SE436784B - Tryckbegrensningsventilanordning for en hydraulisk krets - Google Patents

Description

8002300-5 2 I fig. l betecknar 10 en ledning från en krets under tryck, vilken tryckledning är ansluten till en kammare 10' i en huvud- ventil l4, medan 12 betecknar en kammare med lägre tryck, som exempelvis kan vara ansluten till en icke visad tankreturledning.

Huvudventilen 14 inrymmer en ventilkropp 50, som antingen kan ' vara av sätestyp eller av slidtyp och vars baksida 16, som har en stor area, är belastad av en fjäder 37, så att ventilkroppen eftergivligt påverkas för att spärra en öppning mellan kamrarna 10' och 12. Trycket i ledningen 10 begränsas genom att huvud- ventilen 14 bringas att öppna, så att vätska kan strömma ut från kammaren 10' till kammaren 12. Huvudventilen 14 styrs av en styrkrets, i vilken ingår en läckflödesstrypning 18 placerad mel- lan ledningenl0 och en styrtryckkammare 35 på ventilkroppens 50 baksida. En styrventil 20 reglerar läckflödet och därmed öppnandet av huvudventilen 14.

Styrventilen 20 inrymmer ett lopp 22, som är uppdelat i en fjäderände 24, en dräneringskammare 26, en läckströmskammare 27 och en tryckände 28, och i detta lopp är ett såsom en differential- kolv utformat ventilorgan inplacerat och rörligt. Styrventil- organet omfattar en kolvsektion 30 med reducerad diameter, som skjuter in i loppets fjäderände 24, och en slidsektion 32, som från dräneringskammaren 26 sträcker sig fram till loppets tryck- ände 28. Dessa sektioner 30 och 32 är utformade med en mindre area Al respektive en större area A2 och i sektionen 32 är ut- formade en eller flera flödesreglerande rännor 36, som står i öppen förbindelse med läckströmskammaren 27.

En läckströmsledning 38 sträcker sig mellan huvudventilens 14 styrtryckkammare 35 och läckströmskammaren 27 i styrventilen 20, varigenom styrventilen, när den öppnar, kommer att släppa ut ett avmätt läckflöde från styrtryckkammaren 35 via ledningen 38, läckströmskammaren 27, rännorna 36 och dräneringskammaren 26 till en avloppsledning 40, som exempelvis kan vara ansluten till samma returledning som kammaren 12. En fjäder 42, som verkar mot kolvsektionens 30 ände med den mindre arean Al i styrventillop- pets 22 fjäderände 24, strävar att föra ventilorganet 30, 32 mot tryckänden 28, som är ansluten till tryckledningen 10, för att därigenom stänga av flödet mellan kamrarna 26 och 27. Styrventil- loppets 22 fjäderände 24 är genom en dämpflödesledning 48 för- bunden med en vätskekompressionsanordning, exempelvis i form av 3 8002300-5 en sluten, delvis luft- eller gasfylld kammare eller ackumulator 44, och dämpflödesledningen 48 är förbunden med tryckledningen 10 genom en dämpstrypning 46. ötyrventilens 20 differentialkolvliknande ventilorgan åstad- kommer i samverkan med dämpstrypningen 46 och ackumulatorn 44 en dämpning av eventulla tryckstegringar i tryckledningen 10 och därmed i den därtill anslutna kretsen. Det tryck, som utövas på slideektionens 32 större area A2 och som är trycket i ledningen l0, strävar nämligen att öppna styrventilen, så att vätska i reglerad mängd kan passera ut från styrtryckkammaren 35 genom rännorna 36, medan det tryck, som utövas på kolvsektionens 30 mindre area Al strävar att stänga styrventilen. Detta ger upphov till dämpande krafter på följande sätt: Om trycket i ledningen l0 stiger snabbt, så kommer arean A2, som står i direkt förbindelse med tryckledningen 10, att omedel- bart avkänna denna tryckökning. Det tryck, som avkänns av arean Al, kommer däremot att stiga långsammare, ty antingen måste till- räckligt tillflöde av vätska hinna ske genom dämpstrypningen 46 eller också måste styrventilens kolvsektion 50 förflytta sig, för att gasen i ackumulatorn 44 skall komprimeras och trycket stiga på arean Al. Den hastighet, med vilken det av arean Al avkända trycket ökas, bestäms av storleken på dämpstrypningen 46 och ackumulatorn 44. Om tryckökningshastigheten i kretsen, d.v.s. i tryckledningen l0, är tillräckligt hög, så kommer skillnaden mellan det tryck, som verkar på areorna Al resp. A2 att alstra en kraft, som övervinner den av fjädern 42 utövade kraften, och därmed kommer styrventilen 20 att öppna för att i sin tur bringa huvudventilen 14 att öppna och släppa ut vätska från kretsen och kammaren 10' till kammaren 12 och därmed till tankreturledningen. En snabb trycksänkning i ledningen lO medan huvudventilen l4 är öppen kommer att ha en motsatt effekt. Dämp- strypningen 46 kommer att begränsa det vätskeflöde, som uppträder till följd av tryckavlastningen hos gasen i ackumulatorn 44 och hålla det tryck, som avkänns av arean Al temporärt på en högre nivå än det tryck som avkänns av arean A2, varigenom styrventilen 30 bringus att stänga. Dämpandc krafter kommer sålunda att upp- träda både vid ökande och fallande tryck i den till ventilanord- ningen anslutna kretsen. 8002300-5 4 Utlösningstrycket Cp hos styrventilen 20 bestäms av skillna- den mellan areorna Al och A2 och av en kraft FS, som utövas av fjädern 42 i styrventilen. Därmed kommer utlösningstrycket att bestämmas av formeln: F C= s P_ Åz-Ål , Om trycket i ledningen 10 stiger över detta värde, kommer den nettokraft, som utövas på de båda areorna Al och A2, att överstiga fjäderns 42 kraft. Under ytterligare komprimering av fjädern 42 kommer då ventilorganet 30, 32 att förflyttas åt väns- - ter i figuren, så att de flödesreglerande rännorna 36 friläggs mot dräneringskammaren 26 och ett avmätt läckflöde släpps ut till tanken. Detta läckflöde reducerar trycket 1 huvudventilens 14 styrtryckkammare 35,vilket resulterar i att huvudventilen 14 öppnar och släpper ut vätska direkt från kammaren 10' till returkammaren 12, så att trycket i ledningen 10 sänks.Try0k- begränsningsventilanordningen kommer sålunda att arbeta såsom en sluten servokrets och att bibehålla trycket i ledningen 10 vid eller något ovanför styrventilens 20 utlösningstryck.

Reaktionshastigheten hos tryckbegränsningsventilanordningen~ beror på fjäderns 42 karakteristik och genomloppsarean hos rän- norna 36 i styrventilkroppen. Vid en rimligt snabb reaktion kom- mer dämpstrypningen 46 i samverkan med ackumulatorn 44 att för- hindra instabilitet och att dämpa styrventilens rörelser i sådan utsträokning,att reaktionshastigheten hos anordningen i dess helhet dämpas varigenom den maximala tryckökningshastigheten i ledningen 10 begränsas. Värdet på denna gräns är en funktion av ackumulatorns 44 volym och dämpstrypningens 46 genomlopps- area. Den maximala tryckökningshastigheten kan alltså ställas - in på önskad nivå genom att man väljer länplig storlek på var och en av dessa.

Fig. 2 visar en föredragen praktisk utföringsform av tryckbe- Sräfläniflßsvefltil&n°Pdfl1flSen,varvid de detaljer som har motsvarig- het i fig. 1 givits samma hänvisningsbeteckningar som i denna men med tillägget a.

I fig. 2 betecknar 11 ett hus, i vilket finns en tryckledning lOa samt en returkanal l2a, som är skild från tryckledningen genom ett lopp 13 med ett bakre ändparti 15, som slutar vid en 5 8002300 - 5 från tryokkanalen lOa skild ändvägg 17. Ett styrventillopp 22a är utformat i huset ll på något avstånd från huvudloppet 15 och omfattar en tryckände 28a, en mellanliggande del 21, som bildar en dräneringskammare 26a, och en fjäderände 24a. Tryckänden 28a utmynnar i tryckkanalen lOa och står i förbindelse med huvud- ventilloppets 15 bakre ändparti 15 genom en läckströmskanal 58a.

Dräneringskammaren 26a i styrventilloppet 22a står i förbindelse med returkanalen l2a genom en avloppsledning 40a. I huset ll är också inrymd en avgränsad ackumulatorkammare 44a, vars ena ände 2? står i förbindelse med styrventilloppets 22a fjäderände 24a genom en kanal 48a, och vars andra ände 29 står i förbindel- se med tryckkanalen lOa genom en dämpande strypning 46a.

I huvudventilens l4a lopp 15, 15 är rörlig en huvudventil- kropp 50a, vars uppgift är att spärra passagen mellan tryck- kanalen lOa och returkanalen l2a. Ventilkroppen 50a har en ände 16a med stor area, i vilken är utformad en försänkning 51, som tillsammans med det bakre ändpartiet 15 av loppet och ändväggen 17 bildar en styrtryckkammare 55a, i vilken en ventilfjäder 57a är verksam för att hålla ventilkroppen 50a till tätande anligg- ning mot ett i loppet 15 anordnat säte 59. Ventilkroppen 50a är så utformad, att den påverkas i riktning mot fjädern 57a och mot den kraft, som trycket i styrtryckkammaren 55a utövar, av trycket i ledningen lOa, varvid den kraft som detta tryck ut- övar på ventilkroppen 50a normalt är tillräckligt högt för att komprimera fjädern 57a och därmed öppna huvudventilen l4a. il styrventilens 20a lopp 22a är rörligt ett styrventilorgan, som är sammansatt av två delar och utformat såsom en differen- tialkolv med en kolvsektion 50a med mindre area, som sträcker sig från dräneringskammaren 22a in i loppets fjäderände 24a, samt en slidsektion 52a, som från dräneringskammaren 26a sträcker sig framåt mot tryckkanalen lOa i styrventilloppets trybkände 28a.

Slidsektionen 52a är utformad med ett i dräneringskammaren 26a 'liggande koniskt parti 41, mot vars grövre ände kolvsektionen 50a anliggcr. in avsatsdel 45 på slidsektionen 52a sträcker sig in i loppets 22a tryckände 28a och ett mellanparti 45 med reduce- rad diameter skiljer avsatspartiet 45 från ett huvud 47, som befinner sig närmast tryckkanalen lOa. Mellan avsatsdelen 45 och huvudet 47 bildas på så sätt en läckströmskammare 27a, i ' soozzoo-s vilken läckströmskanalen 38a utmynnar och vilken står i för- bindelse med tryckkanalen lOa genom en läckflödesstrypning l8a, som är utformad i slidsektionens 52a huvud 47. I slidsektionens 32a avsatsdel 45 är anordnade en eller flera flödesreglerande rännor 56a, som står i öppen förbindelse med läckströmskammaren 27a. I styrventilloppets fjäderände 24a är mellan kolvsektionen 30 och ett inställningsorgan 51 i form av en i huset ll in- gängad plugg inspänd en fjäder 42a, som strävar att föra slid- sektionens 32a koniska parti 41 till sätesingrepp med ett ventil- säte 53, som är utformat i loppet 22a mellan dräneringskammaren Ü 26a och tryckänden 28a. Genom att skruva pluggen 51 in eller ut_ i huset ll kan fjäderns 42a kompression varieras och därmed det utlösningstryck inställas, vid vilket avlastningsventilen kommer att träda i funktion.

Fig. 3 och 4 visar i grafisk form en jämförelse mellan tryckstegringsförloppet i en odämpad tryckbegränsningsventil (fig. É) och i en dämpad, stegringsbegränsande sådan ventil i enlighet med föreliggande uppfinning (rig. 4). I båda fallen är ventilerna inställda på samma förutbestämda utlösningsnivå vid stationärt tillstånd. I ett typiskt fall uppträder emel- lertid med en konventionell tryckbegränsningsventil enligt fig. 3 åtskilliga trycksvängningar, vid vilka trycknivån momentant överskrider ventilinställningsvärdet innan stabili- sering sker. I detta fall nås för det första ventilinställ- ningsvärdet mycket snabbare än 1 en anläggning med en tryckbe-' gränsningsventil enligt uppfinningen. Därtill kommer, att de momentana tryckstötarna överstiger ventilinställningsvärdet och att hastigheten hos tryckökningen kan komma att uppgå till approximativt mellan 20700-828 MPa/s, vilket resulterar i chocker, som förkortar livslängden hos de i anläggningen in- gående komponenterna.

Diagrammet i fig. 4 visar att man vid användandet av en ventil- anordning enligt uppfinningen visserligen får en inledande tryck- - ökning, som är densamma som i det förra fallet, men att man tack vare hastighetsbegränsningen uppnår en mera gradvis tryckökning, som är förhållandevis fri från toppar så när som på en enda mått-' lig sådan, som dock uppträder väl under det inställda värdet för inställt utlösningstryck. Den måttliga toppen uppträder just före huvudventilens öppnande och medför en tryckstegring av approximativt 270-560 MPa/s. 7 aaozzoø-5 Det bör stå Klart ror racxmannen, att många ändringar kan ske vid de ovan beskrivna utföringsformerna utan att uppfin- ningsidên fràngås och utan att ramen för de efterföljande patent- kraven överskrids.

Ett exempel på en sådan förändring visas i fig. EA, där 55 betecknar ett såsom strypning tjänande hål, som upptagits direkt i huvudventilkroppen 50b mellan tryckledningen lOa øch styr- tryokkammaren 55a och som ersätter stryphålet l8a i styrventil- organet i fig. 2. I övrigt förutsättes utförandet i fig. 2A överensstämma med vad som visats 1 fig. 2, d.v.s. trycksänkningen i kammaren 55a sker fortfarande med styrventilens 20a hjälp.

Claims (8)

' aoozzoo-s _ Patentkrav

1. Tryckbegränsningsventilanordning för en hydraulisk krets, vilken anordning omfattar en huvudventil (14, l4a), vars ventil- kropp (50, 50a, 50b) i stängt läge spärrar en öppning mellan en första kammare (10, lOa), som kommunicerar med kretsen, och en andra kammare (12, l2a), som tjänar såsom avlopp, varvid huvudventilens ventilkropp är tryckstyrd och en styrtryckkammare (55, 55a) i huvudventilen står i förbindelse med den första kammaren, k ä n n e t e c k n a d av, att huvudventilens (14, l4a) styrtryckkammare (55, 55a) är förbunden med den första kammaren (10, lOa) genom en flödesbegränsande strypning (18, l8a, 55) och med den andra kammaren (l2, l2a) genom en styrventil (20, 20a) med flödesreglerande funktion, varvid styrventilens ventilkropp (50, 50a, 52, 52a) står under påverkan av trycket i den första kammaren, som strävar att öppna styrventilen mot verkan av ett mottryck utövat av en vätskevolym i en ackumulatorkammare (44, 44a) med flödesbegränsande förbindelse (exempelvis vid 46, 46a) med den första kammaren, varigenom rörelserna hos styrventilens ventilkropp dämpas. '

2. Ventilanordning enligt krav l k ä n n e t e c k n a d av, att ackumulatorkammaren (44, 44a) är förbunden med den första kammaren (10, lOa) genom en strömningshämmande strypning (46,46a).

3. 5. Ventilanordning enligt krav l eller 2 k ä n n e t e c k n a d av, att huvudventilens (14, 14a) ventilkropp (50, 50a, 50b) är så utformad, att kretstrycket i den första kammaren (10, lOa) strävar att föra densamma till öppet läge mot verkan av styrtrycket i styrtryckkammaren (55, 55a) och företrädesvis också mot verkan av en fjäder (57, 57a).

4. Ventilanordning enligt krav 5 k ä n n e t e c k n a d av, att styrtrycket i huvudventilens (14, l4a) styrtryckkammare (55, 55a) verkar mot en större area på huvudventilens ventil- kropp (50, 50a, 50b) än kretstrycket i den första kammaren (l0,l0a).

5. Ventilanordning enligt något av de föregående kraven k ä n n e t e c k,n a d av, att styrventilens (20, 20a) ventil- kropp (50, 50a, 52, 52a) är utformad såsom en differentialkolv med en större area (A2) utsatt för trycket i den första kammaren (10, lOa) och en mindre area (Al) utsatt för trycket i aokumula- torkammaren (44, 44a). 8002305-'5

6. Ventilanordning enligt krav 5 k ä n n e t e c k n a d av, att styrventilens (20, 20a) ventilkropp (30. }0a, 52. 32a) är påverkad i riktning mot stängt läge av en fjäder (42. 42a), varvid styrventilen kommer att öppna vid avkännande av ett utlösningstryck (Gp), som bestäms av skillnaden mellan den mindre arean (Al) och den större arean (A2), samt den av fjädern utövade kraften(Fs) enligt formeln: Cp = Fs / (A2 - Al).

7. Ventilanordning enligt krav 5 eller 6 K ä n n e t e c k n a d av, att styrventilens (20. 20a) ventilkropp (30, 30a. 32. 32a) är utformad i två delar, nämligen en kolvsektion (50, 30a) med den mindre arean, som anligger med sin ena ände mot en flödes- reglerande slidsektion (32, 52a) med den större arean.

8. Ventilanordning enligt något av de föregående kraven k ä n n e t e c k n a d av, att den flödesbegränsande stryp- ningen (l8a) mellan den första kammaren (lOa)och huvudventilens (14a) styrtryckkammare (55a) är anordnad 1 styrventilen (20a).