DK173402B1 - Trykmediumventil - Google Patents

Description

i DK 173402 B1

Trykmediumventil

Opfindelsen angår en ventil til medier under tryk udfor-5 met som en patron, der kan skrues ind i en ventilblok for at forbinde ventilen til en trykmediumkanal i ventilblokken, hvor ventilen omfatter et ventilhus forsynet med tillob og afløb og formet som en bøsningagtig del af patronen, så den kan skrues ind i ventilblokken, hvor en 10 hovedventilprop er anbragt bevægeligt i huset til en i det uendelige variable styring af en trykmediumstrømning gennem ventilen i trykmediumkanalen med hjælp af en styrestrømning, der udgår fra trykmediumstrømningen og som styres af en kontrollerbar styrestrømningsventil, idet 15 styrestrømningen passerer gennem et variabelt reguleringsorgan for styrestrømningen anbragt i hovedven-tilproppen. Sådanne' ventiler er kendte fra for eksempel EP-A-079 870.

20 Ventiler af den ovennævnte slags er allerede kendt, selv i udførelsesformer til anbringelse i ventilblokke til dannelse af flerfunktionsventiler, I disse kendte udførelsesformer er trykmediumventilen selv udformet som en enhed, der er adskilt fra dens tilhørende styrestrøm-25 ningsventil, der ligeledes er en separat enhed og således må monteres separat i ventilblokken og deri forbindes til selve trykmediumventilen på en sådan måde, at styrestrømningen, der udgår fra trykmediumstrømningen, kan styres af styrestrømningsventilen. Enhver ventilblok, der 30 benyttes i denne forbindelse, må derfor udformes med sty-restrømningskanaler fra det variable reguleringsorgan for styrestrømningen i ventilen til styreventilens tilløb og 2 DK 173402 B1 fra dens afløb tilbage til trykmediumventilen efter dennes afløb. Nødvendigheden for et antal af sådanne kanaler bevirker en kompliceret fremstilling af ventilblokken/ og en sådan fremstilling kan ikke standardiseres særlig me-5 get, hvilket specielt er tilfældet ved komplicerede fler-funktionsventiler, som f.eks. retningsventiler, som for deres funktion kræver mindst fire trykmediumventiler af den i indledningen beskrevne type, samt tilhørende styrestrømningsventiler og andre funktionsventiler, som også 10 må anbringes i ventilblokken og forbindes til en passende ventil for at opnå den tilsigtede funktion.

Formålet med opfindelsen er derfor at angive en trykme-diumventil af den ovenfor beskrevne slags, som er kompakt 15 og udformet som en patron, der kan skrues ind i en ventilblok, idet patronen er en enhed, der indeholder styrestrømningsventilen og trykkompensationsorganer samt selve trykmediumventilen.

20 Dette formål opnås med en trykmediumventil ifølge opfindelsen med de karakteriserende egenskaber, som er anført i kravene.

Opfindelsen vil blive beskrevet nærmere i det følgende 25 under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 er et snit gennem en ventil ifølge opfindelsen anbragt i sin ventilblok, 30 fig. 2 viser størstedelen af den egentlige ventil i fig.

1 i en større målestok, og i 3 DK 173402 B1 fig. 3 viser, delvis i snit, den øvre del af en ventil ifølge opfindelsen og viser to alternative måder til fastgørelse af justeringsorganer, som hører til ventilen.

5 Trykmediumventilen ifølge opfindelsen omfatter et ventilhus 1 med et tilløb._2 udformet som en eller flere åbninger og et afløb 3, hvor disse leder henholdsvis ind til og ud fra et ventilkammer 4, som rummer en bevægeligt anbragt ventilprop 5, og som er anbragt inde i huset 1. I 10 sin lukkede stilling holdes denne ventilprop 5 tæt anlagt mod et ventilsæde 6, som omgiver afløbet 3. Huset 1 er udvendigt forsynet med et gevind 7 til at gribe ind i gevindet i forbindelseshullet 101 i en ventilblok 100 for at forbinde ventilen til den tilsigtede strømningskanal 15 102. Hed andre ord fungerer huset 1 som en patron, der hurtigt og let forbindes ved ganske simpelt at skrue den tæt ind i det tilsigtede forbindelseshul i ventilblokken 100, og som har pakninger 8 på begge sider af tilløbet 2 såvel som over husets gevinddel 7 for at tætte huset 1 20 mod forbindelseshullets væg på i og for sig kendt vis.

Disse pakninger 8 er^Jrver anbragt i periferiske riller 9 på ydersiden af ventilhuset, og hver omfatter en tætningsring og en bærerring 11.

25 Hovedventilproppen 5 har en endeflade 12, som ved at samvirke med sædefladen 6 i huset 1 lukker for ventilafløbet 3 og holdes i sin lukkede position af kraften P, som virker på en endeflade af proppen, hvilken overflade vender væk fra tryksiden og er anbragt i et rum 13, der er dan-30 net i huset 1 som .styrestrømningskammer. Kamret 13 er forbundet til tilløbet via en styrestrømningskanal 15, der er lavet i ventilproppen 5, og til afløbet 3 og den 4 DK 173402 B1 trykmediumstrømning, som ventilen skal styre, via en styrestrømningskanal 16 i ventilen efter styrestrømningskamret 13. En styrestrømningsventil 18 er anbragt i kanalen 16 fra styrestrømningskamret 13 til ventilafløbet 3, hvor 5 denne ventil 18 aktiveres af et justeringsorgan 17, passende i form af en solenoide. Ved hjælp af styreenheden, der omfatter justeringsorganet 17 og styrestrømningsventilen 18 kan der skabes en styrestrømning fra kamret 13, således at hovedstrømningen gennem ventilen kan styres 10 helt uafhængigt af trykket, ved at ventilproppen 5 af styrestrømningen bringes til at bevæge sig fra sin lukkede stilling til enhver ønsket eller krævet åben stilling.

Styrestrømningen udgår således fra hovedstrømningen før 15 eller efter ventiltilløbet 2, og for at lede styrestrømningen væk fra hovedstrømningen og til styrestrømningskamret 13 på den bedste måde er kanalen 15 udformet som en rille eller åbning 19, der er lavet i proppen 5 og fungerer som et variabelt reguleringsorgan. Selv i prop-20 pens lukkede position har dette organ en vis forbindelse med styrestrømningskamret 13 via hullet 20, samt med ventiltilløbet 2. Denne forbindelse består af en åbning 21 mellem en cylindrisk del 22 af proppen 5 og defineret ved en ringformet endeflade 23 og en periferisk rille 24, som 25 er lavet i proppen 5, således at den er i forbindelse med åbningen 19. Denne cylindriske del 22 af proppen har en diameter, som skal være mindre end diameteren på det cylindriske ventilkammer 4, hvori proppen 5 er bevægeligt anbragt i huset 1, for at danne den nævnte åbning 21. Den 30 aksiale længde af denne åbning skal være adskillige gange større end åbningens radiale bredde, således at åbningen danner en indskrænkning 25 ved dens tilløb og resulterer 5 DK 173402 B1 i, at den sørger for laminar strømning, hvilket medfører et ekstra trykfald. Styrestrømningen fra ventilens trykside, det vil sige fra tilløbet til styrestrømningskamret 13, vil således være „mindre følsom for det benyttede 5 trykmediums viskositet, hvilket betyder, at tværsnitarealet for styrestrømningskanalerne vil have mindre indflydelse på styrestrømningen, og at tværsnitarealet for styrestrømningskanalerne kan gøres mindre, end hvad der normalt er muligt. Det kan også siges, at ventilen på denne 10 måde er temperaturkompenseret.

Ventilen 18 anbragt i kanalen 16 er styrbar i det uendelige mellem sine to yderstillinger, nemlig mellem en lukket stilling vist i fig. 1 og en åben stilling. I den 15 lukkede stilling undgås således en strømning af væske under tryk fra kamret 13, og dermed tilstedeværelsen af styrestrømningen, hvorved der opnås samme tryk i kamret 13 som i ventilafløbet 2, eftersom trykket altid er højere på ventilens tilløbsside sammenlignet med afløbssiden 20 3. Det tryk, der hersker, i styrestrømningskamret 13, øger den nævnte kraft P, som virker på endefladen 14 af proppen 5. På grund af forholdet mellem arealerne er denne kraft P større end den modsatrettede kraft, der modsvarer trykket i tilløbet 2, og den holder således proppen 5 25 trykket mod sit sæde 6 i en lukket stilling, så længe ventilen 18 indtager sin lukkede stilling og ikke tillader en styrestrømning.

Så snart ventilen 18 åbner, fremkommer en styrestrømning 30 fra tilløbet 2 til kamret 13 via kanalen 15, som så omfatter åbningen 21, rillen 24, åbningen 19 og hullet 20, og på grund af den lille bredde af åbningen 21 i forhold 6 DK 173402 B1 til dens aksiale længde opnås der laminar strømning i åbningen 21, hvilket resulterer i det nævnte ekstra trykfald, oven i det, der opnås via det variable reguleringsorgan, der udgøres af åbningen 26 i hullet 20 i ven-5 tilproppens cylindriske overflade. Ved hjælp af dette ekstra trykfald kompenseres ethvert trykfald i styrestrømningskanalen 16 efter kamret 13.

Eftersom bredden af åbningen 21 kan gøres meget lille, 10 f.eks. mindre end 1/10 mm, fungerer den også som et filter, og forhindrer derved partikler fra at bliver ført med i styrestrømningen og afsat på dele af styrestrømningsventilen og hovedventilen, som er følsomme overfor snavs. Der opnås således øget funktionel og operationel 15 pålidelighed for dette ventilarrangement, og på grund af de periferiske riller 21 og 24 kræves kun en åbning i form af et hul 20 ind til styrestrømningskamret 13, hvilket hul fungerer som et variabelt reguleringsorgan for at opnå en sådan omdrejningsymmetri, at der opnås en helt 20 tilfredsstillende fordeling i styrestrømningen uafhængigt af ventilproppens stilling i forhold til ventilhuset 1.

Dette resulterer i et mindre krav om nøjagtighed ved fremstillingen af ventilhus og prop, hvorved opnås en simplere implementering og en billigere fremstillingstek-25 nik for ventilen ifølge opfindelsen.

Som et yderligere eksempel på en foranstaltning, der reducerer fremstillingsprisen, kan det nævnes, at åbningen 19, som er en del af styrestrømningskanalen 15 til styre-30 strømningskamret 13, kan bores enten fra overfladen 14 til rillen 24 og derefter tilstoppes ved overfladen 14, eller fra den modsatte retning, som det er tilfældet på i 7 DK 173402 B1 tegningernes viste udførelsesform, hvor boringen sker gennem delen 22 og hullet derefter tilstoppes som vist ved 27 i fig. 1.

5 Styrestrømningsventilen 18 omfatter en ventilprop 28 med et skaft 29, der har en smal del 30 og en større del 31, som er monteret, så den kan glide i en bøsning 32 på en sådan måde, at den er i kontakt med en styrende del 33 af justeringsorganet for aktivering af proppen 28 til at 10 åben ventilen 18 mod trykket fra en kraftig trykfjeder 34, der virker som returfjeder til at lukke ventilen, når det kræves. Den styrende del 33 på justeringsorganet er et pressestempel, og dets centerlinie 35 er koaksial med proppen 28 og dens skaft 29 samt med centerlinien 36 for 15 hovedventilproppen, som det klart ses på fig. 1.

Ved hjælp af en fjederring 37 fastholdes bøsningen 32 i et hul 38 i et mellemstykke 39, som er gevindskåret 40 ind i ventilhuset 1 og tætnet mod dette ved hjælp af en 20 pakning 41 af samme type som pakningerne 8. Dette cirkulære mellemstykke 39 omfatter et endestykke 43, hvortil justeringsorganet 17 er fastgjort på passende vis, og som lukker den ene ende af en hylsterlignende del 42 af stykket 39. Til venstre Tor linien 35 på fig. 3 er der vist 25 en metode til at fastgøre organet 17, og til højre for denne linie er der vist en anden metode svarende til den, der er benyttet i fig. 1. Hvilken af disse to metoder, der bør benyttes, afhænger helt af den type justeringsorgan det er hensigten at benytte. Organet 17 holdes tæt 30 mod stykket 39 ved hjælp af et antal skruer 44, som rager gennem organet, men udenfor det cirkulære stykke 39, og de skrues ind i en holdekrave 45, som er fastgjort til 8 DK 173402 B1 stykket 39 og kan rotere i forhold hertil, og ligesom organet 17 er ydersiden af kraven 45 vist som værende firkantet, det vil sige kvadratisk. Når skruerne 44 strammes, strammes justeringsorganet 17 mod endestykket 39, 5 som er skruet ind i ventilhuset 1. Hed dette fastgørelsesarrangement for justeringsorganet 17 opnås en simpel og hurtig indstilling i forhold til ventilhuset 1, eftersom både organet 17 og denne holdekrave 45 kan rotere i forhold til ventilhuset, så længe skruerne 44 ikke er 10 strammede. Organet 17 kan således roteres til en hver passende position for at forbinde dets kontaktorgan 46, uafhængigt af hvilken stilling ventilhuset 1 har indtaget, da det blev skruet ind i ventilblokken.

15 Et hul 47 er boret gennem endestykket 43 af mellemstykket og er tilstoppet i den ene ende. Den hylsterlignende del 42 af stykket 39 er forsynet med en udvendig skulder. I skulderdelen er boret huller 48 til forbindelse med hullet 47 og også med et ringformet rum 49, som er dannet 20 mellem hus væggen og den tyndvæggede endedel 50 af den hylsterformede del 42. Styrestrømningskanalen 16 omfatter hullerne 47 og 48 samt rummet 49. I den udførelsesform for denne trykmediumventil, som er vist på de ledsagende tegninger, støder endedelen 50 an mod en periferisk skul-25 der 51 på huset 53, som er dannet indvendigt i ventilhuset 1 for en trykkompenseringsventil 54, hvor huset 53 bæres på en indvendigt dannet skulder 52 på ventilhuset 1. I de udførelsesformer for denne ventil, som mangler trykkompensation, kan endedelen 50 støde direkte an mod 30 skulderen 52.

9 DK 173402 B1

Rummet 49 står i forbindelse med et eller flere huller 55, som er lavet i ventilhuset 1 og forbundet via åbninger 56 i selve ventilblokken til afløbet 3 mod strømmen af hovedstrømningen gennem denne ventil, idet hullerne 55 5 og åbningerne 56 også indgår i styrestrømningskanalen 16 fra kamret 13. I stedet for hullerne 55 og åbningerne 56 er det også muligt indenfor rammerne af denne opfindelse at skabe den nødvendige forbindelse mellem rummet 49 og ventilafløbet 3 ved hjælp af kanaler udført i ventilhu-10 sets væg 57, som det skematisk er vist på fig. 2 ved hjælp af brudte linier 58.

Trykkompensationsventilen 54 omfatter et stempel 60, som er anbragt bevægeligt i ventilhuset 53 og forsynet med en 15 stempelprop 61 til samvirkning med et ventilsæde 62 i ventilhuset 53. I den åbne stilling for ventilen 54 vist på fig. 1 og 2 holdes den åben af trykket fra en trykfjeder 65, der virker på en krave 63 på stemplet 60, således at kraven støder an mod endefladen 64 på ventilhuset 53.

20 Fjederen 65 er sammentrykket mellem bunden 67 af en kappe 66 fastgjort til ventilhuset 53, så den kan fjernes, f.eks. gevindskruet derpå, og kraven 63. Indvendigt i kappen findes et rum 68, og via en åbning 69 i ventilhuset 53 er dette rum i forbindelse med styrestrømningskam-25 ret 13 for at opnå samme tryk i rummet 68, som der er i rummet 13.

Kappen 66, som danner rummet 68, er udvendigt forsynet med en skulder 70, mod Hvilken den kraftigt sammenpresse-30 de retur fjeder 34 i styreventilen støder an med sin ene ende, medens den anden ende støder an mod en underlags-skive 71. Underlagsskiven 71 har på den side, der vender DK 173402 B1 10 fra fjederen 34, et sæde 72 formet som et konkavt kuglesegment, som passer til endestykket af styreventilproppen 28, så den afbalancerer underlagsskiven 71. Underlagsskiven, kappe 66, fjeder 34, stempel 60 og fjeder 65 er alle 5 anbragt koncentrisk om centerlinierne 35 og 36.

Et ringformet rum 73 dannes mellem kappen 66 og den hylsterlignende del 42 af mellemstykket 39, og dette rum udgør en del af styrestrømningskanalen 16, som også omfat-10 ter en eller flere åbninger 74 mellem rummet 73 og hulrummet 75 til stemplet 60, som indgår i trykkompensationsventilen. Så længe sidstnævnte er åben, er styrestrømningskamret 13 således i forbindelse med kamret 73, som holdes lukket i denne stilling af proppen 28, som af fje-15 deren 34 holdes mod sit sæde 76.

Et dæmperstempel 78 er forskydeligt anbragt i et centralt hulrum 77, placeret for enden af hovedventilproppen 5 og vendende mod styrestrømningskamret 13, hvor den ende af 20 stemplet, som vender indad, er i forbindelse med ventiltilløbet 2 via en åbning 79, og er således udsat for det tryk, der hersker i tilløbet 2. På grund af trykfaldet ved det variable reguleringsorgan 26 i styrestrømningskanalen 15 holdes dæmperstempiet 78 med sin anden ende stø-25 dende an mod trykkompensationventilens ventilprop 61, idet denne prop såvel som den del af dæmperstemplet, der er i styrestrømningskamret 13, er under påvirkning af det tryk, som reduceres i forhold til tilløbstrykket af det nævnte trykfald, idet dette reducerede tryk også påvirker 30 enden af dæmperstemplet i rummet 68. Dette reducerede tryk i styrestrømningskamret er en bestemt funktion af tilløbs- og afløbstrykkene som følge af arealforholdet 11 DK 173402 B1 for hovedventilproppen 5. Sidstnævntes arealforhold er også bestemmende for arealforholdet mellem dæmperstemplet 78 og trykkompensationsventilstemplet 60, og det kan siges, at kompensationsventilen således snydes til at af-5 taste tilløbs- og afløbstrykkene for at kunne kompensere for enhver trykvariation.

På tegningerne er en fjeder 80 vist virkende mellem hovedven tilproppen og huset for trykkompensationsventilen, 10 idet denne fjeder kun er anbragt som et sikkerhedsorgan for at sikre, at proppen 5 holdes anlagt mod dens sæde 6.

Denne fjeder er således ikke nødvendig og kan udelades, hvis det ønskes.

15

Claims (9)

1. Trykmediumventil, i det ydre udformet som en patron, 5 der kan skrues ind i en ventilblok (100) for at forbinde ventilen til en trykmediumkanal i ventilblokken, hvilken ventil omfatter et ventilhus (1) udformet som en hylsterlignende del af nævnte patron, forsynet med tilløb (2) og afløb (3) og til at skrue ind i ventilblokken, hvor der i 10 nævnte hus er anbragt en hovedventilprop (5), som styrer strømningen mellem nævnte tilløb (2) og nævnte afløb (3), og som kan forskydes variabelt i det uendelige og dermed styre - variabelt i det uendelige - en trykmediumstrøm-ning gennem ventilen i nævnte trykmediumkanal ved hjælp 15 af en styrestrømning, som udgår fra trykmediumstrømnin-gen, og som kan styres af en styreventil (18) for styrestrømningen, hvor nævnte styrestrømning går gennem et variabelt reguleringsorgan (26) for styrestrømningen anbragt i hovedventilproppen kendetegnet ved, 20 at styreventilen (18) for styrestrømningen er anbragt i et endestykke (39) udformet som et låg på nævnte hylster på patronen og indrettet til at åbne eller lukke en styrestrømningskanal (15,16) inde i patronen som reaktion på et styresignal, og at der efter reguleringsorganet (26) 25 for styrestrømningen i hovedventilproppen (5), men før styreventilen (18) for styrestrømningen, er anbragt et trykkompensationsorgan (60) i nævnte styrestrømningskanal (15,16), hvor dette organ (60) er anbragt bevægeligt i en cylinder og af en fjeder holdt i en åben position, idet 30 nævnte organs (60) modstående ender er under påvirkning af det tryk, der hersker i styrestrømningskanalen efter det variable reguleringsorgan (26) for styrestrømningen, DK 173402 B1 og desuden er under påvirkning af et stempel (78), som aftaster trykket i ventiltilløbet og som er anbragt bevægeligt i den ende af hovedvent ilproppen, der vender bort fra ventilafløbet, for at regulere eller afbryde styre-5 strømningen før styreventilen (18) for styrestrømningen som reaktion på trykændringer i tilløbet eller afløbet.

2. Ventil ifølge krav 1, kendetegnet ved, at der for aktivering af styreventilen (18) for styre- 10 strømningen er anbragt et justeringsorgan (17), f.eks. i form af en solenoide, som er fastgjort til endestykket (39) og som har et styreorgan (33), som sammenvirker med styreventilen (18) for styrestrømningen med henblik at overføre nødvendige styresignaler til denne ventil (18). 15

3. Ventil ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at styreventilen (18) for styrestrømningen, hovedventilproppen (5), trykkompensationsorgan (60) og stemplet (78), der aftaster trykket i tilløbet er anbragt 20 koncentriske i forhold til en fælles centerlinie (35,36).

4. Ventil ifølge krav 3, kendetegnet ved, at styreorganet (33) på justeringsorganet er koncentrisk anbragt i forhold til nævnte centerlinie (35,36). 25

5. Ventil ifølge et af de foregående krav, kendetegnet ved, at trykkompensationsorganet (60) har en ventilprop (61) indrettet til at sammenvirke med et ventilsæde (62), som omgiver styrestrømningskanalen (16) 30 fra styrestrømningskamret (13) for at kompensere enhver opstået trykvariation som reaktion på trykket i tilløbet og/eller afløbet, som aftastet af stemplet (78). DK 173402 B1

6. Ventil ifølge et af de foregående krav, kendetegnet ved, at en trykkompensationsventil (54) omfatter et pumpestempel (60), som er bevægeligt i et 5 ventilhus (53) og som bærer organets ventilprop (61), hvor nævnte pumpestempel (60) har en krave (63) på den af dets ender, der vender bort fra ventilproppen, og hvor denne krave støder an mod en endeflade (64) på ventilhuset (53) for trykkompensationsorganet for at holde nævnte 10 organ i dets åbne stilling ved hjælp af en fjeder (65).

7. Ventil ifølge krav 6, kendetegnet ved, at fjederen (65) i trykkompensationsventilen er trykket sammen mellem stempelkraven (63) og en kappe (67), som er 15 fastgjort til ventilhuset (53) for trykkompensationsorganet og som danner et rum (68), som er i forbindelse med styrestrømningskamret (13) via en åbning (69) i nævnte ventilhus (53) for at opnå samme tryk som i nævnte kammer (13) . 20

8. Ventil ifølge krav 7, kendetegnet ved, at der findes et rum (73) mellem nævnte kappe (66) og den hylsterlignende del (42) af patronen, hvor dette rum er en del af styrestrømningskanalen (16) fra styrestrøm- 25 ningskamret (13) og samtidigt omfatter et sæde (76) for proppen (28) i styreventilen for styrestrømningen, idet en fjeder (34) er anbragt i nævnte rum (73) mellem ventilhuset (53) for trykkompensationsorganet og en underlagsskive (71), som støder an mod ventilproppen (28) i 30 styreventilen for styrestrømningen, for at proppen i styreventilen for styrestrømningen kan vende tilbage til og holdes i en lukket stilling mod sædet (76). DK 173402 B1

9. Ventil ifølge et af de foregående krav, kendetegnet ved, at justeringsorganet (17) er fastspændt til endestykket (39) af patronen ved hjælp af 5 skruer (44), som kan skrues ind i en låsekrave (45), der kan rotere i forhold til endestykket.