridaxeln 30 även i denna utföringsform är huvudsakligen vinkelrä: mot strömningsriktningen genom ventilen.

Med hjälp av kilkonstruktion i Pig 6 säkerställes att avståndet a bibehålls konstant under hela vridrörel- sen, vilket således förhindrar att länkarmen 55 förskjuts i sidled under vridrörelsen. Sådan sidledsförskjutning av länkarmen 55 skulle medföra att utväxlingen ändras under vridrörelsen och ge upphov till vissa konstruktions- svårigheter.

I Fig 7A och 7B visas schematisk ett förstorat snitt genom de centrala axelpartierna hos ventilkroppen 20 i Fig 6 i två lägen. För att ge en bättre förståelse av kilens 33 rörelse i föhållande till vridaxeln 32 och ventilkroppen 20, är den lägesändring som visas i figurerna något överdriven. 5 l0 l5 20 25 30 35 16 511266 Ventilkroppen i Fig 7A och 7B är vridbar kring den fysiska vridaxel 32 som enligt ovan har ett bortskuret parti som definierar en plan glidyta som glidbart ligger an mot motsvarande yta hos kilen 33. Kilen 33 är anordnad i ett urtag i ventilkroppen 20 i anslutning till vrid- axeln 31. Som nämns ovan är kilen 33 vridbar i förhåll- ande till ventilkroppen 20 och förskjutbar i förhållande till axeln 32 utmed dennas yta.

I Fig 8A visas ett snitt längs linjen I-I i Fig 3.

Eftersom ovan nämnda kil 33 saknas i denna utföringsform och axeln 31 är en ”hel” cirkulärcylindrisk axel, är ventilkroppen 20 här vridbar i ventilhuset ll kring den cylindriska axeln 3l med hjälp av nållagret 36. Den cirkulärcylindriska axeln 31 är i sin tur är ansluten till ventilhuset ll.

I Fig 8B visas ett snitt längs linjen II-II i Fig 6.

Eftersom arrangemanget som utgörs av ventilkroppen 20, axeln 32 och kilen 33 skall vara vridbart i förhållande till den geometriska vridaxeln 30 i ventilhuset ll, sträcker sig axeln 32 in i ventilhuset ll och är vridbart ansluten 36. inbördes glidbart eller vridbart anordnade i till ventilhuset ll via lager, såsom nållager axeln 32 och kilen 33 är dessutom förhållande Ventilkroppen 20, till varandra.

Fackmannen inom teknikområdet inser att de särdrag som i denna beskrivning presenterats i anslutning till specifika utföringsformer ej är begränsade till respek- tive utföringsformer, utan att dessa kan kombineras fördelaktigt på olika sätt beroende på tillämpningsområde och önskat funktionssätt hos ventilen. Även om ventilkroppen enligt de olika utföringsfor- merna är vridbar kring en bestämd geometrisk axel så inses att vridrörelsen kan bestå av en kombinerad vrid- och translationsrörelse, varvid vridaxeln förflyttas momentant under translationsrörelsen i förhållande till ventilkroppen eller ventilhuset. 10 15 17 511 266 Även om ventilkropparna passagedefinierande partier häri har beskrivits såsom ”kant~ eller eggpartier”, så inses att dessa ej nödvändigtvis måste bilda skarpa kanter, utan även mer avrundade, konvexa ventilkropps- partier kan utnyttjas för àstadkommande av uppfinningen. Även om de häri beskrivna utföringsformerna visar ett magnetostriktivt element som styrs av ett magnetfält som alstras av en spole, så inses att motsvarande manöv- rering àstadkommes med ett piezoelektriskt element som styrs av på elementet applicerad spänning eller ett på lämpligt sätt alstrat elektriskt fält. Även om det i de olika utföringsformerna talas om ett första och ett andra öppet läge så inses att det första och det andra öppna läget kan innefatta flera lä- gen med olika öppningsgrad som i olika utstrackningar hindrar eller medger fluidströmning genom ventilen.

Claims (17)

10 15 20 25 30 18 511 266 PATENTKRAV

1. Ventil fattande: (10) för styrning av en fluidström, inne- (ll) och ett andra (20) anordnade i ventilhuset, (20) är vänt mot ett första, ett ventilhus (13) en första som har ett inlopp och ett (l3') och en andra (12) första utlopp; (20') varvid den forsta ventilkroppen (21) (21') (21, för fluid- ventilkropp som är har ett första, passagedefinierande parti som passagedefinierande parti (20'), mellan sig definierar en passage hos den andra ventilkroppen 21') strömmen; vilka partier (17) och vilken första ventilkropps (20) första parti (21) i ett första öppet läge är anordnat uppströms i förhållande (20') (21') för styrning av fluidströmningen från inloppet (12) via till den andra ventilkroppens första parti nämnda passage (17) till det första utloppet (13) och i ett andra öppet läge är anordnat nedströms i förhållande till den andra ventilkroppens (20') första parti (21') för styrning av fluidströmningen från inloppet (12) via nämnda passage (17) till det andra utloppet (13'); k äran et:e c) att åtminstone en av ventilkropparna (20, 20') manövreras medelst manövreringsorgan (50, 55, 60, 65, 50', 55', 60', 65') som innefattar ett magnetostriktivt eller piezoelektriskt element (50, 50') och organ (60, 60', 65, 65') för att åstadkomma en längdändring av nämnda element (50, 50'), vilken i sin tur åstadkommer en kraft som bringas att verka på nämnda ventilkropp (20, 20') för manövrering av denna. k ärin e1:e c kr1a d a v: (15) och ett

2. Ventil enligt kravet 1, att ventilhuset (11) har ett första andra (l5') parti mellan det första (13) och det andra (13') utloppet; att åtminstone den första ventilkroppen (20) har ett andra parti (22) som tillsammans med ventilhusets (ll) 10 15 20 30 35 19 511 266 (15) (16) fluidströmningen från passagen (17) till det första första parti definierar en första kanal för utloppet (13) i det första öppna läget; och att företrädesvis den andra ventilkroppen (20') har ett andra parti (22') som tillsammans med ventilhusets (ll) (15') (l6') för fluidströmningen från passagen (17) till det andra utloppet (l3')

3. Ventil enligt kravet 2, andra parti definierar en andra kanal i det andra öppna läget. 1<ä nrie teæc kr1a.d a v (16, l6'), respektive ventilkropps andra parti (22, 22') och ventil- 15'), att åtminstone en av kanalerna som bildas av husets respektive parti (15, är utformad som en diffusor.

4. Ventil enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a d a v att den första ventilkroppens (20) första, passagedefinierande parti (21) och den andra ventilkroppens (20') första, passagedefinierande parti (21') är anordnade att vara nära intill varandra för att väsentligen tillsluta nämnda passage i ett stängt läge, varigenom fluidströmningen styrs från passagen (17) till det första utloppet (13) i det första öppna läget, (17) till det andra utloppet (l3') öppna läget, och väsentligen blockeras av de båda från passagen i det andra ventilkropparnas första partier (21, 21') i det stängda läget.

5. Ventil enligt något av de föregående kraven, k ärir1et:e c1 att åtminstone en ventilkropp (20, 20') är vridbar (30, 30'); att nämnda kraft är anordnad att företrädesvis kring en vridaxel åtminstone väsentligen linjärt verka på nämnda ventil- kropp (20, 20') för att skapa ett vridmoment som åstad- kommer en vridrörelse hos ventilkroppen. kä.nr1et:ec:k1ia d a v att nämnda manövreringsorgan (50, 55, 60, 65, 50', 55', 60', 65') (20, 20') är anordnade att bringa nämnda kraft att verka i en riktning vars

6. Ventil enligt kravet 5, och nämnda ventilkropp 10 20 25 30 35 20 511 266 vinkelräta avstånd (a) till nämnda vridaxel (30, 30') är mellan nämnda vrid- (20, 20') varigenom den av väsentligt mindre än ett avstånd (A) (30, 30') passagdefinierande parti axel och nämnda ventilkropps (21, 2l'), nämnda vridning orsakade rörelsen nos ventilkroppens 20') (21, 2l') nämnda elements (50, 50')

7. Ventil enligt kravet 5 eller 6, käxin et:e c1<- (30, 30') är ri sakligen vinkelrätt mot fluidströmningsriktningen genom (10).

8. Ventil enligt något av de föregående kraven, första, (20, blir stor i förhållande till längdutvidgning. första parti na«d awl att nämnda vridaxel tad huvud- ventilhuset k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda kraft bringas att verka i en angreppspunkt (25, 25') 20').

9. Ventil enligt något av kraven 5 till 7, på ventilkroppen (20, kä nrie - t e<:k11a.d ai/ att nämnda kraft överförs till ventil- (20, 20') företrädesvis via rörliga kilorgan (32, kroppen i nära anslutning till nämnda vridaxel, 32'), så att det vinkelräta avståndet (a) mellan den av nämnda manövre- ringsorgan åstadkomma kraftens riktning och vridaxeln (30) är konstant under vridning av ventilkroppen.

10. Ventil enligt något av de föregående kraven kä nr1e te<:k11a d a\r förspänningsmedel för åstad- kommande av förspänning av nämnda element (50, 50').

11. ll. Ventil enligt kravet 10, kännetecknad a'v att ventilhuset (ll) och nämnda ventilkropp (20, 20') är utformade att bringa fluidströmmen från inloppet (12) till att åstadkomma ett tryck på ett parti (23, 23') av nämnda ventilkropps (20, 20') bildar nämnda förspänningsmedel genom att sammantaget omkrets, vilket tryck verka belastande eller vridande på nämnda ventilkropp (20, 20') (50, 500» riktning. i en för nämnda element förspännande

12. Ventil enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a d a v att en av nämnda ventilkroppar är formad i ett stycke med ventilnuset. 10 15 20 25 30 35 21 511 266

13. Ventil enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a d a v att endast en av nämnda ventil- (20, 20')

14. Ventil enligt något av de föregående kraven, (16) övre mynning är (17), så till den första kroppar är manövrerbar. a\r att den första kanalens övre (16') anordnade nära varandra nedströms nämnda passage (17) eller den andra kanalen strömmar förbi den (16') (16) mynning i respektive öppet läge och åstadkommer en av )<ä nrie teac kria d mynning och den andra kanalens att fluidströmningen genom passagen (16) (16') andra respektive den första kanalens övre fluidströmningen beroende ejektorverkan vid nämnda övre mynning.

15. Ventil enligt kravet 14, kännetecknad (11) (14) som företrädesvis är anordnat mellan den första kanalens (16) (16') mynning. ai/ att ventilhuset har ett ytterligare utlopp övre mynning och den andra kanalens övre

16. Ventilarrangemang, kännetecknat av: en ventil enligt något av de föregående kraven; (70, 70') och det andra (13') (80) som är anordnat i arbetsslingan och som påverkas av nämnda fluidströmning; (50, 55, 60, 65, en arbetsslinga som är ansluten mellan det (13) arbetsorgan 70') varvid nämnda manövreringsorgan 50', 55', 60', 65') bringar nämnda fluidström att strömma från inloppet (12) till det första (13) och/eller det (13') utloppet, åstadkommande ett tryck som verkar (80). l<ä nrie teac kria t a v: första utloppet; (70, andra i respektive riktning på nämnda arbetsorgan

17. Ventilarrangemang, en ventil enligt kravet 15; en arbetsslinga (70, 70') som är ansluten mellan det första (13) och det andra (13') utloppet; arbetsorgan (80), såsom en huvudslid hos ett servo- Ventilarrangemang, som är anordnat i arbetsslingan (70, 70') och som påverkas och företrädesvis förflyttas av nämnda fluidströmning; 22 511 266 varvid nämnda manövreringsorgan (50, 55, 60, 65, 50', 55', 60', 65') bringar nämnda fluidström att strömma från inloppet (12) till det första (13) eller det andra (l3') utloppet, åstadkommande ett tryck som verkar i respektive riktning på nämnda arbetsorgan (80): och varvid nämnda tredje utlopp (14) bildar en retur- anslutning och varvid nämnda ejektorverkan vid respektive kanals (16, l6') mynning åstadkommer eller underlättar en returfluidström från det relativt lägre trycksatta arbetsslingepartiet (70, 70') till returanslutningen (14).