CS168790A3 - Process and apparatus for the control of a linear fluid-pressure motor - Google Patents

Description

Γ~ u>

i -c rr;i X to

Zařízení pro ovládání lineárního motoru BV1G87 - 30

-J i

Oblast techniky

Vynález se týká zařízení pro ovládání lineárního motoru,zejmérja vysokotlakého čerpadla, obsahujícího válec s pístem,jehož dvě vzájemně protilehlé strany jsou zásobovány střídavěpracovní tekutinou ze šoupátkového ústrojí, obsahujícího šou-pátko, které je posuvné mezi dvěma koncovými polohami účinkemřídicího ústrojí, jehož pohyb je vázán na pohyb pístu, při-čemž šoupátko obsahuje axiální průběžnou dutinu, ve které jeposuvně uloženo řídicí ústrojí, které je opatřeno propojova-cími částmi k propojení axiální průběžné dutiny s koncišoupátka při přemístění pístu do koncových poloh, a šoupátkoje opatřeno přívodními kanálky pro přívod pracovní tekutinydo axiální dutiny.

Lineární motory s řídicím ústrojím tohoto druhu mohou býtvyužívány například pro pohon čerpadel vysokotlakých praček,řezacích zařízení pro řezání paprskem kapaliny, pro zařízeník dávkování a vstřikování chemických látek, pro hydraulickésystémy nebo pro čerpání různých kapalin a plynů.

Dosavadní stav techniky U dosud známých lineárních motorů tohoto druhu se pístvrací do výchozí polohy úičnkem mechanického vratného ústrojís pružinou, kterou se píst přesouvá do opačné koncové polohya zajišťuje tak vratný pohyb pístu. Tato mechanická vratnáústrojí obsahují v mnohých případech kolenový mechanismus,zatížený pružinou, který je nezbytný k zajištění šoupátka vkaždé z koncových poloh. Konstrukce těchto známých lineárníchmotorů je velmi složitá, protože lineární motor obsahujevelký počet pohyblivých součástí a z tohoto důvodu je jehovýroba nákladná a kromě toho pracovní rychlost tohotolineárního motoru je omezená, protože zdvih není možno 2 vzhledem ke značné hmotnosti pístového systému provéstdostatečně rychle. Pístový systém také obsahuje díly, kterése mohou pohybovat axiálně vůči sobě při mrtvém chodu azčásti účinkem pružin, což zvyšuje vibrace motoru a vyvoláváznačně vysokou hladinu hluku. Z DE-PS 875 179 je znám lineární motor, jehož šoupátkoje opatřeno axiálně probíhající komorou, ve které je uloženoposuvné řídicí ústrojí, pohyblivé mezi dvěma koncovýmipolohami v souladu s pohybem pístu. Řídicí ústrojí jeopatřeno axiálně probíhající dutinou a jak šoupátko, tak takéřídicí ústrojí jsou opatřeny radiálními vstupními otvory,takže pracovní tekutina může vstupovat některými z těphtoradiálních vstupních otvorů a postupovat axiální dutinouřídicího ústrojí k jednomu nebo druhému koncovému povrchušoupátka v závislosti na vzájemné relativní poloze šoupátka ařídicího ústrojí. Aby se mohlo šoupátko pohybovat z jednékoncové polohy do druhé koncové polohy, je třeba nejprvezasunout řídicí ústrojí dovnitř šoupátka. To se uskutečňujepomocí samostatných koncových šroubů, vyčnívajících na vnějšístranu ventilové skříně a aktivovaných pomocným mechanismempomocí pístu. V důsledku výskytu neodstranitelných vůlí mezirůznými součástmi aktivačního ústroji pro řídicí ústrojía také díky tomu, že řídicí ústroji musí být zasouváno protiplnému tlaku pracovní tekutiny, je rychlost zdvihu a tímtaké pracovní rychlost motoru podstatné omezena, úroveň hlukuje vysoká a také opotřebení jednotlivých součástí motoru jeznačné, zatímco účinnost tohoto zařízení není optimální. Úkolem vynálezu je proto vyřešit ovládání lineárního mo-toru ovládacím zařízením, kterým by bylo možno dosáhnout zry-chleni zdvihu motoru a současně aby zařízení podle vynálezumělo jednodušší konstrukci, která by byla snadno vyrobitelnápři vynaložení nízkých nákladů, přičemž provoz zařízení proovládání lineárního motoru by měl být spolehlivější. 3

Podstata vynálezu

Tento úkol je vyřešen zařízením pro ovládání lineárníhomotoru podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, žeaxiální dutina šoupátka je opatřena na svých axiálně -vzdále-ných koncích dovnitř vystupujícími těsněními, dosedajícími naposuvné řídicí ústroji, procházející axiální dutinou šoupát-ka, přičemž řídicí ústrojí je opatřeno prvním úsekem s redu-kovaným průřezem, posuvným do polohy proti prvnímu těsněnínebo proti druhému těsnění pro propojení axiální dutinys některým s konců šoupátka. Řídicí ústrojí, uložené posuvně v axiální dutině šoupát-ka, je spojeno s pístem a tím je zajištěna synchronizace jehopohybu s pohybem pístu. Při pohybu řídicího ústrojí taktoovládaným pohybem při současném udržování šoupátka v jednépoloze tlakem pracovní tekutiny se dosahuje rychlejšího aúčinnějšího nastavení šoupátka do nových poloh bez potřebypoužití síly nebo složitého, hlučného a nákladného mechanis-mu, u které by obvykle mohlo docházet k rychlému opotřebenísoučástí nebo který by mohl obsahovat pružiny, které by semohly vlastní tíhou prověšovat. Rychlost Chodu motoru jemožno zvyšovat, aby se mohlo dosáhnout u zařízení se stejnouvelikostí a hmotností vyšších výkonů, přičemž i při zvýšenérychlosti chodu je možno dosáhnout dostatečně účinnéhotlumeni hluku na výstupu pracovní tekutiny pro pohonlineárního motoru, například tlakového vzduchu.

Podle výhodného provedení vynálezu je šoupátko uloženo všoupátkové komoře s koncovými stěnami, opatřenými průchozímiotvory s vloženým těsněním po obvodu otvorů, ve kterých jekluzně uloženo řídicí ústrojí, přičemž řídicí ústrojí mádruhý úsek a třetí úsek s redukovaným průřezem pro odvedenítekutiny z komory šoupátka průchozími otvory v koncovýchstěnách, umístěných v poloze protilehlé proti druhému úsekunebo třetímu úseku řídicího ústrojí v jeho koncových 4 polohách. Přehled obrázků na výkresech

Vynález je blíže objasněn pomocí příkladů provedenízařízení pro ovládání lineárního motoru podle vynálezu,zobrazených na výkresech, kde znázorňují obr. 1 podélný řez vysokotlakým čerpadlem, poháněným lineár-ním motorem se zařízením podle vynálezu, obr. 2 boční pohled na šoupátko lineárního motoru z obr. 1,zobrazené ve větším měřítku a částečně v řezu, a obr. 3 až 6 schematické podélné řezy lineárním motorem zobr. 1, znázorňující jednotlivé ovládací fáze.

X Příklady provedeni vynálezu

Na obr. 1 je znázorněno vysokotlaké čerpadlo 1, obsahu-jící vysokotlaký píst 2, spojený s pístnicí 3. K pístnici 3.je připojen hnací píst 4, který společně s válcem 5 tvořípracovní část lineárního motoru. Pracovní tekutina je přivá-děna potrubími 6, 7 střídavě do válce 5 a opět z něj odvádě-na na příslušné výstupní straně.

Tok pracovní tekutiny do prvního potrubí 6 a do druhéhopotrubí 7 se ovládá šoupátkovým ústrojím 8. Šoupátkovéústrojí 8 obsahuje šoupátko 9i, uložené posuvně v šoupátkovékomoře 10. Stěna šoupátkové komory 10, která je válcová, jetvořena pouzdrem 11. ve kterém jsou vytvořeny otvory vpříslušných místech proti ústí různých potrubí šoupátkovéhoústrojí 8.

Jak je zřejmé z obr. 2, šoupátko 9 je opatřeno průběžnouaxiální dutinou 12, která je na obou svých koncích opatřenatěsněními 13, 14. šoupátko 9 je opatřeno na své vnější obvodové ploše čtyřmi úse- v' - 5 - ky 15» 2ϋ» 12» se zmenšeným průměrem, z nichž dva střední, toznamená druhý úsek 16 a třetí úsek 17» jsou aktivní při přívodupracovní tekutiny do válce 5 a při jejím vypouštění z válce 5., za-tímco první úsek 15 a čtvrtý úsek 18 se podílejí na přívodu hnacítekutiny do axiální dutiny 12 uvnitř šoupátka <3, "bude podrob-něji objasněno v další části. Pro tento účel je první úsek 15 opa-třen prvním radiálním otvorem 19 a čtvrtý .úsek 18 j e opatřen druhýmradiálním otvorem 20. Všechny tyto úseky 15» 16, 22» 21 se zmenše-ným průměrem jsou od sebe utěsněné odděleny pomocí O-kroužků 21.

Jak je patrno opět z obr. 1, řídicí tyč 22 je pevně připojenak pístnici % 7 prodloužení její osy a také jako její pokračování naopačné straně hnacího pístu 2· ftídieí tyč 22 je uložena kluzně vprůběžné axiální dutině 12 šoupátka přičemž průměiy řídicí tyče22 a obou těsnění 15» H jsou vzájemně přizpůsobeny, aby se dosá-hlo utěsnění a uzavření axiální dutiny 12 na obou jejích koncích.Řídicí tyč 22 je opatřena štíhlým úsekem 25 s redukovaným průměrem,jehož délka je o něco větší než je dráha zdvihu šoupátka 9 a jehožprůměr je menší než vnitřní průměr obou těsnění 21» 14 šoupátka takže nachází-li se štíhlý úsek 25 proti jednomu nebo druhému z oboutěsnění 21» 14« 3® vnitřní axiální dutina 12 šoupátka % otevřenana jednom ze svých konců. . Řídicí tyč 22 je také opatřena druhým zeslabeným úsekem 24 atřetím zeslabeným úsekem 25, které mají zmenšený průměr a které po-dobným způsobem vytvářejí otvory za těsněními 21» 14 v koncovýchstěnách 26, 27 Šoupátka 9» nachází-li se hnací píst 4 a tím také řídicí tyč 22 v některé ze svých koncových poloh. Je-li otevřenprůchod první koncovou stěnou 26, je šoupátková komora 10 propoje-na přímo s okolním prostředím, zatímco je-li otevřen průchod ve druhé koncové stěně 27, je šoupátková komora 10 otevřena do okol-ního prostředí přes kanálek 28.

Lineární motor s ovládacím zařízením podle vynálezu je na obr. 1zobrazen uprostřed svého zdvihu. Směr pohybu jednotlivých součástía hnací tekutiny je naznačen šipkami. Hnací tekutina se přivádí došoupátkového ústrojí 8 přívodním kanálkem 29, která má, jak je zobr. 1 patrno, vnitřní odbočku 30. Hnací tekutina proudí z přívod-ního kanálku 29 otvorem v pouzdru 11, tvořícím stěnu Šoupátkovékomory JO, do prstencové dutiny, vymezené mezi vnějším obvodem tře-tího úseku 17 šoupátka 2 a vnitřní plochou pouzdra 11 do prvníhopotrubí 6 a tímto prvním potrubím 6 potom do hnacího válce £ na le-vou stranu hnacího pístu J-. Hnací tekutina je z druhé části hnacíhoválce 2 na pravé straně hnacího pístu £ vytlačována druhým potrubím7 a otvory v pouzdru 11 do prstencové dutiny, vymezené obvodovou plo-chou druhého úseku 16 šoupátka % a vnitřní plochou pouzdra 11, a od-tud otvory v pouzdru 11 do výfukového kanálku £1, vedoucího do vhod-ného místa podle konkrétní aplikace lineárního motoru a druhu po-užité hnací tekutiny. Šoupátko 2, které je v průběhu pohybu hnacího pístu 4 směremdoprava, umístěno ve své doprava přesunuté poloze, má svůj prvníúsek 15 umístěn proti vnitřní odbočce 30 přívodního kanálku 29 propřívod hnací tekutiny. V důsledku toho je vnitřní odbočka 30 pří-vodního kanálku 29 propojena prvním radiálním otvorem 19 šoupátka2 b vnitřní axiální dutinou 12 šoupátka <9. Činnost lineárního motoru bude podrobněji objasněna pomocí pří-kladů z obr. 3 až 6. 7 těchto příkladech je na obr. 3 znázorněnastejná situace jrako na obr. 1. - 7 -

Na obr.4 dosáhl hnací píst 4 svoji pravou koncovou polohu. Tím se štíhlý úsek 23 řídicí tyče 22 dostal do polohy proti druhé-mu těsnění 14 na pravém konci šoupátka 9. V důsledku toho proudíhnací tekutina propojením mezi axiální dutinou 12 šoupátka apravou koncovou částí Šoupátkové komory 10, ve které tak je tlako-vou hnací kapalinou vyvozen přetlak. Současně je druhý zeslabenýúsek 24 řídicí tyče 22 umístěn proti těsnění v první koncové stě-ně 26 šoupátkové komory 10, takže mezi oběma těmito součástmi jevytvořen průchod, který umožňuje propojení levého konce šoupátko-vé komory 10 s okolním prostředím. Jak je na obr. 4 naznačeno šip-kou, hnací tekutina se přivádí do pravého konce šoupátkové komory10 a vyvozuje tlak proti pravému konci šoupátka 9» které je taktlačeno směrem doleva. Zatímco probíhá posuv šoupátka směremdoleva, je hnací tekutina stále přiváděna axiální dutinou 12 Šou-pátka 2· V průběhu počáteční fáze tohoto posuvu je axiální dutina12 plněna hnací tekutinou prvním radiálním otvorem 19 a vnitřní odbočkou 30 přívodního kanálku 29» zatímco v průběhu následující fá-ze posuvu je hnací tekutina přiváděna drahým radiálním otvorem 20v šoupátku a přívodním kanálkem 29« Pro tento účel je vzájemnýodstup mezi radiálními otvory v.pouzdru 11 šoupátkové komory 10,protilehlými k výstupům přívodního kanálku 29 a vnitřní odbočky30, přibližně roven vzálenosti mezi prvním úsekem 13 a čtvrtýmúsekem 18 šoupátka Levá strana šoupátkové komory 10 bude ote-vřená v průběhu celého posuvu šoupátka směrem doleva, takže se v této části nevyskytuje žádný tlak, který by působil proti hna-cí tekutině, přičemž protože štíhlý úsek 23 řídicí tyče 22 je oněco delší než je délka zdvihu šoupátka 2» působí na pravou stra-nu šoupátka plný tlak hnací tekutiny i potom, kdy šoupátko %dokončilo svůj posuv. 8

Jakmile šoupátko 2 dosáhlo své levé polohy, zobrazené na ίobr. 5» směr proudění hnací tekutiny v prvním potrubí 6 a ve dru-hém potrubí 7 se obrátí. Hnací píst 4 a řídicí tyč 22 se začnoupohybovat směrem doleva. Pohyb řídicí tyče 22 způsobí po určitédráze uzavření axiální dutiny 12 šoupátka % na obou koncích, tak-že tlak vytvořený na pravé straně Šoupátka zůstává zachován azajištuje udržování šoupátka v jeho levé poloze, dokud hnacípíst 4 nedosáhne své levé polohy.

Tato situace je zobrazena na obr. 6. 7 této fázi se třetí ze-slabený úsek 25 řídicí tyče 22 dostal do polohy protilehlé k těs-nění ve druhé koncové stěně 27 Soupátkové komory 10, takže levákoncová část Soupátkové koraoty 10 je propojena prostřednictvímkanálku 28 s okolním prostředím. Současně se štíhlý úsek 25 řídi-cí tyče 22 dostává do polohy proti prvnímu těsnění 15 na levémkonci šoupátka Tím je dosaženo situace, ve které je hnací tekutina přiváděna přívodním kanálkem 29. druhým radiálním otvorem 20a vnitřní axiální dutinou 12 šoupátka £ do levého koncového úsekuSoupátkové komory 10, jejíž levá koncová stěna 26 je nyní uzavře-na oproti okolníma prostředí řídicí tyčí 22. Tlak vyvozený na le-vé straně šoupátka % tak tlačí šoupátko směrem doprava, takžese opět dosáhne situace sobrazené na obr. 5, po které se celý cy-klus znovu opakuje. Řešení podle vynálezu není omezeno jen na zobrazený a popsanýpříklad provedení, který může být v rozsahu předmětu vynálezu ob-měňován.

Claims (7)

1. 9 PATENTOVÉ

   &amp;;· i* N )ΚΙό·-Κ~ΤΤ ΡΚ168Ϋ-90

   1. Zařízení pro ovládáni lineárního motoru, zejména proovládání vysokotlakého čerpadla, obsahující válec s pístem,jehož dvě vzájemně protilehlé strany jsou střídavě zásoboványpracovní tekutinou ze šoupátkového ústrojí obsahujícího šou-pátko posuvné mezi dvěma koncovými polohami- účinkem řídicíhoústrojí, jehož pohyb je vázán na pohyb pístu, přičemž šoupát-ko obsahuje axiální průběžnou dutinu, ve které je posuvněuloženo řídicí ústrojí, které je opatřeno propojovacími část-mi k propojení axiální průběžné dutiny s konci šoupátka připřemístění pístu do. koncových poloh, a šoupátko je opatřenopřívodními kanálky pro přívod pracovní tekutiny do axiálnídutiny, vyznačující se tím, že axiální duti-na (12) šoupátka (9) je opatřena na svých axiálně vzdálenýchkoncích dovnitř vystupujícími těsněními (13, 14), dosedající-mi na řídicí ústrojí (22), přičemž toto řídicí ústrojí (22)je opatřeno prvním úsekem (23) s redukovaným průřezem, posuv-ným do polohy proti prvnímu těsnění (13) nebo do druhé polohyproti druhému těsnění (14) pro propojení axiální dutiny (12)s konci šoupátka (9).
2. 2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující setím, že šoupátko (9) je uloženo v šoupátkové komoře (10) skoncovými stěnami (26, 27), opatřenými otvory s vloženým těs-něním, ve kterých je kluzně uloženo řídicí ústrojí (22),přičemž řídicí ústrojí (22) má druhý úsek (24) a třetí úsek(25) s redukovaným průřezem pro odvedení tekutiny z komory(10) šoupátka (9) otvory v koncových stěnách (26, 27),umístěných v poloze protilehlé proti druhému úseku (24) nebotřetímu úseku (25) řídicího ústrojí (22) v jeho koncových po-lohách. 10
3. 3. Zařízení podle nároku 1 nebo 2, vyznačujícíse tím, že první úsek (23) s redukovaným průřezem mádélku větší než je délka zdvihu šoupátka (9).
4. 4. Zařízení podle nejméně jednoho z nároků 1 až 3, vy-značující se tím, že posuvné řídicí ústrojí(22) obsahuje řídicí tyč konstantního průměru, která má vprvním úseku (23), v druhém úseku (24) a ve-třetím úseku (25)redukovaný průřez.
5. 5. Zařízení podle nároku 4, vyznačující setím, že řídicí tyč je souosá s pístem (4) a je s ním pevněspojena. κ
6. 6. Zařízení podle nejméně jednoho z nároků 1 až 5, vy-značující se tím, že šoupátko (9) je opatřenonejméně čtyřmi axiálně vedle sebe uspořádanými úseky (15, 16,17, 18), které jsou od sebe odděleny těsnicími kroužky (21) akteré mají redukované vnější průměry, přičemž vnější dvaúseky (15, 18) jsou opatřeny přívodními kanálky (19, 20) propřívod pracovní tekutiny do axiální dutiny (12) šoupátka (9).
7. 7. Zařízení podle nároku 6, vyznačující setím , že komora (10) šoupátka (9) je opatřena přívodnímiotvory (29, 30), zaústěnými do axiálně oddělných částí, při-čemž odstup mezi těmito částmi je roven vzdálenosti mezivnějšími úseky (15, 18) šoupátka s redukovanými průřezy.