SE505251C2 - Tryckstyrventil - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 505 251 2 för manöverpersonalen. Delvis kan här också sättas snäva grän- ser på grund av arbetssäkerheten.

Ett ytterligare problem vid användningen av en sådan tryck- styrventil tillsammans med proportionalitetsventiler utgör tryckspetsar eller -stötar, som kan förekomma såväl på pumpsi- dan som också på tanksidan. Öppnar sig sliden för långsamt och stänger samtidigt en proportionalitetsventil, kan tryckspetsar uppstå på pumpsidan. Om omvänt sliden stänger sig för snabbt kan tryckspetsar uppstå på tanksidan.

Man kan nu försöka att genom inbyggnad av strypningar i olika avsnitt anpassa öppnings- respektive stängningskarakteristikan för tryckstyrventilen till givna förhållanden. Detta är dock en mycket inskränkt möjlighet. Således kan hydraulsystem, som använder proportionalitetsventiler och den ovan nämnda tryck- styrventilen, insättas i olika sammanställningar. Exempelvis kan i vissa fall lasthållningsventilen anordnas mellan propor- tioonalitetsventilen och arbetsmotorn, vilket förhindrar en oavsiktlig återgång av hydraulflödet. Härigenom uppnås att lasten fasthålles. Dessa lastventiler är dock exempelvis inte anordnade vid alla med tryckstyrventiler samverkande propor- tíonalitetsventiler. Då vid användningen av lasthållarventiler i bestämda situationer inget lasttryck kan verka på sliden, sker en långsam tryckuppbyggnad med en försenad funktion för arbetsmotorn. När däremot en proportionalitetsventil användes utan lasthållarventil, når lasttrycket sliden, vilket leder till en snabbare reaktion. Dessa olika reaktionstider har befunnits utomordentligt störande.

Vid användning utan lasthållningsventiler kan dessutom också följande situation uppstå: När en proportionalitetsventil manövreras och manövrerar sliden i tryckstyrventilen i rikt- ning mot en minskning av öppningen mellan pumpkammaren och tankkammaren, förstoras lastavkänningskammaren. Den förstorade volymen hos lastavkänningskammaren måste utfyllas med hydraul- fluidum. Den enda tillflödesmöjlígheten i lastavkänningskamma- 10 15 20 25 30 35 3' 505 251 ren är dock proportionalitetsventilens lastsida, således arbetsmotorn. Detta har exempelvis vid en arbetscylinder den påföljden, att cylindern först sjunker något, tills utrymmet är uppfyllt. Detta kan bidraga till en säkerhetsrisk för manöverpersonalen. Ändamålet med föreliggande uppfinning är därför att förbättra tryckstyrventilens styrkarakteristika.

Detta ändamål vid en tryckstyrventil av inledningsvis nämnt slag löses därigenom, att tryckrummet är förenat över en två- vägsventil med såväl pumpanslutningen som också med lastavkän- ningsanslutningen, varvid tvåvägsventilen omställer i beroende av trycken i de båda anslutningarna.

Man uppnår härigenom en tryckutjämning mellan lastavkännings- kammaren och tryckrummet. Sliden påverkas härvid uteslutande av fjäderns kraft, oberoende därav, om proportionalitetsventi- len samarbetar med en lasthållningsventil eller inte. Omvänt kan vid en tryckförhöjning, dvs. vid en rörelse av sliden i stängningsriktningen av öppningen mellan pumpkammaren och tankkammaren förstoringen av lastavkänningskammarens volym omedelbart fyllas ur tryckkammaren. Det vid den där skedda minskningen av volymen uppträdande hydraulflödet kan överledas till lastkammaren. En sänkning av arbetsmotorn för att börja rörelsen undvikes härigenom. Samtidigt är rörelsekarekteristi- ka för alla styrslag lika, emedan den beror enbart av den på sliden verkande fjädern. Dimensioneringen förenklas härigenom väsentligt. Vidare kan manöverpersonalen koncentrera sig på arbetsmotorns önskade rörelsestarter utan att man måste beak- ta, med vilken konstellation, dvs. exempelvis med eller utan lasthållningsventil i frågavarande arbetsmotor styres.

Företrädesvis är förbindelsen utformad i slidens inre. Sliden står i förbindelse med såväl lastavkänningskammaren som med tryckkammaren, och nogare sagt utsättes frontytorna för de rå- dande trycken. När förbindelsen är utformad i slidens inre, 10 15 20 25 30 35 505 251 4 säkerställes, att i varje läge för sliden en förbindelse mel- lan tryckrum och lastavkänningskammare kan bildas. Vidare kan förhandenvarande tryckstyrventiler utrustas med denna utform- ning. Enbart behöver sliden utbytas. Resten av ventilen, sär- skilt huset, kan lämnas långtgående oförändrat.

Med fördel är i förbindelsen mellan lastavkänningsanslutningen och tryckrummet anordnat en strypning. Strypningen förhindrar, att tryckuppbyggnaden vid maximalt lasttryck sker för fort, dvs. den begränsar rörelsehastigheten för sliden därigenom, att ur tryckrummet enbart en bestämd mängd av hydraulfluidum per tidsenhet kan tränga ut. Då kraften för tillstängningen av öppningen enbart bestämmas av fjäderkraften, kan strypningen bättre anpassas. Den kan utformas större än vad som hitintills varit fallet, så att sliden kan röra sig snabbare, vilket leder till mindre tryckspetsar.

Härvid kan strypningen vid en fördelaktig utformning anordnas på tvåvägsventilens tryckrumsida. Tvåvägsventilen är sedan alltid utsatt för lastavkänningskammarens fulla tryck, vilket förbättrar tvåvägsventilens styrkarakteristika.

I en första föredragen utföringsform uppvisar tvåvägsventilen en med tryckrummet i förbindelse stående första anslutning, vilken med hjälp av ett ventilelement är förbindbar antingen med en med lastavkänningsanslutningen i förbindelse stående andra anslutning eller med en med pumpanslutningen i förbind- else stående tredje anslutning. I detta fall är flödesbanan anordnad i form av ett T, varvid tvåvägsventilen omkastar mel- lan den ena eller den andra grenen av T. Denna konstruktion är relativt enkel.

Härvid är att föredraga att ventilelementet är utformat såsom en kula. En kula tätar snabbt och säkert öppningarna som skall stängas.

I en andra föredragen utföringsform uppvisar tvåvägsventilen 10 15 20 25 30 35 505 251 6 Fig. 2 visar en styrventil enligt teknikens ståndpunkt.

Fig. 3 visar en första utföringsform av en styrventil.

Fig. 4 visar en andra utföringsform av en styrventil.

Fig. 5 visar i förstoring en slid till styrventilen.

Fig. 6 visar en slidinsats.

Fig. 7 visar ett snitt B-B enligt figur 5.

Fig. 8 visar ett snitt C-C från fig. 5.

Fig. 1 visar ett hydrauliskt system 1 med en pump 2, som suger hydraulfluidum ur en tank 3 och tillför det till en tryckstyr- ventil 4. Från tryckstyrventilen 4 strömmar hydraulfluidumet åter till tanken 3. Tryckstyrventilen 4 är förenad med en första proportionalitetsventil 5 och en proportionalitetsven- til 6, varvid den första proportionalitetsventilen är direkt förenad med en första arbetsmotor 7, medan den andra propor- tionalitetsventilen 6 är förenad via två lasthållarventiler 9 och 10 med en andra arbetsmotor 8. Allt efter läget för pro- portionalitetsventilerna 5, 6 tillföres det ena eller det andra arbetsrummet av arbetsmotorn 7, 8 hydraulfluidum, medan det ur det andra arbetsrummets utträngda hydraulfluidumet återströmmar genom proportionalitetsventilen 5 resp. 6 och tryckstyrventilen 4 till tanken 3.

Proportionalitetsventilerna 5, 6 uppvisar var och en en last- avkänningsutgång 11, 12. Båda lasstavkänningsutgångarna ll, 12 är förenade med ingångarna till en 1astavkänningstvåvägsventil 13. Utången till 1astavkänningstvåvägsventilen 13 är förenad med en lastavkänningsanslutning LS av tryckstyrventilen 4.

Självklart kan över ytterligare, ej visade tvåvägsventiler ytterligare proportionalitetsventiler förenas med lastavkän- ningsanslutningen LS av tryckstyrventilen 4. Härvid avgives 10 15 20 25 30 35 7 505 251 alltid det högsta arbetsstycket hos alla proportionalitetsven- tiler till tryckstyrventilens lastavkänningsanslutning LS.

För att förtydliga problemet hos en tryckstyrventil enligt teknikens ståndpunkt visas i fig. 2 en vanlig tryckstyrventil 4.

I ett hus 14 är en slid 15 axiellt rörligt anordnad. Vid ena frontsidan av sliden 15 befinner sig ett tryckrum 16. Vid den andra frontsidan av sliden är en lastavkänningskammare 17 anordnad, vilken står i förbindelse med lastavkänningsanslut- ningen LS. I lastavkänningskammaren 17 är en fjäder 18 anord- nad, som verkar i samma riktning på sliden 15 som trycket i lastavkänningskammaren 17. Tryckstyrventilens 4 pumpanslutning P står i förbindelse med en pumpkammaren 19, tankanslutningen T står i förbindelse med en tankkammare 20. Mellan pumpkamma- ren 19 och tankkammaren 20 är i huset anordnat en öppning 21, som vid en axiell rörelse hos sliden 15 mer eller mindre fri- lägges resp. tillslutes.

Sliden 15 uppvisar en axiell blindurborrning 22, i vilken ett strypelement 23, t.ex. en strypfläns är inskruvad. Blind- urborrningen står i förbindelse via radiella kanaler 24 med pumpkammaren 19.

Tryckstyrventilen arbetar enligt följande: Pumptrycket, dvs. trycket vid pumpanslutningen P, som också verkar i pumpkammaren 19, överföres över radialkanalerna 24, blindurborrningen 22 och strypelementet 23 till tryckrummet 16. Härigenom kommer sliden 15 att förskjutas mot fjäderns kraft och trycket i lastavkänningskammaren 17, till dess ett jämviktsläge inställes, som är beroende av belastningen. Vid ett system utan lasthållarventiler, således exempelvis ett system, som enbart uppvisar en proportionalitetsventil 5 med direkt ansluten arbetsmotor 7, kommer vid en proportionali- tetsventilutstyrning ett lasttryck att överföras över lastav- 10 15 20 25 30 35 505 251 ' 8 känningsanslutningen LS ända in i lastavkänningskammaren 17.

Kraften, förskjuter sliden uppåt i ritningsfiguren, således i riktningen mot en minskning av öppningen 21, är sammansatt av fjäderns 18 kraft och den av trycket i lastavkänningskammaren 17 alstrade kraften. Med andra ord är stängningskraften bero- ende av lasttrycket. Då lasttrycket varierar med belastningen, vilken återigen är beroende av vilken arbetsuppgift som skall utföras, är stängningskarakteristikan för sliden 15 olika från fall till fall.

Strypelementet 23 förhindrar att vid en plötslig förhöjning av lastavkänningstrycket i lastavkänningskammaren 17 det sker en för snabb rörelse hos sliden 15 i riktning mot en minskning av öppningen 21. Strypelementet 23 begränsar nämligen hastighe- ten, med vilken hydraulfluidumet kan utströmma ur tryckkamma- ren 16.

När en tryckförhöjning måste uppnås, dvs. sliden 15 rör sig i riktning mot en minskning av öppningen 21, förstoras lastav- känningskammaren 17. Den måste således utfyllas med hydraul- fluidum, som enbart kan uttagas från arbetssidan. Även om det här endast rör sig om en liten mängd, omkring 2-3 cm?, uppfat- tas det i alla fall många gånger av manöverpersonalen som störande, emedan arbetsmotorn under kort tid först måste röra sig i fel riktning, till dess lastavkänningskammaren 17 är fylld. Exempelvis sjunker en lyftcylinder vid en påbörjad lyftrörelse först några mm.

För att undvika detta oönskade skede, är vid en utföringsform av föreliggande uppfinning, som visas i fig. 3, tryckrummet 16 förenat över en tvåvägsventil 25 antingen med pumpanslutningen P eller med lastavkänningsanslutningen LS, varvid tvåvägsven- tilen 25 omställes i beroende av trycken i de båda anslutning- arna P, LS.

Delarna som motsvarar de i fig. 2 är betecknade med samma hän- visningssiffror. 10 15 20 25 30 35 9 SÛS 251 Sliden 15 uppvisar ett genomgående hål 26. I hålet 26 är vid övre änden, dvs. vid den mmot tryckrummet 16 vända änden en insats 27 inskruvad, som stänger hålet 26.

När i det följande begreppet övre och undre användes, hänför det sig till ritningen. De anger dock ingenting över det verk- liga läget för sliden resp. tryckstyrventilen i rummet.

Ovanför pumpkammaren 15 är sliden 15 avsmalnad och bildar där- med tillsammans med huset 14 ett med pumpkammaren 19 i förbin- delse stående runtomgående spår 28. I spåret mynnar en med hålet 26 i förbindelse stående radialkanal 29. Vidare är under radialkanalens 29 mynning i hålet 26 anordnat en ytterligare radialkanal 30, som är tillsluten med en propp 31. I denna radialkanal 30 mynnar en excentriskt anordnad axialkanal 32 som vid sin undre ände uppvisar ett strypningsställe 32.

Axialkanalen 32 står i förbindelse med tryckrummet 16.

Tvåvägsventilen 25 är så anordnad, att dess ventilelement 34, som här är utformat som en kula, åstadkommer en förbindelse antingen mellan de båda radialkanalerna 29, 30 eller, över den längre delen av hålet 26, mellan lastavkänningskanalen 17 och radialkanalen 30. För detta ändamål mynnar den första radial- kanalen 29 i det genomgående hålet 26 något ovanför den andra radialkanalen 30, så att kulan 34 alltid kan påverkas i axiell riktning av trycken. Över det rumtomgående spåret 28, är radialkanalen 29, tvåvägs- ventilen 25, radialkanalen 30, strypstället 33 och axialkana- len 32 kan pumpanslutningens P tryck, som också råder i pump- kammaren 19, nå fram till tryckrummet 16. Härvid kommer ven- tilelementet 34 att tryckas nedåt, stänger således den längre delen av det genomgående hålet 26 och förhindrar därmed en framträngning av hydraulfluidum i lastavkänningskammaren 17.

Vid en styrning av proportionalitetsventilen kommer last- trycket att överföras på lasttrycksanslutningen LS och därmed in i lasttryckkammaren 17. Härigenom kommer tvåvägsventilen 25 10 15 20 25 30 35 505 251 1@ att omställas, dvs. ventilelementet 34 ger nu förbindelse mel- lan lasttryckskammaren 17 och tryckrummet 16. Då på båda sidorna nu samma tryck härskar, kommer slidens rörelse uteslu- tande att påverkas av fjädern 18. Därmed är slidens rörelse vid förutsatta samma slidfrontytor och stängning av öppningen 21 att vara oberoende av rådande belastningen.

När sliden 15 rör sig i riktning för minskning av öppningen 21, kan hydraulfluidum trängas ur från tryckrummet 16 via axialkanalen 32, strypstället 33, radialkanalen 30, tvåvägs- ventilen 25 och genomgående hålet 26 in i lastavkänningskamma- ren 17. Det är därför inte nödvändigt, att tillföra hydraul- fluidum via lastavkänningsanslutningen LS från lastsidan.

Rörelsen för arbetsmotorn förblir därför opåverkad. Det uttränges exakt så mycket hydraulfluidum ur tryckrummet 16 som = måste efterfyllas i lastavkänningskammaren 17.

Emedan slidens 15 stängningskarakteristika uteslutande påver- kas av fjädern 18, kan strypstället 33 dimensioneras uteslu- tande under beaktande av denna förutsättning. Den kan vara större, således med mindre slipmotstånd, än vad som hitintills varit fallet. Härigenom möjliggöres en snabbare öppningsrörel- se för sliden, vilket leder till mindre tryckspetsar.

Strypstället 33 är anordnat på tryckrumssidan av tvåvägsventi- len. Trycket ur lastavkänningskammaren 17 kan därmed opåverkat nå till tvåvägsventilen 25.

Fig. 4 visar en ytterligare utföringsform där delarna, som motsvarar de i figuren 3 är försedda med samma hänvisnings- siffror.

I motsats till vad fig. 3 visar, där förbindningen mellan tryckrummet 16, lastavkänningsanslutningen LS och pumpanslut- ningen P var utformad såsom ett T, är i utföringsformen enligt figuren 4, två olika banor mellan tryckrummet 16 och pump- O anslutningen P a ena sidan och tryckrummet 16 och lastavkän- 10 15 20 25 30 35 11 505 251 ningsanslutningen LS å andra sidan anordnade. Förbindelsen mellan tryckrummet 16 och lastavkänningsanslutningen LS bildas såsom vid fig. 3, över det genomgående hålet 26, som står i förbindelse med lastavkänningskammaren 17, tvåvägsventilen 25, den andra radialkanalen 30, strypstället 33 och axialkanalen 32.

Förbindelsen mellan tryckrummet 16 och pumpanslutningen P är utformad enligt följande: I runtomgående spåret 28 av pumpkam- maren 19 mynnar den i fig. 4 lodrätt till ritningsplanet för- löpande första radialkanalen 29. Hydraulfluidumet når härifrån över ett genom en diameterförminskning av insatsen 27 bildat runtomgående spår 37 och likaledes i insatsen 27 utformad radialkanal 38 in i det genomgående hålet 26 och särskilt på den sidan av tvåvägsventilen 25, som är vänd från lastavkän- ningskammaren 17. Tvåvägsventilen 25 uppvisar här ett ventil- element 34' som är utformat som en slid med kulkalottformiga ändar. Denna slid tillsluter antingen den andra radialkanalen 30 eller såsom i figuren 4 visas, en tredje radialkanal 35, som likaledes är tillsluten av en propp 39 och mynnar i en ytterligare axialkanal 36, som står i förbindelse med tryck- rummet 16. Tvåvägsventilens 25 ventilelement 34' friger alltså alltså antingen banan mellan tryckrummet 16 och lastavkän- ningskammaren 17 och spärrar samtidigt banan mellan tryckrum- met 16 och pumpkammaren 19 eller friger banan mellan tryckrum- met 16 och pumpkammaren 19 och spärrar samtidigt banan mellan tryckrummet 16 och lastavkänningskammaren 17.

Funktionen är i princip densamma som den som för utföringsfor- men enligt figuren 3. Enbart öppnings karakteristikan för sli- den 15 har förändrats. Emedan den andra banan mellan tryckrum- met 16 och pumpanslutningen P har ett mindre strömningsmot- stånd, i föreliggande fall nästan strypfri, kan här hydraul- fluidumet nå snabbare från pumpkammaren 19 till tryckrummet 16, när öppningen 21 skall vara förstorad, för att bryta ner trycket vid proportionalitetsventilen. 10 505 251 12 Från de visade utföringsformerna kan i flera avseenden avvi- kelser göras. Således kan istället för pumpen i allmänhet också en tryckkälla och istället för tanken också i allmänhet en trycksänkning komma till användning. Förbindelsen mellan proportionalitetsventil och pump respektive tank måste inte föras genom tryckstyrventilen. Det är tillräckligt, om tryck- styrventilen är anordnad mellan pumpanslutningen P och tank- anslutningen T. Även om det är att föredraga av tillverkningsskäl, är det inte nödvändigt, att förbindelsen mellan tryckrummet 16 och lastav- känningskmmaren 17 är anordnad i det inre av sliden. Förbin- delsen kan i princip också anordnas i huset 14.

Claims (11)

10 15 20 25 30 35 13 505 251 PATENTKRAV

1. Tryckstyrventil med en med en pumpkammare förenad pump- anslutning, en med en tankkammare (20) förenad tankanslutning (T), en med en lastavkänningskammare (17) förenad lastavkän- ningsanslutning (LS), en slid (15), som är lagrad axiellt rörlig i ett hus (14) och styr storleken för en öppning mellan pumpkammaren (19) och tankkammaren (20), en på sliden (15) i rörelseriktningen verkande fjäder (18) och ett tryckrum (16), som är anordnat i huset (14) på den från fjädern (18) vända sidan av sliden (15), k ä n n e t e c k n a d av, att tryck- rummet (16) är förenat över en tvåvägsventil (25) med såväl pumpanslutningen (P) som också med lastavkänningsanslutningen (LS), varvid tvåvägsventilen (25) omställer i beroende av trycken i de båda anslutningarna (P, LS).

2. Tryckstyrventil enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av, att förbindelsen är utformad i det inre av sliden (15).

3. Tryckstyrventil enligt krav 1 eller 2, k ä n n e - t e c k n a d av, att i förbindelsen mellan lastavkännings- anslutningen (LS) och tryckrummet (16) är anordnat en stryp- ning (33).

4. Tryckstyrventil enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d av, att strypningen (33) är anordnad på tryckrumssidan av tvåvägsventilen (25).

5. Tryckstyrventil enligt något av kraven 1 till 4, k ä n n e t e c k n a d av, att tvåvägsventilen (25) uppvisar en med tryckrummet (16) i förbindelse stående första anslut- ning (30), som med hjälp av ett ventilelement (34) är förbind- bar antingen med en med lastavkänningsanslutningen (LS) i för- bindelse stående andra anslutning (26) eller med en med pump- anslutningen (P) i förbindelse stående tredje anslutning (29). 10 15 20 25 505 251 14

6. Tryckstyrventil enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d av, att ventilelementet (34) är utformat som en kula.

7. Tryckstyrventil enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av, att tvåvägsventilen (25) uppvisar två banor, av vilka en första bildar en förbindelse mellan tryckrummet (16) och last- avkänningsanslutningen (LS) och en andra bildar en förbindelse mellan tryckrummet (16) och pumpanslutningen (P), varvid ett ventilelement (34') omväxlande stänger en bana och frilägger den andra.

8. Tryckstyrventil enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a d av, att Ventilelementet (34') är utformat såsom en slid.

9. Tryckstyrventil enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a d av, att de särskilt som kulkalottformigt utformade ändar av sliden (34') utgör tryckytor, på vilka trycket i pumpanslut- ningen (P) respektive lastavkänningsanslutningen (LS) verkar.

10. Tryckstyrventil enligt något av kraven 7 till 9, k ä n n e t e c k n a d av, att den andra banan uppvisar ett mindre strömningsmotstånd än den den första banan.

11. Tryckstyrventil enligt krav 10, k ä n n e t e c k n a d av, att den andra banan åtminstone mellan tvåvägsventilen (25) och tryckrummet (16) är strypfritt.