DK169044B1 - Trykbegrænsningsventil - Google Patents

Description

DK 169044 B1

Den foreliggende opfindelse angår en trykbegrænsningsventil ifølge overbegrebet til krav 1.

Fra bogen "Grundlagen der Olhydraulik" af Backé, Aachen 5 1979, side 248, er det kendt at udforme en to-vejs-ventil med et hus og et ventilelement således, at ventilelementets endeflader i lukket tilstand har forskelligt store trykangrebsflader. Ved trykangrebsflader forstås herved de flader, på hvilke det i ventilen herskende tryk virker i 10 aksial retning, dvs. i ventilelementets bevægelsesretning.

Ventilelementet har en drosselåbning. Den foran denne liggende trykangrebsflade er mindre end den trykangrebsflade, der ligger efter drosselåbningen. Disse ventilelementer kan derfor kun åbnes af en strømmende væske. Et statisk 15 tryk i ventilen presser ventilelementet fast mod det tilhørende ventilsæde. Et statisk overtryk kan dermed ikke begrænses. Derudover udgør disse ventiler på grund af det til ventilelementernes aktivering nødvendige trykfald en betydelig strømningsmodstand for en væske, som skal ledes 20 igennem ventilen.

Sådanne trykbegrænsningsventiler kan anvendes i hydrauliske anlæg af forskellig art, fx i styrekredse, styreindretninger eller kraftgiversystemer.

25

Fra DE 31 28 667 C2 kendes en trykbegrænsningsventil til hydraulikanlæg med en styreglider, som fra en pumpe over et drosselsted kan presses mod en fjeder. Denne styreglider har en boring, som over en tvær boring er forbundet med 30 en beholder. På den ene side af tværboringen fører drosselstedet til en glider-endeflade. På den anden side af tværboringen er styreglideren udformet som sædeflade af en fjederbelastet overtryksventil. Så længe der hersker ønskede referencetrykværdier i systemet, gennemstrømmes den 35 aksiale boring ikke af trykmidlet. Styregliderens aksiale boring tjener udelukkende til forbindelsen med styretryk- DK 169044 B1 2 fladerne og ved overskridelse af en grænseværdi til væskeudløbet. Ved indbygning af denne styreglider i en rørledning påvirkes gennemstrømningen af trykmidlet gennem rørledningen. Den udgør en høj strømningsmodstand og er der-5 med årsag til et stort tryktab. Endvidere er det på enkel måde ikke muligt at installere den kendte trykbegrænsningsventil i en allerede eksisterende rørledning på grund af sin dyre konstruktive opbygning.

10 Formålet med den foreliggende opfindelse er at angive en trykbegrænsningsventil for statisk tryk, som kan installeres i en rørledning således, at væskens normale gennemstrømning ikke generes.

15 Denne opgave løses ifølge opfindelsen ved en trykbegrænsningsventil ifølge overbegrebet til krav 1 ved de i den kendetegnende del i krav 1 angivne kendetegn.

Ved denne konstruktion er de to trykangrebsflader anbragt 20 således, at ved ensartet tryk inden i ventilen udøver dette på ventilelementet en kraft, som virker mod fjederkraften på ventilelementet. Derved kan også statiske tryk bevæge ventilelementet til en åbningsstilling. Det er ikke nødvendigt ved drosling at frembringe et trykfald i venti-25 len til ventilaktiveringen. Derved kan tilbagestillingsfjederen for ventilelementet dimensioneres relativt svag, da den kun skal optage kraften, som fås af produktet af overtrykket og fladedifferensen mellem de to trykangrebsflader. Ventilen kan have små ydre dimensioner og er enkel 30 at fremstille. Det hulcylindriske ventilelement har en gennemgående aksial boring, som kan have et stort tværsnit, da den næsten kan strække sig over ventilelementets samlede tværsnit.

35 Fordelagtige udformninger af opfindelsen er angivet i underkravene .

DK 169044 B1 3

Trykangrebsfladerne er ifølge krav 2 fortrinsvis anbragt på endesiden. Forholdsvis små flader er tilstrækkelige.

Især bør ifølge krav 3 boringens diameter være større end 5 halvdelen af indgangsåbningens diameter.

Udformningen ifølge krav 4 tjener til at lette montagen.

Ventilen kan være udformet som sæde- og som gliderventil, 10 som krav 5 og de følgende krav forklarer mere udførligt.

I en foretrukken udførelsesform ifølge krav 8 kan trykbegrænsningsventilen også have en efterfyldningsfunktion.

Derved fjernes ikke kun et overtryk i ventilen ved, at 15 væsken kan strømme ud i udløbskanalen, men også et undertryk i ventilen fjernes ved, at fra udløbskanalen kan væske strømme ind i ventilen.

Konstruktivt foretrukne løsninger er angivet i kravene 9 20 og 10.

Opfindelse beskrives nedenstående ved hjælp af foretrukne udførelseseksempler i forbindelse med tegningen, der viser i 25 fig. 1 en første udførelsesform af trykbegrænsningsventilen og fig. 2 en anden udførelsesform af trykbegrænsningsven-30 tilen med efterfyldningsfunktion.

En trykbegrænsnings vent il l har et cylindrisk hus 2, et deri bevægeligt lejret cylindrisk ventilelement 3 samt en fjeder 4, som er anbragt mellem huset 2 og ventilelementet 35 3. Huset 2 har en indgangsåbning 6, en over for denne lig gende udgangsåbning 7 samt en i cylindervæggen 8 radialt DK 169044 B1 4 forløbende, af flere boringer bestående udløbskanal 9. I huset 2 er der fra udgangsåbningen 7 skruet en bøsning 5 ind i et indvendigt gevind 10. Huset 2 har på den mod udgangsåbningen 7 vendte ende et udvendigt gevind 11 til 5 iskruning i en hydraulisk indretning. På husets 2 anden ende er der på den ydre side anbragt en O-ring 12. I udløbskanalens 9 område udvider husets 2 indvendige diameter sig i forhold til indgangsåbningens 6 diameter.

10 På den mod indgangsåbningen vendte ende af denne udvidelse har huset 2 et ventilsæde 13, mod hvilket ventilelementet 3 i hvilestilling bringes til anlæg ved hjælp af fjederens 4 virkning. Det cylindriske ventilelement 3 har en gennemgående boring 14, hvis diameter er tilnærmelsesvis så stor 15 som ventilelementets 3 mindste udvendige diameter. Med andre ord er væggen af den ventilelementet 3 dannende hulcylinder relativ tynd. Boringen 14 er på begge ender affaset for ikke at lade nogen strømningshvirvel opstå, som forøger ventilens 1 strømningsmodstand.

20 På den mod ventilsædet 13 vendte side har ventilelementets 3 væg udvendigt et radialt fremspring 15, således at ventilelementet 3 dér har en større diameter end indgangsåbningen 6. På den i hvilestilling mod ventilsædet 13 anlig-25 gende side har fremspringet 15 en af skråning. Af skråningens hældning har med hensyn til trykbegrænsningsventilens 1 længdeakse en vinkel i området 20° - 80°. På den anden side tjener fremspringet 15 som understøtning for fjederen 4. Bortset fra fremspringet 15 er ventilelementets 3 væg i 30 det væsentlige af konstant tykkelse. Bøsningen 5 har en i det væsentlige lige så stor indvendig diameter som ventilelementets 3 udvendige diameter og tjener som føring for ventilelementet 3, som er lejret aksialt bevægeligt i bøsningen 5. Den kan være tætnet mod ventilelementet 3 ved 35 hjælp af en O-ring 16. Bøsningen indsnævrer husets 2 indvendige diameter på den bort fra ventilsædet 13 vendte 5 DK 169044 B1 side af udvidelsen til en diameter, som er mindre end indgangsåbningens 6 diameter. Bøsningen 5 tjener samtidig som anden understøtning for fjederen 4, således at denne er indspændt mellem ventilelementets 3 fremspring 15 og bøs-5 ningen 5. Ved at ændre bøsningens 5 stilling i huset 2 kan fjederens 4 forspænding indstilles.

Ventilelementet 3 har nu på sine to ender to angrebsflader af uens størrelse for et i trykbegrænsningsventilens 1 10 herskende tryk. Den større FE af de to flader er derved indgangsåbningens 6 tværsnitsflade minus tværsnitsfladen af boringen 14, mens den mindre F^ af trykangrebs fladerne bestemmes af den af bøsningens 5 indvendige diameter definerede tværsnitsflade minus tværsnitsfladen af boringen 15 14.

Ved et i trykbegrænsningsventilen 1 herskende tryk P virker på ventilelementet 3 en kraft mod kraften af fjederen 4, som er lig med produktet af trykket P og differensen 20 mellem de to trykangrebsflader FE - F^. Overstiger denne kraft fjederens 4 kraft, så bevæges ventilelementet 3 bort fra ventilsædet 13, og en i ventilen 1 værende væske kan strømme ind i udløbskanalen 9 gennem den fremkommende åbning. Når trykket i ventilen 1 derpå falder, bevæger fje-25 deren 4 igen ventilelementet 3 mod ventilsædet 13.

I fig. 2 er vist en på det samme princip beroende gliderventil 101. Denne ventil har et hus 102, et ventilelement 103, en som tallerkenfjederstabel udformet overtryksfjeder 30 104, en skruering 105, en efterfyldningsfjeder 108, en bøsning 113 og en stopring 111. Huset 102 har en indgangsåbning 106, en udgangsåbning 107 og en udløbskanal 109. Bøsningen 113 er anbragt i huset 102 i udløbskanalens 109 område og aksialt ubevægelig i forhold til denne.

35 DK 169044 B1 6

Ventilelementet 103 i bøsningen 113 er lejret forskydeligt fra en hvilestilling mod efterfyldningsfjederens 108 virkning i den ene retning og mod overtryksfjederens 104 virkning i den anden retning. Efterfyldningsfjederen 108 un-5 derstøttes derved med sin anden ende mod huset 102. Overtryksfjederen 104 understøttes ved en ende mod den i et indvendigt gevind 110 i udgangsåbningen 107 indskruet skruering 105. Med sin anden ende virker den mod stopringen 111, som på sin side presses mod ventilelementet 103.

10 Stopringens 111 mulighed for bevægelse i retning af overtryksfjederens 104 kraftvirkning begrænses af bøsningen 113.

Bøsningen 113 har en i det væsentlige hulcylindrisk form.

15 Dens udvendige diameter svarer til husets 102 indvendige diameter i udløbskanalens 109 område. I det indre har bøsningen 113 tre forskellige diametre: En første diameter i området mellem stopring 111 og udløbskanal 109, en anden diameter, som er større end den første, i udløbskanalens 20 109 område og en tredie diameter, som er mindre end den anden, men større end den første, i området mellem udløbskanal 109 og efterfyldningsfjeder 108. Bøsningen 113 har i udløbskanalens 109 område boringer 112, gennem hvilke .en styreåbning 116, nemlig den af den anden diameter dannede 25 udvidelse, i bøsningen 113 står i forbindelse med udløbskanalen 109.

Ventilelementet 103 er et i det væsentlige cylindrisk legeme med en gennemgående aksial boring 115 med i det væ-30 sentlige konstant diameter. Det har to forskellige udvendige diametre, som svarer til bøsningens 113 første og tredie indvendige diameter. Ventilelementet 103 har dermed to forskellige vægtykkelser. Afsnittet med den tykkere vægtykkelse, mod hvilket efterfyldningsfjederen 108 tryk-35 ker, har en af radiale boringer 114 og en ringnot bestående styreåbning 117.

DK 169044 B1 7

Ventilelementet 103 har således to trykangrebsflader FE1 og FA1 for et i gliderventilen 101 herskende tryk , mens det har en trykangrebsflade F^2 for et i udløbskanalen 109 herskende tryk P2. Sidstnævnte trykangrebsflade FA2 er 5 mindre end trykangrebs fladen F^, men den behøver ikke at være det. Dens virkning kan formindskes af en modsat rettet trykangrebsflade på ventilelementet i udløbskanalen.

Kraften på ventilelementet 103 opstår som forklaret i sam-10 menhæng med fig. 1. Overstiger ved et tryk P1 i ventilen den deraf udøvede kraft på ventilelementet 103 overtryksfjederens 104 kraft, forskydes ventilelementet 103 mod virkningen af overtryksfjederen 104 i retning af pilen X^r til styreåbningen 117 i ventilelementet 103 kommer i for-15 bindelse med styreåbningen 116. Derved kan en del af den i ventilen 101 værende væske strømme ind i udløbskanalen 109. Aftager trykket P^, forskyder overtryksfjederen 104 igen ventilelementet 103 til sin hvilestilling.

20 Hersker der på den anden side i udløbskanalen 109 et tryk P2, som er så højt, at den af det udøvede kraft på ventilelementet 103 er større end summen af den af trykket P1 udøvede kraft og efterfyldningsfjederens 108 kraft, forskydes ventilelementet 103 i retning af pilen X2 mod virk-25 ningen af efterfyldningsfjederen 108, til der opstår en åbning mellem enden af ventilelementet 103 og styreåbningen 116 i bøsningen 113, gennem hvilken en i udløbskanalen 109 værende væske kan strømme ind i ventilen. Efter indstillingen af en trykudligning forskyder efterfyldnings-30 fjederen 108 igen ventilelementet 103 til sin hvilestilling.

Trykbegrænsningsventilen kan derfor reagere på såvel overtryk som undertryk i en hydraulisk ledning. Reaktionsvær-35 dierne kan tilpasses de aktuelle betingelser ved valg af DK 169044 B1 8 trykangrebsfladernes fladeforhold og/eller ved valg af fjederkræfterne.

Claims (10)

1. Trykbegrænsningsventil (l) med et hus (2; 102), som 5 har en indgangsåbning (6; 106), en udgangsåbning (7; 107), der ligger over for denne, og en radialt dertil forløbende udløbskanal (9; 109), med et i det væsentlige hulcylindrisk udformet, med et lukkestykke forsynet ventilelement (3; 103), som er gennemstrømmet af 10 væske, og som er lejret bevægeligt inden i huset (2; 102. og har to over for hinanden liggende trykangrebs-flader (FA, FE; FA1, FE1) af forskellig størrelse, og med mindst en fjeder (4; 104), som er anbragt mellem hus (2; 102) og ventilelement (3; 103) og holder ven- 15 tilelementet (3; 103) i lukkestilling, kende tegnet ved, at den i samme retning som fjederen (4/ 104) virkende første trykangrebs flade (F^, FAi) er mindre end den i modsat retning virkende anden trykangrebsflade (FE, FE1), og at ventilelementet (3; 20 103) har en gennemgående aksial boring (14; 115) med en i det væsentlige konstant indvendig diameter.

2. Trykbegrænsningsventil ifølge krav 1, kendetegnet ved, at trykangrebsfladerne (FA, FE;

25 FA1' FE1^ er ankra9t Pa ventilelementets (3; 103) en deside.

3. Trykbegrænsningsventil ifølge krav l, kendetegnet ved, at den gennemgående boring (14; 3 0 115) har en diameter, som er større end halvdelen af indgangsåbningens (6; 106) diameter.

4. Trykbegrænsningsventil ifølge et af kravene 1-3, kendetegnet ved, at huset (2) har en ind- 35 skruelig bøsning (5), som tjener som udvendig føring for ventilelementet (3), indsnævrer husets (2) indven- DK 169044 B1 dige diameter på den bort fra indgangsåbningen (6) vendte side af ventilelementet (3) til en diameter, som er mindre end indgangsåbningens (6) diameter, og ved hvis hjælp fjederen (4), som omgiver ventilelemen-5 tet, kan forspændes, og at ventilelementet (3) har et som lukkestykke tjenende radialt fremspring (15) med en større diameter end indgangsåbningen (6) i området af den større (F^,) af de to trykangrebsflader.

5. Trykbegrænsningventil ifølge krav 4, kendeteg net v e d, at fjederen (4), som omgiver ventilelementet (3), er understøttet mod det med et ventilsæde (13) samvirkende radiale fremspring (15) af ventilelementet (3) og er anbragt i huset (2) i udløbskanalens 15 (9) område.

6. Trykbegrænsningsventil ifølge et af kravene 1-5, kendetegnet ved, at den aksiale boring (14) er affaset i området af ventilelementets (3) en- 20 der.

7. Trykbegrænsningsventil ifølge et af kravene 1-3, kendetegnet ved, at ved udformning som gliderventil har ventilelementet (103) mindst en radi- 25 al styreåbning (117), som ved åbning overlapper en med udløbskanalen (109) forbundet styreåbning (116).

8. Trykbegrænsningsventil ifølge et af kravene 1-3 og 7, kendetegnet ved, at der mellem hus (102) 30 og ventilelement (103) er anbragt en yderligere fjeder (108), som modvirker den første fjeder (104), at ventilelementet (103) kan forskydes ud af hvilestillingen for at åbne i to retninger, og at ventilelementet (103) har en yderligere trykangrebsflade (FA2)» som i 35 hvilestilling står i forbindelse med udløbskanaltryk- DK 169044 B1 ket og virker i samme retning som den første trykangrebsflade (FA1) ·

9. Trykbegrænsningsventil ifølge krav 8, kende- 5 tegnetved, at ventilelementet (103) over sin længde har to forskellige vægtykke1ser, hvorved den tyndere vægtykkelse er anbragt i udløbskanalens (109) område, så at den således dannede aftrapning danner den yderligere trykangrebsflade (FA2)' ot? den radiale 10 styreåbning (117) er anbragt i det tykkere område, og at huset (102) på den mod udgangsåbningen vendte side af udløbskanalen (109) har en diameter, som svarer til den udvendige diameter af ventilelementets (3) tyndere del, og på den mod indgangsåbningen vendte side af 15 udløbskanalen har en diameter, som svarer til den ud vendige diameter af ventilelementets (3) tykkere del.

10. Trykbegrænsningsventil ifølge krav 8 eller 9, kendetegnet ved, at ventilelementet (103) er 20 omgivet af en en del af huset (102) dannende bøsning (113), og at den første fjeder (104) er understøttet mod en stopring (111), som alt efter driftsstilling ligger an mod endesiden af denne bøsning og/eller ven-tilelementet. 25