SE440126B - Servoventil - Google Patents

Description

'7906385-5 10 15 20 25 30 35 *partiet spänd till neutralläget.

En sådan servoventil kan utan vidare konstrueras för tre kopplingslägen, och även kopplingsbeteendet har förbättrats, eftersom den rörliga radiella styrytan vid rörelse mot och vid anliggning mot den husfasta styrytan inte kan kantra.

Föredragna vidareutvecklingar av uppfinningen anges i de osjälvständiga patentkraven.

Genom vidareutvecklingen av uppfinningen enligt patentkravet 2 uppnås att trycket i det strömnings- medium som skall styras kan användas direkt för pà- verkan av de för förflyttningen av ventilsliden avsedda ställmotorerna, även om kolvarna i dessa ställmotorer via ventilborrningen är direkt påverkade av det ström- ningsmedium som skall styras.

En servoventil enligt patentkravet 3 har en spe- ciellt enkel uppbyggnad, det krävs inga speciella fjädrar och det finns inga trappkolvar som måste bon tas. utvecklade servoventilen är att den arbetar med mind friktionsmotstånd vid förskjutningen av ventilsliden och att inte behöver bearbetas exakt, och heller int behöver partiet upptagande borrningspartiet.

En bladfjäderanordning, som finns vid vidareut- vecklingen av uppfinningen enligt patentkravet 4, har den fördelen att man alltefter valet av radiell profil kan på enkelt sätt inställa en vid förflyttni av ventilsliden mer eller mindre kraftigt ökande ret kraft.

Uppfinningen beskrivs närmare i det följande med hänvisning till de bifogade ritningarna, på vilk fig l i längdsektion visar en första 5/3-vägs servo- ventil i det ena arbetsläget och fig 2 visar en mot svarande sektion genom en andra 5/3-vägs servoventil med modifierade ställmotorer för förflyttning av ven f hff' En ytterligare fördel hos den på så sätt vidare- TC: det det största kolvpartiet upptagande borr- O vara exakt koaxiellt med det det mindre kolv- H9 ur- a 10 15 20 25 30 35 7906385-5 3 tilsliden, varvid även denna ventil visas i det ena arbetsläget.

Den i fig 1 visade 5/3~vägs servoveniilen har ett delat ventilhus bestående av en huvudkropp och övre och nedre gavlar. Huvudkroppen 10 har en första, till en inte visad tryckmediumkälla anslutbar port 16, en andra, till lvnfl en en trycksänkare anslutbar port 18, en tredje, likaså till en trycksänkare anslutbar port 20 och en till en första arbetskammare hos en inte visad, dubbelverkande ställmotor anslutbar, fjärde port 22 samt en femte, till en andra arbetskammare hos en dubbelverkande ställmotor anslutbar port 24. Det inses att man till portarna 22 och 24 även kan ansluta tvâ enkelverkande, tryckmediumpåverka- de laster, som skall aktiveras i mottakt.

Funktionsmässigt är ventilhusets huvudkropp 10 helt symmetriskt relativt det genom porten 16 gående tvärmitt- planet. Den enda skillnaden är att en på ritningen under tvärmittplanet befintlig del av den egentliga ventilborr- ningen är bildad av två axiellt efter varandra placerade insatser 26 och 28, vilka är strömningsmediumtätt monte- rade i partier 30 och 32 av en nedre, avtrappad husborr- ning. Därmed möjliggörs en enkel inbyggnad av ventilsli- den. På grund av den i övrigt beträffande funktionen helt symmetriska uppbyggnaden av ventilen räcker det med att i det följande närmare beskriva endast den på ritningen ovanför tvärmittplanet befintliga delen av ventilen. Så vitt nödvändigt är motsvarande delar av den under tvär- mittplanet befintliga ventildelen försedda med motsvaran- de hänvisningsbeteckningar med tillägg av bokstaven a.

Ventilborrningen har ett första parti 34, som befinner sig mittför porten 16 och står i förbindelse med denna, ett andra parti 36, vilket har mindre diameter och står i förbindelse med porten 22, ett tredje parti 38 med ännu mindre diameter, ett fjärde parti 40, som har större dia~ meter och står i förbindelse med porten 18, samt ett femte parti 42, vilket har ännu större diameter ooh slår i fdr- bindelse med en avluftningskanal 44. 7906385-5 10 l5 20 25 30 35 4 I ventilborrninqen är en generellt med 46 betecknad ventilslid anordnad, vars centrala parti uppbär en dub- belläpptätning 48, som är inspänd mellan två ringflänsar 50 och 50a. Dubbelläpptätningen 58 har två väsentligen ra- diellt riktade tätläppar 52 och 52a, som har kilformig tvärsektion och är elastiskt omböjbara i axiell riktning.

Tätläppen 52 samverkar med ett ringformigt ventilsäte 54, som befinner sig vid övergången mellan borrningspartierna 34 och 36. Tätläppen 52a samverkar med ett motsvarande ven- tilsäte 54a, vilket är bildat av insatsens 26 ände. I obe- lastat tillstånd av dubbelläpptätningen 48 är det axiolin avståndet mellan tätläpparnas 52 och 52a utvändiga ändytor något större än det axiella avståndet mellan ventilsätena 54 och 54a. _ En trappkolv 56 är monterad på den övre änden av ven- tilsliden 46 och är inspänd mellan en ytterligare ring- fläns 58 på ventilsliden och en på den gängade änden av sliden skruvad mutter 60. Det mindre diameter uppvisande kolvpartiet 62 löper i borrningspartiet 40 och är avtätat mot detta medelst en tätring 64. I kolvpartiets 62 är en tätring 66 anbragt, vilken bildar en radiell ändyta styr- vid bil- yta och samverkar med ett ventilsäte 68, som finns övergången mellan borrningspartierna 38 och 40 och dar en husfast, radiell styryta.

Det större diameter uppvisande kolvpartiet 70 är av- tätat mot borrningspartiet 42 medelst en tätring 72 och har en stympat konisk ansats 74 med ett ringspår 76. I detta spår sitter första ändar av väsentligen S-formigt krökta bladfjädrar 78, vilkas andra ändar är fixerade i en elastisk tätplatta 80. Tätplattan 80 är i sin tur an- bragt i en urtagning 82 i huvudkroppens 10 ändyta och har en central öppning 84. I fig l är bladfjädrarna 78 ut- styrda i en riktning från sitt viloläge och är bladfjäd- rarna 78a utstyrda i den andra riktningen. I obelastat tillstånd, dvs i ventilslidens neutralläge, befinner sig bladfjädrarnas 78 och 78a yttre och inre ändar i vñevnl- ligen samma, vinkelrätt mot ventilslidens centrumnxvl 10 15 20 25 30 '7906385-5 5 stående plan. Genom bladfjäderanordningen är därmed ven- tilsliden förspänd till neutralläget.

För förflyttning av ventilsliden från neutrulläget finns det två tryckmediumpåverkade ställmotorer, vilkas kolvar är trappkolvarna 56 och 56a och vilkas cylindrar är begränsade av borrningspartierna 42 och 42a och av mitt- för ventilborrningen belägna urtagningar 86 och 86a i gav- larna l2 och 14.

Den övre ställmotorns cylindern är via en kanal 88 och en generellt med 90 betecknad förstyrventil samt yt- terligare kanaler 92, 94 och 96 anslutbar till borrnings- partiet 34 och därmed till porten 16 och tryckkällan.

Förstyrventilen 90 har en i en urtagning 100 i gavelns 12 ändyta anordnad ventiltallrik 102, som är förbunden med ankaret hos en inte närmare visad elektromagnet och sam- verkar med ett ventilsäte 104.

Den ovan beskrivna servoventilen arbetar på följande sätt.

Om ingen av elektromagneterna för förstyrventilerna 90 och 90a är aktiverad hålls ventilsliden 46 i neutral- läget under inverkan av bladfjäderanordningen, i vilket neutralläge ventilsliden står exakt symmetriskt i förhål- lande till ventilens tvärmittplan. Avståndet mellan tät- ringen 66 och ventilsätet 68 är då exakt hälften av det i fig l visade, och tätringen 66a har samma avstånd till ventilsätet 68a. Därmed är portarna 22 och 24 anslutna till portarna l8 och 20 och därmed till lågtryoksidan. Tät- läppen 52 har i neutralläget väsentligen samma form som tätläppen 52a har i fig 1. Tätläppen 52 anligger mot ven- tilsätet 54 och tätläppen 52a anligger mot ventilsätet 52a. Eftersom borrningspartierna 36 och 36a är anslutna till avloppet och borrningspartiet 34 är trycksatt pres- sas tätläpparna 52 och 52a genom tryckpåverkan fast mot tillhörande ventilsäte 54 och 54a.

För förflyttning av ventilsliden 46 från ncutralläget till det i fig l visade läget aktiveras den till förstyr- ventilen 90a hörande elektromagneten. Därmed fortplantas 79063855 10 15 20 25 30 35 6 det i porten 16 rådande trycket till den på ritningen ' undre, stora ändytan av trappkolven 56a. Denna trappkolv förflyttas därigenom uppåt, varigenom tätläppen 52a lyfts från ventilsätet 54a och tätläppen 52 i ökande grad boc- kas tillbaka i axiell riktning. Därmed ansluts porten 24 till porten 16 och därmed till tryckkällan. Porten 22 står återigen i förbindelse med porten 18 (nu över ett större tvärsnitt).Tvångsmässigt trycksätts nu också den övre änd- ytan av trappkolven 56a via borrningspartiet 36a. Eftersom denna ändyta av trappkolven är mindre än den med urtagning- en 86a förbundna ändytan förflyttas trappkolven 56a trots detta ytterligare uppåt, tills tätringen 66a kommer till hård anliggning mot ventilsätet 68a. Genom differenstryck- effekten, kvarhålls Förflyttningen av servoventilen från neutralläget till trappkolven 56a då i detta arbetsläge. det andra arbetsläget sker på analogt sätt genom aktivering av den till förstyrventilen 90 hörande elektromagneten.

Det framgår att den ovan beskrivna servoventilen trots användning av endast två enkelverkande ställmotorer för förflyttning av ventilsliden har tre exakta, förutbestämda arbetslägen. Det framgår också att tryckökningen och tryck- fallet över portarna 22 och 24 vid förflyttning av ventil- sliden från neutralläget till arbetsläget respektive om- vänt aldrig kommer plötsligt, eftersom i mellanlägen av ventilsliden ett strypt flöde från porten 16 till en av portarna 18 och 20 erhålls.

Den i fig 2 visade servoventilen skiljer sig från den i fig l visade endast med avseende på utformningen av de ventilsliden 46 manövrerande ställmotorerna och kommer därför i det följande att beskrivas endast med avseende på denna skillnad.

Den i fig 2 övre ställmotorn är med avseende på diffe- renstryckpåverkningen av tillhörande kolv jämförbar med den övre ställmotorn i fig l. Denna ställmotor har en kolv 106, som motsvarar kolvpartiet 62 och likaså via en tät- ning 64 är avtätad mot borrningspartiet 40. Istället för ett övre kolvparti är dock nu en motsvarande stor membran l0 15 20 25 30 '7906385-5 7 l08 via en mellanläggsbricka ll0 och muttern 60 fast för- bunden med kolven l06. En kantvulst 112 på membranen 108 pressas via en mot tätplattan 40 anliggande tryckhylsa 114 mot borrningspartiets 42 botten. Det av membranen 108 och borrningspartiets 42 botten begränsade utrymmet står via en avluftningskanal 44 i förbindelse med atmosfären. Även tryckpåverkningen av urtagningen 86 och därmed memb- ranen 108 sker på exakt samma sätt som vid utföringsformen enligt fig l.

Den elastiska membranen 108 ersätter samtidigt blad- fjädrarna 78 och förspänner kolven 106 i det mot ventil- slidens 46 neutralläge svarande läget. Vid förflyttning av ventilsliden från neutralläget till det i fig 2 visade läget utsätts membranen för dragpåkänning.

Den i fig 2 nedre ställmotorn är något modifierad.

För det första är förstyrventilen 90a inte anordnad på ventilslidens centrumaxel utan vid periferin av den modi- fierade gaveln 14' med horisontellt riktad axel, så att även den tillhörande elektromagneten kan anordnas på ven- tilhusets sida. Kanalen 88a står via en förbindelsekanal ll6 i förbindelse med urtagningen 86a i gaveln l4'. Denna med avseende på en kort axiell bygglängd av och släta änd- ytor på ventilen fördelaktiga anordning av förstyrventi- len 90a kan givetvis även tillämpas beträffande den övre förstyrventilen 90.

Den nedre ställmotorns kolv 118 har i och för sig lika stora tryckpåverkningsytor. Att kolven trots detta även i det i fig 2 visade arbetsläget hålls i det ventilsätet 68a medelst tätringen 66a stängande läget beror på att kolvens effektiva övre ändyta i detta arbetsläge bestäms av borr- ningspartiets38a tvärsnitt, vilket är mindre än tvärsnit- tet hos borrningspartiet 40a. Under kolvens 118 förflytt- ning till det i fig 2 visade arbetsläget erhålls därmed en resulterande kraft i riktning mot detta arbetsläge, eftersom kolvens övre ändyta inte utsätts för det fulla trycket så länge det finns en kortslutningsväg till tryck- sänkaren via porten 20 och dessutom så länge lasten till- förs tryckmedium. 7906385-5 10 8 För den elastiska förspänningen av kolven ll8 finns det en skruvfjäder 120, vars ena ände anligger mot en ring- ansats 122 på kolven ll8 och vars andra ände är centrerad medelst ett centralt utskott 124 i urtagningen 86a.

Servoventilen enligt fig 2 arbetar på exakt samma sätt som den i fig l visade.

Det framgår att huvudkroppen l0, tätplattorna 80 och 80a liksom ventilsliden 46 är utformade på samma sätt som vid utföringsformen enligt fig l. Endast kolvarna och med- len för den elastiska förspänningen av dessa är olika.

Dessutom är arrangemanget av förstyrventilen 90a något annorlunda. För att trots detta kunna använda en enhetlig tätplatüa80 för båda utföringsformerna har tätplattan 80 två valfritt användbara genombrott 126 och 128, vilka ge- nom vridning av tätplattan 80 valfritt kan föras till ett läge mittför kanalen 94a i fig l respektive en med denna parallell, förskjuten kanal 94a' i fig 2. Det inte utnytt- jade genombrottet 126 eller 128 tillsluts då av urtagning- ens 82 resp 82a botten och gaveln 12 resp 14 eller l4'.

Det framgår av ritningarna att vid utföringsformen en- ligt fig l har fjädrarna 78, 78a, vilka bildar del av fjäderanordningen, var sitt med slidens längdaxel paral- lellt mittliv, vars båda ändpartier är bockade ungefär 900 utåt respektive inåt på sådant sätt, att de i fig l övre ändpartierna är riktade inåt och mot varandra, medan de i fig l nedre ändpartierna är riktade utåt och bort från var- andra. Dessa ändpartier övergår i fria ändar, som är boc- kade ungefär 1800 inåt och mot varandra.

Claims (7)

10 15 20 25 30 79063853-5 PATENTKRAV l. Servoventil med dels ett ventilhus (10, 12, 14), som har en tryckport (16), två arbetsportar (22, 24) och åtminstone en avlastningsport (18, 20), dels en i en husborrning axiellt förskjutbar ventilslíd (46), vilken har radiella, med husfasta ventilsäten samverkande styrflänsar och valfritt öppnar en ström- ningsväg mellan tryckporten (16) och den ena av de båda arbetsportarna (22, 24) samt förbinder den andra arbetsporten (24, 22) med avlastningsporten (18, 20), dels åtminstone en till omställningen av ventilsliden (46) tjänande, tryckmediumpåverkad ställmotor, som har en i ett parti av husborrningen styrd, vid änden med tryckmedium påverkbar kolv (56, 56a), k ä n n e - t e c k n a d tralläge, i vilket tryckporten (16) är stängd och av att ventilsliden (46) har ett neu- arbetsportarna (22, 24) kommunicerar med avlastnings- porten (18, 22), och att ventilsliden (46) är via en mot ventilhuset (10, 12, 14) uppstödd fjäderanord- ning (78: 108; 120) förspänd till neutralläqet.

2. Servoventil enligt krav l, k ä n n e t e c k - n a d av att ställmotorns kolv är utformad som trapp- kolv (56), vars mindre diameter uppvisande parti (64) är på sin ände pàverkbart av det i arbetsporten (22, 24) rådande trycket och vars större diameter uppvi- sande parti (70) är via en förstyrventil (90) påverk- bart av trycket hos det strömningsmedium som skall styras.

3. Servoventil enligt krav 2, k ä n n e t e c k - n a d av att det större diameter uppvisande kolvpar- tiet (70) och den till kolven hörande fjäderanordningen är bildade av en med det mindre diameter uppvisande kolvpartiet (106) förbunden, elastisk membran (108)-

4. Servoventil enligt krav 1 eller 2, k ä n n e - t e c k n a d av att fjâderanordningen har tvâ i 7906385-5 10 radiell riktning orienterade bladfjädrar (78), vilkas ändar i obelastat tillstånd ligger i väsentligen samma plan.

5. Servoventil enligt krav l eller 2, k ä n n e - 5 t e c k n a d av att fjäderanordníngen är bildad av en skruvfjäder (120).

6. Servoventil enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att de inre och yttre ändarna av de del av fjäderanordningen bildande fjäd- lo rarna är bockade ungefär l80° inåt och mot varandra.

7. Servoventil enligt krav 6, k ä n n e t e c k - n a d av att fjädrarna har ett ungefär med ventil- slidens längdaxel parallellt mittliv, vars båda änd- partier är bockade ungefär 90° utåt respektive inåt 15 och övergår i ungefär l80° ombockade fria ändar.