FI83452B - Ventil. - Google Patents

Description

Venttiili 83 452

Keksintö kohdistuu patenttivaatimuksen 1 johdanto-osassa esitettyyn venttiiliin.

5

Nykyiset hydraulijärjestelmien liitettävät venttiilit on tehty rakenteella, jossa hydraulinesteen linjoihin liitettävät virtausaukot ovat suhteellisen suuria venttiilin rungossa olevassa tilassa liikkuvan karan 10 halkaisijaan nähden. Liikuteltaessa venttiilin karaa se muodollaan, kuten ohjaus särmillään saa aikaan tietyt virtausyhteydet virtauksen tuloaukkojen ja lähtöauk-kojen välillä. Venttiilin karan liikuttelemiseen käytetään ulkoista voimanlähdettä, kuten esimerkiksi 15 sähkömagneettia. Karaan vaikuttaa kuitenkin myös muita voimia, joista tärkeimpiä on itse hydraulinesteen virtauksen aiheuttamat virtausvoimat. Varsinkin karan ohjaussärmien säätökohdassa vaikuttavat virtaus-voimat kasvavat suuriksi ja vaikuttavat itse karaan. 20 Koska nämä voimat riippuvat vahvasti virtausmäärästä ja venttiilissä syntyvästä paine-erosta, täytyy karaa liikuttava ulkoinen voimanlähde mitoittaa huomattavan suureksi.

25 Keksinnön mukaisella venttiilillä saadaan aikaan parannus edellä esitetyissä epäkohdissa. Tämän toteuttamiseksi keksinnön mukaiselle venttiilille on pääasiassa tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa. Järjestämällä yksi 30 virtausaukko sellaiseksi, että se muodostuu useammasta virtauspoikkipinnaltaan pienestä aukosta, voidaan säätökohdan aiheuttamat virtausvoimat minimoida.

Reikiä on edullisesti yli 50 kappaletta, ja ne voivat 35 ympäröidä tilaa, jossa kara liikkuu, joka puolelta karan liikesuuntaa vastaan kohtisuorassa tasossa. Tällä saadaan aikaan tasapainoinen virtausvoimien vaikutus.

2 83452

Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa kuva 1 esittää keksinnön mukaista venttiiliä 5 osittaisena pitkittäisleikkauksena karan kohdalta ja kuva 2 esittää poikkileikkausta kuvan 1 linjan II-II kohdalta ja 10 kuva 3 esittää venttiilillä aikaansaatavaa virtauskompensointia.

Kuvassa 1 esitetty venttiili on hydraulilinjoihin 15 liitettävä ohjausventtiili, joka tässä tapauksessa on proportionaalisuuntaventtiili. Venttiili käsittää lieriömäisen rungon 2, jonka sisällä on aksiaalinen lieriönmuotoinen tila 7, johon on aksiaalisuunnassa järjestetty liikkuvaksi kara 3. Karaa liikutellaan 20 sen päässä olevan jousen 4 voimaa vastaan toimilaitteella 1, joka on yhteydessä karan 3 vastakkaiseen päähän. Toimilaite voi olla esim. sähkömagneetti.

Venttiilin runkoon 2 on porattu vastakkaisille puolille 25 tilaa 7 pyöreät tuloaukot 5, jotka on tarkoitettu hydraulinesteen syöttämiseksi tilaan runkoa aukkojen 5 kohdalla ympäröivän tulokanavan kautta. Aksiaalisuunnassa välimatkan päässä aukoista 5 sijaitsee keksinnön mukaisesti samaan hydraulinesteen menolinjaan liitet-30 tävät lähtöaukot, jotka muodostuvat useista pieni läpimittaisista pyöreistä porauksista 6, jotka ovat jakaantuneet tasaisesti tilan 7 sisäseinämään alueelle, jolla on ulottuvuutta karan 3 liikesuunnassa (nuoli A) sekä mainittua suuntaa vastaan kohtisuorassa 35 suunnassa, eli lähinnä karan 3 liikesuuntaa vastaan kohtisuoran tason suunnassa. Kuvan 1 tapauksessa poraukset tai reiät 6 ympäröivät karaa 3 joka puolelta, eli ne sijaitsevat tasaisesti rungossa 2 lieriön- 3 83452 muotoisella alueella, jonka kehä on täydet 360° sijaiten runkoa 2 ympäröivän hydraulinesteen menokana-van kohdalla. Kuvassa 1 on vielä merkitty viitenumeroilla 8 O-rengastiivisteitä, jotka on sijoitettu 5 runkoa radiaalisuunnassa ympäröiviin syvennyksiin ja jotka eristävät hydraulinesteen tulo- ja menolinjat.

Kuvassa 2 on esitetty yksityiskohtaisemmin osa rei'ista 6 leikkauksena karan 3 liikesuuntaa vastaan kohtisuo-10 rassa tasossa II-II. Tilan 7 halkaisija ja samalla karan 3 maksimihalkaisi ja on 11 mm. Reiät 6, ts. reikien keskipisteet, sijaitsevat 15° välein tasossa II-II. Reikien halkaisija on n. 0,5 mm. Kyseisen kaltaisia tasoja on neljä karan 3 liikesuunnassa, ja 15 liikesuunnassa katsoen seuraavassa tasossa reiät sijaitsevat aina 7,5° verran eri kohdassa edellisen tason reikiin nähden. Näitä seuraavia reikiä on kuvassa 2 merkitty katkoviivoilla. Tasojen välinen etäisyys on pienempi kuin reikien halkaisija, ja esimerkin 20 venttiilissä se on n. 0,44 mm.

Karassa 3 on kaksi ohjaussärmää 3a ja 3b, joiden välisen kavennuskohdan kautta hydraulinesteen virtaus pääsee aukoista 5 reikiin 6. Karan siirtyessä liike-25 suunnassa A reikien 6 puoleinen ohjaussärmä 3b ei enää peitä reikiä 6, vaan niitä tulee enemmän tai vähemmän karan 3 sijainnista riippuen virtausyhteyteen sisäänvirtausaukkojen 5 kautta. Mikäli reikien 6 kohdalla olisi esimerkiksi kaksi suuriläpimittaista 30 aukkoa sisäänvirtausaukkojen 5 tavoin, olisi aukkojen ollessa osittain auki karaan vaikuttavat virtausvoimat sellaisia, että ne pyrkisivät sulkemaan venttiiliä. Käytettäessä keksinnön mukaan useampia pieniä aukkoja 6 saadaan nämä voimat huomattavasti pienemmiksi, 35 jolloin esimerkiksi venttiilin ohjaukseen tarvittava voimanlähde 1 voi olla huomattavasti pienempi.

4 83452

Reikien puoleinen ohjaussärmä 3b on reikien 6 muodostamien tasojen suuntainen, jolloin se liikkeensä aikana paljastaa aina samanaikaisesti saman tason reiät. Koska tasojen etäisyys on pienempi kuin reikien 5 halkaisija, ovat kahden perättäisen tason reiät osittain toistensa kohdalla karan 3 liikesuunnassa. Näin ohjaussärmän 3b liikkuessa reikien 6 yhteenlaskettu virtauspoikkipinta muuttuu tasaisemmin.

10 Keksintöä voidaan käyttää hyväksi myös venttiilin painekompensoinnissa, eli virtausvoimien vaikutus voidaan aukkojen 6 sijoittelulla ja muodolla järjestää sellaiseksi, että venttiilissä vaikuttavan paine-eron kasvaessa (paine-ero virtauksen säätöaukkojen 6 yli), 15 kasvaa venttiilissä syntyvä virtausvoima, joka pyrkii sulkemaan venttiiliä. Näin voidaan virtausvoimien avulla saada aikaan painekompensointi, eli virtaus pysyy vakiona paine-erosta riippumatta.

20 Erityisen suuri merkitys ko. rakenteen mukaisella keksinnöllä on siinä, että syntyvien virtausvoimien suuruutta voidaan hallita reikien koolla, sijoittelulla ja suunnalla venttiilin akseliin nähden. Virtausvoimien ollessa hallittuja niitä voidaan käyttää venttiilin 25 painekompensoinnin aikaansaamiseen, eli virtaus venttiilissä pysyy vakiona paine-erosta riippumatta. Painekompensointi on hyvin usen tavoiteltu ominaisuus liikkeenhallintaan tarkoitetuissa venttiileissä. Kyseessä olevan keksinnön mukaisella rakenteella se 30 on erittäin hyvin ja edulliseesti hallittavissa aikaisempiin rakenteisiin verrattuna, joissa useimmiten joudutaan turvautumaan erilliseen venttiiliosaan, jolla painekompensointi suoritetaan. Keksinnön mukaisella rakenteella voidaan myöskin pienentää painekom-35 pensointiventtiilin ulkomittoja, mikä on erityisesti liikkuvan kaluston laitteissa tärkeätä.

5 83452

Kuvassa 3 on esitetty kuvien 1 ja 2 mukaisella venttiilillä suoritettu koe, jossa on tutkittu paine-eron vaikutusta tilavuusvirtaukseen erisuuruisilla ohjaussignaaleilla, jotka ovat suoraan verrannollisia 5 toimilaitteen 1 aikaansaamaan voimaan. Kuvan kokeessa vastaa 100% tilavuusvirta arvoa 80 1/min, 100% ohjaussignaali voimaa 80N ja 100% paine-ero arvoa 300 bar. Kuvasta voidaan nähdä, että keksinnön mukaisella venttiilillä saadaan aikaan hyvä painekompensointi, 10 jolloin venttiilillä voidaan korvata normaalisti käytetty suunta- 1. kuristusventtiilin ja erillisen painekompensaattorin yhdistelmä.

Claims (5)

6 83452

1. Jousivoimaa vastaan ulkoisen ohjaussignaalin avulla ohjattava venttiili, joka käsittää rungon (2), 5 rungossa olevan tilan (7), johon on järjestetty ohjaussignaalin johdosta voimanlähteen (1) aikaansaaman voiman avulla jousen (4) voimaa vastaan liikuteltava ohjauskappale (3), ja johon on yhteydessä eri virtaus-linjoihin liitettävät paineväliaineen virtausaukot 10 (5, 6), joiden suuruutta mainittu ohjauskappale (3) on järjestetty säätämään liikkeensä avulla, tunnettu siitä, että ainakin yksi tiettyyn virtauslinjaan liitettävä aukko muodostuu useammasta pienihalkaisi jäisestä reiästä tai porauksesta (6), jotka ovat tasaises-15 ti jakautuneina tilan (7) sisäseinämään alueelle, jolla on ulottuvuutta ohjauskappaleen (3) liikesuunnassa (A) sekä tätä suuntaa vastaan kohtisuorassa suunnassa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen venttiili, tunnettu siitä, että yksittäisten reikien (6) virtauspoikkipin-ta-ala on alle 1 mm2.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen venttiili, 25 tunnettu siitä, että reikien (6) lukumäärä on yli 50.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen venttiili, tunnettu siitä, että reikien (6) lukumäärä on 50-500. 30

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen venttiili, tunnettu siitä, että reikien (6) alue ulottuu tilan (7) koko ympärykselle. 35 7 83452