SE526764C2 - Hydraulisk riktningsventil - Google Patents

Description

25 30 5226 764 2 ende av varandra, vilket försvårar styrningen. Ett vanligt sätt att minska detta beroende, den så kallade lastinterferensen, år att utforma slidema på sådant sätt att ventilen får ett högt omkopplingstryck, vilket år det pumptryck som byggs upp innan ventilen börjar släppa fram flöde till ar- betsportarna. Den minskade lastinterferensen dock har dock ett pris i form av stora etïektförluster på grund av det höga omkopplingstrycket.

För att tillgodose kravet på god styrning med små effektförluster har man utvecklat så kallade lastkânnande ventiler, som normalt också är tryck- kompenserande för att ge en lastoberoende styrning av funktionerna. Ett exempel på en lastkännande ventil beskrivs i US 6 318 079 B. Förutsatt att pumpkapaciteten är tillräcklig är sådana system också fria från last- interferens, men om pumpkapaciteten inte räcker till stannar den funk- tion som kräver det högsta lasttrycket, såvida inte ventilen har ett speciellt flödesdelande system.

Lastkärmingen och flödeskompenseringen medför dock en hög grad av komplexitet vid lastkännande ventiler. Därtill kommer att system med lastkännande ventiler är svängningsbenägna och i praktiken måste däm- pas på något sätt med effektförluster som följd.

Till grund för uppfinningen ligger uppgiften att åstadkomma en slidventil som tillgodoser kravet på god styrning och små effektförluster utan att ha de nackdelar som har beskrivits ovan för lastkännande ventiler.

Lösningen på denna uppgift utgår enligt uppfinningen från en hydraulisk slidventil av den typ som har öppet centrum - exempel på slidventiler av denna typ beskrivs i US 5 996 623 A och SE 0102124-5 A - och känne- tecknas av att slidventilen har en tryckkompenseringsventil som är anord- nad i anslutning till arbetsporten för att tryckkompensera flödet från ar- betsporten till den drivna anordningen. 10 15 20 V25 30 526 764 3 I riktningsventilen enligt uppfinningen bildar tryckkompenseringsventilen en strypníng som begränsar tryckfallet över den stxypöppning som doserar inflödet till arbetsporten ("meter-in"-strypningen), varigenom inflödet till arbetsporten och därmed till den drivna anordningen kan begränsas till ett valt, av slidens läge bestämt värde. Är slidventilen försedd med dubbla arbetsportar för att styra en dubbel- verkande anordning, ex.vis en dubbelverkande cylinder eller en annan re- verserbar motor, kan arbetsportarna ha var sin tryckkompenseringsventil.

Endast den av tryckkompenseringsventilerna som hör till arbetsporten som för tillfället matas av pumpen är verksam för att reglera flödet till den drivna anordningen, medan den andra tryckkompensefingsventílen då inte har någon flödesreglerande funktion.

Uppfinningen kan med relativt små modifikationer realiseras i en konven- tionell ventil med Öppet centrum.

Uppfmningen ßrklaras närmare nedan med hänvisning till de bifogade ritningarna.

Fig. 1 visar i längdsnitt en i enlighet med uppfinningen utförd slidventil avsedd för styrning av en hydrostatisk driven anordning (ej visad), ex. vis en dubbelverkande hydraulisk cylinder; Fig. 2 visar ett schema för ett hydrauliskt system som innefattar en pump, en inloppsventilsektion och två manöverventilsektioner av det i fig. 1 visa- de utförandet.

Fig. 3 visar i en framställning liknande fig. 1 ett modifierat utförande av den där visade ventilen; Fig. 4 visar ett schema motsvarande fig. 2 för den i fig. 3 visade ventilen. 10 15 20 25 30 526 764 4 Den i fig. 1 visade slidventilen 10 kan utgöra en av två eller flera från en gemensam källa matade, sammanbyggda manöverventilsektioner i ett ven- tilblock. Den har ett ventilhus 11 bildat av två husdelar 12 och 13.

Husdelen 12, som i huvudsak kan sägas motsvara en konventionell slid- ventil av typen öppet centrum, innehåller en ventilslid 14. Denna år fjä- derbelastad mot ett centrerat neutralläge, det i figuren visade läget, och kan förskjutas axiellt åt det ena eller det andra hållet från detta läge, ma- nuellt med hjälp av en spak 15 eller hydrauliskt med hjälp av ett par elek- trohydrauliska ventiler 16.

Ventilsliden 14 år på vanligt sätt förskjutbar i en borrning i husdelen 12 och utformad med kammar som i samverkan med huset styr strömningen av hydraulfluid (hydraulvâtska) ide kanaler och urtag som står i förbin- delse med borrningen. En matarkanal 17 står via en backventil 18 i för- bindelse med en fórsta inloppsport 19 och kan sättas i förbindelse med en ñrsta arbetskanal 20 genom förskjutning av Ventilsliden 14 åt höger och sättas i förbindelse med en andra arbetskanal 21 genom förskjutning av Ventilsliden 14 åt vänster.

Når Ventilsliden 14 förskjuts åt höger och sätter matarkanalen i förbindel- se med den första arbetskanalen 20 sätts samtidigt den andra arbetska- nalen 21 i förbindelse med ett urtag 22 som ständigt har öppen förbindel- se med en första tankport 24 (ej synlig i fig. 1 och 3). När ventilsliden 14 förskjuts åt vänster och sätter matarkanalen i förbindelse med den andra arbetskanalen 21 sätts samtidigt den första arbetskanalen 20 på motsva- rande sätt i förbindelse med ett urtag 25 som i likhet med urtaget 22 stän- digt har öppen förbindelse med den första tankporten 24.

Oavsett om ventilsliden 14 förskjuts åt höger eller vänster från det visade neutralläget, "öppet centrum"-låget, kommer den att helt blockera eller åtminstone kraftigt begränsa en passage som i neutralläget tillåter hyd- 10 15 20 25 30 526 764 5 raulvätska att utan något väsentligt tryckfall strömma genom ventilhusde- len 12 mellan en andra inloppsport 26 och en andra tankport 27 (portarna 26 och 27 är ej synligai fig. 1 och 3 men är markerade i fig. 2 och 4).

Om ett otillåtet högt tryck skulle uppträda i någon av arbetskanalema 20 och 21 kan denna arbetskanal via en tillhörande normalt stängd chock- ventil 28 resp. 29 (visade endast i fig. 1) sättas i förbindelse med det när- liggande urtaget 22 resp. 25 och således med den första tankporten 24.

Så långt den hittills har beskrivits är slidventilen 10 i fig. 1 konventionell ifråga om sin principiella uppbyggnad och funktion. I konventionella slid- ventiler av det beskrivna slaget avslutas dock arbetskanalema 20, 21 med en arbetsport som ansluts direkt till den drivna anordningen. Vidare är matarkanalen 17 i den konventionella ventilen inte som i fig. 1 öppen mot ytterytan på den första husdelen 12.

I den i fig. 1 visade slidventilen är arbetsportama 30, 31 anordnade i ven- tilhusdelen 13, och de kommunicerar med arbetskanalema 20 resp. 21 via var sin tryckkompenseringsventil 32 resp. 33. Var och en av dessa har en reglerkolv 34, 35, som är belastad mot öppet läge av en fjäder 36, 37; i det öppna läget kan hydraulvätska strömma utan något väsentligt tryck- fall förbi ventilen. Hydraulvätskans tryck på en mot arbetskanalen 20, 21 vänd sida på reglerkolven verkar på denna åt samma håll som fjädern 36, 37 således i öppnande riktning. Den andra sidan på reglerkolven 34, 35 är lika stor som den första och är ständigt utsatt för trycket i matarkanalen 17 och inloppsporten 19 via en kanal 38 i husdelen 13, en öppning 39 i husdelen 12 och en passage 40 i backventilen 18. Detta txyck verkar såle- des i stângande riktning mot fjäderkraften och mot trycket i arbetskanalen 20, 2 1.

Tillsammans med husdelen 13 bildar reglerkolven 34, 35 en genomström- ningspassage 41, 42 mellan arbetskanalen 20, 21 och arbetsporten 30, 10 15 20 25 30 526 764 6 31. l fig. 1 visas denna genomströmningspassage 41 för tryckkompense- ringsventilen 30 vid den första arbetsporten 20 stängd eller i det närmaste stängd (den mot kanalen 38 i husdelen 13 vända sidan av reglerkolven antas vara trycksatt), medan genomströmningspassagen 42 ßr tryckkom- penseringsventilen 31 vid den andra arbetsporten 3 1 visas vara helt öp- pen.

Rörelsen i den stångande riktningen hos reglerkolven 34, 35 mot fjäderns 36, 37 verkan kan begränsas av en pinne 43, 44 på kolvens ijädersida.

Når ventilsliden 14 under drift är förskjuten ät höger kommer reglerkolven 34 att hålla tryckskillnaden mellan kanalen 38 och arbetsporten 31 vid ett värde som är bestämt av kraften från fiädem 36. Tryckskillnaden mellan matarkanalen 17 och arbetskanalen 20 är maximerad till ett visst värde, och flödet till arbetsporten 30 kommer därmed att begränsas. Motsvaran- de gäller naturligtvis om ventilsliden 14 är förskjuten åt vänster.

Den i fig. 3 visade slidventilen 10A överensstämmer med ventilen 10 i fig. 1 frånsett att kanalen 38 i husdelen 13 inte står i förbindelse med ma- tarkanalen 17 utan med den andra inloppsporten 26, se fig. 4.

Det i fig. 2 schematiskt visade hydrauliska systemet utgörs av ett ventil- aggregat bildat av en inloppsventilsektion 45, två identiskt lika manöver- ventilsektioner, båda bildade av en slidventil 10 av det utförande som framgår av fig. 1, vidare en pump 46 med fast deplacement och en tank 47 för hydraulfluid (hydraulvätska). De tre ventilsektionerna 10 och 45 âr sammansatta till ett block i vilket ventilsektionerna kommunicerar direkt med varandra.

Inloppsventilsektionen 45 matas från pumpen 46 via en inloppsport 48 och innehåller dels en elstyrd avstängningsventil 49, som kommunicerar med inloppsporten 48 via ett par strypningar 50, 51, dels en tvåläges rikt- 10 15 20 25 30 526 764 7 ningsventil 52, som år direkt ansluten till inloppsporten 48 och i det ena läget har sitt utlopp är anslutet till tanken 47 medan den i det andra läget har sitt utlopp anslutet till den första inloppsporten 19 i den intilliggande manöverventilen 10, dels tvåläges proportionell ventil 53, som kan avleda en del av pumpflödet till tanken 47 och slutligen dels en tryckbegräns- ningsventil 54.

När systemet arbetar i tomgång pumpar pumpen 46 hydraulvâtska dels genom de två strypningarna 50 och 51 vid inloppet till avstângníngsventi- len 49 och genom denna och tillbaka till tanken 47, dels genom en stryp- ning 55 i en "öppet-centrum"-kanal 56 och genom manöverventilema 10 till tanken 47 och dels genom ventilen 52, vars slid står i det visade övre läget under påverkan av en fiäder för att leda olja utan nämnvärt tryckfall till tanken 47. Ventilen 53 är stängd.

Systemet aktiveras genom att ventilen 49 stängs. Stângningen medför att sliden i ventilen 52 går till det visade undre läget och sätter tryck på ma- növerventilernas inloppsportar 19 och att ventilen 53 intar öppet läge för att leda en stor del av flödet från pumpen 46 till tanken 47 . Även nu leder "öppet-centruifl-kanalen 56 en del av flödet från pumpen direkt till tan~ ken 47.

När någon av manöverventilerna 10, hår antaget den som ligger närmast inloppsventilsektionen 45, styrs ut genom att ventilsliden 14 förskjuts åt det ena hållet, åt vänster sett som i ñg. 1 antas hår, går hydraulvâtska via ventilen 52 till denna manöverventil genom dess backventil 18 och genom samma manöverventils txyckkompenseringsventil 32 och arbetsport 30 till den anslutna dubbelverkande drivna anordningen, i fig. 1 visad som en dubbelverkande cylinder C. Från denna går hydraulvâtskan tillbaka till den utstyrda manöverventilen 10 och genom denna via dess arbetsport 31, som nu alltså tjänar som returport, en till tryckkompenseringsventilen 33 hörande backventil 58 (txyckkompenseringsventilen 32 har en motsva- 10 15 20 25 30 526 764 8 rande backventíl 57) och tankporten 24 till tanken 47. Manöverventilens "öppet-centrum"-inlopp, som utgörs av den andra inloppsporten 26, är i detta läge helt eller åtminstone till stor del blockerat av manöverventil- sliden 14. Om pumpflödet överstiger det flöde som den drivna anordning- en kräver plus den del av flödet som eventuellt fortfarande går genom ”öp- pet-centnuN-kanalen 56, går överskottet direkt tillbaka till tanken genom ventilen 53 i inloppssektionen 45.

Förskjuts ventilsliden 14 istället åt vänster blir funktionen naturligtvis motsvarande med den enda skillnaden att arbetsporten 30 i stället för att vara matande tjänar som returport med hjälp av backventilen 57 och ar- betsporten 31 övertar rollen som matande arbetsport.

Den i ñg. 3 och 4 visade varianten av ventilema 10 arbetar på samma sätt med den skillnaden att styr-trycket till tryckkompenseringsventilerna 32, 33 tas från den andra inloppsporten 26 på den närmast inloppsventilsek- tionen 35 liggande manöverventilen 10, dvs. från "öppet-centrum"-kanalen 56.

Så länge pumpkapaciteten är tillräcklig störs inte styrningen av den last som den nämnda cylindem C representerar om även den andra manöver- ventilen 10 eller eventuella ytterligare liknande manöverventiler 10 styrs ut medan den första är utstyrd, detta tack vare den kompensering som tryckkompenseñngsventilerna 32 och 33 åstadkommer. Inte heller påver- kar en ändring av utstyrningen av en manöverventil 10 den funktion som en annan samtidigt utstyrd manöverventil 10 styr. Skulle pumpkapacite- ten inte räcka till vid utstyrning av flera manöverventiler kommer ingen ' funktion att bortfalla helt. Istället kommer den tillgängliga pumpkapacite- ten att fördelas med lika procentuella andelar på alla samtidigt aktiverade funktioner 526 764 9 Den visade och beskrivna placeringen av tryckkompenseringsventilerna 30 och 31 i en separat husdel 13 som år förenad med en annan husdel 12 är praktisk men givetvis inte på något sätt väsentlig för den uppñnningsenli- ga ventilens funktionsduglighet. Inte heller är det nödvändigt att alltid an- ordna tryckkompenseringsventiler på det visade sättet för båda eller alla arbetsportama.

Claims (4)

10 15 20 25 30 526 764 10 Patentkxav

1. Hydraulisk riktningsventil med dels ett ventilhus (12, 13) som har ett inlopp (19/26) för hydraulfluid från en pump (47), en arbetsport för anslutning till en driven hydrostatisk anordning (C), ett tankutlopp (24, 56) för anslutning till en hydraulfluidtank (47), och ett kanalsystem som är anslutet till inloppet, arbetsporten och tankutlop- Pet, dels en i ventilhuset rörlig ventilslid (14) för reglering av flöde av hydraul- fluid i kanalsystemet, varvid ventilsliden i ett neutrallâge håller en mellan inloppet och tankutloppet belägen första genomströmningskanal (56) öp- pen och en mellan inloppet och arbetsporten belägen andra genomström- ningsöppningskanal (20, 21) blockerad, medan den i ett arbetslâge håller den första genomströmningskanalen (56) blockerad och den andra genom- strömnirigskanalen (20, 21) öppen, kännetecknar! av att en tryckkompenseringsventil (32, 33) år anordnad mellan den andra genomströmningskanalen (20, 21) och arbetsporten (30, 31) för att tryckkompensera flödet från arbetsporten till den drivna anord- ningen (C).

2. Ventil enligt patentkrav 1 med ytterligare en arbetsport, varvid ven- tilsliden ( 14) år förskjutbar från neutralläget till två arbetslagen på var sin sida om neutrallåget och vid förskjutning av ventilsliden till det ena ar- betslaget en av arbetsportarna bildar en matningsport och den andra bil- dar en returport, medan vid förskjutning av ventilsliden till det andra ar- betslaget den andra arbetsporten bildar matningsport och den första bil- dar returport, kännetecknad av att en ytterligare tryckkompenseringsven- til (32, 33) år anordnad även för den ytterligare arbetsporten på motsva- rande sätt som den förstnämnda tryckkompenseringsventilen. 10 5 FJ 6 764 ll

3. Ventil enligt patentkrav 1 eller 2, kännetecknad av att tryckkom- penseringsventilen resp. tryckkompenseringsventilerna (32, 33) är anslu- ten / anslutna till en del (26) av inloppet (19, 26) som har förbindelse med tankutloppet (56) när ventilsliden (14) är i neutrallâget men saknar för- bindelse med tankutloppet när ventilsliden är i arbetslaget resp. ettdera av arbetslâgena.

4. Ventil enligt patentkrav l eller 2, kännetecknad av att tryckkom- penseringsventilen resp. tryckkompenseringsventilerna (32, 33) är anslu- ten/ anslutna till en del (19) av inloppet (19, 26) sem har förbindelse med arbetsporten (30, 31) resp. en av arbetsportarna när ventilsliden (14) åri arbetslaget resp. ettdera av arbetslâgena men saknar förbindelse med ar- betsporten resp. arbetsportarna ventilsliden år i neutrallåget.