FI90036C - Pao tryckjaemfoerelse grundad programmerad styrning av floedet i en hydraulisk ventil - Google Patents

Description

1 90036

Painevertailuun perustuva ohjelmoitu virtauksen ohjaus hydraulisessa venttiilissä

Keksintö liittyy hydraulisiin venttiilinohjaus-5 järjestelmiin ja erityisesti hydraulisten hissien järjestelmiin .

Pyrittäessä ohjaamaan hydraulista hissiä tarkasti likipitäen samalla tavoin kuin monimutkaisempia ja yleensä kalliimpia vetohissejä, käytetään takaisinkytkentäohjausta. 10 Mutta vaikka käytetäänkin takaisinkytkentäohjausta, vastaavaa suorituskykyä on ollut vaikea saavuttaa. Pääongelma on nesteen dynaaminen luonne. Nesteen viskositeetti muuttuu ympäristön ja lämpötilan mukaan ja myös hissin vaunun nostamisesta ja laskemisesta aiheutuvasta lämmöstä. Nämä 15 muuttujat luovat tiettyä arvaamattomuutta hissin vaunun liikkeeseen. Eritasoisia takaisinkytkentöjä on käytetty, mutta tyypillisesti nämä lähestymistavat ovat kalliita ja alentavat järjestelmän tehokkuutta, koska ne edellyttävät pumppauskapasiteetin lisäystä.

20 Takaisinkytkentää havainnollistava tekniikka on esitetty US-patentissa 4 205 592, missä venttiilin läpi kohteeseen, kuten hydraulinen hissi, tapahtuva virtaus viedään potentiometrin sisältävän virtausmittarin läpi. Virtauksen kasvaessa potentiometrin kosketusvarren liik-25 keeseen liittyvä lähtöjännite muuttuu ilmaisten virtauksen suuruuden. US-patentissa 4 381 699 on esitetty samantyyppinen venttiilin ohjaus.

US-patentti 4 418 794 kuvaa venttiilityypin, jota voidaan käyttää järjestelmissä, jotka eivät mittaa nesteen 30 virtausta vaan, käyttämällä suurempaa taka is inkytkentä-silmukkaa, mahdollisesti mittaavat hissin vaunun paikkaa ja ohjaavat venttiilin toimintaa.

Vaikka tässä kuvattava keksintö kehittyi hissien venttiilien ohjauksesta ja kuvataan yksinkertaisuuden 35 vuoksi niiden yhteydessä, keksintö voi olla käyttökelpoinen muissa järjestelmissä, joissa on samanlaisia ohjaus-vaatimuksia .

2 90036

Esillä olevan keksinnön mukaan lineaarista virtauk-senohjausventtiiliä käyttää askelmoottori pumpun ja hissin välillä tapahtuvan virtauksen ohjaamiseksi kun kohdetta, esim. hissin vaunua, nostetaan, ja sylinteristä säiliöön 5 tapahtuvan paluuvirtauksen ohjaamiseksi, kun vaunua lasketaan. Tämä venttiilin ajasta riippuva liike heijastuu virtauksen välityksellä vaunuun ja myös vaunun nopeusprofii-liin. Venttiilin toiminta alkaa sen saattamisella asentoon, jossa pumpusta tuleva neste kokonaan kulkee vaunun 10 ohi. Tämän jälkeen venttiiliä jatkuvasti suljetaan pienentäen näin ohitusvirtausta. Kun hissin vaunuun kohdistuva paine ylittää vaunun paikallaan pitämiseen tarvittavan paineen, venttiilin liike ohjataan hissin toivotun nopeus-profiilin mukaiseksi.

15 Keksinnön mukaan paine-ero, joka syntyy kun pumpun lähtöpaine juuri ylittää paineen, joka vaaditaan pitämään vaunu paikallaan, havaitaan varmistusventtiilin liikkeestä, jonka yli pumpun paine ja vaununpaine on vastakkaissuuntaisesti viety. Varmistusventtiilin siirtyminen auki-asen-20 toon juuri kun vaunu on alkamaisillaan liikkua havaitaan sähkökytkimellä, joka tuottaa sähköisen ohjaussignaalin, joka viedään pääventtiilin ohjaukseen. Tämä ohjaussignaali toimii alkupisteenä pääventtiilin ohjelmoidulle asemoinnille, joka määrittää hissin vaunun nopeusprofiil in kun 25 vaunu liikkuu ylöspäin.

Keksinnön mukaan moottorin ja venttiilin välinen kytkentä on joustava kytkentä, kuten esimerkiksi jousi. Tämä kytkentä sallii venttiilin liikuttamisen nesteen virtauksen päästämiseksi ohivirtaamaan pumpusta takaisin 30 säiliöön, kun venttiili on asennossa, jossa se on suunnannut pumpun koko lähtötehon toimielimeen. Paineenpäästö-venttiili toimii kun pumpun paine ylittää tietyn tason, mikä toiminta vie paineenalaisen nesteen venttiiliin, joka tämän ansiosta liikkuu kohti joustavaa kytkentää pumpun 35 lähdön kytkemiseksi säiliöön. Tämä venttiilin toiminta alentaa pumpun painetta.

Il Λ·? / 3 :hiuö5

Keksinnön toisen piirteen mukaan, ehkä erityisesti hisseihin liittyvän, vaunun liikkeen kiihdytyksen alku-nytkähdystä, vakiokiihtyvyyttä, kiihtyvyyden loppunytkäh-dystä, hidastuksen alkunytkähdystä, vakiohidastusta ja 5 hidastuksen loppunytkähdystä ohjataan näennäisesti ohjaamalla venttiili-ikkunoiden ikkunan alaa askelmoottorilla ja ylläpitämällä vakiovahvistus kunkin moottorin askeleen ja ikkunan alan välillä koko hissin käynnin ajan.

Esillä olevassa keksinnössä on useita piirteitä.

10 Tärkein on, että sillä saavutetaan hyvin tarkka toiminta, koska nesteen ja kuorman ominaisuudet ohjaavat venttiilin toimintaa. Silti se on yksinkertainen ja luotettava, koska palautetta käytetään valikoivasti säätämään noiden ominaisuuksien mukaan. Suurimman osan aikaa venttiilivirtausta 15 ohjataan ilman palautetta.

Piirros on kaavamainen esitys esillä olevan keksinnön sisältävästä hissin ohjausjärjestelmästä.

Kuvio 1 esittää hydraulista hissin ohjausjärjestelmää hissin vaunun 10 liikuttamiseksi useiden kerros-20 tasanteiden välillä. Kerrostasanteet eivät ole kuvassa. Vaunu on kiinnitetty vaunumäntään 12 (työntömäntä) 11, joka tulee sylinteristä 12, ja nestettä pumpataan sylinteriin tai päästetään sylinteristä vaunun nostamiseksi tai laskemiseksi virtausta ohjattaessa ja säädettäessä tavalla, 25 joka kuvataan yksityiskohtaisesti. Vaunun liike ilmaistaan anturilla 13. Yhdessä kiinteän paikkanauhan 14 kanssa, anturi antaa linjaan 15 signaalin (POSITION), joka viedään pumpun ja venttiilin ohjaukseen (PVC) 17. POSITION-signaa-li ilmaisee vaunun paikan ja nopeuden. Näin havaittua 30 vaunun paikkaa käytetään ohjaamaan nesteen virtausta sylinterin välillä, ohjaten näin vaunumännän eli työntömännän 11 paikkaa. PVC 17 ohjaa hydraulista venttiili järjestelmää, johon kuuluu pumppu 21 ja nestevarasto (säiliö) 5. Pumppu syöttää nestettä hydrauliseen ohjausventtiililaitteistoon 35 A varmistusventtiilin 6 kautta (takaisinvirtauksen estämiseksi) , ja tätä laitteistoa ohjaa, pumpun kanssa, PVC 17.

4 90036

Pumpun kytkee päälle/pois (aktivoi/deaktivoi) pumpun on/off -signaali linjalla 22, ja pumpusta tuleva neste viedään paineen alaisena varmistusventtiilin 6 kautta ensimmäiseen aukkoon 25.

5 Aukko johtaa "avaimen muotoiseen" venttiili-ikku naan 25, joka on osa ] ineaarisesta vent tiilistä 27, joka liikkuu lineaarisesti edestakaisin kahden paikan P1 ja P2 välillä, venttiilin ollessa täysin "auki" P2:ssa ja täysin "kiinni" P1:ssä. Venttiilin 27 paikkaa ohjaa askelmootto-10 ri 28, joka saa signaalin (SPEED) linjalta 19 PVC:stä 17. Signaali muodostuu peräkkäisistä pulsseista joiden taajuus määrää moottorin 28 nopeuden ja näin ollen myös venttiilin 27 pituussuuntaisen (nuoli A1) paikanmuutosnopeuden. Jokainen SPEED-signaalin pulssi edustaa pientä matkaa 15 venttiilin 27 liikkeessä pisteiden P1 ja P2 välillä. Venttiilin paikkaa (sijaintia) edustaa paikkojen välillä kerääntynyt pulssien lukumäärä. Venttiili-ikkuna 26 muodostuu leveästä ikkunasta 26a ja viereisestä kapeammasta ikkunasta 26b, mikä antaa sille "avaimen muodon". Toisessa 20 pisteessä, P2, leveä ikkuna 26a on ensimmäisen sisääntulo-aukon 25 vieressä ja kapeampi viereinen osa on toisen aukon 31 vieressä. Tässä kohtaa venttiili 27 on "auki". Toinen aukko 31 vie putkeen 32, joka menee tankkiin 5. Kohdassa P1, pieni ikkuna 26b on suurimmaksi osaksi aukon 25 25 vieressä ja tien aukolle 31 tukkii venttiilin kiinteä osa. Tässä kohdassa venttiili 27 on "kiinni". Auki-koh-dassa P2 neste virtaa pumpusta putken 24 kautta; tämä on ”täyttövirtaus" (FU) vaunun nostamiseksi. Neste kulkee sitten suureen ikkunaan 26a ja sieltä pienen ikkunan 26b 30 kautta takaisin putkeen 32 ja sitten säiliöön. FU-virtaus siis virtaa ohi kun pumppu käynnistyy. Mutta kun venttiili 27 sulkeutuu (siirtyy kohtaan P1), FU-nestevirtauksen paine alkaa nousta sisäaukossa 35 kun taas putken 32 ohi-virtaus pienenee ikkunan 26b läpi aukkoon 31. Kun vent-35 tiili siirtyy kohtaan P1 (ei ohivirtausta -kohta), esiintyy hieman limikkäisyyttä ikkunoiden 26a, 26b ja pääsisääntulo-

II

5 9G036 aukon 25 välillä, mikä merkitsee, että tie suuren ikkunan 26a kautta pienenee ja tie pienemmän ikkunan 26b kautta suurenee. Mutta pienemmän ikkunan 26b ala riippuu enemmän kuin suuren ikkunan ala venttiilin 27 pituussuuntaisesta 5 paikasta. Tämän vuoksi virtauksen muutosta ohjaa pienemmän venttiili-ikkunan ala ulosmenoaukolle 31, joka pienenee, kun pääventtiili alkaa siirtyä kohti suljettu-asentoa P1, jossa koko FU-virtaus kulkee aukosta 25 sisääntuloon 35; eikä aukon 25 ja ulosmenoaukon 31 välillä ole 10 kulkutietä.

Nestepaine PS1 sisäaukossa 35 kohdistuu päävarmis-tusventtiiliin (MCV) 40. Tässä venttiilissä on pieni varsi 41, joka lepää ohjaimella 41a. MCV voi vapaasti liikkua ylös ja alas aukon 35 ja aukon 43, joissa ovat vastaa-15 vat paineet PS1 ja PS2, välisten paine-erojen mukaan.

Kun pumppu kytketään toimimaan ja pääventtiili 27 sulkeutuu, liikkuu kohti paikkaa P1, MCV 40 työntyy ylöspäin kun PS1 ylittää PS2:n antaen näin FU-virtauksen kulkea MCV:n läpi putkeen 42, joka ulottuu sylinteriin 12. Tämä 20 tapahtuu kun ohivirtaus pienenee. Syntyvä nestevirtaus siirtää vaunumäntää 11 ylöspäin, liikuttaen vaunua samaan suuntaan.

Kun vaunu 10 on paikallaan, paine putkessa 42 ja paine kammiossa 44 ovat samat, paine PS2. Kun pumppu 21 25 on pois päältä, tämä paine työntää MCV 40:n alas ja tyh-jennysvirtaus (FD) putkessa 42 estyy pitäen vaunun 10 paikallaan. Tässä tapauksessa ei virtaus putken 42 kautta säiliöön 5 ole mahdollista. Jotta tämä virtaus pääsisi tapahtumaan, täytyy MCV:tä 40 nostaa, mikä tapahtuu käyt-30 tämällä päävarmistusventtiilin toimielintä 50.

Tässä toimielimessä on tanko 50a, joka koskettaa vartta 41 ylöspäin työnnettäessä; ensimmäinen jäsen 50b, jota työnnetään ylöspäin tankoa vasten; toinen jäsen 50c, joka työnnettäessä ylöspäin liikuttaa ensimmäistä jäsentä. 35 Tankoa 50a työnnetään ylöspäin, jolloin se työntää MCV:tä 40 ylöspäin, kun nestettä, paineessa PS2, viedään sisään- 6 90036 tuloputkeen 52, ja tämä tapahtuu vain kun LOWER-signaali on linjalla 53, joka menee solenoidiohjattuun vapautus-venttiiliin 55. Putkessa 52 oleva nestepaine viedään sitten jäsenten (mäntiä) 50b, 50c pohjaan. Näiden jäsenten 5 yhteenlaskettu pinta-ala on suurempi kuin venttiilin 40 yläpinnan ala 62. Toinen jäsen liikkuu kunnes osuu kammion 50e seinään 50d. Ensimmäinen jäsen myös liikkuu toisen jäsenen kanssa laipan 50e ansiosta. Tämä pieni liike (seinään 50d saakka) "napsauttaa" auki MCV:n 40 tasaten 10 paineet PS1 ja PS2. Sitten ensimmäinen jäsen jatkaa liikettä ylöspäin kunnes sekin osuu seinään avaten täysin MCV:n 40. Tämä mahdollistaa paluuvirtauksen (CFD) kammiosta 35, joka virtaus kulkee ikkunoiden 26a, 26b ja putken 32 kautta. FD-virtauksen putken 25 kautta estää varmistus-15 venttiili 6. Venttiilin 27 asento määrää FD-virtauksen nopeuden ja näin vaunun nopeusprofiilin sen laskeutuessa. Venttiili siirretään suljetusta P1 asennosta SPEED-signaa-lilla kohti auki-asentoa P2. SPEED-signaalin kesto ja taajuus määräävät alaspäin menon nopeusprofiilin.

20 MCV:n 40 vieressä on kytkin 70 ja MCV:n 40 ylöspäin suuntautuva liike saa kytkimen toimimaan. Toiminta alkaa signaalin (CV) linjalle 71, joka menee PCV:hen 17. CV-signaali osoittaa, että hissin ylöspäin menosuunnassa oleva venttiili on liikkunut. Se edustaa tietoa, että paine kam-25 miossa 35 on hieman ylittänyt paineen kammiossa 43. Käyttämällä tätä signaalia PCV voi ohjata venttiilin käämin tulevaa liikettä ohjaamalla pulssitaajuutta ja kestoa, jotka muodostavat SPEED-signaalin, joka viedään linjaan 29. CV-signaali esiintyy juuri kun paine PS1 35 ylittää 30 paineen PS2, mikä tapahtuu juuri ennen todellista virtausta. CV-signaalin syntyminen näin ollen on varma merkki "ennakoidusta" virtauksesta.

Askelmoottorin ohjaama venttiili 27 suorittaa myös paineenpäästötoiminnan aukolle 35. Askelmoottorissa 28 on 35 yhdystanko 28a ja kaulus, tai rengas, 28b kiinnitettynä yhdystankoon. Yhdystanko ja kaulus sopivat venttiilin 27

II

7 90035 onttoon osaan, mutta venttiiliseinä 27a, joka on vastapäätä toista seinää 27b, erottaa ne virtausalueesta (ikkunat 26, 26b). (Venttiili 27 on muodoltaan ontto sylinteri; neste virtaa sen sisäosan läpi.) Seinän ja kauluksen 28b 5 välissä on jousi 28c. Askelmoottorin toimiessa yhdystanko liikkuu ylös tai alas askelin, jotka vastaavat SPEED-signaalin askelia.

Tämän vuoksi virtauksen muutosta ohjaa pienemmän venttiili-ikkunan ala ulosmenoaukolle 31, joka pienenee, 10 kun pääventtiili alkaa siirtyä kohti suljettu-asentoa P1, jossa koko FU-virtaus kulkee aukosta 25 sisääntuloon 35; eikä aukon 25 ja ulosmenoaukon 31 välillä ole kulkutietä.

Mikäli paine pumpun lähtöputkessa 21a on riittävä 15 käyttämään paineenpäästöventtiiliä (PRV), koko venttiili 27 pakotetaan alas, jolloin se sallii pumpusta tulevan virtauksen purkautua putken 32 läpi säiliöön 5 "yli-paine"-tilan poistamiseksi.

Käsin tapahtuvassa vaunun laskemisessa käsikäyt-20 töistä venttiiliä 80 käytetään päästämään neste virtaamaan kammiosta suoraan säiliöön 5.

Keksintö on kuvattu hissisovellutuksen yhteydessä. Mutta on selvää, että sitä voidaan käyttää muissa hydraulisissa ohjausjärjestelmissä, jotka edellyttävät samaa 25 tarkkuutta nopeudessa ja paikanmäärityksessä. Edelleen, keksinnön ensisijainen toteutus on julkistettu ja selitetty, mutta keksintöön liittyvällä alalla alaa tunteva voi tehdä muunnelmia keksintöön, koko keksintöön tai osaan siitä, ilman että poikkeaa keksinnön päämäärästä tai 30 hengestä.

Claims (2)

8 :! G 3 5

1. Hydraulinen ohjausjärjestelmä muodostuu: päätuloaukosta (25), sovitettu pumppuun (21) kyt-5 kentää varten; pääpoistoaukosta (43), sovitettu kytkentään toimielimeen, joka muodostuu männästä (11) ja sylinteristä (12); toisiopoistoaukosta (31), sovitettu nestesäiliöön 10 (5) kytkentää varten; virtauksenohjausventtiilistä (27) nesteen virtauksen ohjaamiseksi päätuloaukosta pääpoistoaukkoon (43), jota virtauksenohjausventtiiliä (27) voidaan liikuttaa jatkuvasti kahden kohdan välillä minimivirtauksesta pumpun 15 lähtötehon kanssa yhtä suureen virtaukseen, päätuloaukon ja pääpoistoaukon välisen virtauksen ja pääpoistoaukosta säiliöön tapahtuvan virtauksen jatkuvaksi ohjasuniseksi, päätuloaukko ja toisiopoistoaukko ovat yhteydessä ensimmäisessä kohdassa ja toisessa kohdassa ovat päätuloaukko 20 ja pääpoistoaukko yhteydessä päätuloaukon ja toisiopoisto- aukon välisen yhteyden ollessa katkaistu; moottorista (28) venttiilin liikuttamiseksi lineaarisesti erillisin askelin, tunnettu 25 joustavasta jäsenestä (28c), joka yhdistää mootto rin ja venttiilin toisen pään; ja siitä, että moottori (28) välittää voiman joustavan jäsenen kautta venttiilin liikuttamiseksi yhteen asentoon ja venttiilin pitämiseksi missä tahansa asennossa pääpoistoaukos-30 sa olevan ja sieltä tulevan nesteen pääpoistoaukon painetta vastaan; ja painetoimisesta venttiilistä (PRV), joka on kytketty pumpun lähtöön ja virtauksenohjausventtiiliin (27); ja siitä, että 35 virtauksenohjausventtiiliä (27) voi liikuttaa jous ti 9. n O 3 5 tavan jäsenen voimaa vastaan ensimmäiseen kohtaan, vas-teellisesti siihen painetoimisen venttiilin kohdistamalle nesteelle, kun pumpun lähtöpaine ylittää tietyn tason.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen hydraulinen oh-5 jausjärjestelmä, tunnettu siitä, että virtauksen-ohjausventtiili (27) muodostuu ontosta sylinteristä, jossa on ikkunat (26a, 26b), joista neste saapuu sylinterin sisälle ja poistuu sylinteristä, joustavan jäsenen (28c) ollessa moottorin (28) ja sylinterin yhden pään välissä ja 10 toisen, sylinterin vastakkaisen pään ollessa kammiossa, joka on yhteydessä painetoimiseen venttiiliin. 10 Ί ; H '? < ' ' -· Ο