FI87104C - Hydrauljack med ett system foer kontrollering av kolvens laege - Google Patents

Description

1 87104

Hydraulinostin varustettuna järjestelmällä männän aseman tarkistamiseksi. - Hydrauljack med ett system för kontrollering av kolvens läge.

Keksinnön kohteena on hydraulinostin varustettuna järjestelmällä männän aseman tarkistamiseksi.

Monissa nostintoimisten hydraulisten ohjausjärjestelmien sovellutuksissa on välttämätöntä määrittää nostimen liikuttaman elementin asema. Tällöin on tavallista käyttää ns. rajakoskettimia tai vastaavia, joihin itse elementti tai siihen liittyvä elementti, esimerkiksi männän esiintyöntyvä varsi, vaikuttaa.

Kuitenkin tietyissä määrätyissä sovellutusmuodoissa, esimerkiksi korkeajännitteisten sähkövirtakytkimien hydraulisessa ohjauksessa on erittäin epäkäytännöllistä ja usein mahdotonta (tiettyihin liikkuviin osiin kohdistettavasta jännitteestä johtuen) asentaa rajailmaisimia tai vastaavia sellaisten elementtien välittömään läheisyyteen, joita nostin liikuttaa.

Tästä syystä, jotta vältettäisiin huomattavan pitkät ja epäluotettavat mekaaniset liitokset, on järjestetty sähkövirtakytki-.. mien ohjausjärjestelmiä, joissa on ns. "rinnakkaisnostin" tai ts. pieni ylimääräinen ohjausnostin, johon on järjestetty syöt-; tö tai poisto samalla tavoin kuin päänostimeen. Siten lisänos- tin on tarkoitettu toistamaan päänostimen toiminnot ja sen seurauksena toistamaan mainitun nostimen aikaansaamat elementin siirtymät, nimittäin virtakytkimen liikkuvan kosketuksen.

Päätehtävänsä ohella, joka muodostuu virtakytkimen avoimen ·'" tai suljetun aseman ilmaisemisesta, rinnakkaisnostimen . . tehtävänä on myös ohjata tiettyjä automaattisia virtakytki-men turvatoimintoja. Tämän nostimen on sen vuoksi oltava erittäin toimintavarma, mistä aiheutuu, että sen valmistaminen : on vaikeaa ja näin ollen kallista ottaen huomioon, 2 87104 että sen tulee valvoa, että minkäänlaisten väärien ilmaisujen vaaraa ei esiinny. Toinen tällaisen nostimen epäkohta on siinä, että se tarvitsee ylimääräisen hydraulisen piirin, joka voi aiheuttaa hydraulinesteen vuotolähteen.

Nykyaikaisissa virtakytkimen ohjausjärjestelmissä on edelleen suotavaa voida objektiivisesti tarkistaa virtakytkimen liikekosketuksen todellinen reagointi ja toiminta-ajat huolto-olosuhteissa. On tunnettua, että toimnta-ajat ovat erittäin lyhyitä kestoltaan, nimittäin luokkaa muutama sadasosasekunti. Nämä aikajaksot tarkistetaan laitteen vastaanottohetkellä, mutta ei ole sen jälkeen enää mahdollista määrittää, ovatko alkuperäiset suoritusarvot todella voimassa sen jälkeen, kun laite on otettu käyttöön. On myös erittäin edullista varmistaa, että nämä toiminta-ajat ovat täysin vakioita ja toistettavissa, erityisesti sellaisten virtakytkimien yhteydessä, joissa on joukko napoja sarjassa, jolloin toimintojen on tapahduttava ehdottomasti samanaikaisesti. Lopuksi sähköinsinöörit ottavat huomioon liikkuvan koskettimen ulospäin siirtymisen ajan kiinteän koskettimen suhteen (tämä aikaväli on selvästi - ainoastaan murto-osa liikkuvan koskettimen siirtymän kokonaisajasta) ja lisäksi tarpeen määrittää liikkuvan koskettimen nopeuskäyrät.

On helposti ymmärrettävää, että rinnakkaisnostimen hitausvoima ei lainkaan ole sama kuin päänostimen ja sen liikuttaminen osien, jolloin mainittu rinnakkaisnostin ei kykene antamaan minkäänlaista käyttökelpoista ilmausta erilaisten ' : toimintaominaisuuksien suhteen huolto-olosuhteissa.

·. Oheisen keksinnön tehtävänä on poistaa nämä ohjausjärjestelmien epäkohdat ja haitat, kuten esimerkiksi tähän saakka käytetyt rinnakkaisnostimet.

Oheinen keksintö mahdollistaa ohjausjärjestelmän konstruk- 3 87104 tion, joka havaitsee itse männän aseman sen liikkeen aikana nostimessa, jolloin aseman havaitseminen ei ole mahdollista pelkästään kahdessa pääteasemassa vaan myös useissa väliasemissa .

Tähän saakka ei ole ollut mahdollista sovittaa mäntäaseman ilmaisimia nostimen sylinteriin männän siirtymän välittömään läheisyyteen. Tavanomaiset nostimet, jotka on suunniteltu virtakytkimien ohjausjärjestelmiin, toimivat erittäin suuressa paineessa, joka on luokkaa 300 - 400 baria, mikä vaatii täydellistä männän painetiiveyttä sylinterissä.

Mäntä sovitetaan yhdessä erittäin joustavaa tyyppiä olevan tiivisteen kanssa, joka tiiviste muodostuu pääasiallisesti ns. "jousikuormitetuista tiivisteistä" ja sylinerin sisäpinta on hiottu hienoksi ja läpätty siten, että tiiviste ei pääse kulumaan eikä vahingoittumaan. On selvästi mahdotonta r.;.: sijoittaa yhtä tai useampaa männän läheisyyden ilmaisinta sylinteriseinämään, koska tästä aiheutuvat epäsäännöllisyydet sylinterin pinnassa aikaansaisivat tiivisteen tuhoutumisen.

Nyt on kuitenkin keksitty, että on mahdollista valmistaa tasausnostimia, erityisesti virtakytkimien ohjaamiseksi, joissa nostimissa männässä ei ole minkäänlaista tiivistettä ja joissa mäntä vaikuttaa sulkuventtiiliin nostimen pääkam-mion sulkemiseksi männän liikkeen lopussa. Tämän seurauksena muotovirta, joka esiintyy männän ympärillä, koska se ei ole varustettu enää minkäänlaisella tiivisteellä, estyy V. tunkeutumasta männän alapuolella olevaan sylinteritilaan, kun mäntä on saavuttanut liikkeensä pääteaseman.

Tämän tyyppinen hydraulinen tasausnostin, jossa mäntä ei ole varustettu minkäänlaisella tiivisteellä, on kuvattu ranskalaisessa patenttihakemuksessa 87.04.134, joka on jätetty 25.3.1987 saman keksijän nimissä.

Oheisessa keksinnössä käytetään tämän tyyppistä hydraulista tasausnostinta.

4 87104

Keksinnön kohteena on edellä mainitun tyyppinen nostin, jolle on tunnusomaista, että siihen on järjestetty joukko läpimeneviä porauksia nostimen sylinterin seinämään välin päähän toisistaan männän liikealuetta vastaavalle alueelle, että siirtymän ilmaisin on sijoitettu kunkin läpimenevän porauksen kohdalle ilmaisinelementin ollessa suunnattuna kohti sylinterin sisäosaa, jotta männän liike vaikuttaisi siihen ja että tiivistyselimet on järjestetty ilmaisimen ja sylinterin ulkopinnan väliin sylinterin yhtenäisen vuototiiveyden säilyttämiseksi suurilla paineilla.

Tämän seurauksena sylinterin sisäpinta tuhoutuu läpimenevien porausten vuoksi, mutta tämä ei ole arveluttavaa, koska männässä ei ole minkäänlaisia herkkiä tiivisteitä.

On suositeltavaa käyttää sensoreita, jotka tunnetaan läheisyys-ilmaisimina, ja erityisesti induktiivisia muuttajia, joihin metallisen männän kulku vaikuttaa porauksen kohdalla, johon sensori on sovitettu. On • : luonnollisesti totta, että itse sensorit joutuvat korkeaan paineeseen (300 - 400 baria), joka vallitsee nostimen sylinterissä, mutta tällä hetkellä on olemassa tietyn tyyppisiä sensoreita, jotka on suunniteltu toimimaan korkeassa paineessa, esimerkiksi 500 baria.

. ; Induktiivisessa suhteessa on sähköinen kytkin analogisen ulostulosignaalin toimittamiseksi ulostulokaapeleihin, joka signaali voidaan vahvistaa ja muokata ennen johtamista ohjausinstrumentteihin, jotka ilmaisevat männän aseman nostimessa ja sen seurauksena vaikutettavan elementin aseman, erityisesti virtakytkimen liikkuvan koskettimen.

• Kuvio 1 esittää aksiaalileikkausta keksinnön mukaisesta hydraulisesta tasausnostimesta.

Kuvio 2 esittää leikkausta pitkin kuvion 1 viivaa II-II suuremmassa mittakaavassa esitettynä.

5 87104

Kuviossa 1 esitetty nostin on saman tyyppinen kuin aiemmin mainitussa patenttihakemuksessa esitetty ja siihen kuuluu sylinteri 2, joka sopivimmin on valurakenteinen, mäntä 4, jota ei ole varustettu minkäänlaisilla tiivisteillä, männänvarsi 6, joka on kytketty virtakytkimen (ei esitetty) liikkuvan koskettimen kanssa, ja venttiililaite 8 nostimen tulo/purkausaukon 10 sulkemiseksi männän 4 alimmassa raja-asennossa (tämä asento on esitetty kuvion oikeanpuoleisessa puoliskossa).

Esitetyssä sovellutusmuodossa nostin on lisäksi varustettu raja-asennossa vaikuttavalla valmennusjärjestelmällä, jossa sulkuventtiili muodostuu kelluvasta renkaasta 8, jossa on kaksi tiivistehuulta 12, 12' ja keskireikä 14, joka toimii yhdessä männän 4 kannattaman vaimennusulokkeen 16 kanssa. Tämän tyyppinen valmennusjärjestelmä yhdessä kelluvan renkaan kanssa, joka muodostaa samalla sulkuventtiilin ja aikaansaa kaksoistiivis-tyksen männän raja-asennossa, on esitetty ranskalaisessa patenttihakemuksessa 87.05.198, joka on jätetty 13.4.1987 saman keksijän nimissä.

Kuten jo tasausnostintyyppisistä hydraulisista virtakytkimen ohjausjärjestelmistä tunnetaan, on nostimen rengasmainen kammio 18 (männän 4 yläpuolella) jatkuvasti liitettynä korkeapaineläh-teeseen, jonka muodostaa oleopneumaattinen akku 20. Nostimen pääkammio 22 (männän 4 alapuolella) on valinnaisesti liitetty kolmitieventtiilin 24 avulla joko korkeapaineeseen (johdon 26 ja siirtokanavan 28 välityksellä, joka viimeksi mainittu on sopivimmin valettu yhtenä kappaleena nostimen sylinterin 2 kanssa) tai purkaukseen matalapainesäiliöön 30. Tämä tasausnos-tintyyppinen hydraulinen virtakytkimen ohjausjärjestelmä on kuvattu esimerkiksi ranskalaisessa patentissa 2,317,532 (tai US-patentissa 4,026,523).

Keksinnön mukaisesti sylinterin 2 seinämään 32 on järjestetty 6 87104 joukko läpimeneviä reikiä 34 eri tasoille männän liikealuee-seen nähden. Kuviossa 1 esitetyssä sovellutusmuodossa on esitetty ainoastaan kolme läpimenevää reikää nimittäin yksi sylinterin molemmissa päissä ja yksi välissä. On kuitenkin selvää, että mikäli tarvitaan suurempi määrä männän liikeaseman ilmaisevia pisteitä, voidaan järjestää enemmän kuin kolme läpimenevää reikää yhdelle ja samalle sylinterin verhosuoralle tai sopivimmin eri verhosuorille.

Läheisyysilmaisin 36 on sovitettu kuhunkin läpimenevään poraukseen 34. Kuten kuviossa 2 on esitetty, mainitun ilmaisimen ilmaisinpinta 38 on samassa tasossa sylinterin 2 sisäpinnan 40 kanssa. Tiivistyselimet, esim. tiivisteet 42, 42' varmistavat läpimenevien reikien 34 painetiiviin sulkeutumisen siinä korkeassa paineessa, joka vallitsee nostinsylinterissä sen jälkeen, kun ilmaisimet 36 on sovitettu paikoilleen.

Piirustuksen selvyyden parantamiseksi kuviossa 1 on esitetty ainoastaan kaksi läpimenevää porausta 34, joihin on sovitettu ilmaisimet 36, jolloin ilmaisimen asennustapa on yksityiskohtaisemmin esitetty kuvion 2 leikkauskuvannossa.

Kunkin ilmaisimen sähköinen ulostulo johdetaan kaksijohtimisen kaapelin 44 avulla; kaikki nämä kaapelit johtavat elimeen 46, joka ohjaa ja/tai tallentaa ja/tai näyttää männän 6 siirtymät samoinkuin tarvittaessa nopeuskäyrät.

Kuten erityisesti kuviossa 2 on esitetty, läpimenevien porausten 34 aukot ovat nostosylinterin 2 sisäpinnalla 40, jolloin ne huonontavat tämän pinnan yhtenäisyyttä. Kuitenkin, koska mäntä 6 ei ole varustettu minkäänlaisilla tiivisteillä, jotka vuotoja estävästi nojaisivat vasten sylinterin sisäpuolista pintaa, ei tämä pinnan epäjatkuvuus muodosta mitään epäkohtaa. Sen sijaan tavanomaisessa nostimessa männän tiivistysrengas vahingoittuisi joka kerta, 7 871G4 kun mäntä kulkisi läpimenevien reikien ohitse ja näin ollen tuhoutuisi nopeasti.

Läheisyyskytkin voi edullisesti muodostua induktiivisesta muuttajasta, joka on varustettu mikrokytkimellä ja suunniteltu toimimaan korkeapaineisessa ympäristössä, jonka tyyppistä ilmaisinta markkinoi Honeywell Control Systems Ltd sarjamerkinnöillä 921, 922, 926 ja joka ilmaisin kykenee toimimaan paineessa 500 baria.

On mahdollista käyttää myös muun tyyppisiä ilmaisimia, esimerkiksi kapasitiivisia muuttajia tai myös mekaanisia muuttaj ia.

Keksinnön mukaisen ilmaisinjärjestelmän etuna on se, että se on suoraan yhdistetty itse nostimeen eikä sitä tarvitse koota tai liittää paikan päällä lukuunottamatta ilmaisimen ulostulokaapeleiden liittämistä ohjauslaitteeseen.

Edellä mainittu yhdistäminen on tärkeä piirre, koska modernissa teknologiassa on tulossa lisääntyvässä määrin yleiseksi käytännöksi valmistaa täydellisiä asennusyksiköitä, jotka asennetaan ja säädetään valmiiksi tehtaalla.

: Keksintö ei ainoastaan tee mahdolliseksi luopua virtakyt- kimen ohjausjärjestelmissä tavanomaisesta rinnakkaisnosti-mesta, johon liittyy edellä mainittuja epäkohtia, vaan keksintö mahdollistaa myös tarkan virtakytkimien suorituskyvyn tarkistuksen, kun ne on saatettu toimintaan ja sen jälkeen . . säännöllisin välein.

--·- · ‘ On helposti ymmärrettävää, että ohjausyksikkönsä 46 avulla keksinnön mukainen ilmaisinjärjestelmä ilmaisee virtakytki-men avoimen tai suljetun asennon, suorittaa turvatoimenpiteitä virtakytkimeen liittyvien muun tyyppisten laitteiden (esim. eristyskytkimien) kanssa ja estää sellaiset ilmiöt, kuten virtakytkimen "heiluminen" kytkintä suljettaessa s 67(04 (sulkeminen oikosulussa), jos sulkemismääräys säilyy.

Lisäksi tämän keksinnön mukainen järjestelmä tekee mahdolliseksi suorittaa erilaisia mittauksia, jotka eivät ole mahdollisia rinnakkaisnostimen yhteydessä, kuten edellä olevasta on ilmennyt, tai myöskään mekaanisten niveljärjes-telmien yhteydessä, jotka järjestelmät on liitetty suoraan liikkuvaan elementtiin, jota nostin käyttää. Itse asiassa näiden mekaanisten niveljärjestelmien pituuden ja välyksen vuoksi mittaukset ovat täysin epätarkkoja jo pelkästään jännitysten ja kimmoisten deformoitumisten vuoksi, jotka ilmenevät näissä mekaanisissa nivelissä virtakytkimien toimintojen aikana, jotka toiminnat ovat erittäin äkillisiä.

Näin ollen keksinnön mukainen ilmaisinjärjestelmä tekee mahdolliseksi suorittaa aikaviiveen tarkan mittauksen ja tallentamisen, mikä vaaditaan liikkuvan koskettimen vetämiseksi paikallaan olevasta kosketuksesta toimintakäskyn saamisen jälkeen liikkuvan koskettimen nopeuskäyrän määrittämiseksi, mikä on hyvin tärkeätä erityisesti SF 6-tyyppisten itselaukeavien virtakytkimien yhteydessä) ja raja-asennon vaimennusliikkeiden oikean suorituksen tarkistamiseksi.

Claims (6)

9 87104

1. Hydraulinen tasausnostin, erityisesti sen tyyppisten korkea-jännitteisten sähkövirtakytkinten säätämiseksi, joissa nostimen mäntä (4) ei ole varustettu minkäänlaisella tiivisterenkaalla tiivistyksen muodostamiseksi nostimen sylinterin (2) sisäpinnan kanssa, tunnettu siitä, että sylinterin (2) seinämässä (32) on joukko läpimeneviä porauksia (34) välin päässä toisistaan männän (4) liikealueella, että siirtymäilmaisin (36) on sovitettu kuhunkin läpimenevään poraukseen (34) tunnistavan ilmaisinelementin (38) ollessa suunnattuna kohti sylinterin (2) sisätilaa, jotta kyseisen läpimenevän porauksen vastapäätä kulkeva mäntä (4) vaikuttaisi siihen, että tiivistyselimet (42-42') on järjestetty kunkin ilmaisimen ja sylinterin seinämän (32) väliin, jotta varmistettaisiin sylinterin vuototiivey-den yhtenäisyys korkeissa paineissa, jotka vallitsevat mainitussa sylinterissä, ja että ilmaisimien ulostulojohdot (44) on liitetty laiteyksikköön (46) männän (4) aseman tarkistamiseksi sylinterissä (2).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen nostin, tunnettu siitä, että ilmaisimet (36) ovat läheisyysilmaisimia ilman minkäänlaista fyysistä kosketusta männän (4) kanssa männän kulkiessa kyseisen läpimenevän porauksen (34) edessä.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen nostin, tunnettu siitä, että läheisyysilmaisimet (36) ovat induktiivisia muuttajia, jotka kestävät hydraulisen nestepaineen, jonka suuruus on 300 - 400 baria.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen nostin, tunnettu . . siitä, että läpimenevät poraukset (34) on järjestetty yhdelle ja samalle nostimen sylinterin (2) verhosuoralle. 10 871 04

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen nostin, tunnettu siitä, että läpimenevät poraukset (34) on järjestetty useille nostimen sylinterin (2) verhosuorille.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen nostin, tunnettu siitä, että nostimen sylinteri (2) on valukappale. i, 11 87104