SE534272C2 - Säkerhetsventil - Google Patents

Description

534 272 slagbrottsventilen löser ut. Fördröjning kan i västa fall förorsaka skador på utrustningen och i sämsta fall att människor och djur som vistas i närheten dör.

Ett ytterligare problem med befintliga konstruktioner är att funktionen fór dessa är beroende av tryckvätskans viskositet. Ett ytterligare problem med befintliga konstruktioner är att dessa är flödesberoende fór sin funktion. Detta medför problem i samband med kallt väder där oljan är mera trögflytande än vid varm temperatur. Om konstruktionen ställs in efter förhållande som råder vid kall temperatur kan ventilens funktion väsentligen försämras vid varm temperatur. På motsvarande sätt kan ventilens funktion väsentligen försämras vid kall temperatur om denna ställts in vid varm temperatur.

Ett ännu ytterligare problem med föreliggande konstruktioner är att EU har utfärdat ett direktiv om en ny standard för slangbrottsventiler för fordon. Ett flertal av kända konstruktioner uppfyller inte kraven i den nya standarden.

Vissa typer av exempelvis elstyrda system är konstruerade för att känna av slangbrott eller andra typer av läckage i hydraulsystem och kan stängas av under vissa förhållanden såsom vid brott på ledning eller liknande.

Inkoppling av befintliga typer av slangbrottsventiler medför ett ytterligare problem med att svängdämparens funktion bortfaller. Bortfallet av svängdämpningsfunktionen kan resultera i att olyckor uppstår.

Ett mera specifikt problem uppstår vid situationer där en lyfianordning innefattar två hydraulcylindrar för manövrering av en skopa eller liknande. Om slangbrottsventilen inte löser ut tillförlitligt kan en av tryckcylindrama behöva ta upp hela lasten.

Känd teknik Slangbrottsventiler och liknande är sedan tidigare kända i ett stort antal varianter och utföranden. Exempelvis beskrivs i patentskriften EPl 503 1 2lBl en slangbrottsventil.

Konstruktionen skiljer sig från konstruktionen enligt den föreliggande uppfinningen.

Exempelvis är denna viskositets- och flödesberoende.

Ett exempel på en annan typ av slangbrottsventil beskrivs i det svenska patentet SE4l2946.

Konstruktionen skiljer sig i väsentlig omfattning från den föreliggande uppfinningens. 534 272 Även i patentskriften EP0952358 beskrivs en variant av en slangbrottsventil. Ventilen skiljer sig i väsentlig omfattning från konstruktionen enligt den föreliggande uppfinningen.

Det föreligger även servostyrda konstruktioner som är avsedda att indikera slangbrott samt förhindra att skador uppstår i samband med slangbrott. Denna typ av konstruktion marknadsförs exempelvis av det tyska företaget Beringer. Konstruktionen är dyr och komplicerad att tillverka. Vidare passar inte konstruktionen för en lastmaskin på grund av det komplicerade montaget. Exempelvis måste pilotledningar och liknande dras. Vidare medför konstruktionen att funktioner såsom en lastdärnpningsfunktion stängs av. Ändamålen med den föreliggande uppfinningen Det huvudsakliga ändamålet med den föreliggande uppfinningen är att åstadkomma en väsentligt förbättrad säkerhetsventil, slangbrottsventil än sedan tidigare kända konstruktioner.

Ett annat ändamål med den föreliggande uppfinningen är att åstadkomma en säkerhetsventil vilken är billig att tillverka. Ett ytterligare ändamål med den föreliggande uppfinningen är att åstadkomma en säkerhetsventil med en väsentligen mindre fördröjning än sedan tidigare kända konstruktioner. Ett ännu ytterligare ändamål med den föreliggande uppfinningen är att åstadkomma en slangbrottsventil som medför att svängningsdämparens funktion inte bortfaller vid montering av slangbrottsventilen till systemet.

Detaljerad beskrivning av uppfinningen Uppfinningen kommer att beskrivas närmare i det följande med hänvisning till bifogade schematiska ritningar som i exemplifierande syfie visar de för närvarande föredragna utförningsforrnema av uppfinningen.

Figur 1 visar ett schematiskt ett hydraulschema för en säkerhetsventil i enlighet med den föreliggande uppfinningen.

Med hänvisning till figurema visas en säkerhetsventil 1, med slangbrottventilfunktion, i enlighet med den föreliggande uppfinningen. Säkerhetsventilen 1 innefattar ett ventilblock 2, ventilhus eller liknande, vilket är försedd med minst en forsta port 3 och minst en andra port 4. Den första porten 3 och den andra porten 4 är förbundna med varandra via minst en kanal, såsom en genomströmningskanal eller liknande. Till säkerhetsventilens 1 första port 3 ansluts minst en ledning 5 såsom en slang, rör eller liknande. Ledningen 5 är i sin tur företrädesvis via en mellanliggande ríktningsventil 6 eller liknande ansluten till en tryckavgivande källa (ej 534 272 visad i figurer) såsom en hydraulpurnp 7 altemativt hydraultanken 8. Den andra porten 4 är ansluten till en hydraulisk komponent 9 såsom företrädesvis en hydraulcylinder.

Säkerhetsventilen 1 är avsedd att förhindra återströmning av vätska från hydraulkomponenten 2, såsom den i figuren visade hydraulcylindem, vid brott eller läckage på ledningen 5.

Säkerhetsventilen 1 är anordnad att känna av tryckskillnaden mellan tillflödets tryck och frånflödets tryck. När tryckskillnaden mellan säkerhetsventilens tillflöde, sidan mot ledningen 5, respektive frånflödessidan, sidan mot den hydrauliska komponenten 9, överstiger en viss nivå (värde) stänger säkerhetsventilen flödet genom säkerhetsventilen 1. Konstruktionen som möjliggör denna funktion kommer att beskrivas närmare i det följande.

Ventilblocket kan i altemativa utföringsformer vara försedd med minst en ytterligare port (anslutning) 10.

Säkerhetsventilen 1 innefattar ett ventilblock 2 med minst en första port 3 och minst en andra port 4. Flödet genom säkerhetsventilen mellan port 3 respektive port 4, styrs via minst ett ventilorgan ll som företrädesvis utgörs av en pilotstyrd tryckventil. Den pilotstyrda tryckventilen ll är normalt stängd. Den pilotstyrda tryckventilen 11 öppnas genom trycksättning av pilotledningen 12.

Det unika med den föreliggande uppfinningen är att den pilotstyrda tryckventilens pilotledning 12 (ledning för styrning av den pilotstyrda tryckventilen) ansluter till den första porten 3 via en första kanal (förbindelse eller liknande) 13 och den ansluter till den andra porten 4 via en andra kanal (förbindelse eller liknande) 14. I den första kanalen 13 finns en första strypníng 15. I den andra kanalen 14 finns en andra strypníng 16. Flödet vid strypningen 15 styrs av en pilotstyrd backventil 17. Backventilen är monterad mellan port 4 och strypningen 16. Den pilotstyrda backventilens 17 pilotledning 18 ansluter till kanal 14 mellan strypningen 16 och pilotledningen 12. Backventilen 17 förhindrar vid stängd position flöde från port 4 i riktning mot strypningen 16. Vid trycksättning av pilotledningen 18 öppnas backventilen 17.

Den första strypningen 15 har en större area än den andra strypningen 16. Genom att den första strypningen 15 har en större area än den andra strypningen 16 kommer det volymmässiga utflödet per tidsenhet att vara högre genom den första strypningen 15 än genom den andra strypningen 16. Vid brott eller läckage på slangen 3 eller ledningen kommer trycket i ledningen 3 att bli mindre än trycket i hydraulcylindem 2. Det volymmässigt större 534 272 utflödet via strypningen 15 i förhållande till inflödet via strypningen 16 medför en trycksänkning i pilotledning 12 och pilotledning 18. Trycksänkningen i pilotledningen 12 medför att den pilotstyrda tryckventilen 11 stänger. Trycksänkningen i pilotledningen 18 medför att den pilotstyrda backventilen 17 stänger. Genom att den pilotstyrda backventilen 17 stängs respektive den pilotstyrda tryckventilen ll stängs förhindras flöde från port 4 till port 3. Utflöde av hydraulolja från hydraulcylinderns trycksida förhindras därmed vid brott eller läckage på ledningen 3.

Förhållande mellan den andra strypningens 16 och den första strypningens 15 tvärsnittsarea ligger företrädesvis inom intervallet 0,3 till 0,7. Den andra strypningens tvärsnittsarea uppgår företrädesvis således till mellan 30 till 70 procent av tvärsnittsarean för den första strypningen. En optimal funktion uppnås när förhållande mellan den andra och den första strypningens tvärsnittsarea uppgår till cirka 0,5 det vill säga att den andra strypningens tvärsnittsarea uppgår till cirka 50 procent av tvärsnittsarean för den första strypningen.

Funktionen för den föreliggande uppfinningen avser en indikation av skillnader i flödet mellan den andra strypningen 16 och den första strypningen 15. Det volymmässiga flödet genom den första strypningen 15 skall vara större än det volymmässiga flödet genom den andra strypningen 16.

Storleken på strypningama 15 och 16 påverkar karaktären på säkerhetsventilens l funktion.

En mindre skillnad mellan den andra strypningens 16 och den första strypningens 15 tvärsnittsareor, medförande en skillnad i det volymmässiga flödet genom den andra strypningen respektive den första strypningen, gör systemet trögare. Vidare uppvägs svängningar i tryck av tillflödet till den andra porten.

Flöde mellan port 3 och port 4 är företrädesvis även möjligt via backventilen 19. Backventilen 19 möjliggör flöde i riktningen mellan port 3 och port 4. Backventilen 19 stänger flöden i riktningen mellan port 4 och port 3. Båda sidorna av den pilotstyrda tryckventilen 11 trycksätts genom konstruktionen som är speciellt viktigt vid start av hydraulsystemet.

Tryckventilens fjäderutrymme står i förbindelse med den omgivande atmosfären.

Förbindelsen symboliseras i figurema med position 20. Konstruktionen medför att fjäderkraften inte adderas till trycket i port 4 eller port 3. 534 272 I en altemativ utföringsfonn av säkerhetsventilen i enlighet med den föreliggande uppfinningen innefattar säkerhetsventilen även minst en tredje port (anslutning) 10. Den tredje porten 10 kopplas samman med hydraulcylindems minussida 21. Port 4 ansluts till hydraulcylindems plussida 22. Den tredje porten 10 står via minst en kanal 23 i förbindelse med pilotledningen 12 (vilken styr den pilotstyrda tryckventilen 11). F lödesriktningen genom kanalen 23 styrs av en backventil 24. Backventilen 24 möjliggör flöde från porten 10 mot pilotledningen 12 och stänger flödet från pilotledningen 12 mot port 9. Konstruktionen innefattar även en strypníng 25. Konstruktionen är avsedd att minimera problem som uppstår i samband med låg last mot hydraulcylindem.

Säkerhetsventilen 1 i enlighet med den Föreliggande patentansökan lärnpar sig speciellt vä] att använda i hydraulsystem som innefattar en funktion för svängningsdäinpning (lastdämpning) eller liknande. Hydraulsystemet innefattar därigenom minst ett elektriskt till och frånslagventil 26 samt en ackumulator 27. Svängningsdärnparen kan även innefatta en funktion för dämpning av dämpningssystemet bestående av en backventil 28 och en strypníng 29. Funktionen för svängningsdämpning utgörs av sedan tidigare känd teknik varför denna inte beskrivs mera ingående i denna patentansökan.

En tänkbar applikation för den föreliggande uppfinningen är att denna används till en lyftanordning innefattande en första hydraulcylinder och en andra hydraulcylinder. Den första hydraulcylindem är ansluten till en första tryckledning eller tryckslang. En första säkerhetsventil är ansluten till den första hydraulcylindem och en andra säkerhetsventil är ansluten till den andra hydraulcylindem. Genom säkerhetsventilernas funktion elimineras risken för överbelastning av den första hydraulcylindem 9 eller den andra hydraulcylindem 30 vid slangbrott.

I den detaljerade beskrivningen av den föreliggande uppfinningen kan konstruktionsdetaljer ha utelämnats som är uppenbara för en fackman, sådana uppenbara konstruktionsdetaljer ingår i den omfattning som krävs för att en fullgod funktion för den föreliggande uppfinningen skall uppnås. Även om vissa föredragna utförandeforrner har beskrivits i detalj, kan variationer och modifieringar inom ramen för uppfinningen komma att framgå för fackmännen inom området och samtliga sådana anses falla inom ramen för efterföljande patentkrav. Exempelvis är det tänkbart att den föreliggande uppfinningen har en säkerhetsventil som är direkt ansluten till hydraulcylindem eller ansluten via en ledning. 534 272 Fördelar med uppfinningen Med den föreliggande uppnås ett antal fördelar. Den mest uppenbara fördelen är att en effektivare slangbrottsventil erhålls med den föreliggande uppfinningen. En ytterligare fördel är att extra hydraulledningar inte behöver dras for säkerhetsventilens funktion.

Säkerhetsventilen vidare inte att elledningar eller liknande dras.

Konstruktionen blir säker för eventuellt skräp i oljan, exempelvis skräp från cylindem.

Skräpet medför att strypningen med den mindre diametem blir den som först riskerar att täppas igen. Om den mindre strypningen täpps igen stängs den pilotstyrda tryckventilen.

Skräp i systemet medför därför inte en försämring av systemets funktion.

En ytterligare fördel med det föreliggande systemet är att konstruktionen inte förorsakar att svängningsdämparens funktion faller bort i samband med att en slangbrottsventil monteras till systemet.

Claims (1)

1. 534 272 Patentkrav 1. Säkerhetsventil (1), av typen ledningsbrottsventil, för system med trycksatt vätska avsedd att anslutas mellan minst en ledning (5) och minst en första hydraulisk komponent (9) såsom en hydraulcylinder, med avsikten av att känna av brott eller läckage i ledningen (5) eller systemet före säkerhetsventilen (1), vars säkerhetsventil (l) innefattar ett ventilblock (2) försett med minst en första port (3) till vilken ledningen (5) ansluts och minst en andra port (4) till vilken den hydrauliska komponenten (9) ansluts, vars första port (3) och andra port (4) står i förbindelse med varandra via minst en genomströrnningskanal, vars genomströmningskanals flöde styrs av minst en pilotstyrd tryckventil (1 1) vilken styrs av trycket i minst en pilotledning (12) samt att säkerhetsventilen innefattar en backventil vilken medger flöde från den första porten (3) till den andra porten (4) förbi den pilotstyrda tryckventilen (11) kännetecknad av att den pilotstyrda tryckventilens (11) pilotledning (12) ansluter till den första porten (3) via en forsta kanal (13), innefattande en första strypning (15), samt att tryckventilens pilotledning (12) ansluter till den andra porten (4) via en andra kanal (14), vars andra kanal (14) är försedd med, eller utgörs av, minst en andra strypning (16) samt att flödet i den andra kanalen (14), mellan den andra porten (4) och den första strypningen (15), styrs av minst en pilotstyrd backventil (17), samt den första strypningens (15) tvärsnittsarea är större än den andra strypningens (16) tvärsnittsarea medförande ett högre volymmässigt genomflöde genom den första strypningen (15) i förhållande till det volymmässiga genomflödet genom den andra strypningen (16). Säkerhetsventil (1) i enlighet med patentkrav 1 kännetecknad av att förhållandet mellan den andra strypningens (16) och den första strypningens (15) tvärsnittsarea ligger inom intervallet 0,3 till 0,7. Säkerhetsventil (1) i enlighet med minst ett av tidigare patentkrav kännetecknad av att säkerhetsventilen (1) innefattar minst en andra port (10) som via minst en kanal (23) står i förbindelse med pilotledningen ( 12) samt att flödesriktningen genom kanalen (23) styrs av minst en backventil (24) vilken medger flöde från porten (10) mot pilotledningen (12) och stänger flödet från pilotledningen (12) mot port (10). 534 272 4. Säkerhetsventil (1) i enlighet med minst ett av tidigare patentkrav kännetecknad av att den pilotstyrda tryckventilens (11) fiäderutrymme är förbundet med den omgivande atmosfären.