DK164693B - Regulator til belastningsaffoelende hydraulikanlaeg - Google Patents

Description

DK 164693 B

Opfindelsen angår fluidumregulatorer og mere specielt regulatorer, som benyttes i belastningsaffølende hydraulikanlæg og af den i indledningen til krav 1 angivne art.

Det vil forstås at den foreliggende opfindelse med 5 fordel kan benyttes i en hvilken som helst type fluidumregulator, der anvendes til regulering af en strøm af fluidum fra en fluidumtrykkilde til et fluidumstyret apparat, hvor fluidumkilden indbefatter trykafhængige organer til at variere fluidumtilførslen til regulatoren. Opfindelsen er især 10 nyttig i forbindelse med regulatorer såsom styrereguleringsenheder i et køretøjs hydrauliske styresystem, og opfindelsen beskrives i forbindelse hermed.

Anvendelsen af belastningsaffølende regulatorer er blevet stadig mere populær, dels fordi sådanne regulatorer resulterer i en konstant fluidumstrømning ved en given ratomdrejningshastighed uanset styrebelastningen, og dels fordi sådanne regulatorer sparer en væsentlig mængde energi i sammenligning med konventionelle regulatorer med åbent og lukket center.

20 Belastningsaffølende regulatorer anvendes normalt i et system af den art, der er vist i beskrivelsen til USA--patent nr. 3.455.210. Disse systemer indbefatter en belastningsaffølende prioriterings-styreventil, som direkte leder strømmen fra pumpen til enten den belastningsaffølende re-2^ gulator, der er prioriteringsorganet, eller til et hjælpe--belastningskredsløb i afhængighed af variationer i styrebelastningssignalet. Til at begynde med var belastningssignalet i disse systemer et "statisk'· belastningssignal, dvs. der var ingen strøm i belastnings-signalkredsløbet i statio-3® nær tilstand. Ligeledes benyttede de til at begynde med solgte belastningsaffølende systemer faste fortrængningspumper, og på grund af den fra pumpen leverede konstante strømning, var reaktionstiden i systemet almindeligvis tilfredsstillende ved ændringer i det statiske belastningssignal.

Senere har man anvendt belastningsaffølende regulatorer i systemer, der indbefatter belastningsaffølende pumper,

O

DK 164693 B

2 dvs. at belastningssignalet fra regulatoren transmitteres både til den belastningsaffølende prioritets-strømningssty-reventil og til den belastningsaffølende pumpe. Idet den be-lastningsaffølende pumpe kun leverer fluidum som reaktion 5 på et behov for fluidum,og dens pumpeslag må forøges for at gøre dette, har det vist sig, at systemets reaktionstid ikke altid er tilfredsstillende, når der anvendes et statisk belastningssignal, der udtages til systemets reservoir, når regulatoren står i neutral stilling.

10 Til dels for at forbedre systemets reaktionstid har der været udført et stort arbejde indenfor denne teknik med henblik på at bruge "dynamiske" belastningssignaler, dvs. belastningssignaler, hvor en lille mængde fluidum pumpes fra prioriterings-udløbsåbningen i prioriterings-strømningsstyre-15 ventilen gennem belastningssignalkredsløbet og ind i fluidumregulatoren, hvor den genforenes med hovedstrømningen neden-strøms for dennes variable strømningsreguleringsåbning. Anvendelsen af dynamiske belastningssignaler har andre fordele ud over den forbedrede reaktionstid. F.eks. tillader det dy-20 namiske signal, der strømmer mod regulatoren, anvendelse af en kontraventil i belastningssignalledningen, hvilket hindrer "ratslag" ved at forhindre udstrømning af fluidum fra regulatoren, når der styres mod et volumen af fluidum, der er indespærret i styrecylinderen.

25 Under det første arbejde med dynamiske belastnings signalsystemer var regulatorerne de samme, som de der var blevet anvendt ved statiske belastningssignaler. Et resultat heraf var forekomsten af "høje overgangstryk" dvs., at der, når reguleringsventilen var ved at gå over fra neutral stil-30 ling til fuldt aktiveret stilling, ville ske en betydelig opbygning af tryk mellem pumpen og prioriterings-strømningsstyr eventilen. Denne trykopbygning fremkaldte en alt for stor belastning af både pumpen og køretøjets motor, og ned-droslingen af fluidet under højt tryk frembragte varme og 35 spild af motorens hestekrafter.

3

DK 164693 B

Det er derfor formålet med opfindelsen at anvise en belastningsaffølende fluidumregulator til anvendelse i systemer, der benytter et dynamisk belastningssignal, hvilken regulator i hovedsagen er i stand til at eliminere den for-5 an beskrevne tilstand med høje overgangstryk.

Dette og andre formål med opfindelsen er opnået ved hjælp af en forbedret regulator til brug i systemer af den foran beskrevne type. Regulatoren er af den i indledningen til krav l angivne art og er karakteristisk ved: 10 a) en sådan udformning, at den tredie variable åbning begynder at åbne, i det mindste så snart som den første variable åbning begynder at åbne, når ventilorganerne bevæges fra neutral stilling til arbejdsstilling, hvorhos den tredie variable åbning opnår et forud fastsat gennemstrøm-15 ningsareal X, inden den første variable åbning opnår det nævnte gennemstrømningsareal X; og b) den variable afløbsåbning forbliver åben, i det mindste indtil den tredie variable åbning begynder at åbne, således at trykspidser i strømningsbanerne reduceres væ-20 sentligt, når ventilorganerne bevæger sig fra neutral stilling til arbejdsstilling.

Opfindelsen forklares nærmere i forbindelse med tegningen, hvor fig. 1 viser et hydraulikskema for et belastningsaf-25 følende, hydrostatisk servostyringssystem af den type, hvori opfindelsen er anvendelig, fig. 2 et aksialt snit gennem en fluidumregulator i-følge opfindelsen, fig. 3 et fragmentarisk overlapningsbillede af ven-30 tilarrangementet i regulatoren i fig. 2, men i større målestok, fig. 4 i endnu større målestok et fragmentarisk billede svarende til fig. 3 og illustrerende en udformning af åbningsrækkefølgen ifølge opfindelsen, 35 fig. 5 en grafisk fremstilling af åbningsarealet i forhold til ventiludsving i udførelsesformen i fig. 4, fig. 6 et delbillede svarende til fig. 4 og illu-

O

4 DK 164693 B

strerende en alternativ udførelsesform for åbningsrækkefølgen i regulatoren ifølge opfindelsen, og fig. 7 en grafisk fremstilling svarende til fig. 5 for udførelsesformen i fig. 6.

5 I fig. 1 er skematisk vist et hydrostatisk styre system til et køretøj med en fluidumregulator ifølge opfindelsen. Systemet indbefatter en fluidumpumpe 11, der her er vist med en belastningsaffølende fortrængnings-styremekanisme 13. Systemet indbefatter også en pilotstyret, belastnings-10 affølende prioriterings-strømningsventil 15. Ventilen 15 fordeler fluidumstrømningen fra pumpen 11 mellem 1) et primært kredsløb indbefattende en fluidumregulator 17 og en fluidumbetjent styrecylinder 19 og 2) et belastningsaffølende hjælpekredsløb, der som en helhed er betegnet 21.

15 Idet der stadig refereres til fig. 1 ses, at fluidum regulatoren 17 har en tilgangsåbning 23, en returåbning 25 og et par styreåbninger 27 og 29, der er forbundet med de modstående ender af en fluidummotor 19. Regulatoren 17 har endvidere en belastningssignalåbning 31, som er forbundet med 20 en belastningssignalledning 33, hvilken ledning 33 også er forbundet med en signalåbning 35 i prioriteringsventilen 15.

Den ene ende af en signalledning 37 er forbundet med signalledningen 33, og den anden ende af ledningen er forbundet med tilgangsåbningen i en gliderventil 39. Den anden tilgangs-25 åbning i gliderventilen 39 er forbundet med en belastningssignalledning 41 i hjælpebelastningskredsløbet 21. Gliderventilens 39 afgangsåbning er over en signalledning 43 forbundet med fortrængnings-styremekanismen 33 i pumpen 11, således at mekanismen 13 altid reagerer overfor det højeste 30 af de to belastningstryksignaler i signalledningerne 37 og 41.

Prioriterings-strømningsstyreventilen 15 kan være af den type, som er beskrevet i beskrivelsen til USA-patent nr. 3.455.210, hvortil der her refereres. Prioriterings-sty-35 reventilen 15 indbefatter en prioriterings-afgangsåbning 45, som er forbundet med tilgangsåbningen 23 i regulatoren 17, og en overløbs-afgangsåbning 47, som er forbundet med hjælpe-

5 DK 164693 B

o kredsløbet 21. Anbragt i serieforbindelse mellem prioriterings-afgangsåbningen 45 og tilgangsåbningen 23 findes en kontraventil 48, som fortrinsvis er en kombineret kontraventil og "trykfald"-ventil af den type, som er omhandlet i 5 beskrivelsen til USA-patent nr. 4.011.721, der indgår som reference heri. Kontraventilen 48 er indrettet til at kunne opretholde et næsten konstant trykfald over ventilen uanset strømningshastigheden gennem den.

Prioriterings-styreventilen 15 indbefatter en ven-10 tilglider 49, som af en trykfjeder 51 er påvirket hen mod en stilling, der tillader i hovedsagen al indstrømmende fluidum at strømme til prioriterings-afgangsåbningen 45. Fjederen 51 hjælpes af trykket i en signalledning 53, der forbinder åbningen 35 og den øverste ende (i fig. 1) af glideren 15 49. Modsat disse forskydningskræfter virker trykket som ud øves af et pilotsignal 55, som fra prioriterings-afgangsåbningen 45 kommunikeres til den nederste ende (i fig. 1) af glideren 49. Den generelle opbygning og virkemåden af prioriterings-styreventilen 15 er velkendt og beskrives ikke 20 nærmere her, da den ikke udgør nogen del af opfindelsen.

I den her omhandlede udførelsesform for opfindelsen er prioriterings-styreventilen 15 af den type, som tilvejebringer et "dynamisk" belastningssignal, dvs. at der er en faktisk strømning gennem belastningssignalledningerne, i ste-25 det for at der blot er tilvejebragt et "statisk" belastningssignal, dvs. at der ikke er nogen strømning gennem signal-ledningerne, undtagen i overgangstilstandene. Til at tilvejebringe det dynamiske belastningssignal, findes en strømningsbane 57, der forbinder prioriterings-afgangsåbningen 45 med 30 signalledningen 53, og tillader en strømning ind i signalledningen 53. Den dynamiske signalstrømning er begrænset af en fast åbning 59 i strømningsbanen 57. Desuden indbefatter signalledningerne 53 og 55 dæmpningsåbninger hhv. 63 og 65 til dæmpning af variationerne i de modsatte tryksignaler, 35 der virker på glideren 49.

Fluidumregulatoren 17, som er vist mere detaljeret i fig. 2 og 3, kan være af den type, som er vist og beskrevet i beskrivelsen til USA-patent nr. Re.25.126, der indgår

O

6 DK 164693 B

som reference heri. Under en styreoperation fastlægger fluidumregulatoren 17 en strømningsbane, der forbinder tilgangsåbningen 23 med styreåbningen 27. Denne fluidumstrømningsbane går gennem en fluidummåler 67 og indbefatter en variabel 5 hoved-strømningsreguleringsåbning 71 og en variabel åbning 72, der er i forbindelse med fluidummålerens 37 tilgangsåbning. Fluidum sendes fra afgangsåbningen (målt) i fluidummåleren 67 gennem en variabel åbning 73 og en variabel åbning 74 til styreåbningen 27. Fluidum, der er fortrængt af 10 cylinderen 19, returnerer gennem styreåbningen 29 og strømmer gennem en variabel åbning 75 til returåbningen 25 og derfra til et fluidumreservoir 77. Belastningssignalåbningen 31 er også forbundet med returåbningen 25 gennem en variabel afløbsåbning 76.

15 I betragtning af foranstående reference til USA- patent nr. Re.25.126 beskrives fluidumregulatoren 17 her kun kort under henvisning til fig. 2. Regulatoren 17 består af flere sektioner indbefattende et ventilhus 79, en portplade 81, fluidummåleren 67 og et endedæksel 83. Disse sek-20 tioner holdes sammen i tæt berøring med hinanden ved hjælp af et antal bolte 85, som er skruet ind i huset 79. Huset 79 er forsynet med tilgangsåbningen 23, returåbningen 25 og styreåbningerne 27 og 29 (ikke vist i fig. 2). Ventilhuset 79 har en cylindrisk ventilboring 87, en ringformet rille · 25 89, der er i forbindelse med tilgangsåbningen 23, en ring formet rille 91, der er i forbindelse med returåbningen 25, . og et par ringformede riller 93 og 94 der er i forbindelse med styreåbningerne 27 hhv. 29.

Roterbart lejret i ventilboringen 89 findes styre-30 ventilen, der indbefatter et primært, roterbart ventilorgan (glider) 95 og et dermed samvirkende, og i forhold til dette roterbart følger-vent ilorgan (bøsning) 97. Ved den forreste ende af glideren 95 findes et parti med reduceret diameter, som danner et sæt indvendige noter, der tilvejebrin-35 ger en direkte mekanisk forbindelse med et rat W. Glideren 95 og bøsningen 57 beskrives nærmere i det følgende.

Fluidummåleren 67 kan være af en hvilken som helst

O

DK 164693 B

7 passende konstruktion, men i den foreliggende udførelses-form indbefatter den en tandhjulsmekanisme med en indvendigt fortandet stator 101 og en udvendigt fortandet rotor 103. Rotoren 103 har et sæt indvendige noter 105, som er i 5 indgreb med et sæt udvendige noter 107, der er udformet på den bageste ende af en drivaksel 109, der har en gafelfor-met forreste ende, hvormed den kan sættes i drivforbindelse med bøsningen 97 ved hjælp af en tap 111. Trykfluidum, der strømmer gennem ventilen som følge af drejning af glideren 10 95, vil således strømme til fluidummåleren 67 og fremkalde en orbital og roterende bevægelse af rotoren 103 inden i statoren 101. Denne bevægelse af rotoren 103 fremkalder følgerbevægelse af bøsningen 97 ved hjælp af drivakselen 109 og tappen 111 til opretholdelse af en passende relativ for-15 skydning mellem glideren 95 og bøsningen 97 svarende til en given rotation af styreratet W. Når styrepåvirkningen er afsluttet bringer tandhjulsmekanismen bøsningen til ventiludsving til blokering af strømningen til eller fra cylinderen. Et antal bladfjedre 113, der strækker sig åbninger i 20 glideren 95 og bøsningen 97, tvinger bøsningen mod neutral stilling i forhold til glideren.

Ventilhuset 79 danner et antal aksialt forløbende boringer 115, der hver gennem en åbning i portpladen 81 står i forbindelse med et af de ekspanderende eller kontrak-25 terende voluraenkamre, som dannes ved samvirken mellem tænderne på statoren 101 og rotoren 103. Forbindelsen mellem hver af de aksiale boringer 115 og ventilboringen 47 er en målepassage 117, der fungerer i tilknytning til ventilarrangementet på en måde, som beskrives i det følgende.

30 I fig. 3 er noget detaljeret vist grænsefladen mel lem glideren 95 og bøsningen 97, hvor ventilvirkningen optræder. For at lette illustreringen og forståelsen er elementer af bøsningen 97 vist med fuldt optrukne linier og elementer af glideren 95 med punkterede linier, undtagen 35 hvor de er synlige gennem en åbning i bøsningen 97.

Ventilglideren 95 har en rundtgående rille 119 og et antal slidser 121, der forløber aksialt til højre i fig.

O

DK 164693 B

8 3 og er .i forbindelse med rillen 119. I forbindelse med rillen 119 er ligeledes et antal slidser 123, der forløber ak-sialt til venstre i fig. 3. Ventilglideren 95 har også flere par aksiale slidser 125 og flere individuelle aksiale slid-5 ser 127. Nær hver af sliderne 121 findes en afløbsåbning 129, hvis funktion beskrives i det følgende.

Ventilbøsningen 97 har i det mindste én afløbsåbning 131 og flere tilførselsåbninger 133, som til stadighed er i forbindelse med tilgangsåbningen 23. Til venstre for tilfør-10 selsåbningerne 133 er anbragt flere måleåbninger 135, som skiftevis forbindes med de ekspanderende volumenkamre og de kon trakter ende volumenkamre i fluidummåleren 67 ved en kom-mutatorvirkning med målepassagerne 117 som velkendt indenfor denne teknik. Ventilbøsningen 97 har også et antal cylinder-15 åbninger 137, som er i fluidumforbindelse med styreåbningen 27, og et antal cylinderåbninger 139, som er i fluidumforbindelse med styreåbningen 29. Ventilbøsningen 27 har endvidere i det mindste et par belastningsåbninger 141, som er i fluidumforbindelse med belastningssignalåbningen 31. Ende-20 lig har bøsningen 37 et antal returåbninger 143, som er i stadig fluidumforbindelse med returåbningen 25.

Ved betragtning af fig. 3 i forbindelse med fig. 1 beskrives de i fig. 1 skematisk viste variable åbninger 71--76 nu kort i forbindelse med glider-bøsningkonstruktionen 25 i fig. 3. Når glideren 95 og bøsningen 97 står i deres indbyrdes neutrale stilling, er hver af afløbsåbningerne 131 i forbindelse med både den nærmeste aksiale slids 121 og den nærmeste afløbsåbning 129 og tillader strømning fra det be-lastningsaffølende kredsløb gennem belastningsåbningerne 141 30 og derfra gennem de aksiale slidser 123, rillen 119 og slidserne 121. Gennemstrømningsarealet, som er bestemt af overlapningen mellem åbningen 131 og slidsen 121 og åbningen 129 indbefatter den variable af løbsåbning 76 i fig. 1. Når glideren 95 og bøsningen 97 forskydes fra neutral stilling hen 35 mod den i fig. 3 viste overgangsstilling (mellemstilling) aftager gennemstrømningsarealet i afløbsåbningen 76 (se fig.

5 og 7) .

O

DK 164693 B

9

Idet glideren og bøsningen drejer begynder forskellige andre åbninger og slidser lidt efter lidt at kommunikere til dannelse af de variable åbninger 71-75, som alle er i modsætning til afløbsåbningen 76 derved, at de variable 5 åbninger 71, 72 og 75 har et nul-gennemstrømningsareal, når glideren og bøsningen står i neutral stilling, og derefter begynder at åbne, når glideren og bøsningen bevæges i overgangsstilling fra neutral stilling til fuldt åben arbejdsstilling. Hoved-strømningsstyreåbningen 71 er dannet af over-10 lapningen mellem tilførselsåbningerne 133 og det nærmeste aksiale slidser 123. Den variable åbning 72 dannes af overlapningsarealet af skiftende måleåbninger 135 og de aksiale slidser 123, medens den variable åbning 73 dannes af overlapningsarealet af den øvrige del af måleåbningerne 135 og 15 de aksiale slidser 125. Den variable åbning 74 dannes af o-verlapningsarealet af cylinderåbningerne 137 og de aksiale slidser 125, medens den variable åbning 75 dannes af overlapningsarealet af cylinderåbningerne 139 og de aksiale slidser 127. Det bemærkes i fig. 3, at de aksiale slidser 127 er 20 i forholdsvis uindskrænket fluidumforbindelse med returåbningerne 143 over hele området for relativ forskydning mellem glideren 95 og bøsningen 97. Hvis glideren 55 under drift blev forskudt i nedadgående retning i fig. 3 i forhold til bøsningen 97, ville trykfluidum, som kom ind gen-25 nem tilgangsåbningen 23, strømme gennem tilførselsåbningerne 133 og fylde de aksiale slidser 123 og derefter strømme gennem måleåbningerne 135 og gennem passagerne 117 og boringerne 115 (fig. 2) til de ekspanderende volumenkamre i fluidummåleren 67. Målt fluidum ville strømme fra volumenkamrene 30 under sammentrækning i fluidummåleren 67 gennem andre af boringerne 115 og passagerne 117 og gennem de skiftende måleåbninger 135 ind i hver af de andre aksiale slidser 125. Målt fluidum i slidserne 125 strømmer gennem cylinderåbningerne 137 til styreåbningen 27, og fluidum udstødt fra cylinderen 35 19 returnerer til styreåbningen 29 og derfra til cylinder åbningerne 139 og ind i de aksiale slidser 127. Returfluidum 10

DK 164693 B

0 i slidserne 127 strømmer gennem returåbningerne 143 til returåbningen 125, og derefter til systemets reservoir 77, som foran beskrevet.

I en statisk belastningssignalregulator af standard-5 type ville fluidumtryk i de aksiale slidser 123 være "transmitteret" gennem belastningsåbningerne 141 til belastningssignalåbningen 31. Da systemet i fig. 1 imidlertid virker ved et dynamisk belastningssignal, pumpes fluidum fra prioriterings-afgangsåbningen 45 gennem strømningsbanen 57 og åb- 1 q ningen 59 og derefter gennem dæmpningsåbningen 63 i signal- ledningen 53 til signalåbningen 35. Fra åbningen 35 pumpes fluidum gennem signalledningen 33 til belastningssignalåbningen 31 og derfra gennem belastningsåbningerne 141 ind i de aksiale slidser 123 og "genforenes" således med hovedstrøm-15 ningsbanen. Det vil imidlertid forstås at fluidumtrykket på ethvert sted på den netop beskrevne belastningssignalbane er repræsentativt for den øjeblikkelige styringsbelastning på samme måde, som når der er tale om et statisk belastningssignal .

20 Som det er velkendt for fagfolk, har det været sæd vanligt praksis ved regulatorkonstruktion, at den variable afløbsåbning 76 lukkes før åbning af enten den variable hoved--strømningsstyreåbning 71 eller den variable åbning 75. Endvidere har det været almindelig konstruktionspraksis at la-25 de hovedåbningen 71 begynde at åbne før åbningen 75 begynder at åbne, og at lade hovedåbningen 71 åbne med en noget større hastighed, se f.eks. beskrivelsen til USA-patent nr. 4.043.419.

I fig. 4 og 5 er vist en foretrukken udførelsesform 30 for opfindelsen. Det ses, at når glideren 95 bevæger sig nedad i fig. 4 i forhold til bøsningen 97, vil cylinderåbningen 139 begynde at kommunikere med slidsen 127 og danne den variable åbning 75, før tilførselsåbningen 133 begynder at kommunikere med slidsen 123 til dannelse af den variable hoved-35 åbning 71. Det ses samtidigt at når glideren og bøsningen står i de i fig. 3 og 4 viste stillinger, er der stadig flui- 11

DK 164693 B

o dumforbindelse mellem afløbsåbningen 131 og afløbsåbningen 129, som fastlægger afløbsåbningen 76. Denne åbningsrækkefølge er vist i fig. 5 i den grafiske fremstilling af åbningsarealet i forhold til ventilbevægelsen dvs. den relative for-5 skydning mellem glideren 95 og bøsningen 97. Som det ses af fig. 5 er afløbsåbningen 76 åben i den neutrale stilling (0°), men i stedet for at lukke før åbning af åbningerne 71 og 75 lukker afløbsåbningen 76 ifølge opfindelsen ikke fuldstændigt, før efter at åbningerne 71 og 75 er begyndt at åbne. 10 som forannævnt begynder den variable åbning 75 desuden at åbne før den variable hovedåbning 71 begynder at åbne. Åbningerne 71 og 75 i udførelsesformerne i fig. 4 og 5 åbner med omtrent samme hastighed (åbningerne 133 og 139 har omtrent samme størrelse), således at gennemstrømningsarealet i åbnin-15 gen 75 typisk er større end gennemstrømningsarealet af åbningen 71 under de første grader af åbningen.

I fig. 6 og 7 er vist en alternativ udførelsesform for opfindelsen, hvor cylinderåbningen 139 i den første udførelsesform er erstattet af en langstrakt cylinderåbning 20 139', som er anbragt langs omkredsen i en sådan stilling, at den begynder at komme i forbindelse med slidsen 127 samtidig med, at tilførselsåbningen 133 begynder at komme i forbindelse med slidsen 123. Som vist i fig. 7 begynder de variable åbninger 75 og 71 derfor at åbne samtidig, men stadig ad-25 skillige grader før lukningen af afløbsåbningen 76 ligesom ved den første udførelsesform. Da cylinderåbningen 139' er langstrakt i stedet for at være cirkulær vil dens overlapningsareal med den aksiale slids 127 imidlertid i udførelsesformen i fig. 6 og 7 være større, og åbningshastigheden 30 af den variable åbning 75 er derfor større end åbningshastigheden af hovedåbningen 71. I begge udførelsesformer opnår den variable åbning 75 et vist forud fastsat gennemstrømningsareal før den variable hovedåbning 71 opnår samme gennemstrømningsareal.

35 Det er et vigtigt aspekt ved den foreliggende op findelse, at man har erkendt at det høje overgangstryk kan elimineres uden kavitation i regulatoren ved "afbalancering"

O

DK 164693 B

12 af de forskellige strømninger i systemet. For at opnå dette formål er det nødvendigt at analysere følgende strømninger: gi - fra prioriterings-afgangsåbningen 45 gennem åbnin-5 gerne 59 og 63 og belastningssignalåbningen 31 til hovedstrømningsbanen nedenstrøms for den variable hovedåbning 71? q2 - fra prioritets-afgangsåbningen 45 gennem kontraventilen 48 til indløbsåbningen 23 og derefter gennem 10 hovedåbningen 71? q3 - fra hovedstrømningsbanen nedenstrøms for åbningen 71 gennem afløbsåbningen 76 til reservoiret 77? og Q - nettostrømningen gennem hovedstrømningsbanen: 15 Q = qi + q2 - q3 [1]

Det er også nødvendigt at bestemme kvantiteten af visse tryk. og trykdifferenser inkl. følgende: 20 P - det øjeblikke tryk i hovedstrømningsbanen nedenstrøms for den variable hovedåbning 71? dP - trykdifferensen over ventilglideren 49, lig med trykkraften af fjederen 51? dPv - trykdifferensen over kontraventilen 48? og 25 Pm - det maksimalt ønskede overgangstryk, dvs. den mak simale værdi af P under overgangen i tilstanden u-den belastning.

Endelig indgår gennemstrømningsarealerne af følgende 30 faste og variable åbninger i analysen: al - gennemstrømningsarealet af fast åbning 59? a2 - gennemstrømningsarealet :af fast åbning 63?

Al - gennemstrømningsarealet af den variable hovedåbning 35 71? A5 - det øjeblikkelige gennemstrømningsareal af den variable åbning 75? og

DK 164693B

13

O

Ad - det øjeblikkelige gennemstrømningsareal af den variable afløbsåbning 76.

Dernæst opstilles ligninger for de forskellige system-5 strømninger under anvendelse af den velkendte strømningslig-ning af formen: gi = k al [2] 10 hvor K er en velkendt konstant. Ligningerne fra de andre systerastrømninger er følgende: q2 = K Al ^ I" 1 + ^al^2J dp “ dPv, [3] 15 idet det forstås at ligningen kun er anvendelig, når den variable hovedåbning 71 er åben. Endvidere, når den variable af-løbsåbning 76 er åben, 20 q3 = K Ad \fp [4]

Ved at indsætte ligningerne [2], [3] og [4] i ligning [1] er det muligt at skrive den generelle ligning for Q som følger: 25 Q = K I al + Al J[1 + ^al^ 2] - fåPv^ ÆP -Ad Jp J [5] Når den variable afløbsåbning er åben, men de variable åbninger 71 og 75 er lukkede, er åbningerne al og Ad for-so bundet med det specifikke maksimale overgangstryk på følgende måde: P = (al\ 2 dP <:Pm, eller [6]

\Ad J

35

Ad> IdP al [7] N/Pm * 14

DK 164693 B

o

Ligning [7] angiver således et minimalt areal i den variable afløbsåbning, som er nødvendigt for at forhindre høje overgangstryk.

Når den variable åbning 75 begynder at åbne, på hvil-5 ket tidspunkt afløbsåbningeri 76 er lukket noget, kan systemets hovedstrømning Q udtrykkes som følger ved at antage at trykfaldet gennem åbningerne 72, 73 og 74 er ubetydeligt: Q = ql - q3 = k A5 Æ [8] 10

Ved at opstille en ligning svarende til ligningen [6] er det muligt at komme til følgende forhold: (Ad + A5)> JdP . al [9] 15 VPm

Ved at sammenligne ligningerne [7] og [9] ses det, at inden den variable åbning 71 begynder at åbne, må den variable åbning 75 vokse med en hastighed lig med eller større end formindskelseshastigheden af afløbsåbningen 76 for 20 at hindre høje overgangstryk.

Når den variable hovedåbning 71 begynder at åbne, på hvilket tidspunkt afløbsåbningen 76 er lukket lidt mere, kan systemets hovedstrømning Q endelig udtrykkes som følger ved at antage, at der kan ses bort fra trykfaldene gennem 25 åbningerne 72, 73 og 74: Q = ql + q2 - q3 = K A5 Jp [10]

Ved at opstille en ligning svarende til ligningerne 30 [6] og [9] ses at der består følgende forhold: (Ad + A5)> IdP al + Al /[1 + /'alf] - dPv [11]

V Pm L V Va2/ dP

Ligning [11] giver således det generelle forhold ud 35 fra hvilket, det er muligt at bestemme størrelserne af de forskellige åbninger i forhold til hinanden for at opnå formålene med opfindelsen.

DK 164693B

15

O

Opfindelsen er beskrevet i tilstrækkelige detaljer til at en fagmand indenfor området kan udøve den. Naturligvis vil det efter læsning af ovenstående være muligt at udføre ændringer og modifikationer indenfor rammerne af op-5 findelsen.

10 15 20 25 30 35

Claims (7)

1. Fluidumregulator (17) til regulering af strømning af fluidum under tryk fra en kilde (11, 15) til et fluidumtryk styret apparat (19), hvor fluidumkilden indbefatter 5 trykreagerende organer (15) til at variere leveringen af fluidum til regulatoren, hvilken regulator indbefatter: 1. et hus (79) med en tilgangsåbning (23) for tilslutning til fluidumkilden, en returåbning (25) for tilslutning til et reservoir (77) , en første og en anden fluidumstyreåbning 10 (27, 29) for tilslutning til det fluidumtrykstyrede appa rat, og en belastningssignalåbning (31) for tilslutning til de trykreagerende organer; 2. ventilorganer (95, 97) anbragt i huset og fastlæggende en neutral stilling og mindst én arbejdsstilling; 15 3) organer (67, 109, 111) til at bibringe følgerbevægelse til returnering af ventilorganerne til neutral stilling i afhængighed af strømningen af fluidum til eller fra det fluidumtrykstyrede apparat; 4. et af ventilorganerne bestemt belastningssignalkredsløb 20 (125, 135, 123, 141), der til belastningssignalåbningen kan kommunisere et fluidumtryk, som er repræsentativt for belastningen på det fluidumtrykstyrede apparat; 5. en sådan udformning af ventilorganerne, at de samvirker med huset til fastlæggelse af en første strømningsbane, 25 der forbinder tilgangsåbningen og følgerorganerne, og an den strømningsbane, der forbinder følgerorganerne og en af fluidumstyreåbningerne, og en tredie strømningsbane, der forbinder den anden af fluidumstyreåbningerne og returåbningen, hvilke første, anden og tredie strømningsba-30 ner indbefatter en første (71), en anden (72) og en tredie (75) variabel åbning, af hvilke i det mindste den første og den tredie variable åbning har et nul-gennemstrømningsareal, når ventilorganerne står i neutral stilling, og en gradvis voksende gennemstrømningsareal, når ventilor-35 ganerne bevæges mod arbejdsstillingen; O DK 164693 B 17 6. en således udformning af ventilorganerne og huset, at de fastlægger en afløbs-strømningsbane (121, 129, 131), der forbinder belastningssignalkredsløbet med returåbningen og indbefatter en variabel afløbsåbning (76), der har et 5 maksimalt gennemstrømningsareal, når ventilorganerne står i neutral stilling og er progressivt aftagende til et nul--gennemstrømningsareal, når ventilorganerne bevæges mod arbejdsstillingen; hvorhos fluidumtrykkilden indbefatter organer (57, 53, 33), 10 der er indrettet til at kommunisere dynamiskbelastningssig-nalfluidum ind i belastningssignalkredsløbet, kendetegnet ved: a) en sådan udformning, at den tredie variable åbning begynder at åbne, i det mindste så snart som den første vari-15 able åbning begynder at åbne, når ventilorganerne bevæ ges fra neutral stilling til arbejdsstilling, hvorhos den tredie variable åbning opnår et forud fastsat gennemstrømningsareal X, inden den første variable åbning opnår det nævnte gennemstrømningsareal X; og 20 b) den variable afløbsåbning forbliver åben, i det mindste indtil den tredie variable åbning begynder at åbne, således at trykspidser i strømningsbanerne reduceres væsentligt, når ventilorganerne bevæger sig fra neutral stilling til arbejdsstilling.

2. Fluidumregulator ifølge krav 1, kendeteg net ved, at de trykreagerende organer indbefatter en strømningsreguleringsventil (15), der er anbragt i serie i strømningsforbindelse mellem fluidumkilden og regulatoren, hvilken reguleringsventil har en tilgangsåbning i fluidum-30 forbindelse med fluidumkilden, en prioriterings-afgangsåbning (45) i fluidumforbindelse med den første variable åbning, en hjælpeafgangsåbning (47) i fluidumforbindelse med et hjælpebelastningskredsløb, og en belastningssignalåbning (35) i fluidumforbindelse med belastningssignalåbningen i 35 fluidumregulatoren. DK 164693 B 18

3. Fluidumregulator ifølge krav 1-2, kendetegnet ved, at den strømningsregulerende ventil har et ventilorgan (49), der er indrettet til at regulere fluidumstrømningen fra tilgangsåbningen til prioriterings- og hjælpeaf- 5 gangsåbningerne, og organer (51, 33, 53), der påvirker ventilorganet hen mod en stilling, der tillader i hovedsagen uindskrænket fluidumforbindelse fra tilgangsåbningen til prioriterings-afgangsåbningen .

4. Fluidumregulator ifølge krav 1-3, kendete g-10 net ved, at organerne til trykpåvirkning af ventilorganet indbefatter en belastningssignalpassage (53), der forbinder belastningssignalåbningen i strømningsreguleringsventilen og et belastningstrykkammer i strømningsreguleringsventilen.

5. Fluidumregulator ifølge ethvert af de foregående 15 krav, kendetegnet ved, at organerne til at overføre dynamisk belastningssignalfluidum indbefatter den nævnte strømningsreguleringsventil, der fastlægger dynamisksignal-passage (57), som forbinder prioriterings-afgangsåbningen med belastningstrykkammeret, hvilken dynamisksignalpassage 20 indbefatter en dynamisk signalåbning (59) til regulering af strømningen af fluidum gennem den nævnte dynamiske signalpassage.

6. Fluidumregulator ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at strømningsregulerings- 25 ventilen fastlægger et pilottrykkammer og pilotpassager (55), der forbinder prioriteringsafgangsåbningen med pilottryk-kammeret, hvorhos fluidumtrykket i pilottrykkammeret trykker ventilorganet i retning mod en stilling, der tillader i hovedsagen uindskrænket fluidumforbindelse mellem tilgangs-30 åbningen og hjælpeafgangsåbningen.

7. Fluidumregulator ifølge krav 1-4, kendetegnet ved, at den nævnte tredie variable åbning er indrettet til at åbne med en hastighed, der er lig med eller større end den hastighed hvormed den variable afgangsåbning for- 35 mindskes i den tid, hvor begge de variable åbninger er åbne.