CS243418B1 - Hydraulický nebo pneumatický odpor - Google Patents

Abstract

ŘeSení se týká hydraulického nebo pneumatického odporu. Sestává z vírové triody /10/, spojené výstupním vývodem /14/ s výstupem /6/ odpcT, zatímco se vstupem /5/ je spojena dvSma opačně orientovanými tangenciálními tryskami, první tryskou /11/ a druhou tryskou /12/, ústícími do vírové komůrky /13/, kde spojení těchto trysek se vstupem /5/ je provedeno prostřednictvím dvou paralelních spojovacích větví tvořených soustavou dutin, a to první větví a druhou větví /3/, kde první větev je ve svá části tvarována jako vírová dioda /20/, s diodovou vírovou komůrkou /22/, jež má výstupní otvor /21/ ve svém středu, spojený s první tryskou /11/ vírové triody /10/ a s tangenciální dá diodové vírové komůrky /13/ na jejím obvodu ústící vstupní tryskou /25/, jež je nepojena na vstup /5/. Odpor sestává z nejméně dvou vírových triod /10/ za sebou zapojených, přičemž první tryska /11/ následující vírové triody /10/ je vždy spojena s výstupním vývodem /14/ předcházející vírové triody /,0/ a druhé trysky /,2/ věech vírových triod /13/ jsou nepojeny přímo na vstup /5/. Vírové trioda /10/ nebo vírové triody /10/,'je-li jich více, jsou provedeny vytvořením dutin vírové komůrky /13/, dutin obou trysek /11, 12/ i dutin tvořících přívody k tryskám v tenkých destičkách s tlouétkou menSí než desetina příčného rozměru, např. tenkých kruhových destičkách vylisovaných z plechu, a podobně je vytvořením dutin v tenké destičce provedena vírová dioda /20/ a tyto destičky j30U naskládány ns sebe a vzájemně odděleny dělicími destičkami obsahujícími nutné propojovací otvory a jedná-li se o dělící destičku oddělující vírovou diodu /20/ 243418 od virové triody /10/, pak také výstupní otvor /21/ a celý svazek destiček je pak mechanicky vzájemně propojen.

Description

(54) Hydraulický nebo pneumatický odpor

ŘeSení se týká hydraulického nebo pneumatického odporu. Sestává z vírové triody /10/, spojené výstupním vývodem /14/ s výstupem /6/ odpcT, zatímco se vstupem /5/ je spojena dvSma opačně orientovanými tangenciálními tryskami, první tryskou /11/ a druhou tryskou /12/, ústícími do vírové komůrky /13/, kde spojení těchto trysek se vstupem /5/ je provedeno prostřednictvím dvou paralelních spojovacích větví tvořených soustavou dutin, a to první větví a druhou větví /3/, kde první větev je ve svá části tvarována jako vírová dioda /20/, s diodovou vírovou komůrkou /22/, jež má výstupní otvor /21/ ve svém středu, spojený s první tryskou /11/ vírové triody /10/ a s tangenciální dá diodové vírové komůrky /13/ na jejím obvodu ústící vstupní tryskou /25/, jež je nepojena na vstup /5/. Odpor sestává z nejméně dvou vírových triod /10/ za sebou zapojených, přičemž první tryska /11/ následující vírové triody /10/ je vždy spojena s výstupním vývodem /14/ předcházející vírové triody /,0/ a druhé trysky /,2/ věech vírových triod /13/ jsou nepojeny přímo na vstup /5/. Vírové trioda /10/ nebo vírové triody /10/,'je-li jich více, jsou provedeny vytvořením dutin vírové komůrky /13/, dutin obou trysek /11,

12/ i dutin tvořících přívody k tryskám v tenkých destičkách s tlouétkou menSí než desetina příčného rozměru, např. tenkých kruhových destičkách vylisovaných z plechu, a podobně je vytvořením dutin v tenké destičce provedena vírová dioda /20/ a tyto destičky j30U naskládány ns sebe a vzájemně odděleny dělicími destičkami obsahujícími nutné propojovací otvory a jedná-li se o dělící destičku oddělující vírovou diodu /20/ od virové triody /10/, pak také výstupní otvor /21/ a celý svazek destiček je pak mechanicky vzájemně propojen.

Vynález se týká odporů, též označovaných jako katarakty nebo restriktory, určené k tlumení průtoků v hydraulických nebo pneumatických soustavách. Zejména častý je požadavek takového tlumení v případech, kdy je hydraulicky nebo pneumaticky přenášen mechanický pohyb tak, že se v mechano-fluidickém převodníku převede na průtok tekutiny a ne konci přenosu se ve fluido-mechanlclcém převodníku zese převede ne mechanický pohyb.

Při tomto přenosu časové proměnných mechanických pohybů, zejména v případech, kdy vstupní mechanická síla rychle nerůstá s časem, se běžně vyskytuje požadavek postupně se zvyšujícího tlumicího účinku, který nepůsobí lineárně, ale má progresivní charakter.

Vyskytují se však situace, kdy je nutné, aby tlumení neovlivnilo rychlost přenosu, e považuje se ze účelné, aby se progresivní charakter projevil až s určitým časovým zpožděním. Je tomu tak zejména tehdy, jestliže vnější zpětnovazební efekty mohou v systému vyvolat nežádoucí oseileee.

Navíc se v takových případech často vyskytuje i požadavek asymetrie tlumení, kdy zpětný průtok odporem má být snědnější.

Typickým příkladem, kdy se s takovými požadavky lze setkat, jsou hydraulické nájezdové brzdy přívěsů, připojovaných za automobily. Potřeba citlivé a rychlé reakce brzd vynucuje konstrukci se značně velkým brzdicím účinkem, což však ze některých provozních režimů, nepř. při menším nákladu na přívěsu, může vést k brzdění příliš intenzivnímu.

Prudce zabrzděný přívěs přestává vyvozovat vstupní silový účinek na člen ovládající brzdu a ta se odbrzdí. Přívěs se potom ale opět pohybuje rychleji, eož vede k tomu, že je znovu intenzívně zabrzděn a tento eyklus se během brzdění několikrát opakuje.

Je to spojeno s oseilacemi, jež snadno vedou k nebezpečnému mechanickému namáhání součástek tažného zařízení. Odpomocí by byl zpožděný a přitom progresivní tlumicí účinek v hydrostatickém přenosu brzdné síly.

Pro snadné odtlečenl brzdieíeh elementů od třecího povrchu po odbrzdění je přitom žádána asymetrie tlumení, se snadným zpětným pohybem při odbrzdění.

Dosavadní pokusy o realizaci takto fungujícího odporu vedly k uspořádání s celou řadou pohyblivých součástek, např. postupně se otevírajících ventilků nebo přesouvaných šoupátek, v zevřené poloze zpravidla držených pružinami. Otevíráním se postupně mění průběh charakteristiky odporu.

K zajištění součástek, nepř. akumulační efekt tickými odpory.

časového zpoždění tohoto otevírání je pak nezbytné využít dalších pohyblivých pístů uzavírajících prostor vyplněný plynem, jehož stlačitelnost umožňuje charakterizovaný kapecitancí, spolu s pomocnými hydraulickými nebo pneumaZpoždění je pak důsledek přechodového procesu v soustavě s kapecitancí a disipancí, analogickému nabíjení kondenzátoru v elektrickém RC obvodu. Dostává se tak ovšem příliš složité, a tím drahé ústrojí, vzhledem k tomu, že celek má vlastně fungovat v soustavě jeko pouhý odpor.

Jednotlivé pohyblivé součástky se mohou zadřít nebo zaseknout, pružiny se mohou po čase zlomit, a to věe ohrožuje spolehlivost a životnost. Výroba přesně obráběných pohyblivých součástek a jejich uložení je přitom nákladná a náročná.

Pružiny nebo pružicí součástky musí být zhotovovány z kvalitního, proto dražšího materiálu. Montáž vyžaduje poměrně náročnou ruční práci. V provozu se může stát, že po demontážích jsou součástky zamontovány špatně, a dojde tak ke ztrátě funkční schopnosti.

Taká dosaženi funkce sa snadnějším zpětným průtokem je dosud řešeno dalěím ventilkem, který se otevírá při zpětném směru proudění a umožňuje pak tekutině protékat větším průřezem.

Tento ventilek zase musí být přidržován při dopředném průtoku v zavřené poloze pružinou. S tím Jsou spojeny stejné nevýhody jeko s dosažením progresivity tlumení.

Uvedené nevýhody lze odstranit hydraulickým nebo pneumatickým odporem ae zpožděným progresivním účinkem a usnadněným zpětným průtokem podle tohoto vynálezu, jehož podstatou je, že sestévé z virové triody, výstupním vývodem spojené s výstupem odporu, zatímco vstupem je spojena se dvěma opačně orientovanými tangenciálními tryskami, první tryskou a druhou tryskou, ústícími do vírové komůrky, kde spojení obou těchto trysek se vstupem je provedeno prostřednictvím dvou paralelních, spojovacích větví, kde první větev je ve své čésti tvarována jako vírové diodě, s diodovou vírovou komůrkou, jež mé výstupní otvor ve středu, spojený s první tryskou vírové triody a s tangenciálně do virové komůrky ne jejím obvodu ústící vstupní tryskou, jež je nepojena na vstup.

Podle vynálezu může být účelné, aby odpor měl více než jednu vírovou triodu. Jednotlivé vírové triody jsou za sebou zapojeny tak, že první tryska následující vírové triody je vždy spojena s výstupním vývodem předcházející vírové triody, přičemž druhé trysky všech vírových triod jsou zapojeny přímo ne vstup.

.Zejména je podle vynálezu účelné, aby odpor měl vírovou triodu nebo triody provedenu vytvořením dutin vírové komůrky, dutin obou trysek i dutin tvořících přívody k tryskám v tenkých, tj. méně než desetinu příčného rozměrní vysokých destičkách, například tenkých kruhových destičkách vylisovaných nebo jinak vytvořených z plechu.

Podobně pek má odpor v tomto uspořádáni vytvořením dutin v tenké destičce provedenu vírovou diodu, přičemž tyto destičky jsou naskládány na sebe a vzájemně odděleny dělicími destičkami, obsahujícími nutné propojovací otvory, a jedná-li se o dělicí destičku oddělující vírovou diodu od vírové triody, pek také výstupní otvor.

Celý svazek destiček je pek mechanicky propojen, nepř. sevřením všech destiček mezi koncové součástky, které obsahují přívody e vývody tekutiny, nebo je propojen například difúzním pájením.

Výhodou tlumicího odporu podle vynálezu tedy je, že se poměrně velmi jednoduše, jen uspořádáním několika málo dutin bez pohyblivých součástek, dosahuje funkce, jež byle dosavadními prostředky prakticky nedosažitelná, nebot dosavadní přístup s pohyblivými součástkami vedl k nepraktickému monstru.

Vynález umožňuje dosažení žádoucí funkce bez toho,' že by některá součástka byla výrazně mechanicky namáhána, e tím hrozilo její prasknutí. Nemůže dojít k poruše funkce eni tim, že by se některá součástka zadřela nebo zasekla.

Nemůže teké dojít k postupné degradaci funkčních vlastností tim, že by se některé součástky vyběhaly nebo se opotřebily jejich dosedací ploely nebo jejich uložení. Protože při zpětném směrní proudění nedochází k rotaci ve vírových komůrkách, dosahuje se automaticky bez dalších součástek usnadnění zpětného průtoku.

Při mechanickém vzájemném spojení součástek, nepř. destiček, v nichž jsou vytvořeny funkční dutiny, vlastně v jediný celek, je celé uspořádání extrémně odolné. Nemůže dojít k poškození vibracemi, nárazy, extrémními teplotními změnami, příp. radioaktivním zářením.

Odpadá nějaká náročnější montáž a s ní spojené nároky na kvalifikované pracovní síly.

Nemůže proto ani dojít k vadné funkci, jež by byla způsobena nesprávnou montáží buá ve výrobním závodě, nebo zejména při eventuálních opravách. Vzhledem ke své výrobní jednoduchosti, kdy odpor v doporučeném provedení sestává vlastně jen z několika plechových destiček spolu spojených, je významnou předností nízká výrobní cena.

Na připojeném výkresu je znázorněn přiklad uspořádání odporu podle vynálezu, použitého v systému hydraulické, např. nájezdové brzdy. Vlastní odpor sestává vlastně ze tří plechových destiček kruhového tvaru.

Ty jsou znázorněny ve střední části výkresu. V doporučeném uspořádání podle vynálezu jsou tyto destičky ve vzájemně netočených polohách neskládány nad sebou a vzájemně spolu spojeny, takže vytvářejí pevný blok s vnitřními dutinami pro průtok kapaliny.

Pro názornost vysvětlení funkce jsou věak na připojeném výkresu destičky znázorněny v rovině nákresny, tedy vedle sebe. Vzájemné propojení dutin v nich je naznačeno spojovacími čarami. Zjednodušeně a v mnohonásobně zmenšeně jsou pak na výkresu znázorněny oba převodníky brzdového systému.

V horní části výkresu je to mechano/fluidický převodník, převádějící vstupní mechanický pohyb ne průtok tekutiny. Jde o jednostranný pístový M/F převodník s pružinou zajištující zpětný pohyb pístu.

Podobně zjednodušeně je v dolní části výkresu naznačen fluido/mechenický převodník.

Jde o pístový lineární hydraulický motor, vyvolávající pohyb brzdového elementu přitlačovaného k rotující součásti přívěsu, tedy prakticky půjde u přívěsu spíše o diskovou brzdu s axiálním směrem pohybu brzdového elementu, zda však jde o pouze schematické znázornění.

Znázorněné provedení značí odpor podle vynálezu, obsahující pouze dvě vírové triody 2.0 a jednu vírovou diodu 20. V nich dochází k progresivnímu tlumení průtoku při narůstající* vstupním mechanickém působení v mechano/fluidickém převodníku, jak se v jejich vírových komůrkách 13 a diodová vírové komůrce 22 dostává protékající kapalina postupně do rotace.

Přechod do rotace přitom probíhá postupně, způsobem označovaným jako teleskopická sekvence: v dané virové triodě 10 k rotací dojde, až když nastal rotační stav ve všech předchozích vírových triodách lg a ve vírové diodě 20. v níž k rotaci dochází vidy nejprve.

Je tedy zřejmé, že k dotažení téměř libovolně velkého časového zpoždění lze naskládat obdobným způsobem za sebe téměř libovolný počet výrových triod 10. nikoliv pouze dvě, jako je tomu v přikladu provedení na výkresu.

Vírová dioda 20 i vírové triody 10 jaou v tomto příkladu provedeny jako destičky jednotného vnějšího tvaru, a to kruhového ae známkovým výřezem 2 zajištujícím jejich vzájemnou polohu tím, že do něj zapadá výstupek tělesa, do jehož dutiny jsou všechny tyto destičky vkládány.

Každá vírová trioda 10 má dvě trysky, sice první trysku 11 a druhou trysku 12. Ty obě ústí do vírové komůrky 13 provedené jako rozměrný kruhový otvor v destičce. Ústí do ni v tangenciálním směru, přičemž orientace první trysky 11 je opačné vzhledem k orientaci druhé trysky 12.

To znamená, že rotační pohyb kapaliny vyvolaný ve vírové komůrce 13 výtokem z první trysky JJ. má opačný smysl rotace než pohyb vyvolený výtokem ze druhé trysky JJ>. Vírová dioda gg mé diodovou vírovou komůrku 22 opět rotačně symetrického tvaru, v daném příkladu o stejná velikosti, do níž věak ústí jediná vstupní tryska 25 a to rovněž tangenciálně, takže výtok z ní vyvolá v diodové vírové komůrce g2 rotační pohyb kapaliny.

První z vírových triod 10 ve směru přenosu signálu od mechano/fluidiekého k fluido/meehenickému převodníku je nepojena na vstup £ popisovaného odporu podle vynálezu prostřed-; nictvím dvou spojovacích větví.

Ty probíhejí paralelně a jsou tvořeny soustavou dutin a kanálků. První větev mé právě ve své části vírovou diodu 20. zatímco druhá větev X představuje jednoduchý kanálek, spojující druhou trysku přímo se vstupem £.

Součástí druhé větve X je i průchozí otvor 23 v destičce vírové diody 2g, ovSem pro názornost jsou destičky znázorněny.tak, aby byly stejně orientované, a druhá větev X je znázorněné jako spojovací čára vedená mimo průchozí otvor χχ.

Vírové dioda xg je v první větvi zapojena tak, že její vstupní tryska X£ je spojena se vstupem £ vlastního odporu, tedy s mecheno-fluidiekým převodníkem, zatímco s první tryskou JX vírové triody 10 je propojen výstupní otvor 21 v ose diodové vírové komůrky χχ.

Výstupní otvor je ovSem zhotoven v samostatné dělicí destičce stejného tvaru, jako je třeba destička vírové triody 10, avšak má daleko jednodušší uspořádání dutin. Nejsou v ní žádné jiné otvory než výstupní otvor 21 β průchozí otvor XX, oba kruhového tvaru, takže není nutné tuto dělicí destičku zvlášl kreslit.

Také mezi oběma vírovými triodami lg je zcela stejná dělicí destička, v niž jsou jen dva otvory kruhového tvaru, a to výstupní vývod 1£ opět ležící v ose vírové komůrky XX a spojovací otvor, nacházející se v poloze průchozího otvoru 23 a umožňující průchod kapaliny ze vstupu £ průchozím otvorem 23 do druhé trysky 12 následující virové triody Xg.

Tak jsou všechny druhé trysky 12 všech vírových triod 10 vzájemně propojeny a připojeny na vstup £. Z posledního výstupního vývodu 14. v ose vírové komůrky XX poslední vírové triody 10. je vyveden výstup £ odporu podle tohoto vynálezu.

Při klidovém stavu systému se kapelins v dutinách nepohybuje. Začne-li na píatnici 101 mechano/fluidického převodníku vlevo nahoře působit síla stlačující pružinu 102. tedy přesouvající píst 1 směrem doprava, je vyltačována kapalina přicházející na vstup £ popisovaného odporu.

Na počátku takového působení oběma větvemi, tedy jak diodou 20. tak druhou větví X, pro· cházejí v zásadě stejně velké průtoky. Protože první tryska χΐ a drthá tryska XXimají opačnou orientaci, účinky výtoků z nich se navzájem ruší, nedochází tedy ve virové komůrce XX k rotaci.

Průtok kapaliny snedno postupuje do válce £ fluido/mechanického převodníku a přesouvá brzdový píst £ také doprava. Tím je brzdový element JO přitlačovén k rotující součástce a dochází k brzdění - odebírání její energie.

S určitým zpožděním, daným časem, jenž je zapotřebí k roztočení kapaliny v diodové vírové komůrce XX, se projeví zvětšení odporu proti průtoku v diodě 20. To je způsobeno tím, že při rotaci musí průtok směrem k výstupnímu otvoru χχ překonávat odstřédivé zrychlení.

Velikost odstředivého zrychlení směrem k ose rotace narůstá, jak se se zkracováním ramene, na němž se kapalina pohybuje při svém rotačním pohybu, musí zvětšovat tangenciální rychlost s ohledem na nezbytnost zachování točivosti, tj. momentu hybnosti částic tekutiny.

Jakmile dojde k takovému zvětšení odporu proti průtoku diodou 20. přestane být výtok z první trysky H vírové triody 10 stejný nebo alespoň srovnatelný s výtokem ze druhé trysky χχ.

Ten bude relativně mnohem větěí, což způsobí rotaci ve vírově komůrce £3. první z vírových triod počítáno od vstupu Ř k výstupu £. Tlm ee ovSem zcela analogicky změny rovnováha výtoku z první trysky £1 a druhá trysky 12 následující vírová triody ±£.

Opět se zpožděním, daným dobou nutnou k uvedení kapaliny ve vírové komůrce 1£ dc rotace ee tedy uzavře průtok následující vírovou triodou li a toto uzavírání postupně probíhá až k poslední vírové triodě l£ před výstupem £.

Jí ověem již žádná druhá větev £ neobchází a její vírovou komůrkou ££ protéká veěkerá kapalina přenášející brzdný účinek. Rotace v poslední vírové komůrce 13 a jí odpovídající vzrůst odporu proti průtoku se tedy uplatní jako tlumici účinek, zmenšující velikost průtoku od mechano/fluidického převodníku, hlavního brzdového válce ke fluido/mechanickému převodníku.

Při odbrzňování dochází ke zpětnému proudění. Tehdy ověem k žádné rotaci ve virových komůrkách 1£ ani v diodová vírové komůrce 22 nemůže nastat, zpětný pohyb je tedy snadnější, jak je požadováno, aby ee brzdící element 30 snadno oddálil od rotující součástky a nedošlo k jeho rychlému opotřebení.

Podobné uplatnění jako u nájezdových brzd může také být u omezovače brzdného účinku zadních kol, kdy je odpor podle vynálezu zařazen do přívodu kapaliny, resp. obecně tekutiny, k brzdám zadních kol.

Je známo, že přední náprava je při intenzívním brzdění více přitlačována k vozovce, intenzita brzdění předními brzdami by proto měla být větěí. Ověem na náledí při méně intenzívním brzděni, kdy přední náprava není tolik přitlačována, dojde pak u více brzdicích předních kol dříve k blokování než u kol zedních.

Zařazení odporu podle vynálezu má ten efekt, že při málo intenzívním brzdění, tedy i na náledí, brzdí všechny brzdy ee stejnou intenzitou, avšak ee zvětšujícím se brzdným úsilím a dobou brzdění se postupně zadní brzdy relativně odlehčují ve prospěch brzd předních.

I když řešení tohoto problému jsou již známa, uspořádáni podle vynálezu je mnohem jednodušší, levnější e spolehlivější v dlouhodobém provozu než doaud známá řeěení.

Předpokládá se využití odporu a opožděným progresivním účinkem především v automobilovém průmyslu, avšak lze nalézt řadu dalších uplatnění v nejrůznějších jiných průmyslových odvětvích, kde ee pracuje β průtokem tekutin, el již kapalin nebo plynů.

Claims (3)

1. předmět vynálezu

   1· Hydraulický nebo pneumatický odpor, vyznačující se tím, že sestává z vírové triody /10/, výstupním vývodem /14/, spojené s výstupem /6/ odporu, zatímco ee vstupem /5/ je spojena dvšma opačně orientovanými tangenciálními tryskami,první tryskou /11/ a druhou tryskou /12/, ústícími do vírová komůrky /13/, kde spojení těchto trysek ee vatpem /5/ je provedeno prostřednictvím dvou paralelních spojovacích větví tvořených soustavou dutin, a to první větví a druhou větví /3/, kde první větev je ve evé části tvarována jako vírová dioda /20/, e diodovou vírovou komůrkou /22/, jež má výstupní otvor /21/ ve svém středu, spojený 8 první tryskou /11/ vírová triody /10/ a e tangenciálně do diodové vírové komůrky ./13/ na jejím obvodě ústící vstupní tryskou /25/, jež je nepojena na vstup /5/·
2. 2. Hydraulický nebo pneumatický odpor podle bodu 1, vyznačující ae nejméně dvěma vírovými triodami /10/ za sebou zapojenými tak, že první tryska /11/ následující vírové triody /10/ je vždy spojena s výstupním vývodem /14/předcházející vírové triody /10/, přičemž druhé trysky /12/ všech vírových triod /13/ jsou napojeny přímo na vstup /5/.
3. 3. Hydraulický nebo pneumatický odpor podle bodu 1 nebo 2, vyznačující se tím, Se vírové triody /10/ jsou provedeny vytvořením dutin vírové komůrky /13/, dutin obou trysek /11, 12/ i dutin tvořících přívody k tryskám v tenkých destičkách, tj. s tloušlkou menší než desetina příčného rozměru, např. tenkých kruhových destičkách vylisovaných z plechu, a podobně je vytvořením dutin v tenké destičce provedena vírová dioda /20/, přičemž tyto destičky jsou naskládány na aebe a vzájemně odděleny dělicími destičkami obsahujícími nutné propojovací otvory a jedná-li se o dělicí destičku oddělující vírovou diodu /20/ od vírové triody /l0/, pak také výstupní otvor /21/, a celý svazek destiček je pak mechanicky vzájemně propojen, např. sevřením mezi koncové součástky obsahující přívody a vývody tekutiny nebo je propojen například difuzním pájením.