NO300076B1 - Trykkreduksjonsventil - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en trykkreduksjonsventil til reduksjon av trykket i kretsene av dobbeltvirkende, lukkede hydraulikksystemer med en slaveaktivator og en hovedaktivator, når hovedaktivatoren er ubetjent, omfattende et ventilhus som rommer et første sete som avgrenser to rom, hvor det første rom er innrettet til å kommunisere med den første krets og det annet rom er innrettet til å kommunisere med et reservoar for hydraulikkfluidet, det i det første rom er anordnet et første ventillegeme og en første fjær, hvis ene ende ligger an mot et parti av huset og hvis annen ende ligger an mot ventillegemet, og ventillegemet er innrettet til å bli beveget en vei til tettende anlegg mot setet under påvirkning av den kraft som utøves av trykket på fluidet i den første krets, og kraften av den første fjær, og en motsatt vei under påvirkningen av et åpningslegemeparti som i sin tur er påvirket av trykket på fluidet i den annen krets.

Ventiler av denne type blir benyttet f.eks. i forbindelse med girskiftesystemer for biler, hvor girskiftekreftene blir overført fra førarhuset til girkassen via et hydraulikksystem av denne type.

Da kraftoverføringen herunder utføres uten noen form for servoinnretning, dvs. at de trykk som frembringes i ledningene for bevegelse av slaveaktivatoren blir skaffet ved bevegelse av girspaken for hånd, må friksjonen mellom de bevegelige bestanddeler av systemet være liten for at den nødvendige håndkraft også kan være liten.

Når systemet forlates og temperaturen på hydraulikkfluidet øker, inntreffer det en økning av trykket på hydraulikkfluidet i systemets kretser. Dermed øker også den kraft hvormed dette fluid påvirker pakningene mellom de bevegelige og stasjonære bestanddeler av systemet, og den kraft, som må utøves for bevegelse av disse bevegelige bestanddeler, hvilket er uheldig.

Ved anvendelse av en slik ventil, blir ventillegemet løftet fra sitt sete når trykket overskrider en fastlagt verdi av den nevnte grunn. Derved kan fluid fra den ene krets strømme til et reservoar og trykket på fluidet i kretsen blir redusert. Da de to kretser kan være adskilt bare av et stempel som er fritt bevegelig i hovedsylinderen, inntreffer det også en reduksjon av trykket på fluidet i den annen krets.

Kraften for betjening av systemet kan derfor holdes liten.

Ventilen skaffer imidlertid en fluidstrøm fra bare den ene krets til reservoaret. Dersom kjøretøyet forlates med girspaken i sin nøytralstilling, kan det derfor inntreffe at girspaken blir beveget bort fra sin normale stilling i forhold til førersetet, noe som kan være ubehagelig for føreren. Videre kan det inntreffe at girspaken blir beveget så langt bort fra sin stilling i forhold til girspakhuset at ønskede gir ikke lenger kan oppnås fordi girspaken kommer til anlegg mot girspakhuset.

Hensikten med oppfinnelsen er å skaffe en ventil hvormed de ovennevnte ulemper blir eliminert.

Det karakteristiske ved ventilen ifølge oppfinnelsen fremgår av de i kravene angitte, kjennetegnende trekk.

Oppfinnelsen vil i det følgende bli beskrevet nærmere under henvisning til tegningen hvis eneste figur skjematisk viser et lengdesnitt gjennom et utførelseseksempel på en ventil ifølge oppfinnelsen.

Ventilen omfatter et i tverrsnitt sirkulært hus 1, i hvis ytterside det er tildannet to radialt utad åpne spor, hvori det er anbrakt respektive O-ringer 2,3. Ventilhuset kan derved være innrettet til tettende innsetting i en boring, f.eks. i et girspakhus ell, idet et parti av husets ytterside kan være forsynt med utvendige gjenger innrettet til innskruing i innvendige gjenger av boringen.

Tilnærmet sentralt i huset 1, regnet i husets lengderetning, og mellom O-ringene forløper to fluktende, radiale boringer 4,5 som er innretttet til forbindelse med et reservoar for hydraulikkfluidet i det dobbeltvirkende hydraulikksystem (ikke vist).

Gjennom huset 1 forløper det i dettes lengderetning en boring 6 med et innsnevret, midtre boringsparti 7, hvori de radiale boringer 4,5 munner ut.

Hver ende av det midtre boringsparti 7 er tilsluttet et første og andre boringsparti 11 resp. 12 med større diameter. Ved overgangen mellom disse boringspartier er det således dannet første og andre skuldre 17,18.

De første og andre boringspartier forløper til nær hver sin ende av huset, hvor de og her går over i tredje resp. fjerde boringspartier 13 og 14 med øket diameter, idet overgangen mellom disse boringsparier danner tredje og fjerde skuldre 19,20. I veggen av de tredje og fjerde boringer 13,14 er det tildannet radialt innad åpne ringspor 15 resp. 16.

Den tredje og fjerde boring 13,14 kan kommunisere med en første resp. annen krets av et i og for seg kjent, dobbeltvirkende hydraulikksystem som ikke er vist nærmere på tegningen.

I de første og andre boringspartier 11,12 er det glidbart anordnet respektive første og andre, identiske, utvendig sylindriske sleider 21,22. Ved det endeparti av sleidene 21,22 som vender mot åpningene av husets boring 6, har hver sleide 21,22 en stor boring 24 resp. 25 som ved den ende som vender mot husets midtparti, går over i en boring 26,27 med mindre diameter, slik at det ved overgangen mellom boringene blir tildannet sirkulære skuldre 28 resp. 29 som utgjør ventilseter.

I boringene 24,25 med stor diameter av sleidene 21,22 er det anordnet et første resp. annet kuleformet ventillegeme 31,32 som er innrettet til tettende anlegg mot hvert sitt ventilsete 28,29.

I den sylindriske yttervegg av sleidene 21,22 er det tildannet radialt utad åpne spor hvori det er anbrakt O-ringer 46,47 som tetter mellom sleidene og den boring av huset hvori sleidene glidbart er anordnet. Sleidene er således bevegelige i sine respektive boringer under påvirkning av trykket på fluidet i boringene.

I de tredje og fjerde boringer 13,14 er det anbrakt respektive skiver 33,34 med et sentralt, aksialt gjennomgående hull, idet skivene ligger an mot hver sin av de tredje og fjerde skuldre 19,20 og er fastholdt mot aksial forskyvning av låseringer, f.eks. seegerringer 35,36 som er anbrakt i hver sitt ringspor 15,16.

Mellom det første og annet ventillegeme 31,32 og den tilstøtende skive 33,34 er det anbrakt identiske respektive første og andre trykkfjærer 37,38, som kan være tildannet som skruefjærer, og som søker å tvinge ventillegeme 31,32 til anlegg mot sine seter 28,29. Når ventillegemene ligger an mot sine seter, søker disse fjærer 37,38 å bevege sleidene én vei til anlegg mot den første resp. annen skulder 17,18. Mellom sleidene 21,22 og gjennom midtpartiet 7 av boringen 6 forløper det en sentral, tredje trykkfjær 39 som likeledes kan være tildannet som en skruefjær. Denne sentrale trykkfjær 39 søker å bevege sleidene 21,22 den motsatte vei til anlegg mot de respektive skiver 33,34.

Koaksialt med ventilens boring 6 forløper det en sylindrisk stang eller åpningslegeme 40 gjennom midtboringen 7 og den sentrale åpning gjennom den tredje trykkfjær 39 som er dannet av dennes viklinger. Dette legemes første og andre endepartier 41 resp. 42 er med klaring innført i boringene 26,27 med liten diameter i sleidene 21,22. Derved er det mellom boringsveggene og endepartiene dannet en i tverrsnitt ringformet kanal, som forbinder den store boring 24,25 av sleidene 21,22 med de radiale boringer 4,5 i huset 1 når ventillegemene 31,32 ikke ligger an mot sine seter.

Avstanden mellom den første og den tredje skulder 17 resp. 19 som tilsvarer avstanden mellom den annen og den fjerde skulder 18 resp. 20, er en strekning A lengre enn den aksiale lengde av sleidene 21,22. Denne strekning A utgjør den mulige bevegelsesstrekning for hver sleide 21,22.

Når sleidene er brakt til anlegg mot skivene 33,34 og ventillegemene 31,32 ligger an mot setene 28,29, er avstanden mellom ventillegemene 31,32 en strekning 2 x B større enn lengden av stangen 40, idet stangen 40 på figuren er anordnet symmetrisk mellom sleidene.

For ventilen ifølge figuren, hvor sleidenes mulige bevegelsesstrekninger er like, gjelder den følgende ulikhet:

(2 x B) > A > B.

For det tilfelle at sleidenes bevegelsesstrekninger ikke er like, gjelder det mer generelt at den samlede mulige bevegelsesstrekning for åpningslegemet 40 mellom ventillegemene 31,32 i disses lukkede tilstand, er større enn den mulige bevegelsesstrekning for hver av sleidene 21,22, men mindre enn den samlede bevegelsesstrekning for sleidene 21,22.

Derved er det sikret at ventillegemene kan bli beveget bort fra sitt sete bare når trykket på fluidet i begge kretser overskrider fastlagte grenseverdier samtidig. Ventilen åpner således ikke ved en trykkøkning bare i den ene krets.

Funksjonen av ventilen ifølge oppfinnelsen er som følger.

Under operasjon av det dobbeltvirkende hydraulikksystem på en slik måte at f.eks. trykket økes i den annen krets, dvs. den krets som kan være tilkoblet den venstre side av ventilhuset 1 ifølge figuren, og som kommuniserer med boringen 14 i huset 1, for bevegelse av slaveaktivatoren den ene vei, skal ventilen ikke bevirke noen fluidstrøm til reservoaret via de radiale boringer 4,5 i huset 1. Da A er mindre enn 2 x B oppnås det herunder at den annen sleide 22 på grunn av trykkøkningen kan bli beveget til anlegg mot den annen skulder 18 uten at stangens endepartier 41,42 kommer til anlegg mot de tilstøtende ventillegemer 31,32 samtidig. Ingen av ventillegemene vil således bli beveget bort fra sine seter og intet fluid i kretsene vil kunne strømme til reservoaret.

Tilsvarende gjelder dersom trykket bare i den første, høyre krets blir øket under en operasjon av systemet.

Dersom systemet blir forlatt med hovedaktivatorens operasjonsspak, såsom en girspak, i f.eks. en nøytral stilling og temperaturen på fluidet i systemet øker, slik at trykket på fluidet i hydraulikksystemets kretser øker, vil teoretisk begge sleider 21,22 bli beveget mot husets midtparti samtidig mot den kraft som utøves av den tredje fjær 39, fordi kretsene er adskilt bare ved hjelp av fritt bevegelige aktivatordeler, såsom stempler. Ved en tilstrekkelig stor trykkøkning, vil endepartiene 41,42 av stangen 40 komme til anlegg mot de respektive tilstøtende ventillegemer 31,32, hvoretter en fortsatt økning av trykket i kretsene bevirker samtidig bevegelse av begge ventillegemer bort fra sine seter, og fluid fra begge kretser kan strømme til reservoaret samt trykket bli senket i begge kretser. Spaken vil i dette teoretiske idealtilfelle altså kunne forbli i ro i nøytral-stillingen.

I praksis vil imidlertid f.eks. friksjonen mellom sleidene 21,22 og de tilhørende boringspartier 11,12 formodentlig være ulik. Dessuten vil det finnes friksjon mellom aktivator-stemplene og sylinderdelene av hoved- og slavesylindrene foruten at de to kretser kan bli oppvarmet i ulik grad. Dette medfører at trykkene i de to kretser vil kunne bli ulike under en temperaturstigning.

Det vil derfor kunne inntreffe at f.eks. bare den annen sleide 22 innledningsvis blir beveget fordi trykket i den annen krets er større enn trykket i den første krets. Eksem-pelvis kan det annet ventillegeme 32 da komme til anlegg mot den annen ende 42 av stangen 40 og bringe denne med seg mot høyre i figuren. Da A er mindre enn 2 x B, kan imidlertid den annen sleide 22 bli beveget helt til anlegg mot den annen skulder 18 uten at den første ende 41 av stangen 40 kommer til anlegg mot det første ventillegeme 31.

Når trykket på fluidet i den første, høyre krets også har blitt tilstrekkelig stort, blir første sleide 21 beveget mot venstre inntil det første ventillegeme 31 kommer til anlegg mot

den høyre ende 41 av den nå stasjonære stang 40. Da den annen sleide 22 ligger an mot den annen skulder 18 og den første sleide 21 ennå ikke har kommet til anlegg mot den første skulder 17, har den annen trykkfjær 38 blitt ekspandert mer enn den første trykkfjær 37, og den kraft som utøves av den annen trykkfjær 38 er da mindre enn den

kraft som utøves av den første trykkfjær 37. Ved fortsatt bevegelse av den første sleide 21 mot venstre i figuren, vil stangen 40 derfor bevirke bevegelse av bare det annet ventillegeme 32 bort fra sitt sete. Bare trykket på fluidet i den annen, venstre krets vil derfor innledningsvis bli redusert, noe som er fordelaktig fordi fluidtrykket er størst i denne krets.

Som en følge av trykkfallet i den annen, venstre krets, og den reduserte kraft som av fluidet utøves mot den annen sleide 22, vil denne sleide 22 bli beveget mot venstre i figuren inntil setet eller skulderen 29 kommer til anlegg mot det annet ventillegeme 32. Ved fortsatt bevegelse av den første sleide 21 mot venstre, vil stangen 40 bevirke bevegelse av det første ventillegeme 31 bort fra sitt sete, hvoretter trykket på fluidet i den første krets blir redusert.

Som en følge av hysterese i systemet på grunn av den ovennevnte friksjon, men også ved et egnet valg av ventilparametre såsom strekningene A og B, fjærenes karakter-istikker og dimensjoner, har det i forsøk således vist seg at det kan oppnås en gjentatt frem- og tilbakebevegelse av sleidene 21,22 og stangen 40 og en gradvis trykk-reduksjon i de to kretser. Som en følge derav vil operasjonsorganet for systemets hovedaktivator, f.eks. en girspak, først bli beveget én vei en strekning bort fra sin nøytralstilling, deretter blir den beveget en mindre strekning den annen vei, idet den passerer nøytralstillingen osv. inntil trykket i systemets kretser har blitt redusert så meget at begge ventillegemer ligger an mot sine seter. Girspaken befinner seg således sluttelig på bare en meget liten avstand fra den opprinnelige nøytralstilling. En operatør vil derfor kunne fastslå at operasjonsspaken for det dobbeltvirkende hydraulikksystem har blitt forskjøvet bare en meget liten strekning bort fra sin nøytralstilling som følge av trykkreduksjonen, og at den er lett bevegelig.

Selv om det i det ovenstående har blitt angitt at fluidet i systemet er et hydraulikkfluid, skal det forstås at fluidet istedet kan være en gass dersom dette skulle være fordelaktig.

Videre skal det forstås at de to sleider kan forløpe i vinkel i forhold til hverandre og at stangen 40 da kan være erstattet av f.eks. en egnet mekanisme el.L Heller ikke behøver dimensjonene av sleidene være like eller ventilen være hovedsakelig symmetrisk, slik det er vist på figuren.

Claims (3)

1. Trykkreduksjonsventil til reduksjon av trykket i kretsene av dobbeltvirkende, lukkede hydraulikksystemer med en slaveaktivator og en hovedaktivator, når hovedaktivatoren er ubetjent, omfattende et ventilhus (1) som rommer et første sete (28) som avgrenser to rom (24,26), hvor det første rom (24) er innrettet til å kommunisere med den første krets og det annet rom (26) er innrettet til å kommunisere med et reservoar for hydraulikkfluidet, og i det første rom (24) er det anordnet et første ventillegeme (31) og en første fjær (37), hvis ene ende ligger an mot et parti av huset (1) og hvis annen ende ligger an mot ventillegemet (31), og ventillegemet (31) er innrettet til å bli beveget en vei til tettende anlegg mot setet (28) under påvirkning av den kraft som utøves av trykket på fluidet i den første krets, og kraften av den første fjær (37), og en motsatt vei under påvirkningen av et åpningslegemeparti (41) som i sin tur er påvirket av trykket på fluidet i den annen krets, karakterisert ved at det første sete (28) utgjør et parti av en sleide (21) som er tettende anordnet i en boring (6) i huset (1), og som er innrettet til å gli i ventillegemets bevegelsesretning, og å bli påvirket av den første fjær (37) via ventillegemet (31) når dette ligger an mot sitt sete, og at de ovennevnte bestanddeler i huset (1) av reduksjonsventilen utgjør en første ventilanordning, og det i huset (1) er anordnet en annen, liknende ventilanordning, hvis ventillegeme (32) er innrettet til å bli beveget en vei tii anlegg mot sitt sete (29)under påvirkning av den kraft som utøves av trykket på fluidet av den annen hydraulikkrets og den kraft som utøves av en annen fjær (38), og en motsatt vei under påvirkningen av et åpningslegemeparti (42) som i sin tur er påvirket av trykket på fluidet i den første krets, idet ventilanordningenes åp-ningslegemepartier (41,42) er innbyrdes forbundet, og sleidene (21,22) er påvirket av en fjæranordning (39) som søker å bevege sleidene (21,22) i de respektive ventil-legemers (31,32) åpningsretninger i huset (1).

2. Trykkreduksjonsventil ifølge krav 1, karakterisert ved at sleidene (21,22) forløper innbyrdes koaksialt og er bevegelige i denne aksialretning i huset (1), og åpningslegemepartiene (41,42) er partier av en rettlinjet stang (40).

3. Trykkreduksjonsventil ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at den samlede mulige bevegeisesstrekning (2 x B) for åpningslegemet (40) mellom ventillegemene (31,32) i disses lukkede tilstand, er større enn den mulige bevegeisesstrekning (A) for hver av sleidene (21,22), men mindre enn den samlede bevegeisesstrekning (2 x A) for sleidene (21,22).