DK151077B - Fluidumstyret ventil - Google Patents

Description

151077 i

Opfindelsen angår en fluidumstyret ventil af den i kravets indledning angivne art.

Fra DE-fremlæggelsesskrift nr. 2.224.576 kendes en 5 fluidumstyret ventil af denne art. I denne kendte ventil er to af tilslutningerne på den som trevejs-tostillings-kontraventil udformede hjælpeventil forbundet med det første henholdsvis det andet ventilkammer. Den tredje tilslutning er gennem en kanal forbundet med en til-10 slutning på tostillings-omstyringsventilen. Denne ventil har to yderligere tilslutninger, hvoraf den ene er forbundet med styrekammeret og den anden med et område med lavt fluidumtryk. Når der foreligger en trykforskel mellem det første og det andet ventilkammer, forbinder hjælpe-15 ventilen automatisk det ventilkammer, hvori det højeste tryk hersker - d.v.s. tilgangskammeret - med den tredje tilslutning og gennem kanalen med den ene tilslutning på omstyringsventi1en.

Dersom omstyringsventilen skiftes til sin ene endestil-20 ling, forbindes ventilkammeret med det højeste tryk - d.v.s. tilgangskammeret - gennem hjælpeventilen med kanalen, og gennem kanalen med styrekammeret, hvorved dette kammer påvirkes af det højeste tryk. Derved holdes hovedventilen i lukkestillingen. Dersom omstyringsventilen 25 skiftes til sin anden endestilling, afspærres styrekammeret fra den tilslutning på omstyringsventilen, der er forbundet med kanalen, og forbindes med et område med lavt fluidumtryk. Som følge heraf aflastes trykket i styre-kammeret, og hovedventilen åbnes af trykket i tilgangs-30 kammeret.

I denne kendte ventil medfører skiftningen af omstyringsventilen fra den ene endestilling til den anden også en trykændring i styrekammeret. Derved vendes retningen af resultantkraften af de på begge sider af trinstemplet 151077 2 udøvede fluidiumtryk, hvorved ventilen åbnes eller lukkes.

Denne funktion er uafhængig af strømningsretningen gennem ventilhuset. Skiftningen af ventilen mellem den åbne og 5 lukkede stilling sker imidlertid ret langsomt, eftersom styrekammerets fulde slagvolumen skal strømme gennem omstyringsventilen. Dette nødvendiggør anvendelsen af en tilsvarende stor omstyringsventil for at sikre en høj gennemstrømningshastighed. Anvendelsen af en stor ventil 10 medfører imidlertid høje omkostninger, idet styreorganer til opnåelse af korte skifte- og reaktionstider er kostbare.

Det er på baggrund heraf opfindelsens formål at anvise udformningen af en ventil af den indledningsvis nævnte 15 art, der har en meget kort reaktionstid og kan fremstilles med lave omkostninger.

Det angivne formål opnås ved en ventil, som ifølge opfindelsen tillige udviser de i kravets kendetegnende del angivne træk. Herved opnås, at omstyringsventilen kun 20 tjener til omstyring af hjælpeventilen, d.v.s. at den kun tjener til under' selve skifteforløbet at levere en tilstrækkelig mængde trykfluidum til at skifte hjælpeventilen mellem dennes to endestillinger. Denne tryk-fluidummængde er ved en hovedventil af givne dimensioner 25 og et givet stempelslagvolumen væsentligt mindre end styrekammerets slagvolumen, som i den ovenfor omtalte kendte ventil skal strømme gennem omstyringsventilen ind i eller ud af styrekammeret, hver gang hovedventilen skal åbnes eller lukkes. Som følge heraf kan omstyrings-30 ventilens skifte- eller reaktionstid gøres særdeles kort, og takket være dens mindre dimensioner er ventilen også mindre kostbar. Skifte- og reaktionstiden for hjælpeventilen, der skal være udført i noget større dimensioner, kan på enkel måde holdes kort ved passende indret-35 ning af trykfluidum-drivorganerne, hvorfor også hoved- 151077 3 ventilens skifte- og reaktionstid kan gøres kort. Den korte reaktionstid er navnlig af betydning i fluidum-styrede automatiserede anlæg, hvori en række arbejds-5 forløb skal udføres i rask rækkefølge, især i de tilfælde, hvor hvert forløbs start styres direkte af afslutningen af det foregående forløb.

Opfindelsen forklares i det følgende nærmere under henvisning til den skematiske tegning, hvor fig. 1-3 viser 10 et udførelseseksempel på en ventil ifølge opfindelsen med dens komponenter i tre forskellige stillinger.

Den på tegningen anskueliggjorte ventil omfatter et hus 1 med et aksialt forskydeligt ventillegeme 2, der ved sin ene ende, til højre i tegningens figurer, samvirker med et 15 ventilsæde 3 i huset 1. I sin modsatte ende er ventillegemet 2 udformet som et stempel 4, der passer tæt i en cylindrisk boring i ventilhuset. Mellem stemplet 4 og sædet 3 er der dannet et første ventilkammer 5, og et andet ventilkammer 6 findes til højre for sædet 3. Mellem 20 stemplet 4 og ventilhuset l’s lukkede ende afgrænses et styrekammer 7. Ventilhusets to kamre 5 og 6 er bestemt for tilslutning til en ikke vist fluidumledning, hvis gennemstrømning styres ved hjælp af ventilen, og som det vil blive forklaret mere detaljeret nedenfor, kan strømnings-25 retningen i den tilsluttede ledning være vilkårlig. Som antydet med pile er ventilkammeret 5 tilgangskammer for ventilen i fig. 1 og 2, medens det i fig. 3 er afgangskammer .

En magnetisk aktiveret og fjederbelastet omstyringsventil 30 8 med to stillinger har fire porte, af hvilke de to gennem ledninger henholdsvis 9 og 10 er sluttet til hver sit af ventilkamrene 5 og 6. De to andre porte er gennem ledninger 11 og 12 sluttet til hver sin ende af en som glider udformet tostillings-trevejs-hjælpeventil 13, som har to 151077 4 tilgangsporte, der gennem grenledninger 14 og 15 er sluttet til ledningerne henholdsvis 9 og 10, samt en afgangsport, der gennem en ledning 16 er sluttet til ventilhuset 5 l's styrekammer 7. I dette kammer virker yderligere en trykfjeder 17, som påvirker ventillegemet 2 via det dermed fast forbundne trinstempel 4 i retning mod den i fig. 1 viste lukkede stilling.

Fig. 1 viser hovedventilen 1,2 og de tilhørende styre-10 ventiler 8 og 13 i den stilling, hvor omstyringsventilen 8 er stillet til lukning af hovedventilen, og hvor ventilkammeret 5 er tilgangskammer for ventilhuset 1. Som følge heraf er trykket i ventilkammeret 5 højere end i ventil-kammeret 6, og da disse tryk gennem ledningerne hen-15 holdsvis 9, 12 og 10, 11 påvirker hjælpeventilen 13's glider, virker også det relativt høje tilgangstryk fra ventilkammeret 5 gennem ledningerne 9, 14 og 16 i styrekammeret 7. Ventillegemet 2 og stemplet 4 er således, foruden af fjederen 17, påvirket af en mod højre virkende 20 resulterende kraft fra fluidumtrykkene, således at ventillegemet holdes i anlæg mod sædet 3.

Hvis der i denne situation gives ordre til åbning af hovedventilen, dvs. at omstyringsventilen 8's magnetspole sættes under spænding, skifter denne ventil om til den i 25 fig. 2 viste stilling. Herved ombyttes forbindelserne mellem ledningerne 9, 10 og 11, 12, således at hjælpe ventilen 13's glider nu påvirkes af en modsat rettet kraft, som forskyder den til sin modsatte yderstilling. Forbindelsen mellem ledningerne 14 og 16 afbrydes, og 30 sidstnævnte ledning forbindes i stedet med ledningen 15 og gennem ledningen 10 med ventilkammeret 6, hvori det relativt lave tryk på hovedventilen 1,2's nedstrømsside råder.

Det heraf følgende trykfald i styrekammeret 7 bevirker, at resultanten af fluidumkræfterne på ventillegemet 2 og 35 stemplet 4 nu skifter retning, og under forudsætning af, 151077 5 at resultanten kan overvinde fjederen 17's kraft, forskydes stemplet mod venstre og åbner derved for gennemstrømningen gennem ventilen.

5 Fig. 3 anskueliggør den situation, hvor omstyringsventilen 8 stadig har ordre til at holde hovedventilen 1,2 åben, men hvor strømningsretningen gennem sidstnævnte er den modsatte af den i fig. 2 viste. Som følge heraf er trykket nu højere i ventilkammeret 6 end i ventilkammeret 5, og da 10 forbindelsen mellem disse to ventilkamre og de to ender af ventilen 13's glider er uændret fra det i fig. 2 viste, påvirkes glideren nu i modsat retning, således at den indtager samme stilling som i fig. 1. Ventilhuset l's styrekammer 7 er derfor nu gennem ledningerne 16 og 14 15 sluttet til ledningen 9 og dermed til ventilkammeret 5, hvilket indebærer, at trykket i styrekammeret 7 stadig er lig med trykket på hovedventilen 1,2's nedstrømsside, og de på stemplet 4 og ventillegemet 2 virkende kræfter er derfor stadig rettet mod venstre, således at ventilen 20 forbliver åben.

Det vil ses, at dersom det ringformede areal af stemplet 4, som vender mod ventilkammeret 5, og arealet af ventillegemet 2’s endeflade, som vender mod ventilkammeret 6, hver for sig er lig med halvdelen af styrekammeret 7' s 25 tværsnitsareal, er de fluidumkræfter, som påvirker stemplet og ventillegemet mod venstre, uafhængige af fluidumets gennemstrømningsretning. Ved voksende strømningshastighed vokser det på ventillegemet virkende dynamiske tryk, hvorved ventillegemet trykkes mod venstre, 30 og gennemstrømningsarealet mellem dette og sædet vokser, medens arealet omvendt aftager ved faldende strømningsmængde. Ved passende konstruktion af ventilen kan gennemstrømningsarealet indstille sig efter mængdestrømmen på en sådan måde, at trykfaldet over sædet 35 er stort set uafhængigt af mængdestrømmen. Hvis ventilen

Claims (2)

151077 anvendes i et hydraulisk system med variabel pumpe, kan man opnå en meget hurtig omstyring af ventilen ved at kombinere en ordre til henholdsvis lukning eller åbning af 5 ventilen med henholdsvis en formindskelse eller forøgelse af pumpens leveringsmængde, hvorved ændringen i leverings-mængden understøtter den ønskede forskydning af ventil-legemet. I tilfælde af strømsvigt til styrekredsløbet sørger omstyringsventilen 8's fjeder for, at ventilhusets 10 styrekammer 7 altid uanset trykforholdene i det tilsluttede system er sluttet til ventilhusets tilgangstryk, hvorved ventilen enten lukker eller fastholdes i sin tidligere lukkede stilling. For fuldstændigheds skyld skal det nævnes, at det ovenfor 15 beskrevne styringssystem også med passende konstruktive ændringer vil kunne anvendes ved ventiler, hvor åbningen -i stedet for som ovenfor beskrevet lukningen - foregår ved tilslutning af ventilhusets styrekammer til det relativt høje tryk på opstrømssiden.

20 PATENTKRAV Fluidumstyret ventil af den art, der omfatter a) et ventilhus (1) med al) et første (5) og et andet (6) ventilkammer med et derimellem beliggende ventilsæde (3), 25 a2) et i ventilhuset (1) forskydeligt ventillegeme (2), der er indrettet til at samvirke med ventilsædet (3) og er fast forbundet med et trinstempel (4), hvis ene stempeloverflade påvirkes af fluidumtrykket i det første ventilkammer (5) og hvis anden og større 30 stempeloverflade påvirkes af fluidumtrykket i et i ventilhuset (1) udformet styrekammer (7), b) en tostillings-omstyringsventil (8), som kan betjenes af et eksternt kommandosignal for efter valg at skifte ventillegemet (2) mellem den åbne og lukkede 35 stilling, og 151077 σ) en trevejs-tostillings-hjælpeventil (13), som efter valg kan forbinde styrekammeret (7) med det første (5) eller det andet (6) ventilkammer, 5 kendetegnet ved, d) at tostillings-omstyringsventilen (8) er en fire-vejs-ventil og omfatter dl) en første tilslutning, der er forbundet med det første ventilkammer (5), 10 d2) en anden tilslutning, der er forbundet med det andet ventilkammer (6), d3) en tredje tilslutning, der er forbundet med et skifteorgan til at føre hjælpeventilen (13) til den ene endestilling, hvori den forbinder styrekammeret (7) 15 med det første ventilkammer (5), og d4) en fjerde tilslutning, der er forbundet med et skifteorgan til at føre hjælpeventilen (13) til den anden endestilling, hvori den forbinder styrekammeret (7) med det andet ventilkammer (6), samt 20 e) at tostillings-omstyringsventilen (8) i sin ene stilling forbinder den første tilslutning med den tredje og den anden tilslutning med den fjerde, og i sin anden stilling forbinder den første tilslutning med den fjerde og den anden tilslutning med den tredje.