FI82122C

FI82122C - HYDRAULISK SNABBGAONGSVENTIL.

Info

Publication number: FI82122C
Application number: FI881665A
Authority: FI
Inventors: Jukka Teittinen
Original assignee: Teittinen Ky
Priority date: 1987-06-03
Filing date: 1988-04-11
Publication date: 1991-01-10
Also published as: FI881665A0; FI82122B; FI881665A

Description

1 821221 82122

Hydraulinen pikaliikeventtiili -Jakamalla erotettu hakemuksesta 872476Hydraulic quick-acting valve - Separated from application 872476

Keksinnön kohteena on pääasiallisesti yhden suhteellisen tarkoin 5 toleranssein valmistettavan reiän ja yhden tai useamman karan tarvitseva pikaliikeventtiili, joka sylinterin mäntää ulospäin ajettaessa yhdistää varren puoleisen tilan männän taakse ja mäntää sisäänpäin ajettaessa sulkee mainitun yhteyden ja muodostaa yhteyden suuntaventtiil ilta varren puoleiseen sylinterin kammioon.The invention relates mainly to a quick-acting valve requiring one relatively precise tolerance hole and one or more stems, which, when driving the cylinder piston outwards, connects the arm side space behind the piston and closes said connection and connects the directional valve to the shaft arm when driving the piston inwards.

10 Joidenkin tunnettujen hinnaltaan edullisten pikaliikekytkentöjen puutteena on se, että venttiili avautuu nopeasti ja liian paljon, jolloin sylinterin mäntä pääsee ryntäämään hetkellisesti, kunnes venttiili jälleen sulkeutuu. Seurauksena saattaa olla vaarallinen sylinterin heilahteluliike.10 The disadvantage of some of the known low-cost quick-acting couplings is that the valve opens quickly and too much, allowing the cylinder piston to rush momentarily until the valve closes again. This can result in dangerous cylinder oscillation.

15 Useat tunnetut ominaisuuksiltaan paremmat pikaliikeventtiilit ovat puolestaan rakenteellisesti niin monimutkaisia, että venttiilien valmistuskustannukset nousevat melko korkeiksi.15 In turn, many known high-speed valves with better properties are structurally so complex that the manufacturing costs of the valves become quite high.

Tunnetaan myös vain yhden tarkoin toleranssein valmistettavan reiän ja yhden liikkuvan karan avulla toimivia pikaliikeventtiileitä.Quick-acting valves with only one precisely tolerated hole and one movable stem are also known.

: 20 Näiden tunnettujen venttiileiden haittana on se, että ne eivät aina • käytössä ole turvallisia, koska sylinterin ryntäystaipumusta varsi • .·. ulos suunnalle ei ole estetty. Toinen haittatekijä liittyy rakenteen monimutkaisuuteen eli venttiileiden molempiin päihin on johdettu erilliset ohjauspainekanavat ja lisäksi on olemassa erilliset päävir- 1 25 taustiet. Haittatekijä on myös se, että venttiilissä esiintyy tietyllä taakalla jatkuvaa edestakaista kytkentää pikaliikkeeltä työnopeudelle ja takaisin.The disadvantage of these known valves is that they are not always safe to use due to the tendency of the cylinder to rush. out of direction is not blocked. Another disadvantage is related to the complexity of the structure, i.e. separate control pressure channels are led to both ends of the valves and in addition there are separate main flow paths. Another disadvantage is that the valve has a constant reciprocating connection from rapid traverse to working speed and back with a certain load.

Suomalaisessa patentissa 56249 on esitetty ratkaisu, jossa pelkällä männänvarren pinta-alalla tapahtuvan pikaliikkeen lisäksi on 30 olemassa työnopeus täydellä männän pinta-alalla varsi ulos suunnalle sekä ryntäyksen esto tälle suunnalle. Ratkaisun haittana on monimutkainen rakenne sekä syntyvät tehohäviöt paine-eroventtiilissä ja se, että tietyllä pienehköllä taakalla esiintyy jatkuvaa edestakaista kytkentää pikaliikkeeltä työnopeudelle ja takaisin, mikä on omiaan 35 huonontamaan liikkeen hallittavuutta.Finnish patent 56249 discloses a solution in which, in addition to the rapid movement in the area of the piston rod alone, there is a working speed in the entire area of the piston in the direction of the arm out and the rush prevention in this direction. The disadvantage of the solution is the complex structure as well as the resulting power losses in the differential pressure valve and the fact that with a certain small load there is a continuous reciprocating connection from rapid movement to working speed and back, which tends to impair the controllability of the movement.

f Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan uusi hydraulinen pikaliikeventtiili, joka poistaa mainitut epäkohdat ja joka samalla on 2 82122 rakenteeltaan yksinkertainen ja helposti valmistettavissa sekä käytössä turvallinen.The object of the present invention is to provide a new hydraulic quick-acting valve which eliminates the above-mentioned drawbacks and which at the same time has a simple and easy-to-manufacture design and is safe to use.

Keksinnön mukaiselle hydrauliselle pikaiiikeventtii1i11 e on pääasiallisesti tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuk-5 sen 1 tunnusmerkkiosassa.The hydraulic quick-acting valve according to the invention is mainly characterized by what is set forth in the characterizing part of claim 1.

Keksinnön eräitä toteutusmuotoja selitetään yksityiskohtaisemmin viitaten oheisiin piirustuksiin.Some embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings.

Kuvio 1 esittää keksinnön mukaista pikaliikeventtiiliä halki-leikattuna sekä aiivaatimuksen 8 mukaista järjestelmää.Figure 1 shows a cross-section of a quick-acting valve according to the invention and a system according to claim 8.

10 Kuvio 2 esittää aiivaatimuksen 5 mukaista pikaliikeventtiiliä halki leikattuna ja tyypillistä hydraulijärjestelmää, johon venttiili voidaan liittää.Figure 2 shows a cross-section of a quick-acting valve according to claim 5 and a typical hydraulic system to which the valve can be connected.

Piirustuksen eri kuvioissa on tilavuusvirtalähde merkitty viitenumerolla 1, sylinteri numerolla 2 ja suuntaventtiili numerolla 3 sekä 15 pi kaii i keventti i1i numerolla 4.In the various figures of the drawing, the volume flow source is indicated by reference numeral 1, the cylinder by reference numeral 2 and the directional valve by reference numeral 3, and 15 pi kaii i light i1i by reference numeral 4.

Kuvion 1 mukaisen pi ka 1i i keventti i1 in 4 toiminta on seuraavanlainen. Suuntaventtiilin 3 ollessa vasemmanpuoleisessa toiminta-asennossaan paineneste pääsee tilavuusvirtalähteestä 1 putkea 21 ja 22 pitkin männän takaosaan 5 ja samalla putkea 23 pitkin liitännän 15 20 kautta karan 9 vasemmanpuoleiseen päätykammioon 18. Kara 9 siirtyy oikealle jousta 10 vasten, koska vastakkainen päätytila 26 on yhteydessä kuristuskohdan 12, liitännän 14 ja putken 25 kautta säiliöön 20.The operation of the light weight i1 in 4 according to Fig. 1 is as follows. When the directional valve 3 is in its left operating position, the pressure fluid enters the rear part 5 of the piston from the volume flow source 1 via pipes 21 and 22 and at the same time via pipe 23 through connection 15 20 to the left end chamber 18 of the mandrel 9. The mandrel 9 moves to the right against the spring 10 , through connection 14 and pipe 25 to tank 20.

Tällöin avautuu yhteys varren puoleisesta sylinterin tilasta 6 kanavan 24 ja liitännän 16 sekä karan kuristusurien 17 kautta liitäntään 15 ja 25 edelleen männän takaosaan 5. Näin sylinterin 2 mäntä liikkuu pi kali i kkeel1ä ulospäin, koska varren puolelta 6 paineneste palautuu suoraan pi kaii i keventti i1in 4 kautta männän takaosaan 5.In this case, the connection opens from the shaft-side cylinder space 6 through the channel 24 and the connection 16 and the spindle throttling grooves 17 to the connection 15 and 25 further to the rear of the piston 5. Thus the piston of the cylinder 2 moves outwards, because the pressure fluid returns directly from the shaft side 6 4 through the back of the piston 5.

Il 3 82122Il 3 82122

Kuvion 1 järjestelmässä osa putkeen 21 syötettävästä nesteestä pääsee sivukuristimen 19 kautta säiliöön rajoittaen suurinta mahdollista pika!iikenopeutta. Mikäli ulkoinen kuorma pyrkii vetämään männän-vartta 7 ulospäin nopeammin kuin tilavuusvirtalähteen 1 tuotto 5 edellyttää, häviää paine männän takaosasta 5 ja samalla pika 1iikevenit i i1in päätykammiosta 18, jolloin keskitysjousi 10 sulkee venttiilin estäen ryntäyksen.In the system of Figure 1, part of the liquid fed to the pipe 21 enters the tank through the side choke 19, limiting the maximum possible rapid speed. If the external load tends to pull the piston rod 7 outwards faster than required by the output 5 of the volumetric flow source 1, the pressure is lost from the rear part 5 of the piston and at the same time from the end chamber 18 of the piston, closing the valve 10 preventing rush.

Suuntaventtiilin 3 ollessa oikeanpuoleisessa toiminta-asennossaan paineneste pääsee tilavuusvirtalähteestä 1 putkea 25 pitkin liitäntään 10 14 ja edelleen kuristuskohdan 12 ja vastaventtii1 in 13 kautta karan 9 oikeanpuoleiseen päätytilaan 26, jolloin kara 9 siirtyy vasemmalle jousta 11 vasten, koska päätytila 18 on putken 23 ja 21 sekä suunta-venttiilin 3 kautta yhteydessä säiliöön 20. Tällöin avautuu yhteys liitännästä 14 liitäntään 16 ja edelleen putkea 24 pitkin sylinterin 15 varren puoleiseen tilaan 6, jolloin männänvarsi 7 liikkuu sisäänpäin.When the directional valve 3 is in its right-hand operating position, the pressure fluid enters from the volume flow source 1 via the pipe 25 to the connection 10 14 and further through the throttle point 12 and the check valve 13 to the right end space 26 of the stem 9, the stem 9 moving to the left against the spring 11. via a directional valve 3 in connection with the tank 20. In this case, a connection opens from the connection 14 to the connection 16 and further along the pipe 24 to the space 6 on the shaft side of the cylinder 15, whereby the piston rod 7 moves inwards.

Suuntaventtiil in 3 ollessa keskiasennossaan sylinterin 2 mäntä pysyy paikallaan, vaikka ulkoinen voima pyrkisikin vetämään männänvartta 7 ulos. Kun ulkoinen voima pyrkii vetämään männänvartta 7 ulospäin pikaliikeventtiilin 4 kara 9 pysyy suljetussa keskiasennossaan 20 eikä isokaan ulkoisen voiman aiheuttama paine pyri avaamaan venttiiliä 4. Suuntaventtiilin 3 keskiasennossa putkesta 25 voi olla myös yhteys säiliöön 20 tai yhteys voi olla suljettu kuten kuviossa 1. Pikaliike-venttiili 4 toimii aina myös putkirikkoventtiilinä putken 25 rikkoutumisia vastaan ollessaan sijoitettuna sylinterin 2 välittömään 25 läheisyyteen.When the directional valve 3 is in its central position, the piston of the cylinder 2 remains in place, even if an external force tends to pull the piston rod 7 out. When the external force tends to pull the piston rod 7 outwards, the stem 9 of the quick-acting valve 4 remains in its closed central position 20 and no pressure exerted by a large external force tends to open the valve 4. In the central position of the directional valve 3 the pipe 25 may also be connected to the tank 20 or closed as in Figure 1. 4 always also acts as a pipe break valve against the rupture of the pipe 25 when placed in the immediate vicinity of the cylinder 2.

Kuvion 1 mukaiseen pikaliikeventtiiliin 4 on järjestetty hyvät kuormanlaskuominaisuudet varsi ulos suunnalle siten, että yhteys liitännästä 16 liitäntään 15 avautuu karaan 9 tehtyjen urien 17 ansiosta suhteellisen pitkällä karan liikematkalla. Samalla karan 30 toinen päätytila on tehty vaimennuskammioksi 26, josta neste pääsee poistumaan vain pienen kuristimen 12 kautta liitäntään 14. Näin kuristusurat 17 avautuvat hitaasti, mutta sulkeutuvat nopeasti ja vaimentamatta, mikä järjestely on turvallisuuden kannalta hyväksi, koska kuorman ryntääminen myös karan 9 dynamiikkavaiheiden aikana on 35 tehokkaasti estetty. Myöskään kuristimeen 12 joutuva roska ei aiheuta vaarallista ryntäystilannetta, koska kuristin 12 ei millään tavoin vaikuta venttiilin sulkeutumiseen. Venttiilin sulkeutuessa päätytila 4 82122 26 täyttyy pienen vastaventtiil in 13 kautta nesteellä.The quick-acting valve 4 according to Fig. 1 is provided with good load-lowering properties in the direction of the arm outwards so that the connection from the connection 16 to the connection 15 opens due to the grooves 17 made in the spindle 9 with a relatively long spindle travel. At the same time, the second end space of the mandrel 30 is made as a damping chamber 26, from which the liquid can only escape to the connection 14 via a small choke 12. The choke grooves 17 open slowly but close quickly and without damping, which is good for safety, as the load rushes during the spindle 9 dynamics. 35 effectively blocked. Also, the debris entering the throttle 12 does not cause a dangerous rush situation, because the throttle 12 does not affect the closing of the valve in any way. When the valve closes, the end space 4 82122 26 is filled with liquid through a small non-return valve 13.

Kuvion 1 pikaliikeventtiilissä vartta 7 ulospäin ajettaessa toiminnassa oleva jousi 10 on tehty voimakkaammaksi, kuin vartta 7 sisäänpäin ajettaessa toiminnallisena oleva jousi 11. Jousen 10 5 toiminta-alue voisi olla esimerkiksi sellainen, että kuristusurat 17 alkavat avautua paineella 10 bar ja ovat täysin auki paineella 20 bar. Näin venttiilin karalle 9 saataisiin kuormanlaskutilanteessa riittävästi voimaa myös sulkeutumissuuntaan, eivätkä myöskään pienet karan 9 välyksiin joutuvat epäpuhtaudet pystyisi helposti estämään karan 9 10 liikettä. Jousen 11 vaatima toimintapaine voisi puolestaan olla esimerkiksi 1 bar, koska nestettä varren puoleiseen tilaan 6 ajettaessa kyseessä on lähinnä karan 9 eräänlainen vastaventtiilitoiminta. Kuormanlaskutilanteessa mahdollisesti vaihteleva ryntäyspaine liitännässä 16 ei suoranaisesti aiheuta karaan 9 dynamiikkaa huonontavia 15 aksiaalisia voimia, koska kyseiset painevoimat puristavat karaa 9 vain kehältä säteettäisesti. Venttiilin 4 toimintaa voidaan vielä lisää vaimentaa, jos karan 9 halkaisija vaimennuskammion 26 kohdalla on tehty isommaksi ja näin saatu vaimennuskammiosta 26 karan 9 liikkeen aikana poistuva nestemäärä suuremmaksi. Sama asia voidaan hoitaa 20 erillisen karaa 9 paksumman vaimennusmännän avulla.In the quick-acting valve of Figure 1, the spring 10 in operation when the arm 7 is driven outwards is made stronger than the spring 11 in operation when the arm 7 is driven in. The operating range of the spring 10 5 could be, for example, such that the throttle grooves 17 start to open at 10 bar and fully open at 20 bar. In this way, sufficient force would be provided to the valve stem 9 in the load-lowering situation also in the closing direction, and even small impurities falling into the clearances of the stem 9 would not be able to easily prevent the movement of the stem 9 10. The operating pressure required by the spring 11 could in turn be, for example, 1 bar, because when the liquid is driven into the space 6 on the stem side, this is mainly a kind of non-return valve operation of the stem 9. In the case of a load drop, any varying rush pressure at the connection 16 does not directly cause axial forces 15 which degrade the dynamics of the spindle 9, since these compressive forces compress the spindle 9 only radially from the circumference. The operation of the valve 4 can be further damped if the diameter of the stem 9 at the damping chamber 26 has been made larger and thus the amount of liquid leaving the damping chamber 26 during the movement of the stem 9 has been increased. The same thing can be handled with the help of 20 separate spindles 9 thicker damping pistons.

Venttiilin 4 kuormanlaskutoiminnalle on ominaista se, että kuormanlasku voi tapahtua suhteellisen pienin häviöin, koska syöttö-puolella sylinterin kammiossa 5 tarvitaan vain pieni paine esimerkiksi 10...20 bar, vaikka taakka on pienikin tai sylinteriä liikutellaan 25 ilman taakkaa.The unloading operation of the valve 4 is characterized in that the unloading can take place with relatively small losses, because on the supply side only a small pressure of 10 ... 20 bar is required in the cylinder chamber 5, even if the load is small or the cylinder is moved 25 without load.

Toinen hyötysuhdetta perinteisiin venttiileihin nähden parantava seikka on se, että keksinnön mukaisessa venttiilissä 4 tarvitaan yhden varsi ulos iskun aikana esimerkiksi 10...20 bar paineista nestettä tilavuus, joka on suuruudeltaan yhtä kuin varren 7 poikkileikkaus-30 pinta-ala kerrottuna sylinterin iskulla. Tavanomaisessa kuormanlasku-venttiilissä vastaava tilavuus on yhtä kuin sylinterin männän poikkileikkauspinta-ala kerrottuna sylinterin iskulla.Another factor that improves the efficiency compared to conventional valves is that the valve 4 according to the invention requires a volume of liquid at a pressure of, for example, 10 ... 20 bar, equal to the cross-sectional area 30 of the shaft 7 multiplied by the cylinder stroke. In a conventional load relief valve, the corresponding volume is equal to the cross-sectional area of the cylinder piston multiplied by the stroke of the cylinder.

Edelleen etuna on se, että taakan paikallaan pitämisen varmistamiseksi ei vaadita mitään jousen kiristämisiä eikä säätöruuvien 35 tarkkaa asettelua. Venttiilin vaatimasta pienestä toimintapaineesta seuraa myös sylinterin tiivisteiden, pumpun ja järjestelmän muiden komponenttien pienempi kuormitus ja pitempi elinikä. Useilla nykyisin 5 82122 käytössä olevilla kuormanlaskuventtiileillä on haittana juuri huono hyötysuhde varsinkin toimilaitetta tyhjänä ajettaessa. Toinen haittatekijä liittyy venttiilin vaatimaan viritystyöhön, koska säätö-jousi on usein kiristettävä niin tiukalle että suurin taakka ei valu 5 alas.A further advantage is that no spring tightening or precise alignment of the adjusting screws 35 is required to ensure that the load is held in place. The low operating pressure required by the valve also results in a lower load and longer service life of the cylinder seals, pump and other system components. Many of the 5 82122 load relief valves currently in use have the disadvantage of poor efficiency, especially when the actuator is idle. Another disadvantage is related to the tuning work required by the valve, because the adjusting spring often has to be tightened so tight that the maximum load does not flow down.

Moniin kuormanlaskuventtiileihin verrattuna on keksinnön mukaisen venttiilin 4 etuna luonnostaan paremmin hallittavissa oleva dynaaminen käyttäytyminen eli venttiilin luonnostaan rauhallisempi toiminta. Syynä tähän on se, että venttiiliä 4 voidaan helpolla 10 tavalla turvallisuudesta tinkimättä vaimentaa pienen säädettävän kuristimen 12 tai vaihdettavissa olevan suuttimen 12 avulla. Vaimennus voidaan tehdä siten, että se vaikuttaa vain urien 17 avautumis-suuntaan, mutta sulkeutumissuuntaan pääkara pääsee liikkumaan melko voimakkaan jousen 10 painamana vaimentamatta täysin vapaasti, koska 15 liitännän 15 puoleisessa karan päässä ei ole edes ohjauspainekanavaa, jonka kautta neste joutuisi poistumaan.Compared to many relief valves, the advantage of the valve 4 according to the invention is inherently more controllable dynamic behavior, i.e. a more inherently calmer operation of the valve. The reason for this is that the valve 4 can be damped in an easy way 10 without compromising safety by means of a small adjustable throttle 12 or a replaceable nozzle 12. The damping can be done in such a way that it only affects the opening direction of the grooves 17, but in the closing direction the main spindle can be pressed by a rather strong spring 10 without damping completely freely, because there is not even a control pressure channel at the end of the spindle 15.

Monissa perinteisissä kuormanlaskuventtiileissä, joita ohjataan toimilaitteen vastakkaisen puolen paineella, törmätään usein vaarallisiin heilahteluilmiöihin, jotka johtuvat esimerkiksi siitä, että 20 molempiin suuntiin vaimennetun venttiilin ominainen toimintanopeus sattuu resonanssiin sylinterillä liikuteltavan joustavan rakenteen ominaistaajuuden kanssa, joka voi olla esimerkiksi 0,3...1 Hz.In many conventional load lowering, which are controlled by the actuator of the opposite side of the pressure encountered often dangerous oscillation phenomena arising, for example, that the attenuated 20 in both directions in the valve characteristic of the operation speed will coincide with the natural frequency of the flexible structure of the resonance of the movable cylinder, which can be, for example, 0.3 ... 1 Hz .

Jos tavanomaisen kuormanlaskuventtiilin toimintaa ei taas mitenkään vaimenneta, on siitä puolestaan usein seurauksena venttiilin 25 äänekäs toiminta, pärinä ja laitteita kuluttava nopeataajuinen paineenvaihtelu.If, on the other hand, the operation of a conventional load-reducing valve is not damped in any way, this in turn often results in the loud operation of the valve 25, the ripple and the equipment-consuming high-frequency pressure variation.

Toisena syynä venttiilin 4 luonnostaan parempaan toimintaan voidaan pitää sitä, että kuormanlaskutilanteen aikana sylinteripiiristä ei pääse nestettä, joka voi olla helposti kokoonpuristuvaakin, kuten 30 ilmapitoinen hydrauliöljy, poistumaan säiliöön. Jos dynamiikkajakson aikana venttiilin 4 läpi virtaa liian paljon kokoonpuristuvaa nestettä, niin tämä 1iial1inenkin neste kuristuskohdan 17 ohitettuaan laajenee ja ikään kuin vaimentaa toimintaa.Another reason for the inherently better operation of the valve 4 can be considered that during the load lowering situation no liquid can escape from the cylinder circuit, which can be easily compressible, such as airy hydraulic oil, into the tank. If, during the dynamic period, too much compressible fluid flows through the valve 4, then this excess fluid, after passing the throttling point 17, expands and, as it were, dampens the operation.

Tavanomaisessa kuormanlaskuventtiilissä, jonka kara dynamiikka-35 jakson aikana avautuu liikaa, kokoonpuristunut neste pääsee purkautumaan säiliöön, jolloin tilavuusvirtalähde joutuu korvaamaan kaiken männän takana olevasta tilasta puuttuvan nesteen.In a conventional unloading valve, the spindle of which opens too much during the dynamic-35 cycle, the compressed liquid can be discharged into the tank, forcing the volumetric flow source to replace all the liquid missing from the space behind the piston.

6 821226 82122

Edelleen nesteen kokoonpuristuvuus ei keksinnön mukaisessa venttiilissä aiheuta sellaisia tehohäviöitä kuin se aiheuttaa perinteisessä kuormanlaskuventtiilissä. Keksinnön mukainen venttiili 4 joutuu nimittäin sylinterin yhden varsi ulos iskun aikana puristamaan 5 esimerkiksi 10...20 bar paineeseen nestetilavuuden, joka on suuruudeltaan yhtäkuin varren 7 poikkileikkauspinta-ala kerrottuna sylinterin iskulla. Tavanomaisessa kuormanlaskuventtiilissä vastaava tilavuus on yhtäkuin sylinterin männän poikkileikkauspinta-ala kerrottuna sylinterin iskulla.Furthermore, the compressibility of the liquid in the valve according to the invention does not cause such power losses as it causes in a conventional unloading valve. Namely, the valve 4 according to the invention has to squeeze out one of the cylinder arms during a stroke, for example at a pressure of, for example, 10 ... 20 bar, a volume of liquid equal to the cross-sectional area of the rod 7 multiplied by the stroke of the cylinder. In a conventional unloading valve, the corresponding volume is equal to the cross-sectional area of the cylinder piston multiplied by the stroke of the cylinder.

10 Kuviossa 1 näytettyyn ohjausjärjestelmään kuuluu männän takatilaan 5 johtavasta putkesta 21 otettu haarautuma kuristimen 19 kautta säiliöön. Kuristimen 19 ansiosta venttiilin 4 toiminta saadaan vakaammaksi ja vaimeammaksi vaikka suuntaventtiilin 3 karaa nopeastikin liikuteltaisiin. Sylinterin männän takatilaan 5 ja samalla karan 9 15 päätykammioon ei näet pysty muodostumaan voimakasta painelatausta, koska osa tulevasta nesteestä ei pääse aina virtaamaan kuristimen 19 kautta säiliöön. Järjestelmän etuna on myös se, että männänvartta 7 sisäänpäin ajettaessa männän takaa 5 tulevasta isosta tilavuus-virrasta osa pääsee suoraan kuristuksen 19 kautta säiliöön, jolloin 20 suuntaventtii1i 3 voidaan mitoittaa vastaavasti pienemmäksi. Järjestelmällä päästään portaattomaan kuormanlaskunopeuden säätöön ja vakaaseen toimintaan käyttäen hyväksi aivan yksinkertaista suunta-venttiiliä 3, jonka ei tarvitse olla ns. proportionaaliventti ili. Suuntaventtiil in 3 putkeen 21, 22 johtavaa virtausaukkoa vähitellen 25 avaamalla saadaan putkeen 21, 22 syntymään kuormanlaskutoiminnon vaatima venttiilin 4 avautumispaine esimerkiksi 10 bar, jolloin taakka lähtee liikkeelle urien 17 avautuessa. Suuntaventtiilin 3 avulla putkeen 22 tulevaa tilavuusvirtaa edelleen kasvattamalla saadaan paine ddelleen putkessa 22 nousemaan, jolloin urat 17 avautuvat enemmän ja taakan 30 laskunopeus kasvaa kunnes tilavuusvirtalähteen 1 koko tuotto ohjautuu järjestelmään, mikä määrittää taakan suurimman laskunopeuden. Taakan suurinta laskunopeutta voidaan yksinkertaisella tavalla muuttaa muuttamalla kuristusaukkoa 19 käsin tai automaattisesti magneettiventtiilin avulla. Tällainen maksiminopeuden säätötapa on edullinen, koska se ei 35 vaadi mitään suurempia tehohäviöitä tai järjestelmän paineennousua.The control system shown in Fig. 1 comprises a branch taken from the pipe 21 leading to the rear space 5 of the piston through a throttle 19 into the tank. Thanks to the throttle 19, the operation of the valve 4 is made more stable and damped even if the stem of the directional valve 3 is moved quickly. You cannot see a strong pressure charge in the rear space 5 of the cylinder piston and at the same time in the end chamber of the spindle 9 15, because some of the incoming liquid cannot always flow through the choke 19 into the tank. Another advantage of the system is that when the piston rod 7 is driven inwards, part of the large volume flow coming from behind the piston 5 enters the tank directly through the throttle 19, whereby the directional valve 3 can be dimensioned correspondingly smaller. The system achieves stepless lowering speed control and stable operation by utilizing a very simple directional control valve 3, which does not have to be a so-called proportional valve ili. By gradually opening the flow opening 25 leading to the pipe 21, 22 of the directional valve 3, the opening pressure of the valve 4 required by the load lowering function is generated in the pipe 21, 22, for example 10 bar, whereby the load starts when the grooves 17 open. By further increasing the volume flow into the pipe 22 by means of the directional valve 3, the pressure in the pipe 22 is further increased, whereby the grooves 17 open more and the load rate of the load 30 increases until the total output of the volume flow source 1 is directed to the system. The maximum lowering speed of the load can be changed in a simple manner by changing the throttle opening 19 manually or automatically by means of a solenoid valve. Such a method of controlling the maximum speed is advantageous because it does not require any greater power losses or system pressure rise.

Kuviossa 1 olevan kuristimen 19 tilalla voidaan myös käyttää esimerkiksi proportionaalista paineventtiiliä, jonka avulla putkilinjanInstead of the choke 19 in Fig. 1, it is also possible to use, for example, a proportional pressure valve, by means of which the pipeline

IIII

7 82122 22 painetta ja samalla kuormanlaskunopeutta säädetään. Myös tällä järjestelyllä päästään vakaaseen toimintaan ja portaattomaan kuorman-laskunopeuden säätöön. Etuna on, että suuntaventtiilinä 3 voi olla auki-kiinni tyyppinen venttiili, ja että vartta 7 sisäänpäin ajettaessa 5 proportionaalinen paineventtiili voidaan pitää paineettomana, jolloin se läpäisee ison tilavuusvirran ja suuntaventtiili 3 voi olla pienikokoinen. Edelleen paineventtiilin asetusta voidaan tarvittaessa nostaa, kun sylinterin 2 on tehtävä työtä varsi ulos suuntaan.7 82122 22 the pressure and at the same time the lowering speed are adjusted. This arrangement also achieves stable operation and stepless load-lowering speed control. The advantage is that the directional valve 3 can be an open-close type valve, and that when the arm 7 is driven inwards, the proportional pressure valve 5 can be kept depressurized, so that it passes a large volume flow and the directional valve 3 can be small. Furthermore, the setting of the pressure valve can be increased, if necessary, when the cylinder 2 has to work in the direction of the arm out.

Kuviossa 2 nähtävään pikaiiikeventtii1iin 4 on karan 9 toiseen 10 päähän sovitettu vastaventtiili 27. Karan 9 liike oikealle on niin pitkä, että rengasmainen tila 28 avautuu aluksi liitäntään 16 ja myöhemmin karan 9 iskun loppuvaiheessa liitäntään 14, jolloin liitännät 14 ja 16 ovat rengasmaisen tilan 28 välityksellä yhteydessä keskenään, samalla kun liitännästä 16 on tilan 28 kautta yhteys 15 karan porauksen 29 ja vastaventtiilin 27 kautta liitäntään 15.The quick-acting valve 4 shown in Fig. 2 has a non-return valve 27 arranged at the other end 10 of the stem 9. The right movement of the stem 9 is so long that the annular space 28 opens first at the connection 16 and later at the end of the stroke 9 into the connection 14, the connections 14 and 16 being via the annular space 28 in communication with each other, while the connection 16 is connected via the space 28 to the connection 15 via the stem bore 29 and the non-return valve 27.

Lisäksi pääkaran 9 päähän on liitetty halkaisijaltaan hieman pääkaraa 9 pienempi apukara 30, joka saa ohjauspaineensa karan porausta 31 pitkin tilasta 28.In addition, an auxiliary spindle 30 with a diameter slightly smaller in diameter than the main spindle 9 is connected to the end of the main spindle 9, which receives its guide pressure along the spindle bore 31 from the space 28.

Mikäli ulkoinen kuorma pyrkii vetämään vartta 7 ulospäin, 20 toimii pikaliikeventtiili 4 kuormanlaskuventtiilinä vartta 7 ulospäin ajettaessa, jolloin kuorman aiheuttama ylimääräinen paine hävitetään kuristusurissa 17 ja virtaus tapahtuu liitännästä 16 hieman auki olevien urien 17 kautta rengasmaiseen tilaan 28 ja edelleen vasta-venttiilin 27 kautta liitäntään 15 ja siitä edelleen männän taka-25 tilaan 5.If the external load tends to pull the arm 7 outwards, the quick-acting valve 4 acts as a load relief valve when driving the arm 7 outwards, whereby the excess pressure caused by the load is discharged in the throttle grooves 17 and flow from the connection 16 through slightly open grooves 17 to the annular space 28 and further through the check valve 27 to the connection 15 and further to the rear 25 space of the piston 5.

Jos sylinteri 2 joutuu tekemään työtä pienehköä ulkoista voimaa vastaan vartta 7 ulospäin ajettaessa, siirtyy kara 9 asentoon, jossa liitännästä 16 on kuristukseton yhteys rengasmaiseen tilaan 28 ja edelleen vastaventtiilin 27 kautta liitäntään 15, mutta yhteys 30 liitännästä 16 liitäntään 14 on edelleen poikki. Tässä tilanteessa apukara 30 on paineellisena oikeanpuoleisessa ääriasennossaan ja nojaa venttiilin päätyyn 32. Männänvarsi 7 liikkuu nyt pikaliikkeellä ulospäin. Karan 9 kyseisessä asennossa pitämiseen vaaditaan vähimmäis-paine, joka saadaan jakamalla jousen 10 voima F1 karan 9 poikkileik-35 kauspinta-alalla A^. Jotta pääkaran 9 liike kyseisestä pikaliikeasen-nosta edelleen oikealle olisi mahdollinen, on paineen liitännässä 15 noustava arvoon / (Aj - A,,), jossa Ag tarkoittaa apukaran tehollista poikkileikkauspinta-alaa. Kun paine saavuttaa tämän arvon liikkuu 8 82122 pääkara 9 oikealle ja avaa yhteyden varren puolelta 6 ja liitännästä 16 rengasmaisen tilan 28 kautta liitäntään 14 ja edelleen suuntaventtiil in 3 kautta säiliöön 20. Sylinteri 2 on näin siirtynyt pikaliikkeeltä hitaammalle ison voiman työnopeudelle. Samalla siirtymähetkellä pääsee 5 myös apukaraan 30 vaikuttava paine poistumaan porausta 31 pitkin tilan 28 kautta liitäntään 14 ja edelleen säiliöön 20. Venttiili 4 pysyy nyt pienemmälläkin liitännässä 15 vaikuttavalla paineella työasennossa.If the cylinder 2 has to work against a small external force when driving the arm 7 outwards, the stem 9 moves to a position where the connection 16 has a non-throttling connection to the annular space 28 and further through the non-return valve 27 to the connection 15, but the connection 30 from the connection 16 to the connection 14 is still broken. In this situation, the auxiliary stem 30 is pressurized in its right-hand end position and rests on the valve end 32. The piston rod 7 now moves outwards with rapid movement. To keep the spindle 9 in this position, a minimum pressure is required, which is obtained by dividing the force F1 of the spring 10 in the cross-sectional area A 1 of the spindle 9. In order for the main spindle 9 to move further to the right from this fast-moving position, the pressure at the connection 15 must rise to / (Aj - A ,,), where Ag denotes the effective cross-sectional area of the auxiliary spindle. When the pressure reaches this value, the main spindle 9 moves to the right and opens the connection from the arm side 6 and the connection 16 through the annular space 28 to the connection 14 and further through the directional valve 3 to the tank 20. The cylinder 2 has thus shifted from rapid movement to slower high force speed. At the same time, the pressure acting on the auxiliary spindle 30 can also escape along the bore 31 through the space 28 into the connection 14 and further into the tank 20. The valve 4 now remains in the working position with a lower pressure acting on the connection 15.

Vasta kun tämä paine laskee arvoon / A^, siirtyy kara 9 jälleen vasemmalle pikaliikeasentoon. Järjestelyllä voidaan välttää turhat 10 liikkeen hallintaa vaikeuttavat edestakaiset kytkennät pikaliikkeeltä työnopeudelle ja takaisin. Jos nimittäin liikutetaan suhteellisen vakioista taakkaa ja ylitetään juuri ja juuri kytkentäpaine ja siirrytään pikaliikkeeltä työnopeudelle, niin tarvittava paine samalla laskee, koska tehollinen sylinterin 2 pinta-ala muuttuu pelkän varren 7 15 pinta-alasta koko männän pinta-alaksi. Paineenlaskusta puolestaan seuraa, että useimmat tunnetut pikaliikeventtiilit siirtyvät uudestaan pikaliikkeelle jne.Only when this pressure drops to / A ^ does the spindle 9 move to the left again in the rapid traverse position. The arrangement avoids unnecessary reciprocating connections from rapid movement to working speed and back, which make it difficult to control the movement. Namely, if a relatively constant load is moved and the switching pressure is barely exceeded and the rapid traverse moves to the working speed, then the required pressure decreases, since the effective area of the cylinder 2 changes from the area of the shaft 7 alone to the area of the whole piston. The pressure drop, in turn, results in most known quick-acting valves re-moving to quick-motion, etc.

Mikäli jossakin sovellutuksessa, esimerkiksi puristimessa kuormitusolosuhteet ovat sellaiset, että edellä kuvattua ilmiötä ei 20 esiinny tai edestakaisista kytkennöistä ei katsota olevan haittaa, voidaan kuvion 2 mukaisesta venttiilistä apukara 30 runkoineen ja poraus 31 jättää pois. Keksinnön mukaisessa venttiilissä 4 ei myöskään virtausreitin muuttuessa synny turhia karan peittoalueista johtuvia paineiskuja, koska nesteen vaihtoehtoinen virtausreitti 25 vastaventtiil in 27 kautta liitäntään 15 on koko ajan liitännästä 16 liitäntään 14 johtavan virtausreitin rinnalla. Siirtyminen pikaliikkeeltä työnopeudelle tapahtuu pehmeästi, koska reitti varren puoleisesta tilasta 6 säiliöön 20 avautuu pitkällä karan 9 liikematkalla kuristusurien 17 kautta.If in some applications, for example in a press, the loading conditions are such that the phenomenon 20 described above does not occur or the reciprocating connections are not considered to be a disadvantage, the auxiliary spindle 30 with its body and the bore 31 can be omitted from the valve according to Fig. 2. Also in the valve 4 according to the invention, when the flow path changes, unnecessary pressure shocks due to the spindle coverage areas do not occur, because the alternative fluid flow path 25 through the non-return valve 27 to the connection 15 is always parallel to the flow path from connection 16 to connection 14. The transition from rapid movement to working speed takes place smoothly, because the route from the arm-side space 6 to the tank 20 opens with a long movement of the spindle 9 through the throttling grooves 17.

30 On huomattava, että tämän keksinnön yhteydessä sanalla sylinteri tarkoitetaan yleisesti toimilaitetta tai toimilaiteryhmää, jolla voi käytettävän laitteen eri liikesuunnille tai saman liikesuunnan eri vaiheille olla vaikuttamassa hetkellisesti erilaisia vaikutuspinta-aloja tai erilaisia kierrostilavuuksia.It should be noted that in the context of the present invention, the term cylinder generally refers to an actuator or group of actuators capable of momentarily acting on different areas of action or different volumes of rotation for different directions of movement or different stages of the same direction of movement.

35 Samoin sana neste tai paineneste tarkoittaa tämän keksinnön yhteydessä yleensä kaikkia putkistossa virtaamaan kykeneviä väliaineita, mukaanlukien kaasut ja voidemaiset väliaineet.Similarly, in the context of this invention, the word liquid or pressurized liquid generally means all media capable of flowing in a pipeline, including gases and oily media.

Keksintö ei ole rajoitettu pelkästään esitettyihinThe invention is not limited only to those shown

IIII

9 82122 sovellutusesimerkkeihin vaan voi yksityiskohdiltaan vaihdella huomattavastikin patenttivaatimusten puitteissa.9 82122 application examples but may vary considerably in detail within the scope of the claims.

Claims

10 82122 Patent Requirements

A quick-acting valve 5 (4) requiring mainly one relatively precise tolerance hole (8) and one or more stems (9), which, when driving the piston of the cylinder (2) outwards, connects the shaft side space (6) behind the piston (5) and the piston inwards when driving closes said connection and makes a connection from the directional valve (3) to the shaft-side cylinder chamber (6), characterized in that the pin i1i (4) held in its basic position by one or more springs (10, 11) closes the cylinder shaft in a manner known per se the stem outwardly acting as a pipe outlet valve when located in the immediate vicinity of the cylinder, and that the flow path from the cylinder stem side (6) behind the piston (5) is led in a manner known per se directly through the end space (18) of the stem, In this way, a separate control pressure channel is not required to move the spindle and that the connection (14) in the line leading from the directional control valve (3) to the cylinder arm side (6) and the spindle end space (26) on its side are essentially only a small choke (12) or a small resistance check valve (12 and 13). the movement of the spindle (9) can be decelerated on departure to drive the cylinder arm (7) outwards, and that the spindle return spring (10) or more return springs (10 and 11) are located in the end space (26), which is known per se. 25 in a manner substantially outside the main flow paths.

A quick-acting valve (4) according to claim 1, characterized in that the valve also acts as a stem-out load relief valve, the valve comprising a connection between the stem 30 connection (16) and the connection (15) behind the piston, e.g. a throttling point provided by the grooves (17) which opens a relatively long distance as the stem (9) moves against the spring (10) and at which the additional pressure 35 exerted by the external force on the arm side (6) is discharged when the arm (7) is driven outwards and the second end space of the valve (26) can be used to dampen the movements of the stem in a safe way, i.e. when the throttle grooves (17) open II 11 82122 the pressure fluid has to leave the end space (26) through the small throttle (12) causing the stem (9) to slow down, but in the closing direction of the valve is fast and unattenuated.

Quick-acting valve (4) according to Claim 1 or 2, characterized in that the valve also provides a working speed in the direction of the piston over the entire area of the piston, so that the valve is arranged on the arm side (6) after the closing position of the cylinder arm side space (6). 10 a non-return valve (27) for the rear of the piston (5), arranged in a manner known per se inside the main stem (9) and for the stem to move further from the rapid movement position against the spring (10), finally connecting from the cylinder arm side (6) through the directional valve (3) tank (20) or other part of the system. .:! · 15

Quick - acting valve (4) according to Claim 3, characterized in that the change from rapid movement to the working speed can take place at once without reciprocating changes in speed such that:. an auxiliary spindle (30) with a cross-sectional area of less than 20 main spindles is arranged at the end of the main stem (9), which receives its control pressure along the bore (31) inside the main stem from the space (28) in front of the non-return valve, the main stem (9) cross-sectional area until the quick connection from the shaft side (6) behind the piston (5) is fully open, but the connection from the shaft side (6) to the directional valve (3) and further to the tank (20) or other part of the system is closed, in the position of the main spindle (9) the auxiliary spindle (30) rests on the valve end (32) in its outermost position, and from which position of the main spindle (9) further movement of the spindle (9) is possible only when the pressure 30 acts on the cross-sectional surface of the main spindle (9) areas, overcomes the force of the spring (10), opening a connection from the arm-side connection (16) via the intermediate space (28) to the directional valve connection (1) 4) and further to the tank (20) or other part of the system, and at the time of opening the pressure disappears from the cylinder arm side 35 (6) and the auxiliary spindle (30), so less pressure is required to keep the main spindle (9) in its extreme position than required for quick change working speed. 12 821 22

Quick-release boats (4) according to Claim 1, 2, 3 or 4, characterized in that in order to improve the damping of the movement of the main spindle (9), one end of the spindle (9) is made thicker than the basic diameter of the spindle or has a separate larger spindle end. a diameter damping piston, whereby the amount of liquid leaving the damping chamber (26) during the movement of the spindle is increased.

A control system for a quick-acting valve (4) according to claim 2, 3, 4 or 5, characterized in that when lowering 10 loads, the speed control is arranged by adjusting the pressure of the line (22) behind the piston in a suitable manner, for example by means of a proportional pressure valve, if this pressure valve is connected to the tank, or to another low-pressure part of the system via a side branch 15 (21, 22) connecting the directional valve (3) and the space below the cylinder piston (5), the directional valve (3) does not have to pass through the piston ( 5) returning liquid but a part can flow through a depressurized proportional pressure valve: into the tank. 20

Control system for high-speed boats (4) according to Claim 2, 3, 4 or 5, characterized in that a side flow line 25 is provided in the working line (21, 22) downstream of the directional valve, which communicates behind the cylinder piston (5). through the system tank or other low-pressure part of the system. i3 821 22