Kombinationsventil

6.2

Kombinationsventil

Att CPS4 uppvisade ett nyckfullt beteende, exempelvis att lite signaltryck låg kvar även fast styrströmmen gick ner till noll, gav upphov till funderingar kring CPS4:ns konstruktion. Det misstänktes tidigt att huvudsliden var upphovsmak- eren till detta beteende. Dess rektangulära tvärsnitt, samt ovetskapen om hur väl

tryckutjämningsspåren fungerade bidrog till dessa misstankar, figur4.7. Den rek-

tangulära sliden kräver ett rektangulärt ventilhus. Under trycksättning är det inte omöjligt att detta blir för vekt och bågnar något, med följd att sliden kärvar.

I väntan på tillverkning och leverans av PDA3 och PDA6, vilket skulle ta några veckor, väcktes tankarna på en kombinationsventil. Om man förutsatte att proble- men med CPS4 härstammade från dess huvudslid var det nära till hands att börja skissa på en ny ventilkombination. Använder man PDA3 som pilotsteg och en liten rotationssymetrisk slid som huvudsteg, kan man förhoppningsvis få en väldigt liten och snabb pilotventil. Sliden från PVC25 piloten fick snart uppmärksamhet och visade sig i teorin vara alldeles ypperlig att använda som tryckstyrande element. Denna konstruktion skiljer sig inte principiellt från CPS4, men det viktiga är att få en huvudslid med tillfredsställande och kända egenskaper.

6.2.1

Konstruktion och laborationstest

En PVC25 pilotventil fick agera utgångsmaterial till kombinationsventilen. Först avlägsnades solenoiden med dess ankare och stång genom att gå in i underkant av solenoiden med ett stickstål i svarven. Efter att ha separerat solenoiden (överdel) med ventilhus och slid (underdel) syntes det snart att här fanns potential att modifiera.

Sliden hade styrning och tillräcklig tätspallt kring dess övre del för att kunna hålla ett tryck där, istället för som innan då en kraft överfördes via stången från ankaret. Ovanför sliden fanns ett precis så stort utrymme i ventilhuset som krävdes för att kunna sätta in en ändlägestapp med en o-ringstätning. Tanken var att tappen också skulle förses med en oljekanal för tryckstyrningen.

Efter denna positiva upptäckt spändes ventilhuset på nytt upp i svarven och planades i höjd med husets fästöron, med en slät yta att bygga vidare på som resultat.

Konstruktion av adapter för utvärdering av koncept

Det som nu krävdes för att tryckstyra sliden var att tillverka en ändlägestapp med oljekanal och o-ringstätning. Slidens funktionella ändlägen mättes upp och med utgångspunkt från dessa mått samt ventilhusets innerdiameter i överdelen tillverkades tappen.

Eftersom att även fäste och hydraulanslutning till oljekanalen krävdes tillverkades på enklaste sätt en rotationssymetrisk adapterplatta, för att utvärdera om det går

30 Nya ventilkombinationer och konstruktion av adapterplattor

(a) Solid. (b) Genomskärning.

Figur 6.3. Adapterplatta med ändlägestapp, oringsspår och hydraulanslutning, för

utvärdering av kombinationsventilskoncept. [3]

Trycksättning och mätdata

Adapterplattan monterades på ventilhuset och hela paketet skruvades fast i ett hy- draulblock i provbänken. Ventilhuset trycksattes enligt normalförfarande, som om det fortfarande hade varit en omodifierad PVC25. Oljekanalen i adapterplattan anslöts via en slang till en PVC25 pilot i originalutförande, för att kunna vari- era styrtrycket på elektrisk väg. När styrtryck kopplades på via adapterplattan, undersöktes om det förekom något externt läckage, villket det inte gjorde. Detta tydde på att o-ringstätningen fungerat som det var tänkt.

När det konstaterats att det inte förekom något externt läckage gjordes ett svep med svepgenerator för att se om signaltrycket följde styrtrycket, som verkar på motsvarande ände av sliden.

Detta visade sig fungera alldeles utmärkt, figur6.4. Signaltrycket följer styrtryck-

et mjukt och fint genom reglerområdet. Anledningen till att signaltrycket ligger något under styrtrycket är att det sitter en liten fjäder på undersidan av sliden. Denna fjäder är till för att garantera att ventilen håller öppet mot tank när den ej

är aktiv och ligger och reglerar. Fjäderkraften syns i figur6.4som den tryckskillnad

som uppstår mellan kurvorna, F = p · A. [11]

I den nedersta delen av figuren syns att kurvorna avviker från varandra. Detta fenomen beror av att styrtrycket understiger fjäderkraften. I övrigt följer signal- trycket styrtrycket linjärt. Hade detta samband avvikt vid en högre trycknivå skulle det tyda på ett större inre läckage från den tryckstyrande sidan av sliden till tankanslutningen.

En andra mätning gjordes efter att fjädern plockats bort, eftersom det inte längre fanns något ankare som med sin massa kunde påverka sliden. Den lilla massa som sliden själv består av är försumbar och kan lätt balanseras ut av ett mycket lågt signaltryck.

Figur6.5 visar den andra körningen när fjädern har plockats bort. Kurvorna

6.2 Kombinationsventil 31

sliden. Hacken som syns i trycken är en funktion av styrströmmen, vad dessa beror

på är inte fastställt. [22] Den drivning som används är svepgenerator och XP2 för

PWM generering.

Med dessa resultat verkar grunderna för kombinationsventilen vara i sin ord- ning. Det förekommer inget externt läckage och inget onormalt stort internt läck- age. Konceptet verkade lovande.

0 10 20 30 40 50 60 70 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 blå = styrtryck, grön −− = signaltryck tid [s] tryck [bar]

Figur 6.4. Styr- och signaltrycksvep för utvärdering av tryckstyrd PVC25-slid, med

fjäder. [3]

6.2.2

Design komplett kombinationsventil

Efter det lyckade experimentet ovan med att tryckstyra sliden påbörjades nästa steg, nämligen att konstruera en ny adapterplatta. Denna skulle monteras direkt på det modifierade ventilhuset och bestå av den ovan utvärderade ändlägestappen med o-ringstätning, samt en yta att fästa en PDA3 på. Det krävdes kanaldragning inne i blocket för att kunna försörja PDA3:ans tre portar, samt ytterligare modi- fiering av det ursprungliga ventilhuset för att få upp pumptryck till adapterplattan. Under utvärdering är det önskvärt att kunna mäta styrtrycket mellan PDA3 och PVC25-sliden, därför drogs en extra oljekanal i adapterplattan som fick mynna i en anslutning för tryckgivare.

Målet som ställdes med kombinationsventilen (ventilhus, adapterplatta och PDA3) var att den skulle rymmas på valfri pilotplats på en Parker L90LS ventil. Detta i sin tur ställde krav på adapterplattans utformning, eftersom ventilhuset och PDA3 redan hade sina fasta utformningar. Efter flera omarbetningar och in- passning av pappersmallar i en befintlig L90LS ventil blev resultatet enligt figur

6.6. Ändlägestappen med sitt o-ringsspår syns tydligast i figur6.6(a). Strax under

32 Nya ventilkombinationer och konstruktion av adapterplattor 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 blå = styrtryck, grön −− = signaltryck tid [s] tryck [bar]

Figur 6.5. Styr- och signaltrycksvep för utvärdering av tryckstyrd PVC25-slid, utan

fjäder. [3]

för o-ringar som skall täta anslutningarna för pump och tank mot ventilhuset. På motsvarande yta av ventilhuset mynnar uppborrade kanaler som har förbindelse med pump respektive tank.

På ovansidan av adapterplattan, figur 6.7, ser man överst en gängad anslut-

ning till tryckgivare för att mäta styrtrycket till sliden. Hålmönstret på mit- ten motsvarar de tre portarna på PDA3, samt två skruvanslutningar. De tre genomgående försänkta hålen är till för att skruva fast adapterplattan direkt på ventilhuset.