FI64233C - Koaxial kontroll- och reduceringsventil foer dubbelriktad stroemning - Google Patents

Description

ΓβΙ ^KUULUTUSJULKAISU £ Λ O T T.

Ή3$Γα UTLÄGGNINGSSKRIFT t + Z O O

5¾¾ c (45) Tr ' ~ : :: 13 1"Λ3 ^-*--^ (51) Kv.lk.^Int.CI.3 F 16 K 31/12 SUOM l — FI N LAND (21) Patenttihakemus — Patentansöknlng 1305/7^ (22) Hakemlspilvi — Aniöknlngsdag 29* 0^*7^· (Fl) (23) Alkupilvt — Giltighetsdag 29 · 0 H . 7 7

(41) Tullut Julkiseksi — Bllvlt offentllg 02.11. ?U

Patentti- ja rekisterihallitus (44) Nihtivikalpanon ja kuul.Julkalsun pvm. — 30.06.83

Patent· och registerstyrelsen 1 Ansökan utlagd och utl.skriften publlcerad (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus—Begärd prlorltet 01.05-73 USA (US) 356231 (71) Pali Corporation, Glen Cove, New York, USA(US) (72) Roydon B. Cooper, Locust Valley, New York, USA(US) (7^) Oy Kolster Ab (5k) Kaksisuuntaisen virtauksen koaksiaalinen ohjaus- ja kevennyrventtiili -Koaxial kontroll- och reduceringsventil för dubbelriktad strömning

Hydrostaattijärjestelmät koostuvat hydraulipumpusta ja hydraulimoottorista, jotka on kytketty yhteen nesteen suljetussa virtauskehässä tai -piirissä neste-käyttimen muodostamiseksi ajoneuvoja varten ja kevyttä ja raskasta työtä, suori t-tavan koneiston käyttämiseksi, kuten traktoreiden, maansiirtokoneiden ja paperitehtaiden koneiden. Pumppu käyttää moottoria pumppuamalla nestettä moottoriin, joka palauttaa nesteen pumppuun, ja moottori pyörittää vuorostaan akselia tai muuta pyörivää osaa ajoneuvon tai koneiston käyttämiseksi. Samassa järjestelmässä voidaan aikaansaada toiminta molempiin suuntiin säätämällä nesteen virtaus-suunta järjestelmän kautta ja valitsemalla moottorin puoli/ johon neste pum-putaan. Ensimmäisestä suunnasta moottoriin tuleva neste käyttää moottoria toisessa suunnassa, kun taas toisesta suunnasta moottoriin tuleva neste käyttää sitä vastakkaisessa suunnassa. Moottori voi näin ollen käyttää ajoneuvoa tai konetta jommassakummassa suunnassa, riippuen nesteen virtaussuunnasta pumpusta moottoriin. Nesteen virtaus pumpun ja moottorin välissä tapahtuu normaalisti suljetussa piirissä kahdesta virtaustiestä jommankumman 2 64233 kautta, joista toista tietä käytetään myötäpäivään tapahtuvaa toimintaa varten ja toista vastapäivään tapahtuvaa toimintaa varten, ja nesteen virtaustiet tulevat moottorin vastakkaisiin puoliin sen käyttämiseksi myötä- tai vastapäivään, jommassakummassa suunnassa, esim. eteen tai taakse, tapahtuvaa toimintaa varten. Nesteen tiet ovat suljetussa virtauskehässä tai -piirissä, jollainen näytetään kuviossa 1, ja kumpaakin tietä pitkin tapahtuu virtaus eteen tai taakse, riippuen virtaussuunnasta haluttua toimintaa varten käytetyn järjestelmän kautta .

Nimityksiä "myötäpäivään" ja "vastapäivään" käytetään tässä nestekäytti-men käyttösuunnasta; virtaus myötäpäivään tai oikealle käyttää käytintä toisessa suunnassa ja virtaus vastapäivään tai vasemmalle käyttää käytintä vastakkaisessa suunnassa.

Nimityksiä "eteenpäin" ja "taaksepäin" käytetään tässä nesteen virtaus-suunnasta järjestelmän määrättyä tietä pitkin pumpun ja moottorin välillä. Eteenpäinvirtaus on pumpusta moottoriin ja taaksepäinvirtaus on moottorista pumppuun, nesteen samaa tietä pitkin. Virtausta suodattimen läpi suodatussuun-nassa nimitetään myös eteenpäinvirtaukseksi; suodattimen ohittavaa virtausta nimi tetään taaksepäinvi rtaukseksi.

Nesteen tietä pitkin tapahtuvan virtauksen suunnasta käytetty nimitys "eteenpäin" tarkoittaa siis samaa kuin virtaussuunta, jota tarvitaan joko myötä- tai vastapäivään tapahtuvaa toimintaa varten.

Koska järjestelmä käyttää käytintä nesteen virtauksella, ja koska liikkuvien osien kuluminen tahtoo tuoda vieraita hiukkasia, metallipaloja ja muita roskia järjestelmän kautta virtaavaan hydraulinesteeseen, on tapana käyttää suodatinta nesteen kussakin tiessä nesteen suodattamiseksi, jolloin nesteestä erotetaan hiukkaset, jotka voisivat vahingoittaa moottorin ja pumpun liikkuvia osia. Suodatin sijoitetaan tavallisesti niin, että se puhdistaa nesteen, kun tämä virtaa eteenpäin pumpusta moottoriin. Suodattimen voi myös sijoittaa niin, että se puhdistaa nesteen tämän virratessa moottorista pumppuun. Suodattimen käyttö, joka suodattaa virtauksen molemmissa virtaussuunnissa järjestelmissä, varmistaa sen, että vain puhdasta nestettä tulee syötetyksi moottoriin ja pumppuun.

Kun suodatin poistaa nesteestä sen kantaman aineen, se tukkeentuu ja virtaus suodattimen läpi pienenee, kun sitä vastoin nesteen paine-ero suodattimen yli kasvaa. Ellei suodatuselementtiä vaihdeta ennen kuin se tukkeentuu kokonaan, voi moottori jäädä ilman nestettä ja toiminta muuttuu virheelliseksi tai hitaaksi. Hydrostaattijärjestelmät toimivat joskus hyvin suurilla 3 64233 nesteen sisäisillä paineilla, suuruusluokassa 35 MPa ja yli. Jos tukkeentuminen on suuri ja nesteen paine-ero suodattimen yli kasvaa ja lähestyy järjestelmän painetta, voi suodatin näin suurilla paineilla mennä rikki ja tyhjentää saaste-kuormansa moottoriin ja pumppuun.

Mikäli suodatuselementin vaihto on jostakin syystä mahdotonta, on siksi suotavaa käyttää kevennystietä eteenpäinvirtausta varten, joka ohittaa suoda-tuselementin. Tällainen kevennystie varmistaa sen, että suodattimen saastekuorma ei purkaudu äkkiä moottoriin tai pumppuun, siksi että suodatin menee rikki, kun suodatinta pitkin vallitseva paine-erotus on normaalia suurempi.

Suodattimella varustetussa hydrostaattijärjestelmässä on oltava jokin väline, jolla ohjataan taaksepäinvirtaus, niin että se ei kulje suodattimen läpi. Mikäli taaksepäinvirtaus kulkisi suodattimen läpi, se purkaisi suodattimen erottaman saasteen ja veisi sen takaisin pumppuun ja moottoriin, mikä vahingoittaisi näiden liikkuvia osia. Tämän vuoksi käytetään järjestelmässä tavallisesti kaksisuuntaventtii1iä, joka eteenpäinvirtauksen aikana suuntaa nesteen toista tietä pitkin suodattimen kautta ja taaksepäinvirtauksen aikana toista tietä pitkin suodattimen ohi.

Nykyaikaisten hydrostaattijärjestelmien nopeiden paine- ja virtausmuu-tosten asettamat vaatimukset täyttävän kaksisuuntaventtii1 in suunnittelu on tuonut esille monia ongelmia eivätkä tähän asti saatavissa olleet kaksisuunta-venttiilit ole tyydyttävällä tavalla täyttäneet vaatimuksia. Monissa järjestelmissä käyttimen suunnanmuutoksen on tapahduttava nopeasti, 40-50 ms sisällä. Käytetyt kaksisuuntaventtii1it eivät kykene reagoimaan näin nopeasti, minkä vuoksi suunnanmuutoksen yhteydessä esiintyy haitallista hidastumista.

Fairey Aviation Ltd:n brittiläisessä patentissa n:o 1,299,861,esi tellään suljettu hydrostaattijärjestelmä, joka sisältää kaksisuuntaventtii1it, jotka ovat tyypillisiä, aikaisempia venttiilejä. Venttiilien rakenne on monimutkainen, niiden valmistus on kallis ja ne reagoivat hitaasti toiminnan suunnanmuutokseen eteenpäinsuunnasta taaksepäinsuuntaan ja päinvastoin. Kaksisuuntavent-tiilit eivät muodosta tukkeentuneen suodattimen ohittavaa virtaustietä. Tätä varten tarvitaan suodattimen päällä ylimääräistä kevennysventtii1iä, joka tekee järjestelmän vielä monimutkaisemmaksi.

Hydrostaattijärjestelmissä on toinen vaikeus, josta kaksisuuntaventtii1i-en on selvittävä, nimittäin täyden virtauksen johtaminen molempiin suuntiin välittömästi, jotta moottori ja/tai pumpuu ei jäisi ilman nestettä. Tämä merkitsee suunnitteluongelmaa missä tahansa venttiilissä, joka reagoi nesteen paine-eroon venttiilin yli. Venttiilin tavallinen malli, esim, se jossa on kuula ja lautanen ja Bellevi1le-aluslevy, reagoi nesteen paine-eroon venttiilin kohdalla muodostaen suuren venttii1iaukon suurella ohjauspaineella ja pienemmän aukon pienemmällä ohjauspaineclla. Kun venttiili on kerran avautunut hieman, pienenee paine-ero venttiilin kohdalla, sillä seurauksella, että 4 64233 venttiili ei voi avautua enempää. Mitä suurempaa virtausta tarvitaan sitä suurempaa venttii1ielintä tarvitaan suuren aukon muodostamiseksi, ja tämä suurentaa venttiilin avaamiseksi vaadittua paine-eroa. Mitä suurempi venttiili sitä suurempi aineen massa on lisäksi pantava liikkeelle venttiilin avaamiseksi. Näiden syiden vuoksi ei aikaisemmin ole kyettu kehittämään kaksisuun-taventtii1iä, joka voi toimia rajoitetussa tilassa, jonka massa on pieni ja joka avautuu nopeasti täyden virtauksen saamiseksi heti virtaussuunnan muututtua.

Keksinnön mukaisesti on kehitetty kaksisuuntaisen virtauksen koaksiaali-nen ohjaus- ja kevennysventtii1i, joka reagoi paineenvastaanottopintojen avulla sen kohdalla esiintyvään, ennalta määrättyyn nesteen paine-eroon avautuen tai sulkeutuen, ja joka on suunniteltu erityisesti käytettäväksi hydrostaattijärjestelmissä. Venttiilin voi järjestää suuntaamaan nesteen eteenpäinvirtauksen toista tietä pitkin ja taaksepäinvirtauksen toista tietä pitkin. Suodatinele-mentin kanssa käytettynä sen voi näin ollen järjesteää niin, että se suuntaa eteenpäinviratuksen suodatuselementin läpi ja taaksepäinvirtauksen suodatus-elementin ohi. Eräässä parhaana pidetyssä toteutusmuodossa venttiilin voi myös varustaa paineenvastaanottopinnoi1 la, jotka on suunniteltu nesteen ennalta määrätyllä paine-erolla avaamaan kolmannen tien, joka eteenpäinvirtauksella ohittaa suodatuselementin, niin että venttiili ohjaa virtauksen kahta eri nestetietä pitkin, kun virtaus tapahtuu eteenpäin, ja virtauksen yhtä neste-tietä pitkin (joka voi olla sama kuin jompikumpi kahdesta eteenpäinvirtaus-tiestä), kun virtaus tapahtuu taakse.

Venttiili on koaksiaalinen ja putkimainen ja siinä on ensimmäinen ja toinen putkiventtii1iosa, jotka liikkuvat edestakaisin avoimen ja slujetun asennon välillä pituusakselia pitkin. Venttiilin voi näin ollen asettaa johtoon tai nestejohdon sisälle käyttäen hyväksi osaa sen avoimesta keskivirtaus-tilasta venttii1iosien edestakaista liikettä varten. Venttiilin voi myös asettaa avoimeen tilaan, jonka muodostaa pitkimaisen suodatuselementin sydän. Kaksi edestakaisin liikkuvaa venttiliosaa on molemmat varustettu paineenvastaanottopinnoi1 -la, mutta vastakkaisilla sivuilla, jommankumman venttii1iosan liikuttamiseksi avoimen ja suljetun asennon välillä reaktiona sen kohdalla esiintyviin nesteen paine-eroihin, joita aiheuttaa nesteen virtaus kummassakin suunnassa neste-johdon kautta. Eteenpäinvirtauksen aikana ensimmäinen edestakaisin liikkuva ventti iliosa liikkuu voiman alaisena, joka kohdistuu eteenpäin paineen vastaan-ottopintaan yli ennalta määrätyn, ensimmäisen vähimmäisarvon, ensinnäiseen asentoon, jossa se suuntaa eteenpäinvirtauksen toisen tien kautta, esim. suodattimen kautta. Kun virtauksen suunta muuttuu, toisen edestakaisin liikkuvan ventti il iosan paineenvastaanottopinta, joka reagoi taaksepäinvirtaukseen, vastaanottaa 5 64233 taaksepäinvirtauksen paineen niin, että toinen ventti iliosa siirtyy avoimeen asentoon, virtauksen suuntaamiseksi toista tietä, joka ohittaa suodatuselemen-tin. Parhaana pidetyssä toteutusmuodossa on ensimmäinen edestakaisin liikkuva venttiliosa, jolla on toinen asento, johon se liikkuu nesteen paineen alaisena, joka kohdistuu eteenpäinpaineen vastaanottopintaan yli toisen, suuremman, ennalta määrätyn vähimmäisarvon, esim suodatuselementin ollessa tukkeentunut, nesteen tien avaamiseksi suodatuselementin ohittavalle kevennysvirtaukselle.

Tämä nestetie käyttää haluttaessa hyväksi samaa, venttii1iosan avaamaa ohitus-johtoa, mutta nyt vastakkaiseen suuntaan tapahtuvaa kevennysvirtausta varten.

Keksinnön mukaisesti kaksisuuntaisen virtauksen koaksiaalinen ohjaus- ja kevennysventtii1iin kuuluu putkimainen venttii1ikammio, ensimmäinen ja toinen venttii1i-istukka venttii1ikammiossa sekä ensimmäinen ja toinen kuormitettu sama-akselinen sulkuelin, jotka liikkuvat kukin erikseen edestakaisin venttii1ikammiossa ensimmäistä ja vastaavasti toista venttii1i-istukkaa kohti sekä näistä poispäin suljetun ja avatun asennon välillä ensimmäisen ja vastaavasti toisen venttiilika-navan sulkemiseksi ja avaamiseksi, joista kanavista toinen on ohivirtauskanava, jolle venttiilille on tunnusomaista, että sulkuelimet ovat putkimaiset ja ne on sovitettu toistensa sisään sekä toiminnallisesti yhdistetty ensimmäiseen ja vastaavasti toiseen nestepaineen vastaanottopintaan, niin että ensimmäinen sulkuelin on painettavissa ensimmäisessä suunnassa sen venttiili-istukkaa kohti tai siitä pois ja toinen sulkuelin on painettavissa toisessa suunnassa sen venttiili-istukkaa kohti tai siitä pois ao. sulkuelimeen vaikuttavaa kuormitusta vastaan, ja että molemmat sulkuelimet on muodostettu sellaisiksi venttiileiksi, että ne avautuvat tai sulkeutuvat heti kun virtaus kyseiseen suuntaan alkaa tai lakkaa.

Tällainen venttiili on erityisen hyödyllinen sarja- ja rinnakkaisvirtauk-sessa suhteessa suodatuselementtiin, esim. hydrostaattijärjestelmässä. Ensimmäinen ventti iliosa voi ohjata normaalin sarjavirtauksen suodatuselementin läpi ja toinen osa voi ohjata virtauksen samassa suunnassa, mutta suodatuselementin ohi, nesteen paine-eroilla, jotka ylittävät ennalta määrätyn vähimmäisarvon, joka saavutetaan, kun suodatuselementin tukkeentuminen pienentää virtausta huomattavasti. Toinen ventti iliosa saa myös aikaan rinnakkaisvirtauksen vastakkaisessa suunnassa suodatuselementin ohi, niin että estetään suodatuselementin purkaus tällaisen virtauksen aikana.

Käyttämällä hyväksi venttii1iosien avointa, putkimaista kanavaa nesteen virtausta varten voivat keksinnön venttiilit johtaa suuremman nestevirtauksen paineen pienemmillä laskuilla kuin muut venttii1imal1it.

Putkimaisen rakenteen eräs etu on se, että venttii1iosat voivat olla kevyet ja ne liikkuvat hyvin nopeasti avoimen ja suljetun asennon väli1lä muutaman millisekunnin aikana.

6 64233

VenttiiIlosien ja venttii1ikammion välissä voidaan käyttää tiivistys-välineitä jotka estävät nesteen vuotamisen venttiilin kautta. Tiivistysosa ei ole välttämätön, vaan venttii1iosien ja putkimaisen venttii1ikammion kesken voidaan käyttää nesteenpitävää sovitusta, jota pidetäänkin parempana varsinkin nesteen suurilla paineilla, joita voi esiintyä hydrostaattijärjestelmissä.

Koska ventt i i 1 iosat ovat normaalisti suljettuina, kun nesteen virtausta;'; ei ole, venttiili toimii myös taka isinvirtauksen estävänä venttiilinä. Jos venttiili on sarjassa suodatuselementin kanssa, kun suodatuselementtiä vaihdetaan, niin venttiili estää nesteen menetyksen moottoriin johtavasta johdosta, ja koska pumppu on itse asiassa suljettu venttiili, niin nestettä ei mene hukkaan pumppuun johtavasta johdosta. Ainoa nesteen menetys suodattimen vaihdon yhteydessä tapahtuu näin ollen suodattimen kulhossa.

Keksinnön koaksiaalisen venttiilin parhaina pidetyt toteutusmuodot näytetään piirustuksissa, joissa: kuvio 1 esittää hydrostaattijärjestelmän virtauskaaviota, jossa on pumppu ja moottori, joita yhdistää kaksi nestejohtoa, joissa molemmissa on suodatin-laite ja keksinnön mukainen, koaksiaalinen venttiili; kuvio 2 esittää yksityiskohtaista pitkittäis leikkauskuvantoa kuvion 1 suodatinlaitteesta, joka sisältää kulhon, tämän sisällä putkimaisen suodatus-elementin ja tämän sisälle sijoitetun, keksinnön mukaisen, koaksiaalisen venttiilin, jossa edestakaisin liikkuvat venttii1iosat ohjaavat virtauksen suodatuselementin läpi tai sen ohi ennalta määrätyllä ohjauspaineella, jonka saa aikaan nesteen virtaus molemmisa suunnissa suodattimen läpi, ja siinä näytetään molemmat venttii1iosat suljetuissa asennoissa; kuvio 3 esittää poikki1 eikkauskuvantoa pitkin kuvion 2 viivaa 2-2 nähtynä nuolien suunnassa; kuvio 4 esittää läpileikkauskuvantoa pituussuunnassa pitkin kuvion 2 suodattimen läpi ulottuvaa viivaa k-k näyttäen ensimmäisen venttii1iosan normaalisti avoimessa asennossa suodatuselementin läpi kulkevaa, suodatettua virtausta varten, kun virtaus tapahtuu normaalisuunnassa eteenpäin ja toinen venttiiliosa on suljettuna; kuvio 3 esittää läpileikkauskuvantoa pituussuunnassa pitkin kuvion 2 suodattimen läpi ulottuvaa viivaa SS näyttäen ensimmäisen venttii1iosan suljettuna ja toisen venttii1iosan avoimessa asennossa suodatuselementin ohittamiseksi, kun virtaus tapahtuu joko eteenpäin suodattimen ollessa tukossa tai taaksepä i n; kuvio 6 esittää poikkileikkauskuvantoa pitkin kuvioiden k ja 5 venttiili-osan viivaa 6-6 nähtynä nuolien suunnassa; 7 64233 kuvio 7 esittää pituussuunnassa läpi 1 eikkauskuvantoa keksinnön koaksiaa-lisen venttiilin toisesta toteutusmuodosta, jolla aikaansaadaan virtaus eteenpäin ja paluuvirtaus, mutta ei kevennysvirtausta, näyttäen venttiilin asennon eteenpäinvirtauksen aikana; kuvio 8 esittää toista kuvantoa kuvion 7 venttiilistä näyttäen venttiilin asennon paluuvirtauksen aikana; ja kuvio 9 esittää poikki leikkauskuvantoa kuvioiden 7 ja 8 venttii1iosasta pitkin viivaa 9"9 ja nähtynä nuolien suunnassa.

Putkimaisessa kammiossa on sisäinen aluspinta tai raide, jota pitkin vent-liiliosat liikkuvat avoimen ja suljetun asennon välillä. Aluspinta tai raide voi olla kammion sisäseinämä, jota pitkin venttii1iosat voivat liikkua. Vaihtoehtoisesti voidaan kammioon sijoittaa kantava sise tai holkki, joka toimii ventiiliosan kulkutienä. Jos tämä pinta on huokoinen, niin se on itsevoiteleva, koska järjestelmän läpi kulkeva neste täyttää pinnan tai hoikin huokoset.

Valmistuksen helpottamiseksi ovat putkimainen kammio ja/tai kulkutie sylinterimäiset ja samoin venttii1iosat, jotka ovat koaksiaaliset edellisten kanssa. Muitakin poikki leikkausmuotoja voi kuitenkin käyttää, esim. neliö-, kolmio- tai monikulmiomuotoa. Muu kuin pyöreä muoto sallii vain venttii1iosien edestakaisen liikkeen ja estää pyörimisen, mikä on suotavaa joissakin järjestelmissä .

Venttii1iosi1 la on ulkopuolinen muoto, joka sopii yhteen putkimaisen kammion sisällä olevan laakeripinnan tai ohjauksen kanssa, niin että ne voivat liikkua edestakaisin raja-asentojensa välillä. Sulkuelimien liikkeen pituus ei ole millään lailla kriitillinen ja laakeripinta tai ohjaus on tarpeeksi pitkä tällaista liikettä varten.

Venttii1iosat ovat normaalisti, joskaan ei välttämättä putkimaiset ja kummankin läpi ulottuu keskikanava nesteen normaalia virtausta varten. Tässä muodossa kevennysventtii1i on erityisen soveltuva käytettäväksi suodatinlait-teessa, jossa venttiilin voi sijoitaa putkimaisen tai lieriömäisen suodatus-elementin sisäpuolisen sydämen sisälle, mikä säästää tilaa. Tämän avoimen keskikanavan voi sulkea kokonaan tai osittain järjestelmän asettamista vaatimuksista riippuen. Sen voi sulkea esim. takaiskuventtii1i1lä, joka sallii nesteen virrata sen läpi vain yhdessä suunnassa takaisinvirtauksen estämiseksi.

Kumpikin putkimainen venttiiliosa on varustettu rengasmaisella, paineen vastaanottava!la pinnalla, joka on kahden eri läpimitan omaavan osan välissä ja vastaanottaa nestepaineen kummallakin puolellaan ja johon siten kohdistuu paine-erotus. Venttiiliosa on käyttökytkennässä paineen vastaanottopinnan kanssa siten, että se tulee pakotetuksi haluttuun toiseen suuntaan kohti joko avointa tai suljettua asentoa. Paineen vastaanottopinnassa tulisi olla 8 64233 ohjauspaIneen vastaanottava alue, joka on riittävän suuri vaikuttavan välineen voiman voittamiseksi ja venttii1iosan liikuttamiseksi tässä suunnassa.

Tällaisen painepinnan voi tehdä putkimaisessa venttii1iosassa putken listana, joka ulottuu koko matkan tai osan matkasta putken ympäri ja johtaa osaan, jolla on suurempi tai pienempi läpimitta. On myös mahdollista tehdä yksi tai useita ulkonevia siipiä tai laippoja pitkin venttii1iosien kehää. Tiivistysosa tai -rengas, joka on käyttökytkennässä venttii1iosien kanssa niiden kehän kohdalla, voi toimia painepintana.

Venttii1iosat on normaalisti suunniteltu liikkumaan vastakkaisissa suunnissa avoimeen asentoon paineen vastaanottopinnen vaikutuksesta, mutta ne voi suunnitella liikkumaan samaan suuntaan. Avautuessaan venttiί1iosat voivat avata saman kanavan tai eri kanavat, suodatuselementin ohittamiseksi tai muita tarkoituksia varten. Venttiilin aukko voi ulottua venttii1iosien koko kehällä tai kehän osalla, riippuen halutusta virtauksesta.

Venttii1iosien ulkopuolen voi tehdä sellaiseksi, että se sopii pienellä välyksellä putkimaisen kammion laakeripintaa tai kulkutietä vasten tai koaksiaali-sen parin ulkopuolista venttii1iosaa vasten. Välys voi olla niin pieni, että muodostuu vuotamaton tiiviste, joka estää vuodot kevennysventtii1in ohi.

On myös mahdollista sijoittaa tiivistyselin venttii1iosan ulkopuolen ja laakeripinnan tai kulkutien väliin. Tämän tiivistyselimen voi kiinnittää putkimaisen kammion seinämään tai venttii1iosaan; edellisessä se on kiinteä ja jälkimmäisessä se liikkuu edestakaisin venttiiIiosan kanssa. On kuitenkin osoittautunut suotavaksi käyttää tiivistysosaa, jota ei ole kiinnitetty kumpaankaan, vaan joka kelluu vapaasti venttii1iosan ja putkimaisen kammion laakeripinnan tai kulkutien välisessä tilassa. Tässä tapauksessa tiivistysosa voi liukua tai pyöriä tämän tilan sisällä, kun venttiiliosa liikkuu edestakaisin kulkutietä pitkin, mikä vähentää kitkaa ja siten pienentää venttii1iosan liikuttamiseksi vaadittuja ohjauspainevoimia. Kelluva tiivistysosa voi toimia paineen vastaanottopintana ventti 1iosan liikuttamiseksi edestakaisin, vaikka se voi liikkua venttii1iosaa pitkin, samalla kun se siirtää tähän liikkuvan voiman, joka on riittävä osan siirtämiseksi jompaankumpaan suuntaan.

Venttiilissä käytetään yhtä tai useita vaikuttavia välineitä, jotka pyrkivät liikuttamaan kumpaakin venttii1iosaa sen istukkaa kohti tai siitä pois päinvantaisessa suunnassa kuin venttiilin liikkeen suunta voiman alaisena, jonka kohdistaa paineen vastaanottopinnassa nesteen ohjauspaine.

Molempiin venttiileihin vaikuttavaa, yhtä välinettä voidaan käyttää tai eri vaikuttavia välineitä jokaista venttii1iosaa varten. Vaikuttava väline estää venttiiliosan liikettä kohti sen istukkaa tai siitä pois nesteen ohjauspai-neiden alla ennalta määrättyyn vähimmäisarvoon asti; nesteen suuremmilla g 64233 ohjauspainei1 la paineen vastaanottopintaan kohdistuva voima ylittää vaikuttavan välineen voiman ja pakottaa venttiilin liikkumaan vastakkaiseen suuntaan. Toisessa tällaisessa suunnassa venttiili tulee liikutetuksi suljettuun asentoon ja toisessa suunnassa avoimeen asentoon. Näin voi venttiilin suunnitella avautumaan tai sulkeutumaan ennalta määrätyllä ohjauspaineella.

Vaikuttavalla välineellä voi olla mikä muoto tahansa. Puristus- tai kiristysjousen voi sovittaa helposti yhden putkimaisen venttii1iosan keski-kanavaan, esim. kahden venttii1iosan välille, sulkematta merkittävästi avointa tilaa, joka on käytettävissä nesteen virtausta varten. Magneettisia osia voi myös käyttää, jotka järjestetään joko vetämään toisiaan puoleensa tai työntämään toisensa pois ja joista yksi magneettiosa voi liikkua venttii1iosan kanssa ja yksi on kiinteästi putkimaisessa kammiossa, jossa se vetää puoleensa tai työntää pois osan kohti venttii1i-istukkaa tai siitä pois. Vaikuttava väline pakottaa kaikissa muodoissaan ventti 1iosan liikkumaan suuntaan, joka on päinvastainen kuin paineen vastaanottopintaan vaikuttavan nesteen ohjauspaineen suunta. Jousivälineen ja magneettisen välineen yhdistelmää voidaan myös käyt-taa.

Tavallisesti on sopivaa sijoitaa kevynnysvirtauskanava putkimaisen kammion toiseen päähän tai sen läpi venttii1iosaan nähden sivuttain ulottuvana. Edellisessä tapauksessa voi yhden venttii1iosan suunnitella liikkumaan kohti istukkaa tai siitä pois sen toisen pään kohdalla. Jälkimmäisessä tapauksessa järjestetään kevennysvirtauskanava kulkemaan suoraan sekä venttii1iosien että putkimaisen kammion läpi ja se avautuu vain silloin, kun aukot osuvat samalle linjalle venttii1iosien ennalta määrätyissä asennoissa suhteessa putkimaiseen kammioon.

Keksinnön koaksiaaliset venttiilit on erityisesti suunniteltu käytettäviksi hydrostaattijärjestelmissä ohjaamaan virtausta tai ohjaamaan suodatin-laitteiden ohitusta, jolloin, kuten edellä mainittiin, venttiilin voi sijoitaa putkimaisen suodatuselementin sisäpuolisen sydämen sisälle. Jos suodatusele-mentti on kiinnitetty kotelon sisälle, voidaan putkimainen venttii1Ikammio kiinnittää suodattimen koteloon ja suodatuselemen tti putkimaiseen venttiί1ikammioon. Esim. suodattimen toisen pään kanteen voidaan tehdä keskiaukko, joka sopii tiukasti putkimaiseen venttii1ikammioon ulkopuolisena puristussovit-teena, ja näiden välissä voi olla nesteenpitävä tiiviste. Koaksiaalinen venttiili voi näin pitää suodatuselementin halutussa asennossa kotelon sisällä ja puristussovitteen ansiosta voidaan nopeasti vaihtaa suodatuselementit häiritsemättä millään tavoin koaksiaalisen venttilin kiinnitystä koteloon.

Muut järjestelyt ovat kuitenkin myös mahdollisia. Koaksiaalisen venttiilin voi esim. asentaa ja kiinnittää vain suodattimen sydämen sisälle ja kiinnittää tai irrottaa suodattimen kotelosta yhdessä suodatuselementin kanssa, joka asennetaan koteloon tavalliseen tapaan.

,0 64233

Keksinnön koaksiaaliset venttiilit voi tehdä mistä tahansa sopivasta aineesta, kuten muovista tai metallista. Ruostumaton teräs on erityisen kestävä rakennusaine, joka soveltuu useimpiin käyttötarkoituksiin, varsinkin suoda-tuselementissä, koska se kestää nesteiden vaikutuksen, ja sitä pidetään parhaana aineena sekä venttii1iosaa että putkimaista venttIi1ikammiota ja koaksi-aalisen venttiilin muita osia varten. Koaksiaalisen venttiilin voi kuitenkin myös tehdä muovista, kuten polytetraf1uoroeteenistä, nai Ionista, polykarbonaa-teista, fenoliforma 1dehydi-, karbainidiforma 1dehydi- tai melami iniforma 1dehydi-hartseista. On myöskin sopivaa valmistaa venttii1ikammio ja venttiiliosa ruostumattomasta teräksestä ja sijoitaa väliin kestävä muoviholkki tai -sise kulkutieksi, esim. polytetraf1uoroeteenistä tai nationista tehty.

Keksinnön koaksiaa 1isten venttiilien erityisen edullinen ominaisuus on se, että niiden rakenne tekee mahdolliseksi metallilevyn käytön putkimaista kammiota ja sisäholkkia sekä venttii1iosia varten. Tämä yksinkertaistaa niiden valmistusta huomattavasti ja pienentää valmistuskustannuksia verrattuna muihin venttiί1ityyppeih in, joissa tarvitaan koneistettuja, suulakepuristettuja tai valettuja osia.

Piirustuksissa näytetään keksinnön määrättyjä toteutusmuotoja, joita kuvataan seuraavassa.

Kuvion 1 näyttämä hydrostaatt(järjestelmä on tyypillinen suljetun piirin virtaustiejärjestelmä, jossa pumppu P ja moottori M on yhdistetty kahdella nes-tejohdolla LI ja L2. Johto LI menee moottoriin kohdassa Dl moottorin käyttämiseksi tai pyörittämiseksi yhdessä suunnassa, ja johto L2 menee moottoriin vastakkaisessa kohdassa D2 moottorin käyttämiseksi tai pyörittämiseksi vastakkaiseen suuntaan. Toisessa suunnassa moottori käyttää järjestelmää eteenpäin käyt-töakselin S välityksellä, joka pyörii toiseen suuntaan. Vastakkaisessa suunnassa moottori käyttää järjestelmää taaksepäin käyttöakselin S välityksellä, joka pyörii vastakkaiseen suntaan. Neste, jota pumppu P pumppaa johdon LI kautta moottoriin M, käyttää näin ollen järjestelmää toisessa suunassa, esim. eteenpäin, ja neste, jota pumppu P pumppuaa johdon L2 kautta moottoriin M, käyttää järjestelmää vastakkaiseen suuntaan, esim. taaksepäin.

Kummassakin johdossa LI ja L2 on suodatin F1 ja F2 ja keksinnön mukainen venttiili VI ja V2. Kaksi johtoa SI ja PI, S2 ja P2, kytkevät yhteen venttiili VI ja V2 vastaavasti sarjassa ja rinnan suodattimien F1 ja F2 kanssa, niin että virtaus menee suodattimen FI, F2 kautta tai sen ohi, mutta ei molempia teitä. Kun virtaus menee suunnassa pumpusta moottoriin johdossa LI tai L2, kulkee virtaus sarjajohdon SI, S2 kautta suodattimen läpi ja kun virtaus on suunnassa moottorista pumppuun johdossa LI tai L2, virtaus kulkee rinnakkais-johdon PI, P2 kautta suodattimen ohi. Koske neste menee pumpusta moottoriin toisessa johdossa ja palaa moottorista pumppuun toisessa johdossa, tapahtuu Π 64233 virtaus joko tietä LI, SI, F1 moottoriin ja tietä L2, P2 pumppuun tai tietä L2, S2, F2 moottoriin ja tietä LI, P1 pumppuun.

Kun virtaus kulkee käytössä eteenpäin pumpusta moottoriin johdossa LI, avaa venttiili VI reaktiona eteenpäinsuunnassa syntyvään nesteen paine-erotukseen johdon SI ja virtaus menee suodattimen F1 kautta moottoriin M. Paluu-virtaus johdon L2 kautta venttiiliin M2 saa venttiilin V2 sulkemaan johdon S2 reaktiona paluusuunnassa syntyvään nesteen paine-erotukseen ja avaamaan johdon P2, niin että paluuvirtaus etenee johdon P2 kautta ja suodattimen F2 ohi pumppuun.

Pumpun suunnanmuutos muuttaa virtaussuunnan, niin että virtaus menee nyt pumpusta johdon L2 kautta venttiiliin V2. Reaktiona eteenpäinsuunnassa syntyvään nesteen paine-erotukseen venttiili M2 avaa johdon S2 ja sulkee johdon P2, niin että virtaus menee suodattimen F2 kautta moottoriin. Paluu-virtaus johdon LI kautta saa venttiilin VI reaktiona paluusuunnassa syntyvään nesteen paineerotukseen avaamaan johdon P1 ja sulkemaan johdon SI, niin että virtaus ohittaa suodattimen F1 ja menee pumppuun.

Siinä tapauksessa, että suodatin FI ja/tai F2 tukkeentuu, kasvaa nesteen paine-erotus venttiilin VI ja/tai V2 kohdalla, kun virtaus kulkee eteenpäin, kunnes lopulta saavutetaan nesteen paine-erotus, jossa venttiili avaa rinnak-kaisjohdon PI ja/tai P2 virtaukselle, joka ohittaa suodattimen ja alentaa nesteen paine-erotusta.

Kuvion 1 suodatinlaitteet FI, F2, jotka on kytketty johtoihin LI ja L2 ja jotka näytetään lähemmin kuviossa 2-6, sisältävät kumpikin kotelon I, jossa on tuloaukko 2 ja poistoaukko 3, jotka ovat kammion k kautta yhteydessä keksinnön koaksiaalisiin venttiileihin VI tai V2. Kammion 1* muoto on suurin piirtein lieriömäinen ja tuloaukko johtaa siihen 90° kulmassa poistoaukosta. Kotelo-osa 6 muodostaa kammion k ja se on avoin kammion 1* päässä, joka on vastapäätä poistoaukkoa. Kotelon osa 6 loppuu lieriömäisen, kierteitetyn tuen 5 muodossa kulhoa 9 varten. Tuen 5 kierteet 7 kytkevät kulhon 9 sisäseinämän vastaavat kierteet 8. Kulhon 9 syvennyksessä 11 oleva 0-rengas 10 ja tukirengas 10' muodostavat vuotamattoman tiivisteen kulhon 9 ja tuen 5 välissä.

Kulhon 9 keskiosassa on läpi ulottuva poraus 13, joka toimii ohjauspai-neen osoittimen 1*» istukkana, ja toinen sivuporaus 17 toimii poisto- tai tyh-jennysaukkona, johon on asennettu kierrettävä tyhjennystulppa 18. Kaksi 0-ren-gasta 15 muodostavat vuotamattoman tiivisteen ohjauspaineen osoittimen 11* ja porauksen 13 välissä. Tulpan 18 ympärysurassa oleva 0-rengas 16 muodostaa vuotamattoman tiivisteen tulpan 18 ja porauksen 17 välissä. Tulpan 18 ja ohjaus-paineen osoittimen li* päät ovat kuusikulmaiset, mikä helpottaa niiden asentamista porauksiin ja irrotusta niistä.

12 64233

Avoimen kammion 4 keskellä kotelo-osan 6 sisällä on suodatuselementti 26, joka koostuu aallotetusta 1ieriösuodattimesta 27, joka on esim. tehty ruostumattomasta teräslankaverkosta, jolla on sopiva silmäkoko, esim. 300 mesh, tai mikrohuokoisesta monikerroselementistä, jossa on paperisubstraatti amerikkalaisen patentin n:o 3,353,682 mukaisesti, joka on myönnetty 21.11.1967 David B. Pall'ille ja Cyril A. Keedwel11i1 le, joka substraatti on tuettuna sisäsydämelIS 30, joka on lieriömäinen, reiällinen, ruostumaton teräskappale, jossa on läpi ulottuvia aukkoja 32 nesteen virtaukselle, jolloin sekä suodatin että sydän on suljettu päätykansien 28 ja 29 väliin. Suodatuselementin ja sydämen päät on tiivistetty vuotamattomasti päätykansiin keraamisella kitillä 31.

Päätykannessa 29 on keskiaukko 25, jonka sulkee kulhon 9 nippa 33, joka sulkee avoimen keskikanavan 35 sydämen sisällä sen tässä päässä, ja joka on suljettu vuotamattomasti O-renkaalla 34, joka on lukittu laipalla 41. Pääty-kanessa 28 on keskiaukko 36 ja se on varustettu laipalla 37, joka ympäröi aukkoa ja muodostaa sisäisen uran 38, johon on kiinnitetty 0-rengas 39· 0-rengas 39 muodostaa nesteenpitävän tiivisteen hoikkia 40 vasten.

Holkki 40 on ruostumattoman teräslevyn kaistale, josta on puristettu putkimainen keskiosa, jonka päälle suodatuselementin päätykansi 28 on sovi-vitettu, ja siinä on ulospäin käännetty laippaosa 42, joka on kiinnitetty lujasti ruuveilla 49 renkaan 43 ja levyn 44 välissä kotelon 1 osaan 45.

Hoikin 40 keskiosa ulottuu riittävän pitkälle, jotta suodatuselementti ei tule vedetyksi siitä pois, kun kulho 9 on paikallaan, kuten kuviot näyttävät. Toisaalta estää suodatuselementin pysäytin 46 suodatuselementtiä 26 liikkumasta liian kauaksi toiseen suuntaan kohti kotelon alaosaa 45 ja tämä pysäytin on ulospäin ulkoneva laippa, jossa on ulkopuolinen holkki 47 ja joka on sovitettu hoikin 40 päälle puristussovitteena.

Kuviosta 3 käy parhaiten ilmi, että levyssä 44 on kolme sormea, jotka on varustettu aukoilla 51, joiden kautta on kierretty ruuvit 49 kotelon alaosan 45 kierteitettyihin istukoihin 49'. Välikerenkaat 57 on sovitettu syvennykseen 58 kotelo-osan 45 sisäpinnan kohdalla ja niissä on reiät 59 ruuveille 49. Levy on kiinnitetty koteloon renkaita 57 vasten ruuveilla 49.

Kuvio 2 näyttää parhaiten, että kotelon alaosassa 45 on läpi ulottuva poraus 55, jonka kautta neste on virtausyhteydessä kotelon poistoaukon 3 ja kammion 4 kanssa. Poraus 55 on porattu isomman läpimitan omaavassa osassa, joka muodostaa syvennyksen 58. Levy 44 ja rengas 43 on kiinnitetty koteloon syvennyksen 58 ja porauksen 55 yläpuolelle.

Holkki 40 muodostaa putkimaisen kotelon keksinnön kaksisuuntavirtauksen koaksiaalis ta ohjaus- ja kevennysventti1iä VI tai V2 varten, joka nähdään parhaiten kuviossa 4-6.

i3 64233

Venttiilissä on ensimmäinen putkimainen venttiiliosa 50, joka voi Uikkua venttiilin sisällä avoimen ja suljetun asennon välillä kohti venttii1i-istukkaa 52 ja siitä pois, joka on kannessa 53, joka sulkee venttiilin läpi ulottuvan, avoimen keskikanavan 55,kansi on kiinnitetty hoikkiin 5**· Venttiiliosa 50 on normaalisti suljetussa asennossa, mutta se avautuu nesteen eteenpäin suuntautuvan paineen vaikutuksesta, kun neste virtaa eteenpäin johdossa LI tai L2 pumpusta P moottoriin M suodatuselementin 26 kautta tuloaukosta 2 poistoaukkoon 3. Sekä putkimainen venttii1ikammio että putkimainen venttiiliosa on tehty ruostumattomasta teräksestä.

Rengas 43 pitää hoikin 40 sisällä toisen putkimaisen venttii1iosan 70, joka on myös normaalisti suljetussa asennossa, mutta joka avautuu epänormaalin ohjauspaineen alaisena suodatuselementin läpi tapahtuvan eteenpäinvirtauksen aikana tai ohjauspaineella, jonka aikaansaa taaksepäinvirtaus vastakkaiseen suuntaan. Tämä osa voi liikkua vapaasti hoikin 40 sisällä kohti kotelon osaa 45 ja siitä pois, tiivistävään kosketukseen ja pois tiivistyskosketuksesta venttii1i-istukan 1+8 kanssa, joka on kotelo-osan 45 pinnalla syvennyksessä 58.

Holkki 1+0 on sen kulhon puoleisessa päässä varustettu s i säänkännetyl lä laipalla 61, joka muodostaa keskiaukon 62. Laippa 61 toimii istukkana jousi-välineelle 63, joka on tässä karkaistusta teräksestä tehty puristusjousi, kannattaen jousen pidätysrengasta 64, joka kannattaa puristusjousen 63 toista päätä. Jousen 63 toinen pää lepää hoikin 54 laippaa 60 vasten. Laipan 60 toiselle puolelle on kiinnitetty esim. hitsaamalla, tyssäämällä, juottamalla tai kova-juottamalla pidätysrengas 65, joka koskettaa venttii1iosan 70 listaa 66 vasten.

Venttii1iosan 70 lista 66 johtaa kavennettuun päähän 71» joka muodostaa tilan 72 venttii1iosan 70 ulkopuolen ja putkimaisen venttii1ikammion 40 sisäpuolen välissä. Tämän tilan sisällä on 0-rengas 59, joka voi liukua tai pyöriä tilassa 72 venttii1iosan 70 liikkuessa jompaankumpaan suuntaan. 0-rengas on kuitenkin normaalisti paikallaan kuvioiden 4 ja 5 mukaisesti venttiliosan 70 listan 66 ulkopuolta vasten.

Venttii1iosassa 50 on myös lista 57, joka johtaa kavennettuun päähän 58 venttiili-istukan 52 kohdalla. Elementin pää 58 voi näin ollen ohittaa kannen 53 laipan 56 ja painua istukkaa 52 vasten. Listan 57 sisäpinnalla on tuettuna toisen puristusjousen 64 toinen pää, jonka jousen toinen pää on kiinnitetty pidätys renkaan 65 sisäpintaa vasten.

Jousien 64, 63 voiman vaikutuksesta kumpikin venttiiliosa 50, 70 istuu näin ollen toisen pään 58, 71 kohdalla vastaavalla istukalla 52, 48 toisessa raja-asennossa. Toisessa raja-asennossa venttiiliosa 50, 70 on liikkunut pois vastaavasta istukasta 52, 48 avaten vastaavan kanavan 75, 74, jolloin neste voi virrata tämän liikkeen tapahduttua. Venttii1iosien 50, 70 näitä liikkeitä n* 64233 ohjaa nesteen ohjauspaine, joka vaikuttaa jousien 63, 64 voimaa vastaan, kuten seuraavassa käy ilmi.

Venttii1iosan 70 listan 66 ulkopinta ja 0-rengas 59 ovat alttiina nesteen paineelle venttiilin pumppupuolella kammiossa 4 eteenpäinvirtaussuunnassa pumpusta moottoriin. Listan 66 sisäpinta on alttiina nesteen paineelle venttiilin moottoripuolella vastaavasti suodatuselementin ja venttiilin avoimissa keski-kanavissa 35 ja 68. Eteenpäinvirtauksen aikana pumpusta moottoriin nesteen paine kammiossa 4 on suurempi kuin porauksessa 55 ja näin venttiilin kohdalla syntyvä ohjauspaine pyrkii irroittamaan venttii1iosan 70 pois istukasta 48. Tätä liikettä vastustaa jousi 63, joka painaa ventti 1iosan kohti istukkaa, eteenpäin suuntautuvan ohjauspaineen ennalta määrättyyn vähimmäisarvoon asti. Kun voima, jonka saa aikaan 0-renkaan 59 ja listan 66 kohdalla vaikuttava nesteen ohjauspaine, ylittää jousen voiman, liikkuu venttiiliosa 70 pois istukasta 48 siten avaten kanavan 7^ nesteen virtaukselle, joka ohittaa suodatuselementin 26. Tämä tapahtuu, kun neste virtaa eteenpäin pumpusta P johdon LI tai L2 kautta koht? moottoria M kammion 4 läpi, suodatuselementin 26 läpi kohti poistoaukkoa 3 keskikanavien 35 ja 68 kautta.

Venttiiliosa 70 on myös suunniteltu avautumaan nesteen taaksepäinvirtauksen aikana, joka kulkee moottorista M johdon LI tai L2 kautta poistoaukkoon 3 ja porauksen 55 kautta tuloaukkoon 2 ja siitä pumppuun. Kun neste virtaa taaksepäin johdon LI tai L2 kautta, on suotavaa, että suodatuselementti F1 tai F2 tulee ohitetuksi, niin että saaste ei purkaudu suodatuselementin 27 yläjouksun puolelle. Venttiilin VI tai V2 tämä avautuminen aikaansaadaan pa 1uuohjauspaineen avulla, joka vaikuttaa venttiilin kohdalla nesteen taakse-päinvirtauksen aikana. Kannen 53 ja hoikin 54 laipan 60 sisäpinnat ovat alttiina nesteen paineelle kanavassa 68, ja kannen 53 ja laipan 60 ulkopinnat ovat alttiina nesteen paineelle kammiossa 4. Venttiili voi näin reagoida taaksepäin suuntautuvaanohjauspaineeseen, kun virtaus tapahtuu taaksepäin kohti kammiota 4 poistoaukosta 3, joka paine pyrkii pakottamaan kannen 53 ja hoikin 54 ja näiden kanssa jousen 63 ja venttii1iosan 70 pois istukasta 48. Nesteen virratessa taaksepäin on nesteenpaine tilassa 68 venttii1iosan 50 sisällä listaa 57 vasten suurempi kuin nesteen paine venttii1iosan 50 ulkopuolella listaa 57 vasten. Puristusjousi 64 pitää normaalisti venttii1iosan 50 suljetussa asennossa eikä mikään voima pyri avaamaan venttiiliä 50, joka pysyy kiinni.

Näin kohdistuu nesteen paine tilassa 68 kantta 53 ja listaa 60 vasten.

Jousen 63 voiman ylittää nopeasti ohjauspaine, joka syntyy kannen 53 ja listan 66 kohdalla, ja holkki 54 ja sen kanssa ventti iliosa 70 liikkuvat suljetusta avoimeen asentoon istukasta 48 pois, siten avaten kanavan 74 nesteen virtauksen suunnan muuttamiseksi suodatuselementin ohi.

'5 64233

Suodatinlaitteen ja koaksiaalisen venttiilin toiminta on seuraavanlainen: eteenpäinvirtauksen aikana neste menee suodattimen koteloon 1 johdosta LI ja L2 tuloaukon 2 kautta, etenee kammioon 4 ja tästä suodatuselementin 26 kautta kohti moottoria, jolloin saasteet ja muut suspendoidut jähmät tulevat suodatetuiksi pois. Suodatettu neste kulkee sydämen 30 rei'itysten 32 kautta avoimeen kanavaan 35 sydämen sisällä. Ventti i 1 iosa 50 on jousen 64 voiman ylittävän, venttiilin kohdalla eteenpäin vaikuttavan ohjauspaineen vaikutuksesta liikkunut pois istukasta 52 avaten kanavan 75, ja näin virtaus etenee kanavasta 35 kanavaan 75 kautta kannen 53 ja venttii1iosan 50 välistä sisäkanavaan 68 ventti iliosan 50 ja porauksen 55 kautta kotelon 1 poistoaukkoon 3 ja tästä johdon LI tai L2 kautta moottoriin.

Virtauksen jatkuessa saaste asteittain kuormittaa suodatuselementin 26 ja virtaus elementin kautta pienenee. Kun suodatuselementti päästä yhä huonommin läpi nesteen normaalin virtauksen, kasvaa paine-erotus suodatuselementin kohdalla, sillä seurauksella, että venttii1iosan 70 O-renkaaseen 59 ja listaan 66 vaikuttava ohjauspaine kasvaa. Juuri venttiilin rakoiluohjauspai-netta edeltävällä ohjauspaineella laukeaa ohjauspaineen osoitin 14 ja antaa signaalin. Tällöin on vaihdettava suodatuselementti. Ellei sitä vaihdeta, niin ohjauspaine saavuttaa rakoi1upaineen ja voittaa jousen 63 vastuksen työntäen venttii1iosan 70 pois istukasta 48 ja avaten kanavan 74 kevennysvirtauksel-le, joka ohittaa suodatuselementin 26, ja tämä virtaus jatkuu, kunnes tilanne korjataan tai suodatuselementt! vaihdetaan. Ventti iliosa 50 pysyy avoimena, jos ohjauspaine sen kohdalla pysyy tarpeeksi suurena jousen 64 voiman voittamiseksi; ellei se pysy, niin osa sulkeutuu, mutta tästä huolimatta ohitus-virtaus voi jatkua kanavan 74 ja avoimen venttiilin 70 kautta.

Jos suodatuselementt! 26 on vaihdettava, on virtaus katkaistava. Kulhon 9 voi sitten poistaa kierteillä 7, 8, jolloin elementtiin 26 pääsee käsiksi. Venttii1iosat 50, 70 ovat kiinni, niinettä neste ei voi virrata takaisin johdosta LI, L2 moottoriin. Koska suodatuselementt! 26 on kiinnitetty hoikin 40 päälle puristussovitteena, sen voi helposti vetää pois ja tilalle pannaan uusi suodatuselementt!. Sitten voidaan vaihtaa kulho 9· Jotta järjestelmään ei pääsisi ilmaa, on kulho 9 mahdollisesti täytettävä nesteellä ennen sen vaihta-mi sta.

Siinä tapauksessa, että johdon LI tai L2 ja suodattimen F1 tai F2 kautta kulkevan virtauksen suunta muuttuu, koaksiaalinen venttiili varmistaa sen, että taaksepäinvirtaus ei kulje suodatuselementin 26 läpi purkaen tämän. Heti kun taaksepäinvirtaus alkaa, muuttuu venttii1iosan 50 kohdalla vaikuttavan ohjaus-paineen suunta ja se vaikuttaa nyt listaan 57 osan 50 sulkemiseksi istukkaa 52 vasten. Tämä katkaisee virtauksen kanavan 75 kautta, minkä jälkeen taaksepäinvi rtauksen ohjauspaine kannen 53, hoikin 54 ja venttii1iosan 70 kohdalla 16 64233 kasvaa riittävän suureksi voittaakseen jousen 63 voiman, ja holkki 54 ja sen kanssa venttiiliosa 70 tulevat silloin siirretyiksi pois istukasta 48 avaten kanavan Jk paluuvirtaukselle, joka ohittaa suodattimen 26 kammioon 24.

Tämä tilanne pysyy ennallaan taaksepäinvirtauksen jatkuessa. Kun taakse-päinvirtaus lakkaa, alenee kannen 53, hoikin 54 ja venttii1iosan 70 avoimina pitävä ohjauspaine nollaan, ja jousi 63 vie venttii1iosan 70 istukalleen 48 sulkien venttiilin. Venttiiliosa 50 pysyy kiinni, koska virtausta ei ole. Koaksiaalinen venttiili on nyt valmis sallimaan eteenpäinvirtauksen. Jos eteenpäinvirtaus alkaa, niin venttiiliosa 50 avautuu, kuten ennen.

Kuvioista 4 ja 5 käy ilmi, että kun venttiiliosa 70 liikkuu avoimeen asentoon, se vie mukanaan venttii1iosan 50, koska rengas 65 lepää osan 50 päätä 76 vasten. Venttiili 70 liikkuu kuitenkin verraten lyhyen matkan aksiaalisesti avoimeen asentoon (ks. kuviota 5), ja avoimessa asennossa rengas 65 ei vie ventti iliosaa 50 aivan suljettuun asentoon; se pysyy osaksi avoimena ja päästää läpi suodatuselementin 26 läpi mahdollisesti kulkevan, suodatetun virtauksen. Haluttaessa voidaan venttiiliosa 50 kuitenkin suunnitella niin, että se on suljettu, kun venttiiliosa 70 on avoin, vain panemalla molemmat venttiliosat liikkumaan saman matkan avoimen ja suljetun asennon välillä. Vaihtoehtoisesti voidaan venttii1iosaa 50 lyhentämällä tämä osa tehdä sellaiseksi, että rengas 65 ei kytke sitä, riippumatta venttii1iosan 50 asennosta.

Kuvioiden 7“9 näyttämässä keksinnön kaksisuuntavirtauksen koaksiaalisen ohjausventtii1in toteutusmuodossa on holkki 80, joka muodostaa putkimaisen kammion.

Ensimmäinen putkimainen venttiiliosa 81 voi liikkua toisen putkimaisen venttiiliosan 90 sisällä, tämän kanssa koaksiaalisesti avoimen ja suljetun asennon välillä kohti venttii1i-istukkaa 82 ja siitä pois, joka istukka on kannella 83, joka sulkee venttiilin läpi ulottuvan, avoimen keski kanavan 85 ja on kiinnitetty toiseen venttii1iosaan 90. Venttiiliosa 81 on normaalisti kuvion 8 näyttämässä, suljetussa asennossa, mutta se avautuu venttiilin kohdalla eteenpäin vaikuttavan nesteen ohjauspaineen alla eteenpäinvirtauksella, joka kohdistuu venttiiliosan listaan 84. Sekä putkimainen venttii1ikammio 80 että putkimaiset venttii1iosat 81, 90 on tehty lämpökäsitellystä teräksestä.

Toinen putkimainen venttiiliosa 90 on normaalisti kuvion 7 näyttämässä, suljetussa asennossa, mutta se avautuu taaksepäinvirtauksella taaksepäin vaikuttavan ohjauspaineen vaikutuksesta. Venttiiliosan pitää hoikin 80 sisällä laippa 96, joka on hoikin listalla 97, Kun venttiili on kuvion 8 näyttämässä, avoimessa asennossa. Tämä osa voi liikkua vapaasti hoikissa 80 kohti kotelon osaa 98 ja siitä pois tiivistyskosketukseen istukan 99 kanssa ja siitä pois, joka istukka on kotelo-osan 98 pinnalla.

'7 64233

Ventt1i1iosan 90 alaosalla 92 on pienempi uikoha1 kaisija olakkeesta 91 alkaen ja siten muodostuu tila 93 venttii1iosan 90 ulkopuolen ja putkimaisen venttiί1ikammion 80 sisäpuolen väliin. Tähän tilaan on sovitettu kierrejousi Sk, jonka lukitusrengas 93 pitää paikallaan. Jousi 94 painaa venttii1iosan 90 kotelo-osalla 98 olevaa istukkaa 99 vasten.

Venttii1iosassa 81 on lista 84, joka johtaa kavennettuun päähän 86, joka istuu istukalla 82. Listan 84 sisäpinta toimii pidättävänä tukena kierukkajou-selle 87, jonka toinen pää on kiinnitetty laipoitetun renkaan 88 sisäpintaa vasten, joka rengas istuu venttii1iosassa 90 istuvalla pidätysrenkaa1 la 89.

Jousi 87 pitää venttii1iosan 81 istukkaa 82 vasten.

Jousien 87, 94 voiman alla vastaavat venttii1iosat 81, 90 ovat näin ollen vastaavilla istukoilla 82, 99 raja-asennoissa. Toisessa raja-asennossa venttiiliosa 81, 90 tulee siirretyksi pois vastaavasta istukasta 82, 99 avaten kanavan 100, 101 nesteen virtaukselle tämän liikkeen jälkeen. Venttii1iosan 81, 90 näitä liikkeitä ohjaa nesteen ohauspaine, joka vaikuttaa jousien 87, 94 voimia vastaan.

Venttiiliosat 81, 90 ovat koaksiaaliset ja kumpikin voi liikkua edestakaisin toisen sisällä tai toisen päällä, siitä riippumatta, onko toinen kiinteä. Kaksi osaa on sovitettu tiukasti yhteen vuotamattomasti, niin että 1isätiivistystä ei tarvita edes verraten suurilla ohjauspainei1 la. Samalla tavalla venttiiliosa 90 voi liikkua hoikin 80 sisällä ja on sovitettu sen kanssa tiukasti yhteen vuotamattomasti. 1

Pidätysrengas 79 pitää hoikin kiinteästi suhteessa kotelo-osaan 78.

Venttii1iosan 81 listan 84 ulkopinta on alttiina nesteen paineelle toisella puolella, esim. venttiilin pumppupuolella, ja listan sisäpinta on alttiina nesteen paineelle venttiilin toisella puolella, esim. pumppupuolel la.

Kannen 83 sisäpinta ja venttii1iosan 90 laipan 96 ulkopinta ovat alttiina nesteen paineelle venttiilin toisella eli moottorin puolella. Listan 91 ulkopinta on alttiina nesteen paineelle venttiilin ensimmäisellä eli pumpun puolella. Eteenpäinvirtauksen aikana pumpusta moottoriin on nesteen paine venttiilin 81 pumppupuolella suurempi kuin moottorin puolella ja syntyvä paine-erotus venttiilin kohdalla listaa 84 vasten pyrkii liikuttamaan venttiliosan 81 pois istukasta 82. Tätä liikettä vastustaa jousi 87, joka painaa venttii1Iosan istukkaa kohti, nesteen eteenpäin vaikuttavan ohjauspaineen ennalta määrättyyn vähimmäis-arvoon asti. Kun voima, jonka saa aikaan ohjauspaine listan 84 kohdalla, ylittää jousen voiman, liikkuu venttiiliosa 81 istukasta 82 pois ja avaa siten kanavan 100 nesteen virtaukselle. Venttiili pysyy tässä asennossa nesteen virratessa eteenpä in.

F

18 64233

Venttiiliosa 90 on suunniteltu avautumaan, kun neste virtaa taaksepäin, esim. moottorista edelleen pumppuun. Taaksepäinvirtauksen aikana kannen 83 sisäpinta ja laipan 96 ulkopinta ovat alttiina paineelle, joka vaikuttaa taaksepäin venttiilin moottoripuolella, ja listan 91 ulkopinta on alttiina nesteen paineelle venttiilin pumppupuolella. Venttiili 90 voi siten reagoida paluuvirtauksen ohjauspaineeseen taaksepäinvirtauksen aikana, joka paine pyrkii pakottamaan venttii1iosan 90 pois istukasta 99· Nesteen virratessa taaksepäin on nesteen paine kannen 83 sisäpintaa ja listaa 96 vasten suurempi kuin nesteen paine ventti il iosan 90 toiselle puolella listaa 91 vasten. Puristusjousi 94 pitää normaalisti venttii1iosan 90 suljetussa asennossa eikä mikään voima pyri avaamaan venttiiliä 81, joka pysyy suljettuna. Näin ollen kohdistuu paine taaksepäin kanteen 83 ja listaan 96. Jousen 94 voiman ylittää nopeasti kannen 83 ja listan 96 kohdalla syntyvä ohjauspaine, ja venttiiliosa 90 liikkuu suljetusta avoimeen asentoon pois istukasta 99 siten avaten kanavan 101 taaksepäinvirtaukselle esim. suodatuselementin ohittamiseksi.

Tämä venttiili ei salli kevennysohitusvirtausta.

Koaksiaalinen venttiili toimii seuraavasti: eteenpäinvirtauksen aikana neste lähestyy venttii1iosaa 81 ja kohtaa listan 8*» venttii1iosan ollessa kuvion 8 näyttämässä, suljetussa asennossa. Listaan vaikuttavan ohjauspaineen vaikutuksesta, joka voittaa jousen 87 voiman, venttiiliosa 81 tulee siirretyksi pois istukasta 82 kuvion 7 näyttämään asentoon, jolloin se avaa kanavan 100, jolloin virtaus etenee kanavan 85 kautta venttii1iosan 81 sisällä ja sen läpi. Virtauksen jatkuessa eteenpäin venttiili 90 pysyy kuvion 7 näyttämässä, suljetussa asennossa.

Kun venttiilin läpi virtaavan nesteen suunta muuttuu, varmistaa koaksiaa-linen venttiili sen, että taaksepäinvirtaus ei mene kanavien 85, 100 kautta, vaan kanavan 101 kautta toista virtaustietä. Heti kun taaksepäinvirtaus alkaa, muuttuu ohjauspaineen suunta venttiilin 81 kohdalla, ja se vaikuttaa nyt listan 84 sisäpintaan, niin että mikään voima ei pidä osaa 81 auki ja jousi 87 vie siksi osan 81 suljettuun asentoon istukkaa 82 vasten. Tämä katkaisee virtauksen kanavan 85 kautta, minkä jälkeen taaksepäinvirtauksen ohjauspaine kannen 83 sisäpinnalla ja laipan 96 ulkopinnalla kasvaa riittävän suureksi voittaakseen jousen 94 voiman, ja venttiiliosa 90 tulee tällöin siirretyksi pois istukasta 99, jolloin se avaa kanavan 101 taaksepäinvirtauksel1 e, joka ohittaa kanavan 100 yhdistetyn johdon. Venttiili on sitten kuvion 8 näyttämässä asennossa.

Tämä tilanne on entisellään taaksepäinvirtauksen jatkuessa. Taaksepäin-virtauksen loppuessa ohjauspaine, joka pitää venttii1iosan 90 kannen 83 ja laipan 96 avoimina, putoaa nollaan ja jousi 94 vie venttii1iosan 90 istukalle 99 sulkien venttiilin. Venttiiliosa 81 pysyy kiinni kuvion 8 mukaisesti, koska virtausta ei ole. Koaksiaalinen venttiili voi nyt sallia eteenpäinvirtauksen.

19 64233

Jos eteenpäinvirtaus alkaa, niin venttiiliosa 81 avautuu, kuten edellä.

Kuvioista 7 ja 8 käy ilmi, että kun venttiiliosa 90 liikkuu avoimeen asentoon, se vie mukanaan venttii1iosan 81, koska rengas 89 koskettaa rengasta 88 vasten ja kansi 83 on kiinnitetty osaan 90. Venttii1iosan 90 tämä liike ei kuitenkaan avaa venttii1iosaa 81.

Joskin piirustusten näyttämissä toteutusmuodoissa puristusjouset pitävät kaikki venttii1iosat normaalissa, suljetussa asennossa, voivat kiristysjouset pitää toisen tai molemmat venttii1iosat normaalisti avoimissa asennoissa ja suljettuina ennalta määrätyllä ohjauspaineelia, joka ylittää ennalta määrätyn vähimmäisarvon. Venttiilin voi näin saada sulkeutumaan, niin että se estää paineaaltoja kulkemasta läpi jommastakummasta suunnasta, esim. taaksepäinvirta-uksen aikana, mutta sallii muuten vapaan virtauksen kummassakin suunnassa. Venttiilit voi myös suunnitella sallimaan normaalin virtauksen toisen johdon kautta toisessa tai molemmissa suunnissa. Venttiilin voi myös suunnitella sallimaan normaalin virtauksen toisen johdon kautta toisessa tai molemmissa suunnissa ja kääntämään paineaallot toisessa tai molemmissa suunnissa toiseen ohi-tusjohtoon.

Venttiili suojaa näin hyvin monipuolisesti suodatuselementtiä vahingoilta molemmissa suunnissa tapahtuvan virtauksen yhteydessä tai purkautumiselta toisesta suunnasta ja se ohjaa ohitusvirtauksen suodatuselementin ohi kummastakin suunnasta nesteen ennalta määrätyillä ohjauspainei1 la.

Keksinnön venttiiliä voi käyttää normaalisti suljettuna kaksoistakaisku-venttiilinä missä tahansa järjestelmässä. Paineenkevennysvirtauksen ohjaus kummastakin suunnasta voidaan järjestää rakentamalla toinen tai molemmat ventti il iosat niin, että ne reagoivat ohjauspaineisiin kummastakin suunnasta ensimmäisessä ja toisessa vaiheessa, kumpikin ennalta määrätyn vähimmäisarvon ylittävällä paineella ja toisistaan riippumattomasti.

Claims (12)

20 64233

1. Venttiili, johon kuuluu putkimainen venttiilikammio (1; 80), ensimmäinen ja toinen venttiili-istukka (52, 48; 82,99) venttiilikammiossa sekä ensimmäinen ja toinen kuormitettu sama-akselinen sulkuelin (50, 70; 81,90), jotka liikkuvat kukin erikseen edestakaisin venttiilikammiossa ensimmäistä ja vastaavasti toista venttiili-istukkaa kohti sekä näistä poispäin suljetun ja avatun asennon välillä ensimmäisen ja vastaavasti toisen venttiilikanavan (75, 74: 100, 101) sulkemiseksi ja avaamiseksi, joista kanavista toinen on ohivirtauskanava, tunnettu siitä, että sulkuelimet (50, 70; 81, 90) ovat putkimaiset ja ne on sovitettu toistensa sisään sekä toiminnallisesti yhdistetty ensimmäiseen ja vastaavasti toiseen nestepaineen vastaanottopintaan (57, 53, 60, 66; 84, 83, 96, 91), niin että ensimmäinen sulkuelin (50;81) on painettavissa ensimmäisessä suunnassa sen venttiili-istukkaa (52; 82) kohti tai siitä pois ja toinen sulkuelin (70; 90) on painettavissa toisessa suunnassa sen venttiili-istukkaa (48; 99) kohti tai siitä pois ao. sulkuelimeen vaikuttavaa kuormitusta (63, 64; 87, 94) vastaan, ja että molemmat sulkuelimet (50, 70; 81, 90) on muodostettu sellaisiksi venttiileiksi, että ne avautuvat tai sulkeutuvat heti kun virtaus kyseiseen suuntaan alkaa tai lakkaa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen venttiili, tunnettu siitä, että sulkuelimillä (50, 70; 81, 90) on pieni paino ja ne voivat liikkua avoimen ja suljetun asennon välillä muutaman millisekunnin aikana.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen venttiili, tunnettu siitä, että yksi sulkuelimistä (50, 70; 81, 90) on sovitettu avautumaan nestepaine—eron vaikutuksesta virtauksen säätämiseksi joko ensimmäisen tai toisen virtauskanavan (75, 74; 100, 101) kautta.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen venttiili, tunnettu siitä, että putkimaisessa venttiilikammiossa (1; 80) on sisäseinä, jota pitkin ulompi sulku-elin (50; 81) voi liikkua edestakaisin avoimen ja suljetun asennon välillä.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen venttiili, tunnettu siitä, että ulomman sulkuelimen (70; 90) ulkosivu ja venttiilikammion sisäseinä sijaitsevat riittävän lähellä toisiaan, niin että niiden välille muodostuu nesteenpitävä sulku.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen venttiili, tunnettu siitä, että kummankin sulkuelimen (50, 70; 81, 90) kuormitusta varten on sovitettu kierukka-jousi (63, 64; 87, 94).

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen venttiili, tunnettu siitä, että sisemmässä sulkuelimessä (50, 70) on avoin keskikanava (68; 85) nesteen virtausta varten sen läpi. 2i 642 3 3

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen venttiili, tunnettu siitä, että kummassakin putkimaisessa sulkuelimessä (50, 70; 81, 90) on osia, joilla on eri läpimitat, jotka osat ovat yhdistetyt paineenvastaanottopinnat muodostavien vasteiden (57, 60; 84, 91) välityksellä.

9. Patenttivaatimuksen 4 ja 8 mukainen venttiili, tunnettu siitä, että ulomman sulkuelimen (70) pienempiläpimittainen osa rajoittaa yhdessä putkimaisen venttiilirungon (40) kanssa tilan (72) , johon on sijoitettu tiivistyselin (59) , joka voi liikkua tässä tilassa (72) sulkuelimen (70) edestakaisen liikkeen mukana.

10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen venttiili, tunnettu siitä, että kummankin sulkuelimen (50, 70; 81, 90) kuhunkin paineen vastaanottopintaan (57, 66, 59; 84, 83, 96, 91) kohdistuu nestepainetta sekä venttiilin meno- että tulopuolelta, jolloin paine-ero liikuttaa ainakin toista sulkuelintä voittaen sulkueli-meen kohdistuvan kuormituksen.

11. Patenttivaatimuksen 1 mukainen venttiili, tunnettu siitä, että ensimmäisen ja toisen sulkuelimen (50, 70) väliin on sovitettu putkimainen holkki (54), joka voi liikkua yhdessä ulomman sulkuelimen (70) kanssa, kun taas sisempi sulkuelin (50) voi liikkua edestakaisin putkimaisen hoikin sisällä suljetun ja avatun asennon välillä putkimaiseen hoikkiin (54) yhdistettyä ja sen kanssa liikkuvaa venttiili-istukkaa kohti ja siitä pois.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen venttiili, tunnettu siitä, että sisempi sulkuelin (50; 81) on sovitettu suljetussa asennossaan sulkemaan sisemmän sulkuelimen läpi menevän keskikanavan (68; 85) ja avatussa asennossaan avaamaan tämän kanavan. ij 22 64233