NO334661B1

NO334661B1 - Ventil for detektering av hydraulikksystemstatus

Info

Publication number: NO334661B1
Application number: NO20120944A
Authority: NO
Inventors: Gudmund Rosland
Original assignee: Kverneland Group Operations Norway As
Priority date: 2012-08-23
Filing date: 2012-08-23
Publication date: 2014-05-12
Also published as: EP2700824A3; NO20120944A1; EP2700824A2

Abstract

Det beskrives en sensorventil (44) for indikering av driftsstatus for et hydraulikksystem (4) anordnet på et arbeidsredskap (3) tilknyttet et hydraulikkanlegg (1) og et styresystem (2), hvor et ventilhus (441) rommer en sensorsignalinduserende sleide (442) som er forskyvbar mellom en inaktiv, første stilling (I) og en aktiv, andre stilling (II), idet en tilknyttet sensor (445) i sleidens (442) første stilling (I) genererer et signal forskjellig fra et signal som genereres når sleiden (442) er forskjøvet til sin andre stilling (II), og hvor en dreneringskanal (4414) tildanner en fluidkommuniserende forbindelse mellom en første og en andre ventilport (4411, 4412).

Description

VENTIL FOR DETEKTERING AV HYDRAULIKKSYSTEMSTATUS

Oppfinnelsen vedrører en sensorventil for indikering av driftsstatus for et hydraulikksystem anordnet på et arbeidsredskap tilknyttet et hydraulikkanlegg og et styresystem, hvor et ventilhus rommer en sensorsignalinduserende sleide som er forskyvbar mellom en inaktiv, første stilling og en aktiv, andre stilling, idet en tilknyttet sensor i sleidens første stilling genererer et signal forskjellig fra et signal som genereres når sleiden er forskjøvet til sin andre stilling.

På arbeidsmaskiner som helt eller delvis benytter hydraulisk betjening og/eller drift ved at et hydraulikksystem opereres ved at et tilknyttet hydraulikkanlegg kjøres med konstant pumping, for eksempel et landbruksredskap hvor hydraulikksystemet er tilkoplet en traktors hydraulikkanlegg og hvor de hydrauliske funksjonene på arbeidsredskapet er betjent via et dobbeltvirkende hydraulisk uttak på traktoren, har det blitt vanlig å utruste arbeidsredskapets hydrauliksystem med overvåkingsutstyr for å mel-de tilbake til operatøren eller en betjeningskontroll, et dataassistert betjeningsanlegg eller lignende om en hydraulikkrets er i aktiv drift eller om den er koplet ut. Dette gjø-res ofte ved at en sensorventilenhet er integrert i den eller de hydraulikkretsene som trenger overvåking, idet en sensor påvirkes av en hydraulisk operert sleide som, avhengig av driftstilstanden til hydraulikkretsen, skyves mellom to ytterstillinger og på-virker sensoren til å veksle mellom av- og på-stilling.

En ulempe med slike sensorventiler er at sleiden kan bli stående i på-stilling selv om tilførselen av hydraulikkfluid har opphørt. Dette skyldes egenskaper ved den type ven-tiler som styrer tilførselen og returen av hydraulikkfluid til/fra hydraulikkanlegget til arbeidsredskapets hydraulikksystem, idet det såkalte dobbeltvirkende hydraulikkutta-ket lukker både for tilførsel og retur samtidig. Dette medfører at den hydraulikkfluid-mengden som befinner seg i arbeidsredskapets hydraulikksystem, lukkes inne og blir stående under trykk, noe som fører til at sensorventilen forblir i sin på-stilling. Dermed gis det feilaktig inntrykk av at den aktuelle hydraulikkretsen fortsatt er i aktiv drift.

Oppfinnelsen har til formål å avhjelpe eller å redusere i det minste én av ulempene ved kjent teknikk, eller i det minste å skaffe til veie et nyttig alternativ til kjent teknikk.

Formålet oppnås ved trekk som er angitt i nedenstående beskrivelse og i etterfølgende patentkrav.

Det er tilveiebrakt en sensorventil som omfatter en sensorsignalinduserende sleide anordnet i et ventilhus som er tilknyttet et hydraulikksystems trykkledning via en førs-te ventilport og en returledning via en andre ventilport. Til sleiden er det anordnet ei returfjør som påfører sleiden ei skyvkraft i retning mot en første sleidestilling og den første porten, idet sleiden i denne stillingen induserer et første signal i en tilknyttet sensor. Når trykket i den første ventilporten overvinner skyvkrafta som holder sleiden i den første stillingen, dvs. fjørkrafta samt eventuelt hydraulikktrykk i den andre ventilporten, forskyves sleiden til sin andre stilling idet det induseres et andre signal i den tilknyttede sensoren.

For å sikre at sleiden forskyves tilbake til sin første stilling når en tilførsel av hydraulikkfluid fra et tilknyttet hydraulikkanlegg opphører, er sensorventilen forsynt med en dreneringskanal som forbinder den første og den andre ventilporten. Dreneringskanalen oppviser fortrinnsvis en strømningsrate som er betydelig mindre enn den operative strømningsraten i trykkledningen. Når tilførselen av hydraulikkfluid til hydraulikksystemet opphører og trykket i den første ventilporten ikke omgående faller, vil hydraulikkfluid strømme gjennom dreneringskanalen til den andre ventilporten slik at det hydrauliske trykket utjevnes og returfjøra overvinner trykkrafta mot sleiden fra trykket i den første ventilporten og skyver sleiden tilbake til sin første stilling slik at det induseres et sensorsignal som tilsier at tilførselen av hydraulikkfluid til hydraulikksystemet har opphørt.

Sensorventilen ifølge oppfinnelsen hindrer derved feil statusindikering i et tilknyttet styresystem som baserer sin statusinformasjon blant annet på signalet fra sensorventilen.

Oppfinnelsen vedrører mer spesifikt en sensorventil for indikering av driftsstatus for et hydraulikksystem anordnet på et arbeidsredskap tilknyttet et hydraulikkanlegg og et styresystem, hvor et ventilhus rommer en sensorsignalinduserende sleide som er forskyvbar mellom en inaktiv, første stilling og en aktiv, andre stilling, idet en tilknyttet sensor i sleidens første stilling genererer et signal forskjellig fra et signal som genereres når sleiden er forskjøvet til sin andre stilling, kjennetegnet ved at en drenerings kanal tildanner en fluidkommuniserende forbindelse mellom en første og en andre ventilport.

Dreneringskanalens maksimale strømningsrate kan være betydelig mindre enn hydraulikksystemets maksimale strømningsrate. Dermed påvirkes hydraulikksystemets effektivitet i liten grad av strømningen i dreneringskanalen.

Dreneringskanalen kan være anordnet som en aksialboring i sleiden. Dreneringskanalen er dermed enkel å produsere og lett å vedlikeholde i og med at sleiden er en sepa-rat del som er demonterbar fra sleidehuset.

Dreneringskanalen kan være forsynt med en utskiftbar strupenippel. Sensorventilen kan dermed lett tilpasses hydraulikkanlegg med forskjellige strøm ni ngsrater og trykk.

Sleiden kan være tilknyttet ei returfjør som er innrettet til å kunne påføre sleiden ei skyvkraft i retning mot den første stillingen. Dermed vil sleiden kunne returnere til sin første stilling før trykket i hydraulikksystemets trykk- og returside er utlignet.

Sleiden kan være tilknyttet ei returfjør som er innrettet til å kunne påføre sleiden ei regulerbar skyvkraft i retning mot den første stillingen, idet returfjøra er tilordnet et regulerbart anlegg. Sensorventilen kan dermed innstilles til en raskere reaksjon ved driftsstans.

Returfjøra kan ligge an mot et anlegg som er justerbart i returfjøras aksialretning. Reguleringen av skyvkrafta kan dermed tilveiebringes i et lett tilgjengelig parti av sensorventilen, for eksempel i en utragende fjørkappe.

I det etterfølgende beskrives et eksempel på en foretrukket utførelsesform som er anskueliggjort på medfølgende tegninger, hvor: Fig. 1 viser ei prinsippskisse av et arbeidsredskap forsynt med et hydraulikksystem tilkoplet et eksternt hydraulikkanlegg via et dobbeltvirkende hydraulikkuttak; Fig. 2a viser i større målestokk ei prinsippskisse av et aksialsnitt gjennom en sensorventil ifølge oppfinnelsen, hvor en sleide står i en første, ikke-sensoraktiverende stilling I; Fig. 2b viser sensorventilen med sleiden i en andre, sensoraktiverende stilling II;

og

Fig. 3 viser i mindre målestokk ei eksplodert perspektivskisse av sensorventilen.

Det henvises først til figur 1 hvor henvisningstallet 1 angir et hydraulikkanlegg 1 av i og for seg kjent art omfattende blant annet ei pumpe og et reservoar. Et dobbeltvirkende hydraulikkuttak 11 tildanner et grensesnitt mellom hydraulikkanlegget 1 og et arbeidsredskaps 3 hydraulikksystem 4. Hydraulikkanlegget 11 omfatter en styreventil 12, for praktiske formål ofte i form av en såkalt 4/3 retningsventil med lukket senter.

Hydraulikksystemet 12 som er integrert i arbeidsredskapet 3, omfatter prinsipielt en trykkledning 41 og en returledning 42 som er forbundet med hver sin port på en for-bruker 43, her vist som en motor. En fagperson vil forstå at strøm ni ngsretni ngen for det anvendte trykkfluidet, typisk hydraulikkolje, vil kunne styres i begge retninger avhengig av styreventilens 12 innstilling, begrepene "trykkledning" og "returledning" vil da ikke være entydige. Men i det viste eksempelet er strømningsretningen bestemt av at forbrukeren 43 har en bestemt arbeidsretning, og for praktiske formål kan feil strømningsretning, dvs. tilførsel gjennom returled ni ngen 42 hindres ved anvendelse av en ikke vist tilbakeslagsventil.

Mellom trykkledningen 41 og returledningen 42, koplingsmessig i parallell med forbrukeren 43, er det anordnet en sensorventil 44.

Det henvises nå i det vesentlige til figurene 2a og 2b. Sensorventilen 44 omfatter et ventilhus 441 med en boring 4413 som rommer en sleide 442. Boringens 4413 ende-partier står i fluidkommunikasjon med en første, henholdsvis en andre ventilport 4411, 4412. Sleiden 442 er aksielt forskyvbar mellom en første sleidestilling I (se figur 2a) og en andre sleidestilling II (se figur 2b). Ei returfjør 443 er innrettet til å påføre sleiden 442 ei skyvkraft i retning mot den første sleidestillingen I. Et hydraulisk over-trykk i den første ventilporten 4411 påfører sleiden 442 ei skyvkraft i retning mot den andre sleidestillingen II. Når trykket i ventilportene 4411, 4412 er utlignet, vil sleiden 442 følgelig bli skjøvet til sin første sleidestilling I ved hjelp av returfjøra 443. Retur-fjøra 443 rommes delvis av en fjørkappe 444 som slutter fluidtett mot boringen 4413 i ventil huset 441.

Fjørkappen 444 kan omfatte en anordning innrettet til justerbar forspenning av retur-fjøra 443, her indikert med henvisningstallet 4441 som eksempelvis kan være et still-bart anlegg i fjørkappen 444.

En sensor 445 er anordnet i ventilhuset 441 slik at når sleiden 442 står i sin første stilling I, genererer sensoren 445 et første signal som er lesbart av styresystemet 2 trådløst eller, som vist på figur 1, via kabling. Når sleiden 442 står i en andre stilling II, genererer sensoren 445 et andre signal som er forskjellig fra det første signalet. Sleidens 445 stilling er dermed avlesbar ved hjelp av styresystemet 2 og gir en indika-sjon på driftsstatus for hydraulikksystemet 4 på arbeidsredskapet 3.

En dreneringskanal 4414 forbinder den første og den andre ventilporten 4411, 4412 på fluidkommuniserende vis. Dreneringskanalen 4414 er her vist som en senterboring i sleiden 442 og er forsynt med en utskiftbar strupenippel 4415. Dreneringskanalens 4414 maksimale strømningsrate F2er fortrinnsvis betydelig mindre enn hydraulikksystemets 4 maksimale, operative strømningsrate Fi for at ikke dreneringskanalen 4414 skal representere et unødig effekttap under ordinær drift av hydraulikksystemet 4.

Når arbeidsredskapets 3 hydraulikksystem 4 opereres, leverer hydraulikkanlegget 1 trykkfluid gjennom styreventilen 12 ved konstant pumping, og trykkfluidet sirkulerer gjennom hydraulikksystemet 4 slik at forbrukeren 43 drives. Idet driften opphører ved at styreventilen 12 lukkes, blir begge portene i styreventilen 12 stengt siden dette er en retningsventil med lukket senter. Hydraulikkfluidet som befinner seg i hydraulikksystemets 4 trykkledning 41 kan forbli under trykk siden returledningen 42 ikke kan dreneres ved at returledningens 42 forbindelse til hydraulikkanleggets 1 returside er stengt. En eventuell trykkforskjell mellom trykkledningen 41 og returledningen 42, for eksempel på grunn av at forbrukeren 43 har nådd en endestilling eller på annen måte hindrer trykket i trykkledningen 41 å utlignes med trykket i returledningen 42, holder sensorventilen 44 i sin andre, sensoraktiverende stilling II. I denne situasjonen vil en sensorventil av ordinær art feilaktig gi inntrykk av at hydraulikksystemet 4 er opera-tivt. Men ved at sensorventilen 44 ifølge oppfinnelsen omfatter dreneringskanalen 4414, vil trykkfluid strømme gjennom denne inntil trykket i trykkledningen 41 og returledningen 42 er utlignet, og sleiden 442 skyves tilbake til sin første stilling I ved hjelp av skyvkrafta fra returfjøra 443. Sensoren 445 genererer dermed signal til styresystemet 2 om at driften av hydraulikksystemet 4 er koplet ut.

Claims

1. Sensorventil (44) for indikering av driftsstatus for et hydraulikksystem (4) anordnet på et arbeidsredskap (3) tilknyttet et hydraulikkanlegg (1) og et styresystem (2), hvor et ventilhus (441) rommer en sensorsignalinduserende sleide (442) som er forskyvbar mellom en inaktiv, første stilling (I) og en aktiv, andre stilling (II), idet en tilknyttet sensor (445) i sleidens (442) første stilling (I) genererer et signal forskjellig fra et signal som genereres når sleiden (442) er forskjøvet til sin andre stilling (II),karakterisertved at en dreneringskanal (4414) tildanner en fluidkommuniserende forbindelse mellom en første og en andre ventilport (4411, 4412).

2. Sensorventil (44) i henhold til krav 1, hvor dreneringskanalens (4414) maksimale strømningsrate (F2) er betydelig mindre enn hydraulikksystemets (4) maksimale strømningsrate (Fi).

3. Sensorventil (44) i henhold til krav 1, hvor dreneringskanalen (4414) er anordnet som en aksialboring i sleiden (442).

4. Sensorventil (44) i henhold til krav 1, hvor dreneringskanalen (4414) er forsynt med en utskiftbar strupenippel (4415).

5. Sensorventil (44) i henhold til krav 1, hvor sleiden (442) er tilknyttet ei retur-fjør (443) som er innrettet til å kunne påføre sleiden (442) ei skyvkraft i retning mot den første stillingen (I).

6. Sensorventil (44) i henhold til krav 1, hvor sleiden (442) er tilknyttet ei retur-fjør (443) som er innrettet til å kunne påføre sleiden (442) ei regulerbar skyvkraft i retning mot den første stillingen (I), idet returfjøra (443) er tilordnet et regulerbart anlegg (4441).

7. Sensorventil (44) i henhold til krav 6, hvor returfjøra (443) ligger an mot et regulerbart anlegg (4441) som er justerbart i returfjøras (443) aksialretning.