DK166551B1 - Ventilindretning til en hydraulisk trykakkumulator - Google Patents

Description

i DK 166551 B1

Den forliggende opfindelse angår en ventilindretning til afspærring eller åbning af forbindelsen mellem en hydrostatisk maskine, der henholdsvis virker som motor eller som pumpe, og en ved hjælp af denne henholdsvis op- eller afla-5 delig hydraulisk akkumulator, hvilken ventilindretning iøv-rigt er af den i indledningen til krav 1 angivne art.

Ved en sådan ventilindretning styres en hydraulisk styrekreds i princippet ved hjælp af en lækagefri styreventil, til hvis betjening der kun fordres forholdsvis 10 små kræfter, og som leverer den til betjeningen af afspærringsvendtilen nødvendige kraft.

Afspærringsventilen er udformet som en 2/2-vejsventil i cartridge-udførelse. Denne udgør en indbygningsfærdig enhed og kan i givet fald med små omkostninger udskiftes med 15 en anden, tilsvarende ventil, når f.eks. sikkerhedsforskrifter skulle foreskrive en turnusmæssig fornyelse af afspærringsventilen.

Denne afspærringsventil har en styrecylinder, i hvilken et reguleringsstempel er monteret forskydeligt. Regule-20 ringsstemplet bærer et ventillegeme, der kan bringes til et hermetisk tætnende anlæg mod et ventilsæde og til stadighed lækagefrit tætne mod yderst høje trykfald, forudsat at der virker et tilstrækkeligt højt styretryk på reguleringsstemplet, thi de på begge sider af reguleringsstemplet herskende 25 tryk bestræber sig på at forskyde reguleringsstemplet således, at ventillegemet hæver sig fra ventilsædet.

For i de tilfælde at stille et tilstrækkeligt styretryk til rådighed er de to udgange af styreventilen på begge sider forbundet med en skifteventil, hvis tredie tilslutning 30 er forbundet med styrecylinderen på afspærringsventilen. Det trykfald, som styrer vekselventilen, svarer til det over afspærringsventilen foreliggende trykfald, idet det højeste, på denne forekommende tryk på vekselventilen overføres til styrecylinderen. Der virker således på reguleringsventilen 35 til stadighed et sådant tryk, der er tilstrækkeligt til at trykke ventillegemet tilstrækkeligt fast mod ventilsædet. Reguleringsstemplet er tætnende ført i styrecylinderen. Hver tilslutning af afspærringsventilen, der kun er adskilt fra DK 166551 B1 2 det indre af styrecylinderen ved hjælp af styrestemplet, er forbundet med trykakkumulatoren. Så længe afspærringsventilen er lukket, altså især på sådanne tidspunkter, hvor den med ventilindretningen ifølge opfindelsen udstyrede indret-5 ning ikke benyttes, optræder der således ikke henover reguleringsstemplet et trykfald, således at afspærringsventilen kan være ligeså lækagetæt afspærret over et vilkårligt langt tidsrum, som det var tilfældet ved de hidtil anvendte, håndbetjente afspærringsvetiler. Til åbning af afspærringsventi-10 len er der mellem dens styrecylinder og vekselventilen anbragt en lækagefri, fjembetjenelig styreventil, som i hvilestilling danner forbindelsen mellem vekselventilen og styrecylinderen, hvorimod den i arbejdsstillingen er afspærret mod vekselventilen og aflaster styrecylinderen mod tank el-15 ler forrådsbeholder. I denne styreventil hersker der som ovenfor nævnt det samme høje tryk som i afspærringsventilen, men det til styringen nødvendige gennemløb af hydraulisk væske er meget lille, da det kun anvendes til styring af afspærringsventilen. Derfor er det muligt at forsyne en så-20 dan ventil med et betjeningsdrev, der kan styres ved hjælp af et styresignal og som på tilstrækkelig kort tid pålideligt betjener ventilen. Da ventilen har en veldefineret hvilestilling, i hvilken den forbinder styrecylinderen på afspærringsventilen med vekselventilen, er der ved svigt i 25 styringen truffet forholdsregler, der afspærrer trykakkumulatoren. Styreventilen er udformet som en forskydningssædeventil med elektromagnetisk betjeningsindretning. Den har et ventilsæde, der i hvilestilling af styreventilen tætner dens tilslutning til tanken hermetisk, således at det i denne 30 driftstilstand fra styreventilen overførte styretryk ikke kan undvige til tanken. Styreventilen er endvidere udformet således, at de optrædende trykkræfter rettes tilnærmelsesvis vinkelret på bevægelsen af dens ventillegeme, således at der kun kræves forholdsvis små reguleringskræfter. På grund af 35 det lille, nødvendige kanaltværsnit må ventillegemet i styreventilen også kun tilbagelægge en forholdsvis kort skiftevej , således at en elektromagnet er helt tilstrækkelig som reguleringsdrev for styreventilen.

DK 166551 B1 3

Afspærringsventilen, skifteventilen, de hydrauliske dele af astyreventilen og de pågældende forbindelsesledninger er sammenfattet i en fælles blok.

Til teknikkens standpunkt hører også en 5 afspærringsblok, der har været beskrevet i fagtidsskriftet "Hydrobus", technischer Schlussbericht, dvs. teknisk konklusion - hydrostatisk bremseenergigenvinding i bybusser - april 1983. I dette er der på side 41 og side 286 vist og beskrevet en til en akkumulator hørende afspærringsblok af 10 den indledningsvis nævnte art.

Denne kendte akkumulatorafspærringsblok er i stand til at sammenfatte afspærringen såvel for en højtryks- som for en lavtryksakkumulator. Selvom denrie afspærringsblok muliggør en relativ kompakt udformning, er den behæftet med 15 visse ulemper. Da hver trykakkumulator har en vis rumlig udstrækning, kan den kendte afspærringsblok ikke anbringes umiddelbart ved den pågældende akkumulator, men må forbindes med denne ved hjælp af tilsvarende ledninger. Dette indebærer en vis sikkerhedsrisiko, for en sådan trykledning kan 20 f.eks. på grund af under driften optrædende rystelser blive utæt. Det må herved betænkes, at der i en højtryksakkumulator ved fuldstændig fyldning af denne i reglen kan herske et tryk på mere end 400 bar. Når den således trykpåvirkede højtryksakkumulator brat aflastes, kan der opstå skader i 25 styreventilen, i ledningsvejene og i afspærringsventilen.

Desuden kan det være nødvendigt at aflade den pågældende akkumulator ved reparations- eller vedligeholdelsesopgaver ved selve akkumulatoren eller ved afspærringsblokken.

I reglen sker dette ved hjælp af en med trykaflastning for-30 synet olieaftapning via separate indretninger i ekstra til formålet tilvejebragte oliebeholdere.

Det er på denne baggrund opgaven for den foreliggende opfindelse at forbedre den indledningsvis beskrevne ventilindretning i en sådan henseende, at den på sikker måde be-35 hersker op- og afladnngen af trykakkumulatoren, idet enhver form for systeminterne beskadigelsr undgås, og idet det om nødvendigt er muligt at tømme trykakkumulatoren på hurtig og enkel måde.

DK 166551 B1 4

Denne opgave løses i henhold til opfindelsen ved en ventilindretning af den i indledningen nævnte art og med de i den kendetegnende del af krav 1 angivne træk.

Fordelagtige udformninger af denne løsning er angivet 5 i de uselvstændige krav.

I henhold til opfindelsen er der i den fælles blok som yderligere organer placeret de i den kendetegnende del af krav 1 nævnte organer. Det drejer sig om en trykbegrænsningsventil, som forbinder trykakkumulatoren med tanken og 10 har til formål i tilfælde af, at et utilladeligt overtryk optræder i trykakkumulatoren, da automatisk at sænke dette overtryk til en tilladelig værdi. Et sådant utilladeligt overtryk kan eksempelvis hidrøre fra en mekanisk deformering af trykakkumulatoren eller på grund af dens opvarmning. Det 15 er således muligt at anbringe trykakkumulatoren sammen med ventilindretningen ifølge opfindelsen i et køretøj selv på sådanne steder, hvor den er udsat for solindstråling eller enden opvarmning. Endvidere sikres det gennem den sidstnævnte udformning, at trykakkumulatoren eventuelt i tilfælde af 20 et uheld ikke sprænges.

Endvidere er der i blokken ifølge opfindelsen i tilledningen mellem styrecylinderen og styreventilen til afspærringsventilen placeret en drøvling, samt en drøvling i den fra styreventilen til tanken førende aflastningsledning.

25 Disse drøvlinger sørger for at styrecylinderne, i hvilken der allerede som nævnt ovenfor kan herske et tryk på over 400 bar, ikke omtrent eksplosionsagtigt aflastes, hvilket kunne skade styreventilen, ledningerne eller afspærringsventilen.

30 yderligere er der i blokken ifølge opfindelsen place ret en afspærringsdrøvling i den mellem tanken og den den med trykakkumulatoren forbundne ledning. Denne afspærringsdrøvling tjener til risikofrit at aflaste trykket i akkumulatoren til tanken, hvilket f.eks. kan være nødvendigt, når 35 der skal foretages reparations- eller vedligeholdesesarbejder på trykakkumulatoren eller på ventilindretningen. Det er også muligt at forbinde en til afspærringsdrøvlingen hørende reguleringsmotor med en overvågningsindretning, der er til- DK 166551 Bl 5 sluttet de to ovennævnte målesteder således, at trykakkumulatoren automatisk tømmes, når der optræder en driftsforstyrrelse .

De nævnte trykmålesteder findes ifølge en foretrukken 5 udformning i henhold til opfindelsen på de to sider af afspærringsventilen, fortrinsvis i den pågældende styreledning til skifteventilen. Hvert trykmålested er udstyret med en trykmåleføler. Ved hjælp af disse to trykmålesteder kan man aftaste hver af de for driften og driftssikkerheden relevan-10 te tryk, således f.eks. forrådstrykket, trykket fra den som pumpe arbejdende hydrauliske maskine og tilsvarende flere.

Ved lukket afspærringsventil må det målte trykfald forblive konstant. Er dette ikke tilfældet, foreligger der en driftsforstyrrelse. De to målesteder kan være udstyret med en ind-15 retning, som ved en sådan driftsforstyrrelse tager forholdsregler til afhjælpning og/eller udløser en alarm.

Ved opfindelsen tilvejebringes der således en ventilindretning i form af en kompakt blok med sikkerhedsfunktioner for hydrauliske akkumulatorer og med en spærrestilling, 20 en gennemløbsstilling og mulighed for tømning af akkumulatoren umiddelbart til olietanken via en afspærringsdrøvling. Styretrykket til regulering af den egentlige afspærringsventil, som fortrinsvis er udformet som en 2/2-vejsventil i cartridgeudformning, modtages umiddelbart fra tilslutninger-25 ne til akkumulatoren eller den tilsluttede hydraulikenhed, idet der altid udvælges det højeste af de to tryk, for at opnå en tilforladelig holdevirkning. Endvidere er der måletilslutninger til regulering, styring eller kontrol. De i blokkens indre placerede arbejds- og styreledninger er rea-30 liseret ved hjælp af boringer, således at risikoen for beskadigelser af forbindelsesledningerne der er udelukket.

Blokken kan på fordelagtig måde påflanges umiddelbart på trykakkumulatoren, men det er imidlerid lige så godt og muligt at anbringe blokken overalt, hvor det af rumlige år-35 sager er særlig fordelagtigt. Herunder må blokken ikke uden videre være tilgængelig udefra.

Såvel 2/2-vejsventilen i cartridge-udformning som den styreventil, som styrer denne, er altid absolut tæt, når den DK 166551 B1 6 er lukket, således at der også over længere tidsrum på sikker måde undgås eventuelle trykfald som følge af lækage.

Til afstemning af reguleringstiden er der i styreledningerne placeret drøvlinger.

5 Afspærringsblokken ifølge opfindelsen er således me get kompakt og enkelt opbygget, kan fastgøres såvel på trykbeholderen som på et vilkårligt sted i køretøjet, og muliggør en fjernbetjening af ventilen, således at afspærringsblokken ifølge opfindelsne er egnet til elektrohydraulisk 10 regulering af akkumuleringshydraulikken. Den enkle opbygning garanterer endvidere den sikre funktion.

Genstanden ifølge opfindelsen skal i det følgende beskrives nærmere ved hjælp af den vedlagte, skematiske tegning, på hvis enkelte figur afspærringsblokken ifølge opfin-15 delsen er vist skematisk.

Den viste afspærringsblok 5 har tre hydrauliske tilslutninger og næmere betegnet en tilslutning P for en enten som pumpe eller arbejdsmaskine udformet hydraulikenhed, til-slutnigen S til en højtryks- ellr lavtryksakkumulator og 20 tilslutningen T til en tank eller forrådsbeholder.

I det indre af afspærringsblokken 5 er der anbragt en 2/2-vejsventil C i cartridge-udformning, der har en styrecylinder 6. I denne er der placeret på tætnende og bevægelig måde et reguleringsstempel 9, der på dets modsat trykrummet 25 af styrecylinderen 6 vendte side har et ventillegeme 10.

Dette ventillegeme 10 er indrettet til i den på tegningen viste endestilling lækagefrit at tætne i forhold til ventilsædet 11.

Ventilsædet 11 deler det indvendige rum af ventilen C 30 i et første rum 7 med en tilslutning B grænsende til reguleringsstemplet 9 og et andet rum 8 med en tilslutning A. Tilslutningen B er forbundet ved hjælp af en arbejdsledning 3 med akkumulatortilslutningen S, medens tilslutningen A ved hjælp af en arbejdsledning 4 er forbundet med tilslutningen 35 P for hydraulikenheden. Fortrinsvis er der i ventilen C en fjeder, der presser reguleringsstemplet 9 og derned ventillegemet 10 til anlæg mod ventilsædet 11.

Arbejdsledningen 4 er ved hjælp af en styreledning 1 7 DK 166551 B1 forbundet med den ene indgang til en vekselventil WV, hvis anden indgang er forbundet ved hjælp af en styreledning 2 med arbejdsledningen 3. De to styreledninger 1 og 2 og dermed også den pågældende arbejdsledning 4 og 3 er altid for-5 synet med en måletilslutning M', respektive M", på hvilken der er placeret en trykmålesonde.

Udgangen fra vekselventilen WV er ved hjælp af en anden styreledning 10 forbundet med styrecylinderen 6 på ventilen C.

10 Skifteventilen WV har et ventillegeme, der altid af spærrer den ene af de to indgange, således at styrecylinderen 6 altid bringes i forbindelse med den af arbejdsledningerne 3 og 4, i hvilken det højeste tryk findes. Der sørges således til stadighed for, at når styrecylinderen 6 påvirkes 15 af et tryk, er dette så højt, at ventillegemet 10 på ventilen C forbliver presset mod ventilsædet, således at den er tæt.

I styreledningen 15 er der en styreventilventil W (Wegesitzventil), hvis hvilestilling er vist på tegningen, 20 og som ved betjening af en elektromagnet 12 bevæges mod kraften af en fjeder 13 ud fra denne hvilestilling.

I hvilestillingen forbinder styreventilen W de to grene af styreledningen 15, mellem hvilke styreventilen W er anbragt. Samtidig afspærres ved hjælp af en absolut tæt ven-25 tilsædetætning en aflastningsledning 14, som forbinder styreventilen W med tilslutningen 10 for forrådsbeholderen.

Forskydes nu styreventilen W ved aktivering af elektromagneten 12 mod virkningen af fjederen 13, bliver den gren af styreledningen 15, der fører til afspærringsventilen 30 C, forbundet med aflastningsledningen 11, medens den anden gren af styreledningen 10 tætnes hermetisk. I dette tilfælde tømmes styrecylinderen 6 ved hjælp af tilslutningen T og bliver således trykfri, således at der på reguleringsstemplet 9 på ventilen C kun virker det i dens indvendige rum 7 35 og 8 herskende tryk, hvilket forskyder dette reguleringsstempel 9 på tegningen opefter og således løfter ventillegemet 10 fra ventilsædet 11, hvorved de indvendige rum 7 og 8 og dermed tilslutningerne B og A af ventilen bliver forbun- DK 166551 B1 8 det med hinanden, hvorved der mellem tilslutningerne S og P via arbejdsledningerne 3 og 4 uhindret kan strømme hydraulisk arbejdsvæske.

Mellem afspærringsventilen C og styreventilen W er 5 der en første drøvling DR', og mellem denne og tanktilslutningen 14 er der i ledningen 11 en anden drøvling DR". Disse to drøvlinger er bestemt til at forhindre det eksplo-sionsagtige trykfald i styrecylinderen 6 på afspærringsventilen C og muliggør den regulerede, men hurtige åbning af 10 afspærringsventilen C med en forudbestemt hastighed eller en forudbestemt åbningstid.

De hidtil beskrevne træk er fuldt tilstrækkelige for funktionen af afspærringsblokken ifølge opfindelsen, idet der eventuelt endda kan gives afkald på trykmålingstilslut-15 ningerne M' og M". Det foretrækkes imidlertid, at afspærringsblokken har endnu en trykbegrænsningsventil DB, som forbinder arbejdsledningen 3 med aflastningsledningen 14 og således tilslutningerne S og T med hinanden. Denne trykbegrænsningsventil DB aflaster eventuelle trykforøgelser på 20 grund af ydre påvirkninger, (fx temperatur, deformation osv.), som især kan optræde i tilfælde af et uheld. Såvidt stigningen af trykket i trykakkumulatoren ved den ydre påvirkning ikke kan antage en kritisk værdi, kan ventilen DB bortfalde.

25 Parallelt med denne ventil DB er der placeret en af- spærringsdrøvling D, ved åbning af hvilken arbejdsledningen 3 ligeledes kan forbindes med aflastningsledningen 14 og dermed tilslutningen S til trykakkumulatoren med tilslutningen T til forrådsbeholderen. Det er således muligt ved åb-30 ning af afspærringsdrøvlingen D at aflade trykakkumulatoren og gøre denne trykfri. Dette er fx nødvendigt, når der skal foretages reparationer eller en udskiftning af hydraulikolien.

Afspærringsdrøvlingen D kan være fjernbetjent og kob-35 let til en overvågningsindretning eller en føler. Således er det fx muligt at koble afspærringsdrøvlingen D således sammen med det dæksel, som aflukker indretningen, at man ved aftagning af dette dæksel på grund af sikkerhedsforhold tøm- 9 DK 166551 B1 mer trykakkumulatoren. Det er også muligt at forsyne afspær-ringsdrøvlingen D med en let tilgængelig håndbetjening, ved hjælp af hvilken trykakkumulatoren fx ved en ulykke kan aflades .

5 Den viste sikkerheds- eller afspærringsblok har føl gende funktioner.

1. I den på tegningen viste hvilestilling er afspærringsventilen C lukket.

2. Når W aktiveres, åbner C.

10 3. Eventuelle trykforøgelser på grund af ydre ind flydelser aflastes ved hjælp af DB.

4. Ved åbning af D kan trykakkumulatoren tømmes ud i tanken.

5. Cartridge-elementet C påvirkes altid med det 15 højeste tryk fra de to tilslutninger A eller B.

Claims (2)

1. Ventilindretning til afspærring eller åbning af for-5 bindeisen mellem en hydrostatisk maskine, der henholdsvis virker som motor eller som pumpe, og en ved hjælp af denne henholdsvis op- eller afladelig hydraulisk akkumulator, og med: a) en lækagefri, gennem en 2/2-vejsventil i cartridge-10 udformning fremstillet afspærringsventil (C) med en tilslutning (B) til trykakkumulatoren (S) og en tilslutning (A) til den hydrauliske maskine (P), hvilken ventil desuden har et i en styrecylinder (6) under tætning bevægeligt reguleringsstempel (9), der kan belastes med og aflastes for et styre- 15 tryk, og som bærer et ved trykbelastning lækagefrit tætnende mod et ventilsæde (11) anliggende ventillegeme (10), som åbner respektive afspærrer forbindelsen mellem de to tilslutninger (A,B), b) en skifteventil (WV), som til enhver til er forbundet 20 via en af to styreledninger (1,2) til hver sin af de to tilslutninger (A,B) på afspærringsventilen (C), samt tilsluttet via en tilledning (15) på styrecylinderen (6) på en sådan måde, at den til enhver tid er forbundet med den af tilslutningerne (A,B), i hvilken trykket er højest, og 25 c) en i tilledningen (15) fra skifteventilen (WV) til styrecylinderen (6) på afspærringsventilen (C) placeret, som balanceret sædeventil med elektromagnetisk betjeningsindretning udformet, fjernstyret lækagefri styreventil (W), som i sin ene stilling adskiller tilledningen (15) mellem skifte-30 ventilen (WV) og styrecylinderen (6) og aflaster denne til omkobling af afspærringsvetilen (C) til gennemstrømningsstilling via en aflastningsledning (14) til en tanktilslutning (T), samt i den anden stilling lader et i tilledningen herskende styretryk til styrecylinderen (6) passere til af-35 spærring af afspærringsventilen (C), idet afspærringsventilen (C), skifteventilen (WV), de hydrauliske dele af styreventilen (W), eventuelle andre organer samt de tilhørende forbindelsesledninger er samlet i en fælles blok (5), 11 DK 166551 B1 kendetegnet ved, at den fælles blok (5) som yderligere organer er forsynet med: en ved opnåelsen af det tilladelige maksimaltryk åbnende trykbegrænsningventil (DB), som er indkoblet mellem 5 den til tanktilslutningen (T) førende aflastningsledning (14) og den til trykakkumulatortilslutningen (S), samt til tilslutningen (B) på afspærringsventilen (C) tilsluttede, med trykakumulatoren (S) forbundne ledning (3), en drøvling (DR') i tilledningen (15) mellem styre-10 ventilen (W) og styrecylinderen (6) og afspærringsventilen (C), en drøvling (DR") i den fra styreventilen (W) til tanktilslutningen (T) førende aflastningsledning (14), og en afspærringsdrøvling (D) mellem nævnte aflastnings-15 ledning (14) og nævnte ledning (3) og indrettet til udtømning efter behov af trykakkumulatoren (S) i tanken.

2. Ventilindretning ifølge krav 1, kendetegnet ved, at de to tilslutninger (A,B) på afspærringsventilen (c) henholdsvis de til tilslutningerne 20 (A,B) tilsluttede ledninger (2,3 respektive 1,4) omfatter et trykmålested for en tryksignalgiver (M',M").