SE439342B - Ventilanordning for styrning av en linjer eller roterande hydraulmotor - Google Patents

Description

15 207 25 30 35 40 3105719-2 är detta styrventilarrangemang tryckberoende för sin funktion och vidare förmår de i fördelarventilen ingående sätesventilerna inte reglera flödet till hydraulcylindern utan den mängd hydraul- medium som inkommer i fördelarventilen tillföres även hydraul- cylindern. Fördelarventilen i detta kända styrventilarrangemang fungerar med andra ord endast som en riktningsventil för styr- ning av hydraulcylinderns rörelseriktning och för att uppnå total styrning måste detta kända styrventilarrangemang även vara för- _sett med en flödesregleringsventil som utgöres av den nämnda reg- lerings- och förbikopplingsventilen.

För attwüd detta kända styrventilarrangemang kunna hålla en av de fjäderpåverkade sätesventilerna i stängt läge, när tryck råder i fördelarventilens inlopp, fordras vidare ett styrtryck som för- mår hålla avsedd sätesventils ventilkägla i stängt läge mot verkan av dels den på densamma verkande fjäderkraften, dels den på ven- tilkäglan verkande tryckkraften som härrör sig från det i för- delarventilens inlopp rådande trycket. Även i detta avseende är den typ av sätesventiler som används i det kända styrventilarrange- manget beroende av ett styrtryck för att överhuvudtaget kunna fungera. Detta styrtryck är vid helt öppnad ventil också detsamma som det tryck pumpen måste alstra för att kunna åstadkomma en för- skjutning av hydraulcylinderns kolv i den ena eller den andra rikt- ningen. De i.det kända styrventilarrangemanget ingående och som in- och utloppsventiler fungerande sätesventilerna är med andra ord helt beroende av tryck för sin funktion som riktningsventil och på ett sätt som omöjliggör reglering av själva flödet enbart med hjälp av nämnda sätesventiler. För reglering av själva flödet krävs sålunda en särskild regleringsventil och därmed blir detta kända styrventilarrangemanget mycket komplicerat samt är dessutom inte tillförlitligt i sin funktion.

Syftet med föreliggande uppfinning är därför att undanröja dessa nackdelar och åstadkomma en ventilanordning som är flödesstyrd och som möjliggör för de som in- och utloppsventilerna användamsätes- ventilerna att styra såväl flöde, dvs hastighet, som riktning och som är enkel till sin uppbyggnad_och funktion och trots detta driftsäker, och som dessutom på ett enkelt sätt skall kunna möjlig- göra tryckkompensering och parallell- och/eller seriekoppling av flera funktioner som t ex lastavkänning, tryckkompensering och tryckbegränsninqf Detta syfte uppnås genom att ventilanordninqen enligt föro- e i patentkraven angivna kännetecknen. liggande uppfinning uppvisar \ 35 10 20 25 30 40 8105719-2 I det följande beskrivs uppfinningen närmare under hänvisning till bifogade ritningar, på vilka fig. 1 visar schematiskt ett snitt genom ett grundutförande av en för styrning av en dubbel- .verkande hydraulcylinder avsedd ventilanordning enligt uppfin- -ningen, fig. 2 visar ett hydraulschema över det i fig. 1 visade utförandet, §ig¿_§ visar schematiskt i snitt ett första utförande av en i ventilanordningen ingående sätesventil med tillhörande pilotventil, fig. 4 visar sçhematiskt och i snitt ett andra ut- förande av en i ventilangrdningen ingående sätesventil med till- hörande pilotventil, fig. 5 visar schematiskt en ventílanordning enligt fig. 1 försedd med lastavkänning, fifiv 6 visar ett hydraul- schema över det i fig. 5 visade utförandet, fig. 7 visar schema- tiskt en ventilanordning enligt fig. 1 försedd med tryegbegräns- ningsfunktion i motorportarna, fig. 8 visar ett hydraulsehema över det i fig. 7 visade utförandet, fig. 9 visar sehematiskt en ventilanordning enligt fig. 1 försedd med tryckkompensering, fig. 10 visar ett hydraulschema över det i fig. 9 viSêQ§1 tryck- kompenserade utförandet, fig. 11 visar ßçhematiskt en ventilanord- ning enligt uppfinningen med såväl lastavkänning, tryçkbegräns- ning som tryckkompensering, fig. 12 visar schematiskt ett hydraul- schema över den i fig. 11 visade ventilanerdningen, fig, 13 visar ett snitt genom en normalkompenserande tryskkompensatdrïífig. 14 visar ett snitt genom en överkompenserande tryckkompensatpr, §ig¿ lå visar att snitt genom en underkompenserande tryckkompensator, fig 16 visar en sidovy, delvis sektionerady av ett av flera ven- tilanordningar enligt uppfinningen bestående ventilpaket, fig 17 visar ett snitt genom ventilpaketet i huvudsak länqâ linjen XVII-XVII i fig 16 och fig 18 visar schematiskt en ventilanordning enligt uppfinningen för reglering av en roterande meter, Ventilanordningen enligt denna uppfinning är som sagt avsedd för styrning eller reglering av en hydraulmotor som pâ ritningarna betecknas generellt med 1 vare sig det är fråga om en enkel- eller dubbelverkande, linjär motor, t.ex. en cylinder, eller en roteran- r.@§WmQt9IiQQh_yar lmotorpQrtarlbetecknas_med A~och B. Ventilanord- ningen är i hydraulkretsen inkopplad mellan den motor som den skall betjäna och en som tryckmediumkälla fungerande pump P och är ansluten till tank T samt innefattar i princip en effektventil- del 2, en pilotventildel 3 och en manöverdel 4, vilka delar är hopfogade till en enhet eller sektion, Flera dylika enheter kan i sin tur med fördel sammanfogas till ett för styrning av flera dvoond uuAuTv 10 20 25 30 35 40 8105719-2 motorer avsett ventilpaket, vilket närmare belyses i slutet av denna_beskrivning.

I fig. 1 och 2 visas ett grundutförande av föreliggande ventilanordning för_styrning av en dubbelverkande hydraulcylinder 1 med tvâ motorportar A och B. I detta utförande innefattar effektventildelen 2 fyra i ett ventilhus 2a monterade sätesven- tiler C1,C2,C3 och C4 och en i samma ventilhus anordnad backven- til D- Ventilhuset 5 är vidare utformat med en anslutning P1 till pumpen P, en anslutning A1 till motornorten A, en anslutning B1 till motorporten B och en anslutning T1 till tanken T. Sätesven- tilen C1 är härvid anordnad som inloppsventil i en tillflödes- eller inloppskanal P1-A1 mellan pumpanslutningen P1 och motorport- anslutningen A1 och sätesventilen CZ är anordnad som inloppsven- til i en tillflödes4 eller inloppskanal P1-B1 mellan pumpanslut- ' ningen P1 och motorportanslutningen B1. Sätesventilen C3 är anord- nad som utloppsventil i en returflödeskanal A1-T1 mellan motor- portanslutningen A1 och tankanslutningen T1 och sätesventilen C4 är anordnad som utloppsventil i en returflödeskanal B1-T1 mellan motorportanslutningen B1 och tankanslutningen T1.

Sätesventilerna C, som med fördel kan vara och visas också på ritningarna utförda som s.k. cartridge-enheter, dvs. varje sätesventil C innefattar en rörlig ventilkägla 5 och en denna ome slutande patron 6, vilken är fast anordnad i ventilhuset Za och avtätad mot detta medelst O-ringar 7, styrs av var sin pilotven- til E, varvid dessa pilotventiler E är förbundna med resp. sätes- ventil C genom interna pilotflödeskanaler i ventilhuset. Pilot- ventilerna E är vidare samlade i pilotventildelen 3, parvis i utförandet enligt fig. 1, och påverkas i detta utförande direkt mekaniskt av en i manöverdelen 4 ingående manöverspak 8.

Närmare bestämt betjänar eller styr pilotventilen E1 sätes~ _ventilen C1 och är ansluten till denna genom en kanal 9 och till motorportanslutningen A1 genom en kanal 10. Pilotventilen E4 styr sätesventilen C4 och är ansluten till denna genom en kanal 11ñgghMtill_tankanslutningen T1 och därmed till tank_I genom enfmá kanal 12. Pilotventilen E2 styr sätesventilen C2 och är ansluten till denna genom en kanal 13 och till motorportanslutningen B1 genom en kanal 14, och pilotventilen E3 slutligen styr sätesven- tilen C3 och är ansluten till denna genom en kanal 15 och till tankanslutningen och därmed till tank genom en kanal 16.

När manöverspaken 8 är opâverkad intar den sitt i fig. 1 P00 i i außlffi 10 20 - 25 30 35 40 8105719-2 5 visade neutralläge och i detta läge hålls samtliga pilotventiler stängda, dvs. varje pilotventils koniska, balanserade ventilkägla 17 hålls av en tryckfjäder l8 anliggande mot sitt ventilsäte 19, och därmed hålls på grund av frånvaro av ett pilotflöde genom 'pilotventilerna E även samtliga sätesventiler C stängda för flöde i den normala flödesriktningen av skäl som närmare framgår av följande beskrivning av föreliggande sätesventil C som såväl in- 'loppsventil (fig.3) som utloppsventil (fig.4), i vilka applika- tioner sätesventilen'C fungerar på exakt samma sätt men har olika utformade ventilkäglor 5 beroende på flödesriktningen.

Såsom visas i fig. 3, i vilken patronen 6 är, liksom i fig. 4, utelämnad för enkelhets skull, och såsom tidigare nämnts är sätesventilen med sin ventilkägla 5 anordnad i en huvudflödes- kanal P1-A1 och i denna kanal är mellan ventilinloppet P1 och ventilutloppet A1 anordnat ett ventilsäte 20, mot vilket ventil- käglan 5 är eftergivligt förspänd av en av trycket i ventilinlop- pet P1 beroende kraft, som verkar på ventilkäglans från ventil- sätet 20 vända ändyta 21. Denna ändyta 21 befinner sig i ett ut- rymme 22 som står i förbindelse dels med tillhörande pilotventil E, dels med ventilinloppet P1 genom en hålighet 23 i den cylind- riska ventilkäglan 5 och minst en i ventilkäglans sida utformad förbindelsekanal 24.

' Såsom även visas i fig. 3 är ventilsätet 20 utformat med en radiellt utanför detsamma belägen, ventilkäglan 5, omgivande, cylind- risk vägg 25. Denna vägg, som egentligen är utformad i sätesventi- lens patron 6, sträcker sig axiellt bort från sätet 20 och innanför väggen 25 är ventilkäglan 5, som är utförd såsom en cylindrisk kolv, anordnad förskjutbar under tät passning mot väggen 25. I väggen 25 i patronen 6 äf närmast sätet anordnad minst en öppning 26 (se CJfi fig 5) för förbindelse med den utgående delen av huvudflödeskanalen i vilken sätesventilen är anordnad. Förbindelsekanalen 24är så anord- nad och utförd, att den bildar en strypning, vars genomströmnings- area ökar med ökande avstånd.fiör ventilkäglan 5 från sitt säte 20. vi utförandet enligt fig._3 har detta uppnåtts genom att förbindelse-nu kanalen 24 fått formen av två diametralt motstående portar med axiellt avlång form och gående från den inre håligheten 23 till mantelytan på kolven 5. De avlånga portarna 24 är därvid belägna På sådant avstånd från den yta på ventilkäglan som är avsedd att anligga och täta mot ventilsätet 20, att den från denna yta längst bort belägna änden av portarna 24 ligger något utanför en avsats 810571_9'2 eller yttersta radiell ändkant 27 av den ventilkäglan 5 omgivande, cylindriska väggen 25. Härigenom uppstår alltid, dvs. även när ventilkäglan 5 anligger mot sitt ventilsäte 20, en liten förbindel- se för tryckmedium från ventilinloppet till utrymmet 22 bakom 5 ventilkäglan 5 och därmed kommer vid helt stängd pilotventil E trycket att bli detsamma i utrymmet 22 som i ventilinloppet.

Eftersom ändytan 25 är större_än hålighetens 23 ändyta 28 åstad- kommes således att ventilkäglan 5 hålls anliggande mot sitt ven- tilsäte 20 och håller sätesventilen C stängd så länge som pilot- 10 ventilen E är stängd och förhindras aüzsläppa igenom ett pilot- flöde. När däremot pilotventilen pâverkas med hjälp av manöver- spaken 8 för framsläppande av ett pilotflöde, strömmar tryckmedium genom den strypta förbindelsekanalen 24 och ventilkäglan 5 bringas därigenom att röra sig från sitt säte 20 så mycket som erfordras 5 för upprättande av jämvikt mellan trycket i utrymmet 22 bakom ventilkäglan 5, vilket tryck verkar i stängande riktning på ven- tilkäglan, och tryckmediumtrycket i ventilinloppet P1. Pilotven- tilens ventilkägla 17 fungerar härvid som en reglerbar strypning och ju större pilotflöde som framsläpps genom pilotventilen desto 20' längre rör sig ventilkäglan 5 från sitt säte 20 och desto större blir huvudflödet genom sätesventilen och vid helt öppnad pilotventil erhålls också maximalt flöde genom sätesventilen.

Med andra ord kan sägas att huvudflödet genom sätesventilen C utgör en i beroende av areaskillnaderna mellan pilotflödes- _ 25 och huvudflödeskanalerna uppförstorad kopia av pilotflödet genom pilotventilen och föreliggande sätesventil C kan således betraktas som en flödesförstärkare. I omvänd flödesriktning mot den i fig. 3 visade kan föreliggande sätesventil fritt släppa fram ett flöde förbi ventilkäglan 5. Detta är en fördel i många praktiska sam- 30 _ manhang och eftersom.ventilkäglan 5 icke är mekaniskt förspänd ' mot sitt säte 20, exempelvis medelst en tryckfjäder eller liknande, blir tryckfallet i backriktningen mycket lågt och i denna flödes- riktning fungerar sätesventilen som en lättöppnad backventil med _ _ ___.__rs,á__jc_t_säga.inbirggd_antikay n._... ._.. _ i. _. 35 Såsom nämnts kopierar föreliggande sätesventil C flödeskarak- teristiken hos tillhörande pilotventil E med en förstärkningsfak- tor oberoende av karakteristikens art och detta ger sätesventilen ett stort användningsområde, och en annan fördel med denna sätes- ventil är att eftersom endast en mycket liten del av det totala 40 flödet används som pilotflöde genom pilotventilen E blir den 10 20 25 30 40 __ til. l._hör_a__n. fliejëtesventilß Cl la_fblrskjutes_i_motsirarandelm 8105719-2 senares ställkrafter mycket små och föreliggande sätesventil låter sig således styras med mycket små krafter, varför den även blir enkel att fjärrmanövrera, exempelvis med hjälp av elektriska sig- naler eller liknande. _ Anordnad som utloppsventil är, såsom visas i fig. 4, sätes- ventilen försedd med en massiv ventilkägla 5, som inte har någon inre hålighet 23 och vars förbindelsekanal 24 mellan ventilinlop- pet B1 och utrymmet 22 bakom ventilkäglan 5 utgöres av minst en längsgående skåra eller spår i ventilkäglans mantelyta. Varje sådant spår har i ventilens stängda, i fig. 4 visade läge sin från ventilsätet 20 vända ändkant belägen strax utanför den yttre radiella ändkanten 27 av den ventilkäglan 5 omgivande, cylindriska väggen 25 och sträcker sig från denna ändkant i riktning mot sin för anliggning mot ventilsätet avsedda yta ända in på ett intill denna yta beläget parti 5a av ventilkäglan med mindre diameter för bildande av en passage som via öppningen eller öppningarna 26 i sätesventilens icke i fig. 4 men väl i fig. 5 visade patron 6 står i förbindelse med tillflödeskanalen B1, och därmed står denna i förbindelse med utrymmet 22 bakom ventilkäglan 5 som så- ledes utsättes för samma tryck på sin ändyta 21 som råder i till- -flödeskanalen B1 och hålls därigenom anliggande mot sitt ventil- säte 20 och stänger ventilen. Med denna ventilkägla har sätesven- tilen samma funktion och fördelar som med den i fig. 3 visade käglan. g Vid manövrering av ventilanordningen enligt föreliggande upp- finning föres manöverspaken 8, som i figurerna visas vridbart lagrad på en axel 30, åt det ena eller det andra hållet och förs den åt höger i fig. 1, dvs. i pilens 31 riktning, pâverkas sam- tidigt de båda nedre seriekopplade pilotventilerna E1 och E4, dvs. dessas mmüska ventilkäglor 17 förskjuts samtidigt från sina resp. ventilsäten 19, och därmed förbindes dels kanalerna 10 och 9 med varandra, så att ett av manöverspakens utvinklingsgrad beroende pilotflöde åstadkommes genom pilotventilen E1, medförande att grad från sitt säte 20 och förbinder pumpen P med motorporten A, dels kanalerna 11 och 12 med varandra, så att ett likaså av manö- verspakens utvinklingsgrad beroende pilotflöde åstadkommes genom pilotventilen E4, medförande att tillhörande sätesventils C4 ven- tilkägla 5 förskjuts i motsvarande grad från sitt ventilsäte 20 och förbinder motorporten B med tanken T. Härvid erhålles således pmm ¿ uuAuïv i ~ 'us QÅJÅ. (i. a... 10 u: 20 25 30 8105719-2 *ett av manöverspakens utvinklingsgrad bestämt huvudflöde från pumpen P via sätesventilen Cl till motorporten A samt ett likar- tat returflöde från motorporten B till tanken T via tankanslutf ningen Tl och cylinderns kolv bringas att röra sig i den medelst pilen 32 i fig. l markerade riktningen. ' Förs manöverspaken 8 i motsatt riktning, dvs. i den med pilen 33 i fig. l markerade riktningen, aktiveras de båda övre serie~ kopplade pilotventilerna E2 och E3 samtidigt, dvs dessas koniska ventilkäglor l7 förskjuts samtidigt från sina respektive ventil- säten 19 och därmed förbinds dels pilotflödeskanalerna 14 och 13 med varandra, varigenom ett av manöverspakens utvinklingsgrad beroende pilotflöde erhålles genom pilotventilen E2, medförande att tillhörande sätesventils C2 ventilkägla 5 förskjuts i motsvarande grad från sitt ventilsäte 20 och förbinder pumpen P med motorpor~ ten B, dels pilotflödeskanalerna 15 och 16 med varandra, varigenom ett likaså av manöverspakens utvinklingsgrad beroende pilotflöde _erhålls genom pilotventilen E3, medförande att tillhörande sätes- ventils C3 ventilkägla 5 förskjuts i motsvarande grad från sitt ventilsäte 20 och förbinder motorporten A med tanken T via tankan- slutningen Tl. Härvid erhålles således ett av manöverspakens utvink~ lingsgrad bestämt huvudflöde från pumpen P till motorporten B samt ett likartat returflöde från motorporten A till tanken T och cylin~ derns kolv bringas således att röra sig i den medelst pilen 34 i fig. l markerade riktningen.

Den i det föregående beskrivna ventilanordningen är avsedd att vara ansluten till en konstant tryckkälla, t.ex. en variabel konstanttrycksreglerad pump. Om ventilanordningen i stället skall användas i ett system där motorlasten kan variera kraftigt, bör man, för att minska effektförlusterna, styra pumptrycket efter las- tens behov. För att åstadkomma detta måste ventilanordningen vara lastavkännande, dvs. den måste kunna ge en signal till pumpen P som beskriver det aktuella lasttrycket, och i fig. 5 och 6 visas den tidigare beskrivna ventilanordningen försedd med en dylik last- avkänningsfunktion. Härför ä_ ventilanordnin en förgggLgEg_eg_gagk;g ”_ 35 40 ventil 36"i pilotflödeskanalen l0 mellan motorportanslutningen Al och pilotventilen El och en backventil 37 i pilotflödeskanalen l4 mellan motorportanordningen Bl och pilotventilen E2, och vidare är anordnad en avkänningskanal 38, som förgrenar sig i två grenkanaler 38a och 38b, av.vilka den ena 38a är ansluten till kanalen l0 efter backventilen 36, och den andra38b till kanalen 14 efter backven- tilen 37 och som är försedda med var sin backventil 39 resp. 40, . .___._.

POOR É QUAUTY IO 20 25 30 35 40 8105719-'2 9 som verkar i motsatt riktning mot backventilen 36 resp. 37.-Av- känningskanalen 38 är vidare, såsom visas i fig. 6, ansluten till ett _ ställdon 41 för pumpen P och till tank T via en strypning 42.

När ventilanordningen är opåverkad och således har manöverspa- ken 8 i neutralläge, hålls de båda vackventilerna 36 och 37 stängda.

Eftersom pilotventilerna E i detta läge också är stängda erhålls ingen avkänningssignal i avkänningskanalen 38 till pumpens ställ- don 41 utan pumpen P går så att säta på tomgång. Förs nu manöver- spaken 8 i pilens 3l riktning, öppnas de båda nedre pilotventilerna El och E4, varvid ventilen El förbinder pumpanslutningen Pl där pumptryck råder, med avkänningskanalen 38 via sätesventilen Cl och dess förbindelsekanal 24 (se fig. l och 3) och kanalen 9. Om nu lasttrycket i motorporten A, vilket tryck verkar på backventilen 36, är större än rådande pumptryck, förmår detta inte öppna back- ventilen 36 utan denna hålls fortfarande stängd, men det rådande pumptrycket åstadkommer emellertid ett ökat avkänningstryck i av- känningskanalen 38, och därmed erhålls genom strypningen 42 en signal till pumpens ställdon 4l som resulterar i ökat pumptryck. Är ej hel- ler detta pumptryck större än lasttrycket i motorporten A och på backventilen 36 ökas avkänningstrycket ytterligare och detta resul- terar i sin tur i ett ökande pumptryck som resulterar i ett ökande avkänningstryck osv., tills pumptrycket överstiger lasttryoket i motorporten A och därmed öppnas backventilen 36. I och med att back- ventilen 36 öppnar uppstår genom pilotventilen El ett pilotflöde som bringar den till nämnda pilotventil anslutna sätesventilen Cl att öppna och ansluta pumpanslutningen Pl till motorporten A och cylinderns kolv förskjuts därmed i pilens 32 riktning. Trycket i kanalen 9 och efter backventilen 36 bestäms inte längre av pump- trycket utan av lasttrycket i motorportan A. Detta tryck fortplan- tar sig förbi backventilen 39 till avkänningskanalen 38 och till pumpens ställdon 41, varvid backventilen 40 förhindrar att avkännings- trycket dråneras via den till motorporten B anslutna och nu öppna sätesventilen C4. p Så länge Sóm backxentilerxßß.. är _önp_en._beståms__trycket .L__av-_. känningskanalen 38 av trycket i motorporten A, dvs. av lasttrycket, såvida inte någon annan i samma pumpkrets ingående ventilanordning ger ett högre avkänningstryck. Om flera ventilanordningar är kopp- lade till samma avkänningskanal eller -ledning 38 tillser nämligen backventilerna 39 och 40 att den högst avkända lasten bestämmer trycket i avkänningsledningen 38 till pumpens ställdon 41. Med andra P0 in ÛUALqITïy 10 20 25 JO 354" 40 8105719*2 10 ord blir föreliggande ventilanordning med lastavkänning alltid tryckkompenserad för den funktion som kräver det högsta pumptrycket, dvs. den funktion som bestämmer trycket i avkänningsledningen 38.

Med denna lastavkännande ventilanordning enligt uppfinningen styrs således pumpen P på så sätt, att ett lämpligt pumptryck er- hålles vid varje tillfälle och detta pumptryck är ett antal bar högre än det avkända lasttrycket, varvid skillnaden mellan pump- tryck och lasttryck resulterar i ett tryckfall över ventilen samt kompenserar för eventuella ledningsförluster. För den sätesventil C vars lasttryck avkännes, erhålles således en lastoberoende hastig- hetsstyrning, dvs. att kolvhastigheten endast beror på graden av ut- vinkling av manöverspaken 8 från neutralläget och är oberoende av lasttryckets storlek. Med den beskrivna lastavkänningsfunktionen uppnås vidare att vid inkoppling av ventilanordningen avkännes en- dast det lasttryck som skall förbindas med pumpanslutningen och ej det lasttryck som skall förbindas med tankanslutningen, att när ventilanordningen ej är inkopplad avkännes inget lasttryck, varigenom pumpen P avlastas och går så att säga på tomgång, samt att om flera ventilanordningar är anslutna till samma pumpkrets, kan avkännings- ledningarna så hopkopplas med varandra, att det högst avkända last- trycket blir bestämmande för trycket i avkänningsledningen 38 till pumpens ställdon 41. ' I enlighet med de principer som ligger till grund för förelig- gande ventilanordning styrs huvudflödet genom respektive sätesven- 'til C genom att man styr ett litet flöde, pilotflöde, genom mot- svarande pilotventil E. Denna styrprincip medger att man på ett enkelt sätt kan till en sätesventil C koppla flera pilotventiler, i serie eller parallellt. En sådan tillämpning visas i fig. 7 och 8, där de båda sätesventilerna C3 och C4 som kan förbinda motorpor- ten A och B med tankanslutningen Tl, har utrustats med var sin ytter- ligare pilotventil 43 resp. 44. Dessa båda ventiler fungerar i prin- cip på samma sätt som de tidigare beskrivna, mekaniskt påverkbara pilotventilerna E, men är hydrauliskt påverkbara av de i motor- P9¥fiê¥9ê_êVkäflda tryckefl-säšrfê§lë5_2il9§ysntil§nu4§.på sin tryskà sida ansluten dels till motorportanslutningen Al genom en styrkanal 45, dels till sätesventilens C3 utrymme 22 genom en kanal 46 och på sin tryckfjädersida till tankanslutningen Tl genom en evakuerings- kanal 47. På samma sätt är pilotventilen 44 på sin trycksida ansluten dels till moturportanslutningcn B] genom en styrkunnl 70, dels till sätesventilens C4 utrymme 22 genom en kanal 48 och på sin tryck- fjädersida till tankanslutningen Tl genom en evakueringskanal 49.

Töiílï: uuAuïv f 10 20 25 30 H35 404 8105719-2 11 Det i en motorport, t.ex. porten A, rådande trycket som genom kanalen 45 även verkar på ändarean av pilotventilens 43 pilotslid 50, ger upphov till en kraft, som motverkas av en i pilotventilen ingående, förspänd tryckfjäder 51. Om trycket i motorporten A blir så högt, att den erhållna kraften överstiger tryckfjäderns för- spänningskraft, öppnar pilotventilen 43 och ett styrflöde erhålles genom ventilen 43 till tankanslutningen Tl och därmed till tank.

När pilotventilen 43 öppnar strömmar även tryckmedium från utrymmet 22 bakom ventilkäglan 5 i sätesventilen C3 och därmed förskjuts också dess ventilkägla 5 i riktning från sitt ventilsäte 20 och därmed förmår sätesventilen C3 släppa igenom ett större flöde till 'tanken via tankanslutningen Tl, tills trycket i motorportanslut- ningen Al åter sänks till avsedd nivå, varvid pilotventilen 43 stängs. På motsvarande sätt fungerar även pilotventilen 44. Med andra ord åstadkommer dessa som tryckbegränsare fungerande pilotventiler 43 och 44 tryckbegränsning i motorportarna A och B.

Flödet genom en sätesventil C bestämms, såsom framgår av det föregående, av ventilens genomströmningsarea och närmare bestämt av dess ventilkäglas läge i förhållande till ventilsätet och tryck- fallet över ventilen. Tryckfallet över ventilen kan ej påverkas av operatören, varför han istället måste kompensera uppkomna tryckvaria~ tioner genom att ändra manöverspakutslaget så att önskat flöde och därmed önskad motorhastighet erhålles. Detta medför att en maskin 'med många funktioner och vid vilken lasttrycket ständigt varierar kraftigt, blir mycket svårmanöverad. Med den styrprincip som ligger till grund för ventilanordningen enligt föreliggande uppfinning är det emellertid även möjligt att på ett mycket enkelt sätt undan- röja nämnda manövreringssvârigheter och i fig. 9 och 10 visas också ett utförande av föreliggande ventilanordning som är så beskaffat, att ett visst utslag hos manöverspaken 8 alltid kommer att motsva- ras av ett visst flöde genom ventilanordningen och därmed av en vis: hastighet hos motorn l, oberoende av lasttryck och pumptryck. Detta uppnås genom att pilotflödet genom varje berörd pilotventil E göres okänsligt för tryckvariationer och-därmed«erhållesflenftryckobêröëñde flödesstyrning av ventilanordningens sätesventiler. Ventilanordning- en blir med andra ord tryckkompenserad. Denna tryckokänslighet upp- nås med hjälp av en tryckreducerare 54 anordnad före pilotventilen E till den sätesventil C som skall tryckkompenseras, och i det i fig. 9 och 10 visade utförandet med varje sätesventil C tryckkompen- serad är en tryckreducerare 54 anordnad i var och en av pilotflödes- kanalerna 9, ll, 13 och 15 till pilotventilerna E. Nämnda kanaler QUALITY 10 .n 20 25' 10 35 40 8105719-2 12 inmynnar i resp. tryckreducerare 54 mellan en med ett ventilsäte 55 samverkande, konisk ventilkägla 56 och en slid 57 som är fast förbunden med ventilkäglan 56 genom en med liten diameter försedd del 58. Sliden 57 och ventilsätet 55 har i det i fig. 9, 10 och 13 visade utförandet samma diameter innebärande att den resulterande kraften på tryckbegränsaren som orsakas av trycket i den ingående kanalen 9, ll, 13 resp. 15 blir noll. Varje tryckreducerare har sin slid 57 Påvßrkad av en fjäder 59 och ansluten till tillhörande pi- lotventils andra kanal l0,l2,l4 resp, 16 - i fig. 13 visas tryck- reduceraren till pilotventilen El - och sliden 57 påverkas således även av det i denna kanal rådande trycket. Varje tryckreducerare 54 reducerar således trycket före pilotventilen till en viss nivå över trycket nedströms ventilen, dvs. i kanalen 10, 12, 14 resp. 16.

Därmed erhålls aldrig större tryckfall över tillhörande pilotven- tils variabla strypning l7 än vad som motsvaras av den på tryck- reducerarens slid 57 verkande fjäderkraften. Matematiskt kan detta uttryckas som tl=t2+tf+k, där tl är trycket mellan tryckreducerarens ventilkägla 56 och tillhörande pilotventils ventilkägla 17, tz det tryck som verkar på tryckreducerarens slid 57, tf fjäderkraften och k en konstant som är noll i det i fig. 9, 10 och l3 visade utföran- det.

K Den styrprincip som ligger till grund för ventilanordningen en- ligt denna uppfinning medger således att man endast behöver tryck- kompensera de små pilotventilerna E för att hela ventilanordningen skall bli tryckkompenserad. Det är givetvis ej nödvändigt att tryck- kompensera samtliga sätesventiler C om så icke erfordras i det speciella sammanhang ventilanordningen skall användas.

I fig 11 och 12 visas ett exempel på en ventilanordning enligt uppfinningen som innefattar samtliga ovannämnda funktioner som last- avkänning genom backventilerna 36,39,37,40, tryckbegränsning i motor- portarna genom pilotventilerna 43 och 44 samt tryckkompensering genom tryckreducerarna 54. I detta utförande är sätesventilerna C i effekt- ventildelen 2 så anordnade, att de har samma typ av ventilkägla och 1 närmare~bestämt»den~i~figw»4«visade~typen~med-förbindelsekanaler ~-~ 24 i form av i den massiva ventilkäglan 5 upptagna spår. Vidare är härvid de som inloppsventiler fungerande sätesventilerna Cl och C2 vertikalt anordnade på var sin sida av pumpanslutningen Pl och ovan- för de som utloppsventiler fungerande och horisontellt anordnade sätesventilerna C3 och C4, som befinner sig på var sin sida om tank- anslutningen Tl. Vidare har backventilen D i de tidigare beskrivna 10 20 25 30 35 40 08105719-2 13 utförandena ersatts med två backventiler D, av vilka den ena är anord- nad i huvudflödeskanalen mellan motorportanslutningen Al och sätes- ventilen Cl, medan den andra backventilen D är anordnad i huvudflö- deskanalen mellan motorprotanslutningen Bl och sätesventilen C2, vilket medför att för lastavkänningen behövs endast backventilerna 39 och 40, enär backventilena D har samma funktion som backventiler- na 36 och 37 i det i fig. 6 visade utförandet.

I Den tryckbegränsande pilotventilen 43 är med sina kanaler 45, 46 och 47 ansluten till motorportanslutningen Al, pilotflödes- kanalen 15 resp. den till tank ledande pilotflödeskanalen 16. Denna andra tryckbegränsande pilotventilen 44 är med sina kanaler 70,48 och 49 ansluten till motorportanslutningen Bl, pilotflödeskanalen ll resp. den till tank ledande pilotflödeskanalen 12.

Tryckreducerarna 54 för pilotventilerna C är på tidigare an- givet sätt anordnade i pilotflödeskanalerna 9,ll,l3 och 15 samt med sin slid 57 anslutna till respektive pilotventilers andra flö- deskanal lO,l2,l4 och 16. De i fig. ll liksom i fig. 9, l0 och 13 visade tryckreducerarna 54 är konstanttryckreducerande, innebärande att motorhastigheten blir proportionell mot spakutslaget oberoende av tryckskillnaden över pilotventilen C i alla lägen.

I fig. l4 visas en överkompenserad tryckreducerare 60 som har samma konstruktiva uppbyggnad som konstanttryckreduceraren 54 i fig. 13 och kan ersätta denna i de fall man önskar uppnå lägre motorhas- tighet vid ökande tryck,dvs. den kan t.ex. användas som sänkbroms för en kranarm och är då ansluten till någon av de som utloppsventil anordnade sätesventilernas pilotventiler E. _ Den överkompenserade tryckreduceraren 60 har en slid 61 med en diameter som är större än det med ventilkäglan 63 samverkande _ventilsätets 62 diameter, innebärande att det i mellanrummet mellan ventilkäglan 63 och sliden 61 verkande trycket åstadkommer en kraft som verkar mot den på sliden verkande fjädern 64, och denna kraft ökar således med ökande tryck i nämnda mellanrum och ju högre trycket blir desto mindre blir flödet. Matematiskt kan detta uttryckas som t lrltz 'ÉÉ.f."I,]É,f_._._ i mellanrummet mellan ventilkäglan och sliden, t2 trycket på sliden, tf fjädertrycket och k en konstant som är negativ och anger för- I hâllandet mellan diametrarna dl och d2.

I fig. 15 visas en underkompenserad tryckreducerare 65, som innefattar en slid 66 med en diameter mindre än det med ventílkäglan 67 samverkande ventilsätets 68 diameter, innebärande att det l mel- lanrummet mellan ventilkäglan 67 och sliden 65 verkande trycket åstad- 3 ,__ _d_äir_c__t kjärltryclceizmpaarenrillcäglans .utsidan tïtrycket." -W v 10 20 25 30 35 40 8105719-2 14 kommer-en kraft som verkar i samma riktning som den av_fjädern 69 utövande kraften och som är positiv och ju lägre tryck desto större blir flödet och därmed hastighetenf Den underkompenserade tryckredu- ceraren 65 fungerar således omvänt mot den överkompenserade tryck- reduceraren och kan anordnas där så är lämpligt.

I fig. l7 visas ett praktiskt utförande av en ventilanordning enligt uppfinningen med effektventildelen 2, pilotventildelen 3 och manöverdelen 4 sammanfogade till en enhet. I effektventildelen 2 är sätesventilerna C utbytbartranordnade och i pilotventildelen 3 är pilotventilerna E vertikalt och utbytbart anordnade. I pilotventil- delen 3 är vidare på ömse sidor om de vertikalt anordnade pilotven- tildelarna E funktionspluggar 75 utbytbart förankrade, t.ex. inskruvade, vilka innehåller de för tidigare beskrivna funktionerna som lastavkänning, tryckkompensering och tryckbegränsning erforder- liga organen. Genom denna utformning kan en ventilanordning enligt uppfinningen lätt ändras för olika användningsområden och om någon funktion icke skulle vara behövlig kan dess funktionsplugg ersättas med en blindplugg.I de olika delarna är givetvis nämnda_kanaler ut- formade på lämpligt sätt för möjliggörande av den visade uppbygg- naden av ventilanordningen.

I fig. 16 åskâdliggöres att flera ventilanordningar enligt uppfinningen kan sammanfogas till ett ventilpaket för manövrering av flera motorer med en enda pumpkrets.

Vad gäller manöverdelen 4 påverkas i det på ritningarna visade utförandet pilotventilerna E parvis direkt av manöverspaken 8, men även andra sätt att manövrera pilotventilerna E är möjliga, exempel- vis medelst elektrisk styrning. Även individuell styrning av pilot- ventilerna E är möjlig och dylik individuell styrning medför att även andra kombinationer av samtidigt styrda sätesventiler än vad tidigare beskrivits möjliggöres. Flytläge, pumpavlastning eller snabbtransport (regenerativ styrning) blir i så fall möjlig; I fig. 18 visas föreliggande ventilanordning i ett utförande för styrning av en ej reversibel, i en kranarm 8l upphängd hydraul- motor; somdrivengiudburriíLnlænayenrilanordning-inneiatralz u, en sätesventil C anordnad i ett ventilhus 84 utan omgivande patron 6, vilket även är möjligt i de tidigare beskrivna utföringsexemplen.

Ventilanordningens ingång 85 är genom en ledning 86 ansluten till en pump E och dess utgång 87 till motorporten A genom en ledning 88.

Motorporten B~är genom en returledning 89 ansluten till tank T.

För styrning av sätesventilens ventilkägla är på tidigare be- lO 8105719-2 15 skrivet sätt anordnad en spakmanövrerad pilotventil E som genom en kanal 90 är ansluten till utrymmet 22 bakom sätesventilens ventil- kägla 5 och genom en andra kanal 91 till sätesventilens utgång 87.

Med denna enkla ventilanordning kan sålunda motorn startas och stop- pas och dess hastighet kan regleras steglöst.

Föreliggande uppfinning är icke begränsad till det ovan beskriv- na och på ritningarna Visade utan kan ändras och modifieras på många -olika-sätt inom ramen för den i patentkraven angivna uppfinninge- tanken.

Claims (7)

8105719-2 i om, PATENTKRAV

1. '1. Ventilanordning för styrning av en linjär eller ro- terande hydraulmotor vad gäller såväl hastighet som rörelse- riktning, varvid hydraulmotorn är med sina omväxlande som inlopp för tryckmedium_och utlopp för returmedium tjänande motorportar (A, B) ansluten dels till en som tryckmedium- källa fungerande pump (P), dels till tank (T) via ventil- anordningen, vilken innefattar en i förbindelsen mellan pumpen (P) och den som inlopp fungerande motorporten (A el. B) ingående huvudflödeskanal (P-A; P-B), en i förbindelsen mellan den som utlopp fungerande motorporten (B el. A) och tanken (T) ingående returflödeskanal (B-T; A-T) samt för varje motorport dels en inloppsventil (C1; C2) anordnad i huvudflödeskanalen, dels en utloppsventil (C4;C3) anordnad i returflödeskanalen, k ä n n e t e c k n a d av att dessa som sätesventiler utformade in- och utloppsventiler (C) inne- fattar vardera ett ventilhus och en ventilkägla (5), vilken är rörlig inuti sitt ventilhus från ett stängt läge till ett helt öppet läge och är oberoende av rådande hydraultryck i respektive huvud- och returflödeskanal, steglöst styrbar till varje position mellan nämnda stängda och helt öppna läge av ett från huvudflödet resp naturflödet sig härrörande pilot- flöde genom en i respektive sätesventils (C) ventilkägla (5) befintlig, variabel flödesstrypning (24) till en pilotflödes- kammare (22) i respektive sätesventil (C) för att styra den mängd tryckmedium som får strömma genom huvudflödeskanalen vtill den som inlopp fungerande motorporten (A el. B) och den mängd returmedium som får strömma genom returflödeskanalen till tanken (T), varjämte ventilanordningen dessutom inne- fattar mot antalet in- och utloppsventiler svarande antal pilotventiler (E) för âstadkommande och reglering av nämnda pilotflöden genom respektive in- och utloppsventils flödes- strypning (24)f varvid varje~piíotventiír1E"T"EšT"sonFstyr"ë§ï"*'"“"'“ inloppsventil (C1; C2) för inställning av dess ventilkäglas position oberoende av hydraultrycket i huvudflödeskanalen så- väl upp- som nedströms om inloppsventilen (C1; C2) innefattar ett ventilhus med en pilotflödesgenomgång med ett piLotvcntil~ f; i 8105719-2 inlopp och ett pilotventilutlopp, organ för selektivt öppnande och stängning av pilotflödesgenomgângen, en första pilotflödeskanal (9;13) som förbinder pilotventilinloppet med pilotflödeskammaren (22) i tillhörande inloppsventil (C1; C2), och en andra pilotflödeskanal (10:14) som för- binder pilotventilutloppet med huvudflödeskanalen vid ett ställe nedströms om tillhörande inloppsventil (C1; C2), och varvid varje pilotventil (E4; E3) som styr en utlopps- ventil (C4; C3) för inställning av dess ventilkäglas posi- tion oberoende av hydraultrycket i returflödeskanalen så- väl upp- som nedströms om tillhörande utloppsventil (C4; C3) innefattar ett ventilhus med en pilotflödesgenomgång med ett 'pilotventilinlopp och ett pilotventilutlopp, organ för selek- tivt öppnande och stängning av pilotflödesgenomgângen, en första pilotflödeskanal (11: 15) som förbinder pilotventil- inloppet med pilotflödeskammaren (22) i tillhörande utlopps- ventil (C4; C3) och en andra pilotflödeskanal (12;_16) som förbinder pilotventilutloppet med returflödeskanalen vid ett ställe nedströms om tillhörande utloppsventil (C4; C3).

2. Ventilanordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k - n a d av att för pilotflödena är separata pilotflödeskanaler (9, 10; 11, 12; 13, 14; 15, 16) anordnade, varvid pilotflödes- kanalerna (9, 19; 13, 14) för inloppsventilerna (C1, C2) har sin ena ände stående i förbindelse med pumpanslutningen (P1) via respektive inloppsventil (C1, C2) och sin andra ände stående i förbindelse med huvudflödeskanalen i strömningsrikt- ningen efter respektive inloppsventil (C1, C2), medan pilot- flödeskanalerna (11, 12; 15, 16) för utloppsventilerna (C3, C4) har sin ena ände stående i förbindelse med returflödes- kanalen från motorportanslutningen (A1, B1) via respektive utloppsventil (C3, C4) och sin andra ände stående i förbindel- se med tankanslutningen (TT) varjämtë"pïlotveñti1erna (E1, E2, E3, E4) är anordnade i var sin av dessa pilotflödeskanaler för individuell, steglös reglering av pilotflödet genom respektive kanal. 8105719-2 3%

3. Ventilanordning enligt krav 2, k ä n n e t e c k - n a d av att i varje inloppsventils pilotflödeskanal (9¿ 10; 13, 14) är mellan pilotventilen (E1; E2) och pilotflö- deskanalens till huvudflödeskanalen efter inloppsventilen anslutna ände anordnad en backventil (36; 37), som oberoende av pilotventilen (E1; E2) håller pilotflödeskanalen efter inloppsventilen så länge trycket i huvudflödeskanalen är större efter än före inloppsventilen (C1; C2).

4. Ventilanordning enligt krav 3, k ä n n e t e c k - n_a d av att från piløtfiödeskanaien (9, 10; 13, 14) mellan -nämnda backventil (36; 37) och tillhörande pilotventil (E1; E2) utgår en avkänningskanal (38) till ett till pumpen kopp- lat ställdon, som genom öppnande av pilotventilen avkänner rådande pumptryck och åstadkommer därigenom en signal till pumpens ställdon för ökning av pumptrycket till dess att detta tryck blir större än det lastberoende, på backventilen (36; 37) verkande trycket, varigenom denna öppnar och till- låter passage av pilotflödet för styrning av inloppsventilen (C1; C2).

5. Ventilanordning enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a d av att till den ena och/eller den andra utloppsventilen (C1; C2) är ansluten en trycket i till- hörande motorportsanslutning (Ai; B1) avkännande tryckbe- gränsningsventil (43; 44), som när avkänt tryck_överstiger ett i förväg bestämt, i pilotventilen inställt värde åstad- kommer ett styrflöde för öppnande av utloppsventilen (C1; C2) och för begränsning av trycket i respektive motorport- anslutning (A1; B1). 7

6. Ventilanordning enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a d av att i pilotflödesriktningen mot en pilotventil (E) är före denna i tillhörande pilotflödes- ""kana1 (9, 10; 11, 12; 132 14; 15, 16) anordnad en under in- verkan av trycket såväl före som efter pilotventilen stående tnyckreduceringsventil 854) som även står under inverkan av en tryckoberoende kraft (59) som verkar i samma riktning på ventilen som det sistnämnda trycket, för reducering av tryc- ket före pilotventilen till en viss nivå över trycket efter densamma, varigenom erhålles ett tryckfall över pilotventilen ÛÛR QUAL TV e|« 8105719-2 som aldrig blir större än vad som motsvaras av den på ven~ tilen verkande tryckoberoende kraften (59). I

7. Vantilanordning enligt krav 6, k ä n n e t e c k - n a'd av att tryckreduceringsventílen har en i pilotflödes- kanalen belägen ventílkropp (56, 57: 63, 61; 67, 66) med två mot varanêra vända och för trycket i pilotflödeskanalen från tillhörande eäteeventil utsatta ytor, vars areaförhâllande är lika meg, gtörre än eller mindre än 1 för erhållande av en motêšhêstighet som blir proportionell mot pilotflödet, lägre refigekfilve högre vid ökande tryck. ooà uflALxïv