NO173148B - Hydraulisk ventil - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en bistabil hydraulisk sleideventil innbefattende et sleidekammer, et gjennomhullet sleideelement frem- og tilbake bevegbart mellom en første driftsstilling, i hvilken en arbeidsport er forbundet til en trykkport, og en andre driftsstilling i hvilken arbeidsporten er forbundet til en returport, ventilstyreinnretninger, som er virksomme når sleideelementet er i en driftsstilling for temporært å pådra en drivkraft mot en ende av sleideelementet for å glideføre det til den alternative driftsstilling, et holdestempel inngripbart med sleideelementet, og holde-styreinnretninger innbefattende en væskestrømslinje som kopler holdestempelet til en trykkfluidkilde som utøver en holdekraft som presser sleideelementet til den første driftsstilling.

En bistabil hydraulisk sleideventil av denne type er omtalt i US-patent 4467833. Ytterligere eksempler på teknikkens stilling er vist i GB-690038.

Sleideventiler av denne type beveger ventilelementet, ved transiente styrekrefter, mellom to driftsstillinger for å styre pådraget av væske, levert ved forhøyet trykk, til arbeidende anordninger og har sikkerhetsinnretninger for å returnere ventilelementet til en utgangs- eller "lukket" stilling ved svikt i væskens leveringstrykk.

Slike ventiler blir av og til benyttet som velgerventiler i olReproduksjonsanlegg og tjener til å bestemme ved deres driftstilstand, stillingen til ventilelementet, om en hydraulisk aktuator er trykksatt eller trykkavlastet.

Slike aktuatorer blir ofte plassert på utilgjengelige steder og kan holdes i begge trykktilstander over lange tidsperioder. Følgelig må velgerventilen, som vanligvis er montert nær aktuatoren og bestemmer aktuatorens fluidtrykk, også bibeholde sin driftsstilling over betraktelige tidsperioder uten vedlikehold, men virke pålitelig når nødvendig, idet det viktige vedlikeholdsaspekt er lave lekkasjer av trykksatt væske som styres over lange perioder og det viktige pålite-lighetsaspekt er evnen til å virke som beregnet selv etter lange uaktive perioder.

En type ventil egnet for slik bruk er sleideventilen i hvilken et gjennomhullet sleideelement styrer passeringen av aktuatorens arbeidsvæske fra en trykktilførsel til aktuator-anordninger og fra aktuatoranordningene til en ikke trykksatt retur ved forskyvning av sleideelementet tvers over væskens strømningsretninger. Sleideelementet kan gjøres ikke-utsettbart for forskyvning av væskene som passerer deri-gjennom og må bli virket på kun for forskyvning til den alternative driftsstilling.

Sleideelementet kan for slik gliding tildannes med stempelut-forminger i hver ende og bevegelig frem og tilbake inne i adskilte sylindere, hvor hver sylinder blir tilført, én av gangen med en transient styrepuls med trykksatt fluid gjennom fjernbetjente elektriske pilotventiler for å forskyve stempelutformingen og skyve sleideelementet til dets andre driftsstilling hvorpå styrepulsen til fluidtrykket ventileres. Slik styring av sleideelementstillingen ved temporært å heve fluidtrykket er enkel å iverksette og ettersom fluidtrykket ikke opprettholdes mellom styreoperasjonene er problemene tilhørende fluidlekkasje avhjulpet.

Det er også kjent for trykkvæsken hvis strømning blir regulert med ventilelementet som er i ventilen ved metall mot metall tetninger som tilfredsstiller kravene til lav lekkasje og lavt vedlikehold, men gir en usikker grad av friksjon for elementbevegelsen som kan påvirke påliteligheten av ventilens funksjonering, særlig med hensyn til sikkerhetsinnretningene, idet friksjonsgraden er avhengig av væskens smøreevne kontakten med tetningene. Sikkerhetsinnretningen er ofte en fjær eller et fjærbelastet element presset til å kontakte sleideelementet, og skyve det til en stilling i hvilken trykktilførselen frakoples aktuatoren og denne trykkavlastes, men vanligvis fastholdt mot sikkerhetsspennkraften i fjæren av væske fra trykk-tilførselen slik at sleideelementet kan styres til å innta begge driftsstillinger. En vanlig benyttet form for fjærbelastet element er et sikkerhetsstempel som tilførselsvæsken virker på.

Det er ment at sikkerhetsinnretningen utløses ved et fall i ventilens arbeidstrykk under en forutbestemt (og vanligvis lav) sikkerhetsverdi hvorpå sikkerhetsspennkraften i fjæren mot sikkerhetsstempelet overskrider den til leveringsvæsken mot stempelet, og sleideelementet returneres til ventilens lukkestilling for å trykkavlaste aktuatoren.

Bevegelsesmotstanden hos glideelementet ved spennfjæren er en kombinasjon av kraften fra arbeidsvæskens trykk på sikkerhetsstempelet og friksjonen og en hvilken som helst annen motstand mot gliding av sleideelementet og sikkerhetsstempelet. Slik annen motstand kan f.eks. skyldes forskyvning av ikke trykksatt styrefluid benyttet til å plassere sleideelementet i den første driftsstilling, og det er hensiktsmessig å betrakte all slik motstand mot bevegelse i enhver ventil som endel av friksjonsmotstanden hos sleideelementet, og betegnelsen "friksjonsmotstand" benyttes i beskrivelsen til å innbefatte alle slike kilder for motstand mot sleideelementets forskyvning, forskjellig fra de spesielt pådratte krefter, og representerer kraften som må påføres sleideelementet for å overvinne disse.

Det skal forstås at kraften utøvet av fjæren må overskride all friksjonsmotstand hos sleideelementet og således overskride dens maksimalverdi. Imidlertid, dersom sleideelementet har en lav friksjonsmotstand, bevirker fjæren at sikkerhetsinnretningen blir aktivisert mens leveringstrykket, som gir fjæren holdekraft, er ved et for høyt nivå.

I dette henseende er det det mellomliggende nivå av friksjonsmotstanden som bevirker vanskeligheter i å etablere akseptabel utløsning av sikkerhetsinnretningen, særlig når det gjelder repeterende å definere et tilstrekkelig lavt resterende leveringstrykk over hvilket sikkerhetsinnretningen ikke vil utløse på feilaktig måte.

Det er uønsket for sikkerhetsinnretningene å bli utløst ved et for høyt resterende leveringstrykk, særlig hvor et slikt trykk er innenfor området av akseptable leveringstrykk-fluktuasjoner, og unngåelse av dette er ofte tilknyttet lav spennkraft fra fjæren.

Det skal forstås at uansett hva nivået til friksjonsmotstanden for gliding er, må fjærkraften overskride den gjennom hele forskyvningen, selv når fjæren er utstrakt og utøver mindre kraft enn når den er sammentrykt før utløsingen av sikkerhetsinnretningen, og denne forskjell må gis av leveringsvæsken som bestemmer det resterende leveringstrykk som virker på sikkerhetsstempelet.

Som skissert ovenfor favoriserer andre betraktninger så som vedlikehold og pålitelighet bruken av metall mot metall tetninger, men de friksjonsmessige effekter hos slike tetninger, skjønt de kan være lavere enn med andre materi-aler, avhenger vesentlig av smøreevnen til væsken med hvilken de blir benyttet, og må betraktes som å gi et videre område for friksjonsverdier for enhver tetningskonstruksjon.

For å imøtegå virkningen av friksjonsvariasjoner i et slikt sleideelement med slike tetninger, snarere enn nivået i og for seg av friksjonskreftene som hurtig motvirkes av styrken til fjærkraften, har det tidligere vært foreslått å basere seg på en forholdsvis stor sleideelementsfriksjonsmotstand for hvilken variasjoner i denne representerer kun en liten andel av motstanden for å redusere uvissheten i væskens resttrykk ved hvilket sikkerhetsinnretningen utløser.

Bruken av en betydelig friksjonsmotstand er betraktet å være ytterligere fordelaktig for å redusere enhver tendens for sleideelementet, som er uhindret ved ventilstyreinnretningen mellom aktiveringer, å bli forskjøvet av ytre støt eller andre krefter, slik som tyngden, som vil ødelegge ventil-driften.

Det antas at variasjoner i sleideelementets friksjonsmot-standsnivåer, forårsaket av bruk av metall mot metall tetninger, er for stor i' forhold til størrelsen av den tolererbare totale friksjon for å tillate normal forskyvning av sleideelementet av styreinnretningen til å la væskens resttrykk ved hvilket sikkerhetsinnretningen aktiverer å være definert med en nøyaktighetsgrad som muliggjør aktivering ved et lavt resttrykk i leveringsvæsken.

Det er et formål med den foreliggende oppfinnelse å tilveie-bringe en bistabil hydraulisk sleideventil med lav- leveringstrykk sikkerhetsinnretning der variasjon i det resterende leveringstrykket ved hvilket sikkerhetsinnretningen utløser er mindre påvirket av variasjoner i friksjonsmotstanden hos sleideelementet enn hva som er tilfellet med kjente arrange-menter .

I samsvar med den foreliggende oppfinnelse er det til-veiebragt en bistabil hydraulisk sleideventil av den innledningsvis nevnte art som kjennetegnes ved at en sikkerhetsfjaer gir en sikkerhetskraft til å presse sleideelementet bort fra den første driftsstilling, og en sikkerhetsstempel innretning som er skillbar fra sleideelementet og reagerer på en kilde med trykkvæske og er virksom til å utøve en fastholdende kraft på sikkerhetsfjæren som er større enn sikkerhetsspennkraften.

Ytterligere 1 trekk ved oppfinnelsen fremgår av de uselv-stendige krav.

Utførelser av oppfinnelsen vil nå bli beskrevet gjennom et eksempel med henvisning til de vedlagte tegninger hvor: Fig. 1 viser et snittriss gjennom en bistabil hydraulisk sleideventil ifølge den foreliggende oppfinnelse som viser sleideelementets posisjon-holdeinnretning, Fig. 2 viser et snittriss langs linjen A-Å i fig. 1, Fig. 3 viser et snittriss gjennom en bistabil hydraulisk sleideventil i likhet med fig. 1, men viser en alternativ sikkerhetskonstruksjon, Fig. 4(a) viser et snittriss gjennom en bistabil hydraulisk sleideventil som viser nok en form for sikkerhetskonstruksjon hvor ventilsleide-elementet er i en første driftsstilling, Fig. 4(b) viser et snittriss gjennom ventilen ifølge fig.4(a), men viser sleideelementet i en andre driftsstilling, Fig. 5 viser et snittriss gjennom en del av den bistabile hydrauliske sleideventil i likhet med fig. 1, men viser i detalj en alternativ form for sleideelementets posisjonsholdeinnretning, og Fig. 6 viser et snittriss gjennom en del av en bistabil hydraulisk sleideventil i likhet med fig. 5, men viser i detalj nok en form for et sleideele-ments posisjonsholdeinnretning.

Det vises til fig. 1 hvor den viste ventil 10 innbefatter et metallhus 11 som har et sleidekammer 12 over hvilket et gjennomhullet sleideelement 13 er bevegelig frem og tilbake mellom to driftsstillinger, en første, eller "ventilåpen" stilling i hvilken sleideelementet er vist i figuren, og en andre, eller "ventillukket" stilling, i hvilken sleideelementet er til venstre i stillingen vist i figuren.

Sleideelementet 13 forflyttes mellom de to driftsstillinger ved ventilstyreinnretninger som innbefatter stempelutform-inger 13', 13" ved motsatte ender av sleideelementet og tilsvarende sylindere 14', 14" for å romme disse. Ventilstyreinnretningene innbefatter også pilotventilinnretninger i form av to solenoidventiler 15',15" som har fluidforbindel-seslinjer 16',16" til sylindrene 14' og 14" respektivt.

Hver ventil, f.eks. 15' har et tilbakeslagsventilelement 17 som vanligvis forbinder linjen 16' til en returlinje 18, som tillater ethvert trykk i fluidet i sylinderen 14" å bli ventilert. Tilbakeslagsventilen lukker vanligvis en pilot-leveringslinje 19 som er forbundet til en kilde med trykkfluid, hensiktsmessig, men ikke nødvendigvis, en hydraulisk væske av typen styrt av ventilen, men forflyttes ved aktivering av en solinoid 20 til en alternativ stilling som forbinder linjen 16' til pilotleveringslinjen 19 og lukker dens forbindelse til returlinjen 18.

For varighet av solenoidaktiveringen, mates fluid fra pilotleveringslinjen til sylinderen 14' og trykket i denne gir en aktiverende kraft mot enden av stempelutformingen 13' som forskyver sleideelementet til den første driftsstilling vist og definert ved anlegg av den andre stempelutforming 13" med sikkerhetsinnretningen 21 som vil bli beskrevet i det etterfølgende. Solenoiden aktiveres med en puls hvis varighet er tilstrekkelig til at pilotleveringstrykket fullstendig forflytter sleideelementet, deretter returneres tilbake-slagsventilelementet for å lukke pilotleveringslinjen og ventilere ethvert trykk i sylinderen 14'.

Den andre solenoidventil 15" er av identisk oppbygning og ventilene er ordnet til å være aktiviserbare kun en av gangen slik at når sleideelementet forskyves ved aktivering av ventilen, f.eks. 15', forskyves fluidet fra sylinderen 14" via den andre ventil 15". Denne form for styreinnretning gir en enkel innretning for å pådra en aktiverende kraft temporært til sleideelementet for å skifte dens driftsstilling, skjønt enhver annen innretninger for å påføre en slik stillingsstyrende kraft kan benyttes.

Hydrauliske trykk/leverings-, arbeids- og returlinjer 22,23,24 respektivt innehas i ventilhuset og munner ut i sleidekammeret ved 25,26,27 respektivt.

Sleideelementet 13 innbefatter åpningsinnretninger vist generelt ved 28. Denne innbefatter en boring 29 som forløper gjennom sleideelementet på tvers av glideretningen i sleidekammeret, og har i hver ende en plunger, eller avskjæringstetning 30,30'. Hver tetning er aksielt bevegbar i den gjennomløpende boring, og presses utad i åpningen med hensyn til den andre tetning av et mellomliggende ettergivende element 31, slik som en fjær, til kontakt med motstående vegger 33,33' respektivt, i sleidekammeret. Hver avskjæringstetning innbefatter et hult rørformet element av egnet metall som har i endene ringformede flater 34,35 hvor den ringformede flate 34 kontakter sleidekammerveggen som danner en tettende landing med mindre areal enn flaten 35 inne i boringen.

Trykk utøvet mot den ringformete flate 35 på hver tetning av det ettergivende element, og særlig trykksatt væske inne i åpningsinnretningen, skaper et kontakttrykk mellom tetnings-landingen 34 og kammerveggen som forhindrer lekkasje av slik væske forbi landingen. Egenskapene til og anvendelsen av plungere eller skjærtetninger er i for seg kjent og krever ingen ytterligere beskrivelse, de viktige egenskaper vedrørende den foreliggende oppfinnelse er at metall- mot metalltetningene gir god, dvs. lav lekkasje, og avtetter i lange tidsperioder uten vedlikehold og er i stand til å gi lav motstand mot glidebevegelse når i virksomhet i væske med passende smøreevne.

Trykkporten 25 er dimensjonert og plassert med hensyn til åpningsinnretningen, dvs. det sirkulære området definert inne i den ringformede tetningslanding 34 av tetningen 30', slik at væsken ved leveringslinjetrykket føres inn i åpningsinnretningen for alle stillinger av sleideelementet og derved bibeholder det ovenfor beskrevne tetningstrykk mot tetnings-flåtene. Returporten 27 er plassert i veggen av sleidekammeret slik at den er utenfor åpningsinnretningen i alle stillinger av sleideelementet. Det vises også til fig. 2, hvor arbeidsporten 26 er plassert slik at når sleideelementet er i nærheten av den første driftsstilling, dvs. ved den eller kun noe forskjøvet derfra mot den andre driftsstilling, omgis funksjonsporten av den ringformede landing 34 av tetningen 30 og kommuniserer med trykkporten gjennom åpningsinnretningen.

Arbeidsporten ligger inntil den ringformede tetningslanding og etterhvert som sleideelementet og den tettende landing blir forskjøvet fra den første driftsstilling svikter snart tetningen 30 i å omsirkle arbeidsporten 26 som da kommuniserer med sleidekammeret generelt og returporten 27 for å ventilere væsketrykk til en hvilken som helst aktuator, slik som forbundet til arbeidslinjen.

Boringens konstruksjon benytter leveringsvæsketrykk for å bevirke tetning mellom trykklinjen/boringen og sleidekammeret generelt og ved å benytte frittflytende avskjæringstet-ninger tillater disse utøvelse av en balansert tetningskraft mot sleidekammeret uten noen sidekraft mot selve sleideelementet som kunne komme i konflikt med dens frie glidebevegelse i kammeret og optimaliserer eventuelle lave glidemot-standsegenskaper hos sleideelementet. Det kan også sees at de høye væsketrykk i trykklinjen 22 blir isolert fra sleidekammeret som kun må avtettes mot trykk tilknyttet returlinjen. I praksis velges tetninger 36' og 36" som avtetter både sleidekammeret og styresylinderene 14' og 14", i samsvar med transiente styreaktiverende trykk fremkommet i styresylinderen.

Sikkerhetsinnretningen 21 innbefatter et hult sikkerhetsstempel 37 med forskjellige arealer, og har en spennfjær 38 i et kammer 39 som kan beveges frem og tilbake i en sikker-hetssylinder 40. Sylinderen har en linje 41 forbundet til ventilreturlinjen 24 og nok en linje 42 forbundet til ventiltrykklinjen 22.

Hodet 44 til sikkerhetsstempelet, når i sin normale viste holdestilling danner en endevegg av styresylinderen 14" og definerer den første driftsstilling til sleideelementet. Hodet til sikkerhetsstempelet er også dimensjonert likt med stempelutformingen 13" slik at dersom leveringslinjetrykket faller tilstrekkelig kan spennfjæren 38 forlenge og presse sikkerhetsstempelet 37 til å bevege seg gjennom styresylinderen 14" og forskyve sleideelementet til sin andre (eller "ventillukket") driftsstilling.

Ventilen beskrevet så langt er konvensjonell hva angår den normale styre- og sikkerhetsfunksjon, om ikke oppbygning, hvor oppbygningen er en som gir pålitelighet og lite vedlikehold i kraft av tetningsarrangementet og styreinnretningen.

I samsvar med den foreliggende oppfinnelse er det ment at den motvirkende sikkerhetsspennkraft i fjæren og holdekraften til stempelet, ved restleveringstrykket som representerer sikkerhetsutløsningsverdien, vil være mye større enn den maksimale friksjonsmotstandskraft i sleideelementet, der denne verdi av friksjonsmotstanden ikke er av avgjørende betydning, men fortrinnsvis mindre heller enn større innenfor den forståelse at den faktiske effektive friksjonsmotstands-verdi vil variere ubestemt innenfor et verdiområde med trykk- eller leveringsvæsken.

Den nødvendige kraft for sikkerhetsfjæren til å overvinne friksjonsmotstanden er effektivt påplusset til leveringsvæskens avdelte tilbakeholdelseskraft som motvirker fjær-spennet og med en sterkere fjær, vil komponenten av kraften den overvinner, under utløsing av sikkerhetsinnretningen, som skyldes friksjonsmotstanden, imidlertid ubestemt, være en mindre andel av den totale kraft som motstår sikkerhetsfjær-spennet. Følgelig varieres den væskeavdelte tilbakeholdingskraft ved hvilken sikkerhetsfjærkraften er i stand til å beherske til en proposjonalt mindre grad ved variering i friksjonsmotstanden uansett om at den væskeavdelte tilbakeholdingskraft vil være av en større verdi.

Denne avdelte leveringsvæskekraft blir faktisk pådratt over en større flate av sikkerhetsstempelet 43 enn hva som er vanlig i den utstrekning at verdien av leveringstrykket ved hvilket sikkerhetsfjærens spenn hersker reduseres til et nivå i likhet med, eller lavere enn det normalt beregnede resttrykk for sikkerhetsinnretningens drift, men mer viktig dempes betraktelig virkningene av variasjoner i friksjonsmotstanden ved slike resttrykkoperasjoner.

I praksis er det resterende leveringstrykknivå og kraft utøvet mot sikkerhetsstempelet begrenset av praktiske betraktninger hva angår stempelflateareal som væsketrykket virker på slik at det er fordelaktig dersom komponenten til den effektive kraft på grunn av den maksimale friksjonsmotstand hos sleideelementet er beregnet til å være så lavt som mulig.

Ved å ha i tankene at variasjoner i friksjonsmotstanden med leveringsvæsken skal det forstås at et egnet sleideelement i drift kan ha svært liten friksjonsmotstand.

Det er kort omtalt ovenfor at lave f riksjonsmotstander hos sleideelementet har vært betraktet som skadelig for pålitelig ventildrift hvor sleideelementet er uavgrenset mellom styreoperasjonene og for å tillate sikkerhetsinnretningen å operere, hvor et slikt fritt bevegbart sleideelement er utsatt for forskyvning ved ytre støt, gravitasjonskrefter eller fluktuasjoner i leveringstrykket som kan la sikkerhetsstempelet begynne og forskyve sleideelementet før gjeninnstilling, hvor alt dette kan føre til at sleideelementet forskyves fra sin første driftsstilling og kommer i konflikt med den korrekte ventildrift.

Det vises igjen til fig. 1 hvor ventilen 10 innbefatter posisjonsholdeinnretninger for sleideelementet som når sleideelementet forflyttes til nærheten av den første driftsstilling (ved hvilken funksjonsporten utsettes for leveringstrykk inne i åpningsinnretningen), låser sleideelementet til den første driftsstilling inntil det blir forskjøvet ved drift av ventilen med styreinnretningen, dvs. fluidtrykket mot stempelutformingen 13", eller med sikkerhetsstempelet 37 under virkningen av spennfjæren 38.

Holdeinnretningen tilveiebringer en kraft som spenner eller holder sleideelementet i den første driftsstilling og hindrer sleideelementet, som kan ha en lav glidemotstand, i å bli forstyrret i den første driftsstilling av ytre støt eller krefter som nevnt ovenfor.

Posisjonsholdeinnretningen, vist generelt ved 45, innbefatter et holdestempel 46, plassert i en holdesylinder 47 i ventillegemet inntil den andre driftsstilling av sleideelementet, og på linje med sleidekammeret slik at holdestempelet kan bevege seg frem og tilbake i samme retninger som sleideelementet.

Holdesylinderen er innrettet til å motta og ventilere fluid via linjen 48 ved holdestyreinnretninger vist i fig. 1 og 2 som innbefatter en holdeport 49 for linjen 48 inn i sleidekammeret som er ordnet til å motta fluid fra trykkporten 25 ved hovedsakelig det samme trykk som arbeidsporten 26. Som vist i fig. 2 er holdeporten plassert inntil arbeidsporten 26 innenfor grensene av den ringformede tetningslanding 34 ved den første driftsstilling, og tar hensyn til forskyvning av denne landing ved forskyvning av sleideelementet.

Som det vil fremgå av de brutte og stiplede linjer som representerer den tettende landing ved suksessive forskyvninger av sleideelementet, utsettes holde- og arbeidsportene for hovedsakelig det samme væsketrykk idet begge enten er forbundet til trykkleveringsporten 25 gjennom åpningsinnretningen eller begge ventilert til sleidekammeret.

Det kan sees av figurene at når sleideelementet forflyttes fra sin andre driftsstilling av fluidtrykket til styreinnretningen i sylinderen 14' er væsken i sleidekammeret og holdesylinderen ved returlinjetrykket slik at styrefluidtrykket virker på begge sider av holdestempelet 46 til å holde det inne i holdesylinderen og mot hele flaten av stempelutformingen 13' på sleideelementet.

Når sleideelementet er blitt forskjøvet nær den første driftsstilling og holdeporten 49 er, med arbeidsporten 26, utsatt for trykkfluid, presses holdestempelet fra holdesylinderen til kontakt med sleideelementet og trykket i ventilens leveringsvæske opprettholder holdespennkraften med dette, tiltross for fjerning av den transiente driftskraft, for å motstå enhver tendens til forskyvning av sleideelementet av ytre krefter. Således er holdestyreinnretningen innrettet til kun å forbinde holdesylinderen til kilden for fluidtrykk når sleideelementet er i nærheten av den første driftsstilling. I alle andre stillinger ventilerer holdestyreinnretningen holdesylinderens fluidtrykk. Holdestempelarealet er valgt med hensyn til leveringsfluid-trykket for å gi en holdespennkraft på sleideelementet som er mindre enn den vanlige verdi for driftskrefter påført sleideelementet av fluidet fra styreinnretningen, dvs. den drivende kraft kan forskyve sleideelementet mot det holdende spenn.

Det kan sees at ved vanlig drift krever lukking av ventilen med styreinnretningen at kraften utøvet mot stempelutformingen 13'av styrefluidtrykket først forskyver både sleideelementet og holdestempelet mot spennet utøvet av holdestempelet .

Det skal forstås at når bevegelse av sleideelementet bevirkes av transient påføring av fluidtrykk gjennom pilotventilen 15"' eksisterer styrekraften kun for en begrenset tidsperiode og holdetrykk ikke avlastet før slutten av styrekraften, kan presse sleideelementet tilbake til den første driftsstilling.

Følgelig er det viktig at holdesylinderens fluidtrykk ventileres effektivt innenfor varigheten av det transiente styrekraftpådrag.

Det kan sees i fig. at i arrangementet 10, som reaksjon på at sleideelementet forlater nærheten av den første driftsstilling, ventileres holdeporten 49, men uavhengig av arbeidsporten 26, inn i sleidekammeret og vesentlig bevegelsesmot-stand redusert til friksjonsmotstandsnivået med ingen mulighet for det resterende holdespenn til å returnere sleideelementet til den første driftsstilling etter at styrekraften har avsluttet og før arbeidslinjen er trykkavlastet.

Ved betraktning av driften av sikkerhetsinnretningen kan det sees at sikkerhetsspennkraften utøvet av sikkerhetsfjæren 38 vanligvis er i det minste balansert, og dens forlengelse forhindret, av kraften utøvet av leveringsvæsketrykket mot sikkerhetsstempelflaten 43, den effektive friksjonsmotstandskraft hos sleideelementet og spennkraften til holdeinnretningen og at sikkerhetsinnretningen vil være virksom kun når summen av disse krefter faller under kraften utøvet av sikkerhetsfjæren.

Når sleideelementet er i den første driftsstilling og presset der med kraften mot holdestempelet kan det sees at ventilens lukkekraft i sikkerhetsfjæren overvinnes ved kraften av-delt eller avledet fra leveringsvæsketrykket som virker på både flaten 43 til sikkerhetsstempelet og på holdestempelet 46, dvs. holdestempelet utgjør effektivt en arealforlengelse av sikkerhetsstempelflaten 43 mens det benyttes noe av kraften som overvinner sikkerhetsfjæren for å holde sleideelementet i stilling mot mulige ytre krefter.

Dersom trykket i ventilens leveringsvæske i linjen 22 faller, vil kreftene utøvet direkte mot sikkerhetsstempelflaten 43 og mot holdestempelet 46 falle sammen inntil, ved et eller annet resttrykknivå, avhengig av det effektive stempelareal og av kraften nødvendig for å overvinne sleideelementets friksjonsmotstand, overvinner sikkerhetsfjæren 38 disse krefter og begynner å forflytte sleideelementet til den andre driftsstilling og lukker ventilen.

Ettersom holdetrykket kan mer nøyaktig defineres, og mye større enn den maksimale effektive friksjonsmotstandskraft den hjelper, kan fjærens styrke velges slik at den kan utløse ved et bedre definert nivå for det resterende leveringsvæsketrykk i sylinderen 40. I dette henseende kan holde- og fjærkreftene være betraktelig større enn fjærkraften som bare er forbundet med det å overvinne friksjonskraften og restvæsketrykket i sylinderen 40.

Hva det resterende leveringstrykk som er igjen måtte være etter at sikkerhetsinnretningen har fått til forskyvning av sleideelementet fra den første driftsstilling, vil holdesylinderen ventileres og kan bidra til noe nyttig reduksjon av de totale krefter som motvirker sikkerhetsfjæren når den forlenges hvorved enhver minskning av fjærkraften med forlengelsen ikke vil påvirke dens evne til å fullende bevegelsen av sleideelementet til den andre driftsstilling.

Sett på en annen måte, når reduksjonen av fjærkraften med forlengelsen ikke må bli tillagt leveringsvæskens restkraft ved hvilken utløsning skjer, kan utløsning mer nøyaktig relateres til den maksimale friksjonsmotstand hos sleideelementet .

Det skal forstås at før sikkerhetsinnretningen faktisk forskyver sleideelementet fra sin første driftsstilling, overføres holdepresset utøvet mot sleideelementet av holdestempelet, for å beskytte det fra uønskede forskyvninger, til sikkerhetsstempelet 37 hvor det supplerer den trykk- væske- avdelte kraft som virker på sikkerhetsstempelflaten 43. Holdestempelet, som utgjør en effektiv arealforlengelse av sikkerhetsstempelet, muliggjør som et alternativ en økning i kraften som hersker i sikkerhetsfjæren, en minskning i restleveringstrykket ved hvilket kraften utvikles fra den hvor sikkerhetsstempelf laten 43 er den eneste kilde for væskeavdelt fastholdelseskraft.

Ventilkonstruksjonen vist i fig. 1, der sikkerhetsstempelet 37 danner en endevegg av sylinderen 14" og definerer den første driftsstilling av sleideelementet, er hensiktsmessig i bruk og forenkler tilvirkningen.

Det skal forstås, som vist i snittrisset ifølge fig. 3, at leveringsstempelet 37' kan tilvirkes av en annen diameter enn sleideelementets stempelutforming 13" og/eller at den første stilling til sleideelementet kan defineres ved andre innretninger slik som anlegg med en konvensjonell sylinder-vegg 14".

Når sikkerhetsstempelet ikke definerer sleideelementets driftsstilling, kan det innta en normal stilling hvor det er fysisk forskjøvet fra sleideelementet. Holdespennkraften blir deretter ikke overført til sikkerhetsstempelet i normal stilling, men når leveringsvaesketrykket faller beveger sikkerhetsstempelet seg under virkningen av fjæren inntil det kontakter sleideelementet når begge de væskeavledede krefter må overvinnes av fjæren som beskrevet ovenfor for at sikkerhetsinnretningen skal virke fullstendig.

Det skal videre forstås utfra figurene 1 og 3 at med normalt leveringsvæsketrykk virker holdestempelet på sleideelementet for å forhindre uønsket forskyvning og sikkerhetsstempelet utfører ingen funksjon bortsett fra å holde sikkerhetsfjæren sammentrykket ved virkningen av dette normale leveringstrykk. Når leveringstrykket faller, faller det på både holde- og sikkerhetsstempelet og de kombinerte krefter den genererer bestemmer når sikkerhetsinnretningen blir virksom.

Følgelig, forutsatt at den væskeavdelte kraft utøvet på sikkerhetsstempelflaten 43 ved normalt driftstrykk, eller innenfor ethvert område av tillatte trykkfluktuasjoner, er så stor som fjærkraften valgt til å herske ved lavere resttrykk, kan mesteparten av fjærens tilbakeholdingskraft, betraktet i omstendigheter med lave fluidtrykk når sikkerhetsinnretningen er virksom, tilveiebringes ved holdeinn-retningene gjennom holdestempelet snarere enn et utvidet sikkerhetsstempelareal. Denne kraft må naturligvis være mindre enn den normale styrekraft utøvet mot sleideelementet av styrefluidtrykket i sylinderen 14".

Et slikt arrangement er effektivt i å opprettholde sikkerhetsfjæren i en kontinuerlig sammentrykket tilstand. Imidlertid hvor det er betraktet akseptabelt for sikkerhetsfjæren å svinge mellom trykk og avspenning for hver operering av ventilen ved normale leveringsvæsketrykk, skal det forstås at den væskeavdelte kraft utøvet direkte mot sikkerhetsstempelflaten 43 trenger ikke å være større enn fjærkraften, som tillater sikkerhetsfjæren å forlenge seg ved hver forskyvning av sleideelementet fra den første driftsstilling ved styreinnretningen og igjen sammentrykke med forskyvning av sleideelementet til den første driftsstilling.

Andelen av den totale væskeavledede fastholdningskraft på sikkerhetsinnretningen, som bestemmer dens drift ved lave leveringstrykk, som tilveiebringes av holdeinnretningen og overføres gjennom sleideelementet blir således forøket på bekostning av kraften avledet fra væsketrykket som virker direkte på sikkerhetsstempelet.

Denne driftsmåte, der sikkerhetsfjæren tillates å svinge med normal ventildrift og holdestempelet gir en større andel av sikkerhetsinnretningens fastholdingskraft, kan videre tas, som vist i snittrissene ifølge figurene 4(a) og 4(b) ved ikke å ha noe sikkerhetsstempel mot hvilke leveringsvæsketrykk utøves direkte, men et sikkerhetselement 37" som virker bare som en føring for sikkerhetsfjæren 38. Det kan sees at i en hensiktsmessig konstruksjon kan fjæren virke direkte på sleideelementet med intet inngripende element 37".

Fig. 4(a) viser ventilen åpen med sleideelementet i den første driftsstilling og sikkerhetsfjæren sammentrykket, og fig. 4(b) viser til sammenligning ventilen lukket med sleideelementet i den andre driftsstilling og sikkerhetsfjæren forlenget. Denne plassering gjelder om ventilen er lukket av styreinnretningen ved normalt leveringstrykk eller av sikkerhetsinnretningen ved svikt i leveringstrykket.

Hele den tilbakeholdende kraft som virker til å overvinne fjærkraften når leveringsvæsketrykket faller blir nå levert gjennom holdestempelet og sleideelementet og ved normalt leveringstrykk tilbakeholder dette ikke bare sikkerhetsfjæren, men også sleideelementet mot uønskede forskyvninger, uten hensyn til hvor lav friksjonsmotstanden er.

Det skal forstås at deler av holdeinnretningen, nemlig holdestempelet og sylinderkombinasjonen kan varieres fra det som er beskrevet ovenfor.

Det vises til fig. 5 som viser i snitt sleideelementets stempelutforming 13" og styresylinderen 14" i ventilhuset 11. Holdesylinderen 47 er tildannet som tidligere i endene av styresylinderen 14", men holdestempelet, vist som 46', er tildannet som en forlengelse av sleideelementet. Ventil-arrangementet funksjonerer hovedsakelig som beskrevet ovenfor bortsett fra at når sleideelementet forskyves fra den andre til den første driftsstilling blir kraften utøvet av fluidtrykket i styresylinderen 14' begrenset av den forholdsvis lille ringformede flate av stempelutformingen.

Dersom de totale ventildimensjoner er begrenset og forhindrer plassering av en holdesylinder som vist ved 47 i fig.l og 4, kan arrangementet vist i fig. 6 benyttes der sylinderen 47' er tildannet i selve sleideelementet og stempelet 46" er fast i forhold til ventilhuset.

I andre utforminger kan f.eks. holdestempelet virke ikke langs retningen av glidebevegelsen til sleideelementet, men ved en vinkel til en ende eller sideflate av dette som gir en spennkraft mot sleideelementet i den første driftsstilling og motstand mot første forskyvning derfra som faller så snart som sleideelementet er forlatt i det minste nær ved den første driftsstilling.

De involverte prinsipper kan naturligvis benyttes i ventiler med andre konstruksjonsdetaljer med hensyn til sleideelement, åpningsinnretninger og portarrangementer, og hvor innretning-en forskjellig fra pilotventil-/styrefluidtrykk benyttes til å påføre en styrekraft mot sleideelementet for å bevirke dets forskyvning.

Claims (6)

1. Bistabil hydraulisk sleideventil (10) innbefattende et sleidekammer (12), et gjennomhullet sleideelement (13, 13',

13") frem- og tilbake bevegbart mellom en første driftsstilling, i hvilken en arbeidsport (26) er forbundet til en trykkport (25), og en andre driftsstilling i hvilken arbeidsporten er forbundet til en returport (27), ventilstyreinnretninger (15', 15"), som er virksomme når sleideelementet er i en driftsstilling for temporært å pådra en drivkraft mot en ende av sleideelementet for å glideføre det til den alternative driftsstilling, et holdestempel (46) inngripbart med sleideelementet, og holde-styreinnretninger innbefattende en væskestrømslinje (48) som kopler holdestempelet (46) til en trykkfluidkilde som utøver en holdekraft som presser sleideelementet til den første driftsstilling, k a k t e-risert ved at en sikkerhetsf jær (38) gir en sikkerhetskraft til å presse sleideelementet bort fra den første driftsstilling, og en sikkerhetsstempelinnretning (37) som er skillbar fra sleideelementet og reagerer på en kilde med trykkvæske og er virksom til å utøve en fastholdende kraft på sikkerhetsfjæren som er større enn sikkerhets-spennkraf ten.

2. Bistabil hydraulisk sleideventil ifølge krav 1, karakterisert ved at holdestempelet (46) er plassert inne i en holdesylinder (47) og er innrettet til å forbli inne i holdesylinderen etter hvert som sleideelementet (13,13',13") forskyves av ventilstyreinnretningene (15',15") fra den andre driftsstilling til nærheten av den første driftsstilling og deretter, ved drift av holde-styreinnretningen, forskyves av fluidtrykk i holdesylinderen til anlegg mot sleideelementet.

3. Bistabil hydraulisk sleideventil ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at tverrsnittsarealet av holdestempelet (46) er mindre enn tverrsnittsarealet av stempeltildanningen på sleideelementet

4. Bistabil hydraulisk sleideventil ifølge krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at når sleideelementet (13,13',13") er i nærheten av den første driftsstilling, er trykkporten (25) koplet til arbeidsporten (26) ved hjelp av åpningen i sleideelementet og en holdeport (49), som kommuniserer med væskestrømslinjen (48), er plassert inntil arbeidsporten (26) og i flukt med åpningen for å motta fra trykkporten væske med samme trykk som i arbeidsporten.

5. Bistabil hydraulisk sleideventil ifølge krav 4, karakterisert ved at trykkporten (25) er dimensjonert og anordnet med hensyn til åpningsinnretningen slik at væsken ved trykkportens trykk ledes inn i åpningsinnretningen for alle stillinger av sleideelementet, idet returporten (27) er plassert slik at den fører inn i sleidekammeret for alle posisjoner av sleideelementet og arbeids- og holdeportene (26,49) er ført inn i sleidekammeret slik at når sleideelementet (13,13',13") er i nærheten av den første stilling er de på linje med den motsatte ende av åpningen fra trykkporten (25) og isolert fra sleidekammeret.

6. Bistabil hydraulisk sleideventil ifølge krav 5, karakterisert ved at åpningsinnretningen innbefatter en åpning (29) som forløper gjennom sleideelementet (13,13',13") tvers over sleidens retning i sleidekammeret og har i hver ende en avskjæringstetning (30,30') aksielt bevegbar i den gjennomgående åpning og spent utad med hensyn til den andre tetning ved et mellomliggende elastisk element (31) for tettende kontakt med de motstående sleide-kammervegger, hvor hver skjærtetning (30,30') innbefatter et hult rørformet element som i hver ende har en ringformet flate (34,35), hvor flaten kontakter sleidekammerveggen som danner en tetnings-landing med mindre areal enn flaten inne i åpningen og isolerer enhver port som åpner inn i denne fra sleidekammeret.