SE442765B - Lasthallningsventil - Google Patents

Description

8200996-0 10 15 20 25 30 35 bifogad ritning visat utföringsexempel. I ritningen visar: Fig l ett kopplingsschema för ett hydraulsystem med en ventilanord- ning enligt uppfinningen ansluten till tryckmedelsledningarna till en hydraulmotor.

Fig 2 en ventilanordning enligt uppfinningen, delvis i sektion.

Fig 3 ett diagram över flödet genom ventilanordningen som funktion av styrtrycket vid olika belastningstryck.

I Fig l visas ett hydraulsystem för manövrering av en hydraulmotor ll, vilken är påverkad av en yttre last F. Ventilanordningen enligt upp- finningen är härvid symboliskt återgiven inom den streckprickade ra- men 12. Ventilanordningen kan i det visade exemplet vara anordnad som antingen lasthållningsventil eller overcenterventil men i det följande väljs att endast använda benämingen lasthållningsventil. Denna inne- fattar en tryckbegränsningsventil 13 med en pilotanslutníng 14 och en backventil 15 ansluten parallellt med tryckbegränsningsventilen men med motsatt flödesriktning. Tryckbegränsningsventilens inställning påverkas av trycket i pilotanslutningen 14 eller av trycket i venti- lens inlopp 16, schematiskt visat genom grenledningen l7. Ventilens dränering visas även schematiskt genom grenledningen 18. Lasthåll- ningsventilen 12 är vanligen fäst direkt på hydraulmotorn ll med in- loppet l6 anslutet till motorns inloppssida 19 och pilotanslutningen l4 till motorns utloppssida 20. Från lasthållningsventilen l2 går ledningar 21, 22 till en riktningsventil 23 med vilken motorns ll rörelseriktning eller viloläge inställs. En hydraulpump 24 och en tank 25 för hydraulvätska ingår på vanligt sätt i systemet.

I Fig 2 visas lasthållningsventilen 12 i detalj. Ventilen innefattar ett ventilhus 30 med en cylindrisk ventilkropp 31 som försetts med en central urborrning 32 i vars motsatta ändar en första 33 och en andra nippel 34 är inskruvade. Den första nippeln uppvisar en anslut- ningsöppning 35 avsedd för ledningen Zl mot riktningsventilen 23 och en i ventilkroppen 31 fastskruvad rörformad hylsdel 36 med ett invän- digt ventilšàte37 för en ventílkägeleuhet 38. Nämnda enhet 38 och 10 15 20 25 30 35 8200996-0 säte 37 bildar de verksamma delarna för backventilfunktíonen, pos 15 enligt Fig 1 varför enheten 38 i fortsättningen benämnes backventil- kägla. Denna är även utformad för att innefatta funktionen som tryck- begränsningsventil, pos 13 enligt Fig l. Detta uppnås genom att back- ventilkäglan 38 är uppdelad i två inbördes rörliga delar, en sätes- bricka 39 med en central passage 40 utformad med ett ventilsäte 41 och en inre kägla 42 med ett tätningshuvud 43 för anliggning mot ventilsätet 41. Huvudet 43 pressas mot sätet 41 med hjälp av en skruv- fjäder 44 anbringad mellan sätesbrickan 39 och en fläns 45 på käglan 42 medan sätesbrickan 39 pressas mot backventilsätet 37 under inver- kan av en konisk skruvfjäder 46 anordnad mellan flänsens 45 motsatta sida och en plugg 47 i urborrningen 32. Backventilkäglan 38 hålls i sitt läge med nippeln 33 och är därför lätt utbytbar när nippeln 33 demonterats.

Den andra nippeln 34 innefattar även den en anslutningsöppning 50 och en rörformad hylsa 51, vilken är inskruvad i ventilkroppen 31. An- slutningsöppningen 50 är avsedd att förbindas med pilctanslutningen 14 enligt Fig l. Hylsan 51 är utbildad med ett anslag 52 för fixering av pluggen 47 i ventilkroppen 31. Hylsans inre bildar en cylindervägg 53 för en pilotkammare 54 i vilken en pilotkolv 55 är förskjutbar mellan ett övre i Fig 2 visat läge och ett nedre läge. I det nedre läget kommer kolven S5 att anligga mot pluggen 47. I pluggen 47 är en styrgâng 57 upptagen för en glidpinne 58 med cirkulärt tvärsnitt.

Glidpinnen 58 innefattar en ventilkägla 59 för tätning mot ett ventil- säte 60 på pluggen 47. Pluggen 47 är vidare avtätad mot urborrningen 32 med en O-ring 61. I likhet med backventilkäglan 38 är pluggen 47 enkelt demonterbar när dess fasthållande nippel 34 är bortskruvad.

Glidpinnen 58 respektive pilotkolven 55 är anordnade med ett lämpligt spel 62 resp. 63 i styrhålet 57 respektive pilotkammaren 54 så att de blir fritt rörliga i styrningen utan nämnvärd friktion. Mellan an- slutningen 50 och pilotkammaren 54 är en stryp-backventil 64 inskru- vad, vilken bildar inlopp till nämnda kammare 54. Denna avdelas av pilotkolven i en dämpkammare 65 och en dränerkammare 66. Det läckage som uppkommer genom spelen 62 och 63 mot dränerkamaren 66 dräneras mot anslutningen 35 via en slits 67 i hylsan 51, en kanal 68 i ven- 8200996-0 l0 15 20 25 30 35 4 tilkroppen 31 och en kanal 69 i nippeln 33. Stryp-backventilen 64 innefattar en hylsa 70 med en passage 7l samt en utvändig gänga 72 för samverkan med en motsvarande invändig gänga i nippeln 33.Gängorna är utformade så att ett visst läckage uppstår i gängförbindningen när pilotkolven 55 pressas mot sitt övre läge. Läckaget och därmed pilot- kolvens 55 dämpning kan ställas in genom att förändra hylsans 70 in- skruvningsdjup. Strypningen sker således genom gängförbindningen medan backventilfunktionen är anordnad i passagen genom en med en fjäder 73 påverkad kula 74.

Ventilkroppen 31, pluggen 47 och backventilkäglan 38 bildar begräns- ningarna för en ventilkammare 75. Denna står i förbindelse med inlop- pet 16 genom en radiell urborrning i ventilkroppen 31, således bil- dande en anslutningsöppning 76 mot hydraulmotorn ll. Flänsen 45 på käglan 42 är utsträckt mot väggen 32 så att ett lämpligt spel 77 upp- står för att ge ventilkamarens övre del 78 funktionen av en andra dämpkamare.

Lasthållningsventilen har en första funktion som överlastskydd. Om således den yttre lasten F under ett skede då lasten skall hållas stilla eller sänkas får ett tillskott så att lasttrycket i cylinder- delen 19 och därmed anslutningen 76 överskrider tryckbegränsningsven- tilens 41, 42 inställning öppnar denna och strävar efter att konstant hålla trycket genom att släppa ut vätska i utloppet 35. Detta sker närmare bestämt genom att hydraultrvcket verkar mot tätningshuvudet 43 som pressas ner under komprimering av fjädern 44. Fjäderns för- spänning och därmed tryckbegränsningsventilens öppningsbenägenhet är inställbar genom att flänsdelen 45 kan skruvas längs käglans 42 övre del. För lasttryck under den inställda nivån hålls motorn ll stilla såvida inte trycket i pilotanslutningen 14 öppnar tryckbe- begränsningsventilen 41, 42, vilket är lasthållningsventilens andra funktion.

Pilotanslutningen 14 är oftast förbunden med motorns inloppssida en- ligt Fig l vars tryck därmed avgör trycket i anslutningsöppningen 50.

När ett tryck läggs på motorns inloppssida kommer således ett pilot- tryck att verka på pilotkolven 55 som trycker ner glidpinnen 58 mot 10 15 20 25 30 35 8200996-0 tryckbegränsningsventilens kägla 42 och om trycket överstiger en viss nivå öppnas ventilen. Denna kan alltså reglera motorns hastighet pro- portionellt mot storleken av pilottrycket. I Fig 1 gäller detta vid sänkning av lasten F, dvs rörelse i lastpilens riktning.

I lasthållningsventilen är vidare en tredje funktion integrerad i och med att den fungerar som backventil vid höjning av lasten F, dvs rö- relse mot lastpilens riktning. Riktningsventilen 23 bringas därvid att inta högra symbolbilden och ett tryck läggs på backventilkäglan 38 i anslutningen 35. När ett bestämt tryck överskrids förs käglan 38 inåt mot pluggen 47 under sammanpressning av fjädern 46 varvid en fri passage öppnas mot anslutningsöppningen 76.

Lasthållningsventilen är mycket stabil dvs fri från störande inverkan av svängningar eller tryckstötar i hydraulsystemet. Detta har uppnåtts genom att såväl pilotdel som tryckbegränsningsdel är dämpade i tryck- satta kamrar. Pilotkolvens 55 rörelse dämpas således av dämpkammaren 65 genom ett lämpligt val av storleken på strypningen 64 och spelet 63. Tryckbegränsningsventilens kägla 42 blir dämpad genom att ventil- kammaren 75 är trycksatt och flänsen 45 endast lämnar ett mindre spel 77 mot kammarväggen 32. Dettager även en extra dämpning av pilotdelen genom att glidpinnens 58 inträngning i den andra dämpkammaren 78 be- gränsas av genomströmningen i spelet 77. Till stabiliteten bidrar även förhållandet att pilotdelen är placerad i en del av ventilen som är fri från turbulenser genom att strömningen sker mellan öppningarna _ 35 och 76. Under de skeden då pilottrycket är otillräckligt för att styra ventilen måste den vara helt tät vilket sker genom att käglan 59 på glidpinnen 58 pressas mot sitt säte 60 av trycket i ventilkam- maren 75 och om inte överlast- eller backventilfunktionen inträder, nämnda första eller tredje funktion, komer även käglan 42 och sätes- brickan 38 att vila mot sina säten 41 resp. 37. Vid manövrering då pilottrycket styr ventilen kan däremot ett visst läckage medges.

Pilotkolven 55 och glidpinnen 58 kan därför utan olägenhet utföras så att relativt stora spel 63 resp. 57 uppstår och dessutom kan alla former av tätningsringar undvikas. Detta ger goda manövreregenskaper med låg hysteres och jämn produktionskvalitet. 8200996-0 Lasthållningsventiler är som nämnts vanligen starkt lastberoende, t ex vid manövrering för nedsänkning av laster blir det erforderliga pilottrycket för sänkning av en stor last mindre än för en liten last. Detta kan undvikas enligt föreliggande uppfinning. Vätskan i 5 ventilkamaren 78 utövar således samma tryck mot glidpinnen 58 som mot tryckbegränsningsventílens kägla 42 och om styrgångens 57 area A1 väljs lika stor som passagens 40 area A2 blir kraften mot glidpin- nen 58 lika stor som minskningen av tryckbegränsningsventilens för- spänning,dvs ventilen blir helt oberoende av lasttrycket. Alterna- 10 tivt kan lastberoendet väljas på förhand genom lämpligt val av för- hållandet mellan nämnda areor Al, A2. I Fig 3 visas schematiskt flödet Q genom ventilen som funktion av pilottrycket PX vid olika lasttryck PL. Kurvan i mitten visar nämnda funktion när areorna A1 och A2 är lika stora varvid samma kurva gäller för alla lasttryck PLH. 15 Om styrgångens 57 area A1 däremot är större än passagens 40 area A 2 gäller kurvorna till höger och kurvorna till vänster när arean A > 2 arean Al. Varje kurva visar endast funktionen vid ett bestämt last- tryck varvid PL3 > PLZ > PL1. Genom att exempelvis välja olika dia- metrar på glidpinnen 58 kan ventilerna enkelt anpassas för olika aven 20 tillämpningar, vilkeïfunderlättas av att pluggen 55 med glidpinnen 58 och backventilkäglan 38 är utbytbara som separata enheter.

Uppfinningen är givetvis inte begränsad till det visade utförings- exemplet utan kan varieras på många sätt inom ramen för efterföljande 25 patentkrav.

Claims (6)

7 s2nn99s-0 Patentkrav:

1. Lasthållningsventil för hydrauliska anläggningar innefattande ett ventilhus (30) med en ventilkammare (75) försedd med en första (76) och en andra anslutningsöppning (35) mellan vilka är anordnade en fjäderbelastad backventil (37; 38) och en fjäderbelastad tryckbegränsningsventil (41; 42), samt en pilotkammare (54) avskild med en plugg (47) från ventilkammaren (75) och förbunden med en tredje anslutningsöppning (50) för förmedling av styr- tryck till tryckbegränsningsventilen (41; 42) via en i pilotkammaren (54) rörlig pilotkolv (55)och en.i.enstyrgång(57) i nämnda plugg (47) förskjut- bar aktiveringspinne (58), k ä n n e t e c k n a d a v att aktiverings- pinnen (58) är förskjutbart lagrad i styrgången (57) under spalttätning, att styrgången (57) vid sin i ventilkammaren (75) mynnande ände omges av ett ventilsäte (60), och att aktiveringspinnen (58) vid sin i ventilkammaren (75) inskjutande ände är försedd med en ventilkägla (59) för att vid lågt eller inget styrtryck i pilotkammaren (54) tätande anligga mot nämnda ventil- säte (60).

2. Lasthâllningsventil enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a d a v att backventilen (37; 38) innefattar en ventilkägla (38) som är försedd med en central passage (40) samt ett passagen (40) omgivande ventilsäte (41) för tryckbegränsningsventilen (41; 42).

3. Lasthâllningsventil enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k n a d a v att backventilkäglan (38) är rörlig från sitt tätande viloläge i riktning mot den första anslutningsöppningen (76) medan tryckbegränsnings- ventilens ventilkägla (42) är rörlig från sitt tätande viloläge i motsatt riktning.

4. Lasthållningsventil enligt patentkravet 3, k ä n n e t e c k n a d a v att pluggen (47) med aktiveringspinnen (58) och/eller backventilkäglan (38) är utbytbara så att förhållandet mellan styrgângens (57) och passagens (40) tvärsnittsareor kan väljas.

5. Lasthållningsventil enligt patentkrav 4, k ä n n e t e c k n a d a v att passagen (40) och styrgângen (57) för aktiveringspinnen (58) har väsentligen samma tvärsnittsarea. 8200996-.0 8

6. Lasthålïningsventil enïigt något av föregående patentkrav, k ä n n e - t e c k n a d a v att pílotkoïven (55) avdeïar pi1otkammaren (54)i en dämpkammare (65) med dämporgan anordnade i dess tiïïopp (50) för dämpning av piïotkoïvens (55) röre1se samt en dränerkammare (66) för dränering av piïot- kammare (54).