SE458014B - Vaexlingsventil foer att rikta en luftstroem till ettdera av tvaa utrymmen - Google Patents

Description

458 014 Vid en föredragen utföringsform manövreras ventilkroppen positivt i en riktning av en pneumatiskt påverkad kolv, vars kolvstång är axiellt styrd av ventilhuset och är fäst vid ventilkroppen medelst en kulled, och i den andra riktningen av en skruvtryckfjäder, anordnad mellan ventilkroppen och en ändvägg hos ventilhuset.

Pâ detta sätt är ventilkroppen, som inte uppstöds av ventilhuset, styrd för rörelser mellan ventilsätena av kolvstången liksom av fjädern. Ändå kommer kulleden att tillåta vissa vipprörelser hos ventilkroppen för att tillförsäkra tätande ingrepp med respektive säte.

Detta ingrepp underlättas ytterligare av att den cylindriska ventil- kroppen har en ringformig kant för tätande kontakt med respektive, av ett elastiskt material framställt ventilsäte.

Respektive ventilhylsas belastning mot ventilkroppen kunde mycket väl ha åstadkommits av ett separat fjäder-organ.

En elegantare och enklare lösning är emellertid att ventilsätet, som vid sin yttre omkrets är orörligt fäst vid ventilhuset i den centrala kammaren, vid sin inre omkrets är fäst vid ventilhylsan och är format för att utsätta ventilh ylsan för fjäderbelastningen i riktning mot ventilkroppen.

Ventilsätet är härvid företrädesvis monterat i spår i ventilhuset respektive ventilhylsan och har en stympat konisk form från sidan.

En viktig fördel med ventilkonstruktionen enligt uppfinningen är att hela arrangemanget med ventilkroppen, ventilsätena och ventilhylsorna är "flytande" och att det ej kräver nâgra särskilda toleranser för komponen- terna, vilket leder till lägsta möjliga produktionskostnad.

Figurförtedcning ' Uppfinningen skall beskrivas närmare i det följande under hänvisning till de bifogade ritningarna, pâ vilka fig 1 är en schematisk sidovy av en lufttorkare innehållande uppfinningen, fig 2 är en vy delvis i sektion av en centraldel av lufttorkaren, fig 3 är en vy i sektion i större skala av en styrventil för lufttorkaren, fig ll är ett schema över ett lufttorkarsystem enligt uppfinningen samt fig 5 illustrerar en sekvensstyrning av Beskrivning av en föredragen utföringsform Ett tryckluftssystem, lufttorkaren. som typiskt men ej nödvändigtvis kan användas på kan innehålla en lufttorkare av den i fig l visade typen. En sådan lufttorkare - som i detta fall är av den s. tunga landsvägsfordon, k. tvâtornstypen - är placerad i systemet mellan en kompressor och en 1ufttank,_ och dess ändamål är att ax-lägsna fukt från den från kompressorn levererade luften för att mata de olika luftförbrukande komponenterna på fordonet med torr luft. 458 014 f Allmänt sett och såsom visas i fig 1, består en lufttorkare enligt uppfinningen av ett vänstra torktorn l, ett högra torktorn 2 och en centraldel 3, innehållande ventiler och andra organ som krävs för lufttorkarens riktiga funktion. Vartdera torktornet 1 och 2 innehåller ett filter och torkmedel i en kassett.

Vid användning strömmar tryckluft från kompressorn, såsom indikeras av hänvisningsbeteckningen 1:, genom ett av tornen för att torkas (i fig l det högra tornet 2, såsom illustreras genom större pilar) och vidare till luft- tanken, såsom indikeras av hänvisningsbeteckningen 5. Samtidigt regenereras det andra tornet, dvs torkmedlet däri torkas från den fukt som adsorberats vid dess föregående lufttorkningscykel. Regenereringen sker genom att en liten mängd av den från lufttorkaren utmatade torkade luften föres genom det torn som skall regenereras och därpå ventileras ut till atmosfären (såsom illustreras med mindre pilar i det vänstra tornet 1 i fig l).

Fíg 2 är en sidovy, delvis i sektion, av centraldelen 3, vilken innehåller de olika ventiler, filter och styrorgan som skall beskrivas nedan.

En luftinloppsledning 6 skall anslutas till kompressorn för att mottaga den fuktiga luften. En luftutloppsledning 7 skall anslutas till lufttanken och innehåller en vanlig fjäderbelastad backventil 8 med funktionen att hindra luft från lufttanken från att återgå till lufttorkaren då trycket däri är lägre än det i lufttanken.

Luftinloppsledningen 6 leder till den övre delen av ett cylindriskt utrymme. I detta är anordnad en cylindrisk filterhylsa 9 med en yttre skruvlinjeformig fläns 10, som står i tätande ingrepp med utrymmets vägg för att bilda en skruvlinjeformig väg nedåt på hylsans 9 utsida för den luft som kommer in genom inloppsledningen 6.

Filterhylsan 9 är fylld med metallull ll eller liknande material i sin nedre halva och skumplast 12 eller liknande material i sin övre halva. En kopp 13 under hylsan 9 är försedd med hål för att tillåta inträde av luft från den skruvlinjeformiga vägen utanpå hylsan till det inre av koppen.

En under hylsan 9 anordnad avlastningsventil ll; har en ventilskiva 15 i tätande ingrepp med en tätningsring 16, en ventilspindel l7, som är axiellt rörlig och fäst vid ventilskivan 15, samt en vid spindeln 17 fäst membranskiva 18. En skruvtryckfjäder 19 verkar pâ membranskivan 18 i riktning för att hålla ventilskivan 15 i tätande kontakt med tätningsringen 16. Ett membran 20 är fastklämt under membranskivan 18 för avtätning av ett utrymme vid en anslutning 21. öppningar 22 är anordnade under ventilskivan 15, och 458 014 ventilerande hål 23 i avlastningsventilen 14 leder till atmosfären. På sin väg ut till atmosfären genom avlastningsventilen 14 måste luften passera ljud- absorberande material 24.

Då avlastningsxfentilen 14 är stängd (under fjäderns 19 påverkan), vilket är det normala tillståndet och betyder att lufttorkning kan ske, strömmar luft med hög hastighet i den av den skruvlinjeformade flänsen 10 skapade skruvlinjeformiga vägen. Den skruvlinjeformiga vägen verkar som kondensor så att vattendroppar och liknande separeras från luften och samlas i bottenregionen vid ventilskivan 15. och cyklon, Denna separering sker utan nämnvärd begränsning av strömmen. Efter att ha gått in i filterhylsan 9 strömmar luften uppåt genom materialet ll, där i första hand olje- föroreningar och liknande separeras eller filtreras bort, och genom materialet l2, vilket tjänstgör som ett filter för andra partiklar medbringade med tryckluften.

Då avlastningsventilen 14 öppnas tack vare en signal (som skall beskrivas i anslutning till tig 4) i form av ett övertryck i anslutningen 21, lyftes ventilskivan 15 från sin tätning 16, så att luften från kompressorn strömmar ut i atmosfären utan nämnvärd begränsning genom öppningarna 22, det ljudabsorberande materialet 24 samt de ventilerande hålen 23 och så att övertrycket i hela lufttorkaren sänks till atmosfäriskt tryck.

Härigenom dräneras det vatten och liknande som fsamlats vid ventilskivan 15 ut, och luftströmmen från lufttorkaren till atmosfären passerar igenom materialen ll och l2, så att olja, partiklar och liknande som samlats däri transporteras bort. Strömningshastigheten kan härvid regleras genom val av lämpligt material, särskilt skumplasten l2, så att torkmedlet i det respektive tork- tornet l eller 2 inte skadas. 'I Från separator- och filterenheten 9-13 enligt beskrivningen ovan strömmar tryckluften genom en ledning 25 till en Z-vägs styrventil eller växlingsventil 26. Denna ventil skall beskrivas närmare nedan under hänvisning till fig 3, men den har funktionen å ena sidan att rikta luftströmmen till ettdera av de två torktornen l eller 2, å andra sidan att rikta regenererande luft från ettdera av torktornen 2 eller 1 till atmosfären genom dräneringsledningar 27 och 28. Med växlingsventilen 26 i det i fig 2 visade läget kommer luftströmmen från kompressorn att riktas till det högra torktornet 2, medan regenereringsluften från det vänstra torktornet l ventileras ut till atmosfären genom dräneringsledningen 28. att framgå tydligare av beskrivningen nedan, manövrerad.

Såsom kommer är växlingsventilen, 26 positivt 458 014 l fig 2 vid utloppsledningen 7 visas även en dubbelverkande backventil 29, som har huvudfunktionen att låta luft strömma ut ur det torkande lufttornet (under tryck), medan det andra lufttornet samtidigt stängs av.

Ventilen kommer emellertid genom att vara försedd med en genomgående borrning i sin ventilkropp att leda en bråkdel av den torra luften tillbaka till det andra torktornet för regenerering av torkmedlet däri.

Växlingsventilen 26 visas i större skala i fig 3, till vilken hänvisning nu göres.

Ett ventilhus 30 med flera kamrar är tätande monterat i centraldelen 3.

En cylindrisk ventilkropp 31 är axiellt rörligt anordnad i en central kammare 32 under påverkan och styrning av en kolvstâng 33 och en skruvtryckfjäder 31+. Kolvstângen 33 är integrerad med en kolv 35, är axiellt styrd av ventilhuset 30 och är fäst vid ventilkroppen 31 med hjälp av en kulled för att ge kroppen en viss anpassbarhet.

Vid vardera sidan om ventilkroppen 31 är ett ringformigt ventilsäte 36 monterat i ett spår i huset 30 i den centrala kammaren 32. Detta ventilsäte 36 är framställt av gummi eller liknande elastiskt material och har en stympat konisk form från sidan.

Vid sin inre omkrets är ventilsätet 36 monterat i ett yttre spår i en ventilhylsa 37, som är axiellt rörlig och styrd av en skiljevägg 38 hos ventilhuset 30. Ventilsätet 36 belastar ventilhylsan 37 mot ett läge där en radiell' fläns därpå anligger mot väggen 38. En O-ring 39 åstadkommer en tätning mellan flänsen och väggen, såsom framgår till höger i fig 3. Om ventilhylsans 37 fläns är lyft från kontakt med väggen 38, såsom visas till vänster i fig 3, kommer en passage att uppstå från en vänstra yttre kammare #0 (eller en högra yttre kammare-lll) till en vänstra kanal 142 i väggen 38 (eller en högra kanal 113). Dessa tvâ kanaler 42 respektive 43 är anslutna till de tvâ dräneringskanalerna 28 respektive 27, vilka nämndes ovan i anslutning till fig 2 och leder till atmosfären.

I ventilens 26 viloläge, som visas i fig 3, hålles ventilkroppen 31 med en ringformig kant i tätande kontakt med det vänstra ventilsätet 36 under påverkan av fjädern 34, medan ingen kontakt förekommer mellan ventil- kroppen 31 och det högra ventilsätet 36. Luft frân kompressorn kan således strömma genom ledningen 25 i centraldelen 3, genom en ledning 144 i ventilhuset 30 till den centrala kammaren 32, vidare till den högra kammaren 41 genom hylsans 37 öppna centrala del och ut till det högra torktornet 2 genom en ledning 45. - 458 014 Samtidigt kommer regenereringsluft från det vänstra torktornet 1 in i den vänstra kammaren 40 genom en ledning 46, passerar den vänstra ventilhylsans 37 fläns, som lyfts från väggen 38 av ventilkroppen 31 under fjäderns 34 kraft, och går ut till atmosfären genom kanalerna 42 och 28.

Om kolven 35 rör sig åt höger i fig 3 med större kraft än fjäderns 34 under inverkan av fluidumtryck, tillfört genom en ledning 47, uppstår den helt motsatta situationen: huvudluftströmmen går från ledningen 25 till det vänstra torktornet l förbi det vänstra ventilsätet 36, medan regenererings- luften från det högra torktornet 2 går till atmosfären genom kanalerna 43 och 27 förbi den högra ventilhylsan 37, som nu är lyft från den högra väggen 38 av ventilkroppen 31 i sitt högra ändläge.

Det "flytande" arrangemanget med samarbetet mellan ventilkroppen 31, ventilsätena 36, väggarna 38 och ventilhylsorna 37 har de klara fördelarna med en jämförelsevis enkel konstruktion för en Z-vägsventil och en låg produktionskostnad tack vare den fullständiga avsaknaden av kritiska toleranser, medan fortfarande funktionens noggrannhet och pålitlighet garanteras.

Hänvisning görs nu till fig 4. i dess nedre del kan man hitta det system som beskrivits ovan under hänvisning till fig 1-3. Från kompressorn - här försedd med beteckningen 48 - passerar luften avlastningsventilen 14 och växlingsventilen 26 till ettdera av torktornen 1 och 2 tornet'2. -i det visade fallet På sin väg frân torktornet passerar luften den dubbla backventilen 29, där en bråkdel av den torkade luften föres tillbaka genom strypningen till tornet 1 som regenererande luft. Efter att ha passerat ut ur lufttorkaren samlas luften upp i lufttanken - här försedd med hänvisningsbeteckningen 49.

Såsom tidigare beskrivits, hålles avlastningsventilen 14 av fjädern 19 i sitt "normala" läge, i vilket luften får passera från kompressorn 48 till ledningen 25 i lufttorkaren, medan dess växling till det andra läget, i vilket både luften från kompressorn och ledningen 25 ventileras till atmosfären, åstadkommes av en pneumatisk signal i form av ett övertryck vid anslutningen 21.

Likaså hålles växlingsventilen 26 i sitt "normala" läge av fjädern 34, medan en växling åstadkommes av en pneumatisk signal i form av ett övertryck genom ledningen 47.

Den övre delen av fig 4 visar ett elektropneumatiskt system för styrning av avlastningsventilen 14 och växiingsventilen 26 och sålunda hela lufttorkarens funktion. 458 014 l denna övre del av fig li används streckade linjer för pneumatiska förbindningar och heldragna linjer för elektriska förbindningar.

Komponenterna hos styrsystemet är en tryckomkopplare 50, en första styrventil 51, en andra styrventil 52 och en elektrisk styranordning 53. Dessa komponenter är tillsammans med de pneumatiska och elektriska förbind- ningarna placerade i lufttorkarens centraldel 3 för att skapa en självbärande enhet, som förutom luftledningarna frân kompressorn och till lufttanken blott kräver spänningsmatning för sin funktion. Hela styrsystemet är inhyst i partierna 54 hos centraldelen 3, såsom visas i fig 2.

Trycket i lufttanken #9 är lika med trycket i utloppet från lufttorkaren, dvs efter backventílen 8. Det matas genom en borrning 55 (fig 2) till tryckomkopplaren 50 och de två styrventilerna 51 och 52.

Tryckomkopplaren 50 är av den fjäderbelastade typ som håller den elektriska förbindelsen bruten tills vid ökande tryck ett visst tryck - exempelvis 8,2 bar - har nåtts och förbindelse etableras; vid sjunkande tryck bryts förbindelsen åter vid ett visst lägre tryck - exempelvis 7,0 bar.

De två styrventilerna 51 och 52 är normalt slutna under fjäder- belastning men kan öppnas av en elektrisk signal från den elektroniska styranordningen 53. I det praktiska fallet är den matade spänningen 24 V likström till tryckomkopplaren 50 liksom till styranordningen 53.

Fig 5 är ett sekvensdiagram som illustrerar de två lägena hos de två styrventilerna 51 resp 52, styrda av tryckomkopplaren 50 och den elektroniska styranordningen 53. Diagrammet skall blott ses som ett exempel på vad som kan hända, och 'dess ändamål är att illustrera styrningens principer. ' Det kan först noteras att varje gång tryckomkopplaren 50 slutes (indikerande en fylld lufttank 49) - punkterna a-d - aktiveras styrventilen 5l under samma tidsperiod som tryckomkopplaren förblir sluten. Resultatet härav är att avlastningsventilen lll aktiveras eller "öppnas" under lufttrycket från borrningen 55 genom styrventilen 51 till anslutningen 21. Luften från kompressorn 48 liksom luften från lufttorkaren ventileras härigenom till atmosfären. Denna situation består tills trycket i lufttanken 49 sjunker och tryckomkopplaren 50 ånyo öppnas - punkterna e-h.

Om den tidsperiod under vilken tryckomkopplaren 50 förblir öppen överskrider exempelvis 3 min (indikerande en kontinuerlig luftladdning till systemet från kompressorn 148), kommer styranordningen 53 att ge en ganska kort elektrisk signal till styrventilen 51, såsom indikeras av "spikarna" i-k i fig 5. Resultatet är åter att avlastningsventilen 14 "öppnas" under den tid som denna elektriska signal varar - exempelvis 5-6 sek. '458 014 Såsom tidigare beskrivits, reglerar växlingsventilen 26 vilket av torktornen l eller 2 som utnyttjas för torkning av luft (medan det andra regenereras), och den andra styrventilen 52 styr läget hos växlingsventilen 26.

Den elektriska styrningen av styrventilen 52 i sin tur av den elektroniska styranordningen 53 är sådan att varje positiv signal till den första styr- ventilen 51 (eller stigande flank på linjen 51 i fig 5) kommer att resultera i en ändring av läget för den andra styrventilen 52 (aktivering eller deaktivering) eller m.a.o. en växling mellan de tvâ torktornen l och 2 orsakad av växlingsventilen 26. För att se till att växlingen sker med trycklös lufttorkare är växlingssignalen till den andra styrventilen 52 något fördröjd (exempelvis i storleksordningen 2-3 sek) i förhållande till varje stigande flank pâ linjen 51 i fig 5. Skälet för att ha växlingen med trycklös lufttorkare är att påfrest- ningarna och nötningen på de olika komponenterna härigenom minimeras. Åstadkommandet av spikarna i-k (även om tryckomkopplaren 50 ej är sluten) har ändamålet att ge en växling mellan de två torktornen 1 och 2 under långa perioder av kontinuerlig luftladdning till systemet.

Modifikationer är möjliga inom ramen för de efterföljande patent- kraven, vilka ej är begränsade till uppfinningens användning vid lufttorkare, särskilt ej luíttorkare för fordon.

Claims (5)

458 014 PATENTKRÅV

1. Växlingsventil för att rikta en luftström till ettdera av tvâ ut- rymmen (l, 2), varvid det-andra samtidigt är ventilerat till atmosfären genom ventilen (26), kännetecknad därav, att en tvångsstyrd ventilkropp (31) är rörlig i ett ventilhus (30) mellan tvâ ringformiga ven-tilsäten (36) i en central kammare (32) med en luftinloppsledning (lill), varvid luften passerar förbi ettdera sätet till endera av två yttre kammare (40, lll), vilka har respektive ledningar (46, #5) anslutna till de respektive utrymmena (l, 2), och att en ventilhylsa (37), som är anordnad vid vardera sidan om ventilkroppen, är axiellt rörlig i både ventilsätet och en skiljevägg (38) mellan den centrala kammaren och den respektive yttre kammaren, vidare är fjäderbelastad i riktning mot ventilkroppen till ett läge där en radiell ventilhylsfläns i den yttre kammaren är i tätande kontakt med väggen samt slutligen belastas i motsatt riktning av ventilkroppen för att lyfta flänsen från väggen och ventilera ut luften från den yttre kammaren till atmosfären genom en kanal (42, 143) i väggen.

2. Ventil enligt krav 1, kännetecknad därav, att ventilkroppen (31) tvångsstyrs i en riktning av en pneumatiskt påverkad kolv (35), vars kolvstång (33) är axiellt styrd av ventiihuset (30) och är fäst vid ventilkroppen medelst en kulled, och i den andra riktningen av en skruvtryckfjäder (314), anordnad mellan ventilkroppen och en ändvägg hos ventilhuset.

3. Ventil enligt krav 2, känneteçknad därav, att ventilkroppen (31) är cylindrisk och har en ringformig kant vid vardera änden för tätande kontakt med det av ett elastiskt material framställda ventilsätet (36). lf.

4. Ventil enligt något av de föregående kraven, kännetecknad därav, att ventilsätet (36), som vid sin yttre omkrets är axiellt orörligt fäst vid ventilhuset (30) i den centrala kammaren (32), vid sin inre omkrets är fäst vid ventilhyisan (37) och utformat så att det utsätter ventilhylsan för fjäder- belastning i riktning mot ventilkroppen (36).

5. Ventil enligt krav li, kännetecknad därav, att ventilsätet (36) (är. monterat i spår i ventilhuset (30) respektive ventilhylsan (37) och har en stympat konisk form.