SE442765B

SE442765B - LAST pouring VALVE

Info

Publication number: SE442765B
Application number: SE8200996A
Authority: SE
Inventors: L B Sonsterod
Original assignee: Atlas Copco Ab
Priority date: 1982-02-18
Filing date: 1982-02-18
Publication date: 1986-01-27
Also published as: DE3305282A1; SE8200996L

Description

8200996-0 10 15 20 25 30 35 bifogad ritning visat utföringsexempel. I ritningen visar: Fig l ett kopplingsschema för ett hydraulsystem med en ventilanord- ning enligt uppfinningen ansluten till tryckmedelsledningarna till en hydraulmotor. 8200996-0 10 15 20 25 30 35 attached drawing shown exemplary embodiment. In the drawing: Fig. 1 shows a wiring diagram for a hydraulic system with a valve device according to the invention connected to the pressure medium lines of a hydraulic motor.

Fig 2 en ventilanordning enligt uppfinningen, delvis i sektion.Fig. 2 shows a valve device according to the invention, partly in section.

Fig 3 ett diagram över flödet genom ventilanordningen som funktion av styrtrycket vid olika belastningstryck.Fig. 3 is a diagram of the flow through the valve device as a function of the control pressure at different load pressures.

I Fig l visas ett hydraulsystem för manövrering av en hydraulmotor ll, vilken är påverkad av en yttre last F. Ventilanordningen enligt upp- finningen är härvid symboliskt återgiven inom den streckprickade ra- men 12. Ventilanordningen kan i det visade exemplet vara anordnad som antingen lasthållningsventil eller overcenterventil men i det följande väljs att endast använda benämingen lasthållningsventil. Denna inne- fattar en tryckbegränsningsventil 13 med en pilotanslutníng 14 och en backventil 15 ansluten parallellt med tryckbegränsningsventilen men med motsatt flödesriktning. Tryckbegränsningsventilens inställning påverkas av trycket i pilotanslutningen 14 eller av trycket i venti- lens inlopp 16, schematiskt visat genom grenledningen l7. Ventilens dränering visas även schematiskt genom grenledningen 18. Lasthåll- ningsventilen 12 är vanligen fäst direkt på hydraulmotorn ll med in- loppet l6 anslutet till motorns inloppssida 19 och pilotanslutningen l4 till motorns utloppssida 20. Från lasthållningsventilen l2 går ledningar 21, 22 till en riktningsventil 23 med vilken motorns ll rörelseriktning eller viloläge inställs. En hydraulpump 24 och en tank 25 för hydraulvätska ingår på vanligt sätt i systemet.Fig. 1 shows a hydraulic system for operating a hydraulic motor 11, which is actuated by an external load F. The valve device according to the invention is symbolically represented here within the dashed frame 12. In the example shown, the valve device can be arranged as either a load holding valve or overcenter valve but in the following it is chosen to use only the term load holding valve. This comprises a pressure relief valve 13 with a pilot connection 14 and a non-return valve 15 connected in parallel with the pressure relief valve but with the opposite flow direction. The setting of the pressure relief valve is affected by the pressure in the pilot connection 14 or by the pressure in the valve inlet 16, schematically shown by the branch line 17. The drain of the valve is also shown schematically through the branch line 18. The load holding valve 12 is usually attached directly to the hydraulic motor 11 with the inlet 16 connected to the inlet side 19 of the motor and the pilot connection 14 to the outlet side 20 of the motor. From the load holding valve 12 lines 21, 22 go to a direction valve 23 with which the motor's direction of movement or rest position is set. A hydraulic pump 24 and a tank 25 for hydraulic fluid are included in the system in the usual way.

I Fig 2 visas lasthållningsventilen 12 i detalj. Ventilen innefattar ett ventilhus 30 med en cylindrisk ventilkropp 31 som försetts med en central urborrning 32 i vars motsatta ändar en första 33 och en andra nippel 34 är inskruvade. Den första nippeln uppvisar en anslut- ningsöppning 35 avsedd för ledningen Zl mot riktningsventilen 23 och en i ventilkroppen 31 fastskruvad rörformad hylsdel 36 med ett invän- digt ventilšàte37 för en ventílkägeleuhet 38. Nämnda enhet 38 och 10 15 20 25 30 35 8200996-0 säte 37 bildar de verksamma delarna för backventilfunktíonen, pos 15 enligt Fig 1 varför enheten 38 i fortsättningen benämnes backventil- kägla. Denna är även utformad för att innefatta funktionen som tryck- begränsningsventil, pos 13 enligt Fig l. Detta uppnås genom att back- ventilkäglan 38 är uppdelad i två inbördes rörliga delar, en sätes- bricka 39 med en central passage 40 utformad med ett ventilsäte 41 och en inre kägla 42 med ett tätningshuvud 43 för anliggning mot ventilsätet 41. Huvudet 43 pressas mot sätet 41 med hjälp av en skruv- fjäder 44 anbringad mellan sätesbrickan 39 och en fläns 45 på käglan 42 medan sätesbrickan 39 pressas mot backventilsätet 37 under inver- kan av en konisk skruvfjäder 46 anordnad mellan flänsens 45 motsatta sida och en plugg 47 i urborrningen 32. Backventilkäglan 38 hålls i sitt läge med nippeln 33 och är därför lätt utbytbar när nippeln 33 demonterats.Fig. 2 shows the load holding valve 12 in detail. The valve comprises a valve housing 30 with a cylindrical valve body 31 provided with a central bore 32 in the opposite ends of which a first 33 and a second nipple 34 are screwed. The first nipple has a connection opening 35 intended for the line Z1 towards the directional valve 23 and a tubular sleeve part 36 screwed into the valve body 31 with an internal valve seat 37 for a valve cone unit 38. Said unit 38 and seat 37 forms the active parts for the non-return valve function, item 15 according to Fig. 1, which is why the unit 38 is hereinafter referred to as the non-return valve cone. This is also designed to include the function as a pressure relief valve, item 13 according to Fig. 1. This is achieved by the non-return valve cone 38 being divided into two mutually moving parts, a seat washer 39 with a central passage 40 formed with a valve seat 41 and an inner cone 42 with a sealing head 43 for abutment against the valve seat 41. The head 43 is pressed against the seat 41 by means of a helical spring 44 mounted between the seat washer 39 and a flange 45 on the cone 42 while the seat washer 39 is pressed against the non-return valve seat 37 below can be arranged by a conical coil spring 46 between the opposite side of the flange 45 and a plug 47 in the bore 32. The non-return valve cone 38 is kept in position with the nipple 33 and is therefore easily replaceable when the nipple 33 has been dismantled.

Den andra nippeln 34 innefattar även den en anslutningsöppning 50 och en rörformad hylsa 51, vilken är inskruvad i ventilkroppen 31. An- slutningsöppningen 50 är avsedd att förbindas med pilctanslutningen 14 enligt Fig l. Hylsan 51 är utbildad med ett anslag 52 för fixering av pluggen 47 i ventilkroppen 31. Hylsans inre bildar en cylindervägg 53 för en pilotkammare 54 i vilken en pilotkolv 55 är förskjutbar mellan ett övre i Fig 2 visat läge och ett nedre läge. I det nedre läget kommer kolven S5 att anligga mot pluggen 47. I pluggen 47 är en styrgâng 57 upptagen för en glidpinne 58 med cirkulärt tvärsnitt.The second nipple 34 also comprises a connection opening 50 and a tubular sleeve 51, which is screwed into the valve body 31. The connection opening 50 is intended to be connected to the pilot connection 14 according to Fig. 1. The sleeve 51 is formed with a stop 52 for fixing the plug. 47 in the valve body 31. The interior of the sleeve forms a cylinder wall 53 for a pilot chamber 54 in which a pilot piston 55 is displaceable between an upper position shown in Fig. 2 and a lower position. In the lower position, the piston S5 will abut against the plug 47. In the plug 47, a guide passage 57 is accommodated for a sliding pin 58 with a circular cross-section.

Glidpinnen 58 innefattar en ventilkägla 59 för tätning mot ett ventil- säte 60 på pluggen 47. Pluggen 47 är vidare avtätad mot urborrningen 32 med en O-ring 61. I likhet med backventilkäglan 38 är pluggen 47 enkelt demonterbar när dess fasthållande nippel 34 är bortskruvad.The slide pin 58 includes a valve cone 59 for sealing against a valve seat 60 on the plug 47. The plug 47 is further sealed to the bore 32 with an O-ring 61. Like the non-return valve cone 38, the plug 47 is easily detachable when its retaining nipple 34 is unscrewed .

Glidpinnen 58 respektive pilotkolven 55 är anordnade med ett lämpligt spel 62 resp. 63 i styrhålet 57 respektive pilotkammaren 54 så att de blir fritt rörliga i styrningen utan nämnvärd friktion. Mellan an- slutningen 50 och pilotkammaren 54 är en stryp-backventil 64 inskru- vad, vilken bildar inlopp till nämnda kammare 54. Denna avdelas av pilotkolven i en dämpkammare 65 och en dränerkammare 66. Det läckage som uppkommer genom spelen 62 och 63 mot dränerkamaren 66 dräneras mot anslutningen 35 via en slits 67 i hylsan 51, en kanal 68 i ven- 8200996-0 l0 15 20 25 30 35 4 tilkroppen 31 och en kanal 69 i nippeln 33. Stryp-backventilen 64 innefattar en hylsa 70 med en passage 7l samt en utvändig gänga 72 för samverkan med en motsvarande invändig gänga i nippeln 33.Gängorna är utformade så att ett visst läckage uppstår i gängförbindningen när pilotkolven 55 pressas mot sitt övre läge. Läckaget och därmed pilot- kolvens 55 dämpning kan ställas in genom att förändra hylsans 70 in- skruvningsdjup. Strypningen sker således genom gängförbindningen medan backventilfunktionen är anordnad i passagen genom en med en fjäder 73 påverkad kula 74.The slide pin 58 and the pilot piston 55, respectively, are arranged with a suitable clearance 62 and 63 in the guide hole 57 and the pilot chamber 54, respectively, so that they become freely movable in the guide without appreciable friction. Screwed between the connection 50 and the pilot chamber 54 is a throttle check valve 64, which forms an inlet to said chamber 54. This is divided by the pilot piston into a damping chamber 65 and a drainage chamber 66. The leakage which occurs through the coils 62 and 63 towards the drainage chamber 66 is drained towards the connection 35 via a slot 67 in the sleeve 51, a channel 68 in the valve body 31 and a channel 69 in the nipple 33. The throttle check valve 64 comprises a sleeve 70 with a passage 71 and an external thread 72 for co-operation with a corresponding internal thread in the nipple 33. The threads are designed so that a certain leakage occurs in the threaded connection when the pilot piston 55 is pressed towards its upper position. The leakage and thus the damping of the pilot piston 55 can be adjusted by changing the screw-in depth of the sleeve 70. The throttling thus takes place through the threaded connection while the non-return valve function is arranged in the passage through a ball 74 actuated with a spring 73.

Ventilkroppen 31, pluggen 47 och backventilkäglan 38 bildar begräns- ningarna för en ventilkammare 75. Denna står i förbindelse med inlop- pet 16 genom en radiell urborrning i ventilkroppen 31, således bil- dande en anslutningsöppning 76 mot hydraulmotorn ll. Flänsen 45 på käglan 42 är utsträckt mot väggen 32 så att ett lämpligt spel 77 upp- står för att ge ventilkamarens övre del 78 funktionen av en andra dämpkamare.The valve body 31, the plug 47 and the non-return valve cone 38 form the constraints of a valve chamber 75. This communicates with the inlet 16 through a radial bore in the valve body 31, thus forming a connection opening 76 to the hydraulic motor 11. The flange 45 on the cone 42 is extended against the wall 32 so that a suitable clearance 77 arises to give the upper part 78 of the valve chamber the function of a second damping chamber.

Lasthållningsventilen har en första funktion som överlastskydd. Om således den yttre lasten F under ett skede då lasten skall hållas stilla eller sänkas får ett tillskott så att lasttrycket i cylinder- delen 19 och därmed anslutningen 76 överskrider tryckbegränsningsven- tilens 41, 42 inställning öppnar denna och strävar efter att konstant hålla trycket genom att släppa ut vätska i utloppet 35. Detta sker närmare bestämt genom att hydraultrvcket verkar mot tätningshuvudet 43 som pressas ner under komprimering av fjädern 44. Fjäderns för- spänning och därmed tryckbegränsningsventilens öppningsbenägenhet är inställbar genom att flänsdelen 45 kan skruvas längs käglans 42 övre del. För lasttryck under den inställda nivån hålls motorn ll stilla såvida inte trycket i pilotanslutningen 14 öppnar tryckbe- begränsningsventilen 41, 42, vilket är lasthållningsventilens andra funktion.The load holding valve has a first function as overload protection. Thus, if the external load F during a stage when the load is to be kept still or lowered is increased so that the load pressure in the cylinder part 19 and thus the connection 76 exceeds the setting of the pressure relief valve 41, 42, it opens and strives to keep the pressure constant by discharge liquid in the outlet 35. This is done in particular by the hydraulic pressure acting against the sealing head 43 which is pressed down during compression of the spring 44. The spring bias and thus the opening tendency of the pressure relief valve is adjustable by the flange part 45 being screwed along the upper part 42. For load pressures below the set level, the motor II is kept stationary unless the pressure in the pilot connection 14 opens the pressure relief valve 41, 42, which is the second function of the load holding valve.

Pilotanslutningen 14 är oftast förbunden med motorns inloppssida en- ligt Fig l vars tryck därmed avgör trycket i anslutningsöppningen 50.The pilot connection 14 is most often connected to the inlet side of the engine according to Fig. 1, the pressure of which thereby determines the pressure in the connection opening 50.

När ett tryck läggs på motorns inloppssida kommer således ett pilot- tryck att verka på pilotkolven 55 som trycker ner glidpinnen 58 mot 10 15 20 25 30 35 8200996-0 tryckbegränsningsventilens kägla 42 och om trycket överstiger en viss nivå öppnas ventilen. Denna kan alltså reglera motorns hastighet pro- portionellt mot storleken av pilottrycket. I Fig 1 gäller detta vid sänkning av lasten F, dvs rörelse i lastpilens riktning.Thus, when a pressure is applied to the inlet side of the engine, a pilot pressure will act on the pilot piston 55 which presses the slide pin 58 against the cone 42 of the pressure relief valve 42 and if the pressure exceeds a certain level the valve opens. This can thus regulate the engine speed in proportion to the magnitude of the pilot pressure. In Fig. 1, this applies when lowering the load F, ie movement in the direction of the load arrow.

I lasthållningsventilen är vidare en tredje funktion integrerad i och med att den fungerar som backventil vid höjning av lasten F, dvs rö- relse mot lastpilens riktning. Riktningsventilen 23 bringas därvid att inta högra symbolbilden och ett tryck läggs på backventilkäglan 38 i anslutningen 35. När ett bestämt tryck överskrids förs käglan 38 inåt mot pluggen 47 under sammanpressning av fjädern 46 varvid en fri passage öppnas mot anslutningsöppningen 76.Furthermore, a third function is integrated in the load holding valve in that it functions as a non-return valve when raising the load F, ie movement towards the direction of the load arrow. The directional valve 23 is then caused to occupy the right symbol image and a pressure is applied to the non-return valve cone 38 in the connection 35. When a certain pressure is exceeded, the cone 38 is moved inwards towards the plug 47 while compressing the spring 46 opening a free passage towards the connection opening 76.

Lasthållningsventilen är mycket stabil dvs fri från störande inverkan av svängningar eller tryckstötar i hydraulsystemet. Detta har uppnåtts genom att såväl pilotdel som tryckbegränsningsdel är dämpade i tryck- satta kamrar. Pilotkolvens 55 rörelse dämpas således av dämpkammaren 65 genom ett lämpligt val av storleken på strypningen 64 och spelet 63. Tryckbegränsningsventilens kägla 42 blir dämpad genom att ventil- kammaren 75 är trycksatt och flänsen 45 endast lämnar ett mindre spel 77 mot kammarväggen 32. Dettager även en extra dämpning av pilotdelen genom att glidpinnens 58 inträngning i den andra dämpkammaren 78 be- gränsas av genomströmningen i spelet 77. Till stabiliteten bidrar även förhållandet att pilotdelen är placerad i en del av ventilen som är fri från turbulenser genom att strömningen sker mellan öppningarna _ 35 och 76. Under de skeden då pilottrycket är otillräckligt för att styra ventilen måste den vara helt tät vilket sker genom att käglan 59 på glidpinnen 58 pressas mot sitt säte 60 av trycket i ventilkam- maren 75 och om inte överlast- eller backventilfunktionen inträder, nämnda första eller tredje funktion, komer även käglan 42 och sätes- brickan 38 att vila mot sina säten 41 resp. 37. Vid manövrering då pilottrycket styr ventilen kan däremot ett visst läckage medges.The load holding valve is very stable, ie free from the disturbing effect of oscillations or pressure shocks in the hydraulic system. This has been achieved by both the pilot part and the pressure limiting part being damped in pressurized chambers. The movement of the pilot piston 55 is thus damped by the damping chamber 65 by a suitable choice of the size of the throttle 64 and the clearance 63. The cone 42 of the pressure relief valve is damped by the valve chamber 75 being pressurized and the flange 45 leaving only a small clearance 77 against the chamber wall 32. additional damping of the pilot part by the penetration of the sliding pin 58 into the second damping chamber 78 is limited by the flow in the clearance 77. The fact that the pilot part is placed in a part of the valve which is free from turbulence by the flow between the openings also contributes to stability. and 76. During the stages when the pilot pressure is insufficient to control the valve, it must be completely tight, which is done by pressing the cone 59 on the slide pin 58 against its seat 60 by the pressure in the valve chamber 75 and unless the overload or non-return valve function occurs, first or third function, the cone 42 and the seat plate 38 will also rest against their seats 41 and 41, respectively. 37. When operating when the pilot pressure controls the valve, however, a certain leakage can be allowed.

Pilotkolven 55 och glidpinnen 58 kan därför utan olägenhet utföras så att relativt stora spel 63 resp. 57 uppstår och dessutom kan alla former av tätningsringar undvikas. Detta ger goda manövreregenskaper med låg hysteres och jämn produktionskvalitet. 8200996-0 Lasthållningsventiler är som nämnts vanligen starkt lastberoende, t ex vid manövrering för nedsänkning av laster blir det erforderliga pilottrycket för sänkning av en stor last mindre än för en liten last. Detta kan undvikas enligt föreliggande uppfinning. Vätskan i 5 ventilkamaren 78 utövar således samma tryck mot glidpinnen 58 som mot tryckbegränsningsventílens kägla 42 och om styrgångens 57 area A1 väljs lika stor som passagens 40 area A2 blir kraften mot glidpin- nen 58 lika stor som minskningen av tryckbegränsningsventilens för- spänning,dvs ventilen blir helt oberoende av lasttrycket. Alterna- 10 tivt kan lastberoendet väljas på förhand genom lämpligt val av för- hållandet mellan nämnda areor Al, A2. I Fig 3 visas schematiskt flödet Q genom ventilen som funktion av pilottrycket PX vid olika lasttryck PL. Kurvan i mitten visar nämnda funktion när areorna A1 och A2 är lika stora varvid samma kurva gäller för alla lasttryck PLH. 15 Om styrgångens 57 area A1 däremot är större än passagens 40 area A 2 gäller kurvorna till höger och kurvorna till vänster när arean A > 2 arean Al. Varje kurva visar endast funktionen vid ett bestämt last- tryck varvid PL3 > PLZ > PL1. Genom att exempelvis välja olika dia- metrar på glidpinnen 58 kan ventilerna enkelt anpassas för olika aven 20 tillämpningar, vilkeïfunderlättas av att pluggen 55 med glidpinnen 58 och backventilkäglan 38 är utbytbara som separata enheter.The pilot piston 55 and the slide pin 58 can therefore be designed without inconvenience so that relatively large clearances 63 resp. 57 occurs and in addition all forms of sealing rings can be avoided. This provides good maneuverability with low hysteresis and even production quality. 8200996-0 As mentioned, load holding valves are usually strongly load dependent, for example when maneuvering to lower loads, the required pilot pressure for lowering a large load is less than for a small load. This can be avoided according to the present invention. The liquid in the valve chamber 78 thus exerts the same pressure against the slide pin 58 as against the cone 42 of the pressure relief valve and if the area A1 of the guide passage 57 is selected as large as the area A2 of the passage 40, the force against the slide pin 58 becomes equal to the reduction of the pressure relief valve bias. becomes completely independent of the load pressure. Alternatively, the load dependence can be selected in advance by appropriate selection of the ratio between said areas A1, A2. Fig. 3 schematically shows the flow Q through the valve as a function of the pilot pressure PX at different load pressures PL. The curve in the middle shows the said function when the areas A1 and A2 are equal, whereby the same curve applies to all load pressures PLH. If, on the other hand, the guide area 57 area A1 is larger than the passage 40 area A 2, the curves on the right and the curves on the left apply when the area A> 2 area A1. Each curve only shows the function at a certain load pressure, where PL3> PLZ> PL1. By selecting different diameters of the slide pin 58, for example, the valves can be easily adapted for different applications, which is facilitated by the fact that the plug 55 with the slide pin 58 and the non-return valve cone 38 are interchangeable as separate units.

Uppfinningen är givetvis inte begränsad till det visade utförings- exemplet utan kan varieras på många sätt inom ramen för efterföljande 25 patentkrav.The invention is of course not limited to the exemplary embodiment shown but can be varied in many ways within the scope of the appended claims.

Claims

7 s2nn99s-0 Patent claims:

A load holding valve for hydraulic systems comprising a valve housing (30) with a valve chamber (75) provided with a first (76) and a second connection opening (35) between which a spring-loaded non-return valve (37; 38) and a spring-loaded pressure relief valve (41) are arranged 42), and a pilot chamber (54) separated by a plug (47) from the valve chamber (75) and connected to a third connection opening (50) for transmitting control pressure to the pressure relief valve (41; 42) via one in the pilot chamber (54). movable pilot piston (55) and an actuating pin (57) displaceable in said plug (47) in said plug (47), characterized in that the actuating pin (58) is slidably mounted in the guide passage (57) during gap sealing, that the guide passage (57) at its end opening into the valve chamber (75) is surrounded by a valve seat (60), and that the actuating pin (58) at its end projecting into the valve chamber (75) is provided with a valve cone (59) for at low or no steering pressure in pilot chambers a (54) sealing abutment against said valve seat (60).

Load holding valve according to claim 1, characterized in that the non-return valve (37; 38) comprises a valve cone (38) provided with a central passage (40) and a valve seat (41) surrounding the passage (40) for the pressure relief valve (41; 42). ).

Load holding valve according to claim 2, characterized in that the non-return valve cone (38) is movable from its sealing rest position towards the first connection opening (76) while the valve cone valve 42 (42) is movable from its sealing rest position in the opposite direction.

Load holding valve according to claim 3, characterized in that the plug (47) with the actuating pin (58) and / or the non-return valve cone (38) are replaceable so that the ratio between the guide passage (57) and the passage (40) can be selected.

Load holding valve according to claim 4, characterized in that the passage (40) and the guide passage (57) for the actuating pin (58) have substantially the same cross-sectional area. 8200996-.0 8

Load holding valve according to any one of the preceding claims, characterized in that the pilot coil (55) divides the pilot chamber (54) into a damping chamber (65) with damping means arranged in its housing (50) for damping the pilot coefficient (55) of the tube chamber (55). (66) for drainage of piïot chambers (54).