NL8601931A

NL8601931A - Vrije-zuigermotor met een hydraulische of pneumatische energieoverdracht.

Info

Publication number: NL8601931A
Application number: NL8601931A
Authority: NL
Original assignee: Rotterdamsche Droogdok Mij
Priority date: 1986-07-25
Filing date: 1986-07-25
Publication date: 1988-02-16
Also published as: CN1011998B; KR880001938A; ES2019371B3; KR950003745B1; US4791786A; CA1293197C; JPS63100229A; EP0254353A1; DE3765868D1; CN87105140A; GR3001040T3; EP0254353B1; ATE57990T1; JPH0674751B2

Description

$ -1- ,, Ν.0. 33.866 ; • » \

Vrije-zuigermotor met een hydraulische of pneumatische energieoverdracht.

De uitvinding betreft een inrichting voor het aandrijven van een orgaan zoals een wiel, schijf, stang of soortgelijk orgaan, omvattende tenminste één met het orgaan gekoppelde roterende of lineaire, door een fluidum onder druk aangedreven motor in het bijzonder een hydromotor of 5 soortgelijke hydraulische inrichting die aan de ene kant via een leiding in verbinding staat met tenminste één accumulator voor een fluidum in het bijzonder een vloeistof onder druk en aan de andere kant met een naar een reservoir voor deze vloeistof leidende afvoer, en tenminste één vrije-zuigeraggregaat bestaande uit een cilinder met 10 tenminste één daarbinnen heen en weer verschuifbare vrije zuiger die binnen de cilinder zodanig een ruimte begrenst, dat bij de expansieslag van de zuiger, waarbij deze in de ene richting wordt verplaatst, het volume van de ruimte wordt vergroot en bij de compressieslag van de zuiger, waarbij deze in de andere richting wordt verplaatst, het volume 15 van de ruimte wordt verkleind, waarbij middelen zijn aangebracht voor het in- en uitlaten van een gas in respectievelijk uit deze ruimte en middelen voor het verwarmen van het door de compressieslag van de zuiger in de genoemde ruimte gecomprimeerde gas, waarbij de zuiger is verbonden met een in het algemeen plunjervormig element dat binnen 20 tenminste een vast gemonteerd kamerelement heen en weer kan schuiven waarbij tenminste twee omtreksdelen met verschillende diameters van het plunjervormige element verschuifbaar in passing zijn met binnenwanddelen van het kamerelement, en het plunjervormige element tenminste twee in wezen radiale vlakken heeft die elk een in wezen 25 gesloten kamer binnen het kamerelement begrenzen waarvan de inhoud geleidelijk verandert bij het uitvoereu van de expansie- en compressieslag door de zuiger, waarbij een eerste radiale vlak een eerste of plunjerkamer begrenst, die via een bedienbaar kleporgaan in verbinding staat met een bron van een fluidum onder druk, zodat door 30 het openen van dit kleporgaan de zuiger zijn compressieslag uitvoert, en een tweede radiaal vlak een tweede of verdringkamer begrenst die via een terugslagklep in verbinding staat met het reservoir en via een tweede terugslagklep is verbonden met de accumulator, zodat tijdens die slag van de zuiger waarbij de inhoud van de tweede kamer toeneemt, 35 vloeistof uit het reservoir in deze kamer wordt gezogen, en tijdens de andere tegengestelde slag van de zuiger, waarbij de inhoud van de tweede kamer afneemt, deze vloeistof uit deze 8601931 ·* -2- * kamer wordt geperst voor het opladen van de accumulator.

Bij een inrichting van dit type is de accumulator tijdens het in bedrijf zijn gevuld met een fluïdum, in het bijzonder een vloeistof, 5 zoals olie, onder hoge druk. Door een verstelling van een regelbare stuurschuif verbonden met een vaste lineaire of roterende hydromotor of de zwenkhoek van een variabele hydromotor stroomt olie uit de accumulator naar de hydromotor en van de hydromotor naar het vloeistofreservoir waarbij mechanisch vermogen aan de uitgaande as van 10 de hydromotor wordt geleverd, en de druk in de accumulator zal dalen. Wanneer de druk in de accumulator een bepaalde minimale waarde heeft bereikt dan wordt het kleporgaan in de open stand gebracht, waardoor het fluïdum onder druk van de bron, dat bij voorkeur olie uit de accumulator is, in de plunjerkamer stroomt en door de daarbij op het 15 eerste radiale vlak uitgeoefende druk, de zuiger de compressieslag zal uitvoeren, waarbij tevens olie in de verdring- of vloeistofkamer wordt gezogen. De gasdruk in de ci1inderkamer stijgt daarbij en nadat de zuiger een bepaalde stand heeft bereikt, wordt bijvoorbeeld een brandstof in de kamer geïnjecteerd, die, bij voorkeur geïnitieerd door 20 zelfontbranding, wordt verbrand waardoor de druk in de kamer sterk stijgt met als gevolg dat de zuiger in de tegenovergestelde richting wordt bewogen voor het uitvoeren van de expansieslag. Tijdens deze expansieslag wordt de, in de vloeistofkamer aangezogen olie naar de accumulator verdrongen, en het fluidum in de plunjerkamer naar de bron 25 teruggeperst. Tijdens de expansieslag wordt het kleporgaan weer in de gesloten stand gebracht waardoor de beweging van de vrije zuiger bij van het eind van de expansieslag stopt.

Tijdens de expansieslag van de vrije zuiger staat dus de olie in de 30 vloeistof- en plunjerkamer onder druk, zodat op het eind van deze slag, door de samendrukbaarheid van de olie, de vrije zuiger over een aanzienlijke afstand in de tegenovergestelde richting zal bewegen, aangezien deze zuiger nagenoeg geen weerstand in die richting ondervindt. Dit is een groot nadeel van deze inrichting, waardoor hij 35 niet geschikt is om intermitterend te werken.

Het doel van de uitvinding is een inrichting van het genoemde type te verschaffen die dit nadeel niet heeft, zodat het vrije-zuigeraggregaat 8601931 •S' -3- ** op uitstekende wijze intermitterend kan werken d.w.z. dat na elke cyclus van compressie- en expansieslag het aggregaat wordt gestopt.

Dit doel wordt bereikt doordat bij een eerste en voorkeurs-5 uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding het plunjervormige element een derde, in wezen radiaal vlak heeft dat een kleiner werkzaam oppervlak heeft dan dat van het eerste radiale vlak, en dat in wezen binnen het kamerelement een derde kamer begrenst, welke kamer in verbinding staat met de accumulator, en waarvan de irihoud toe-10 resp. afneemt tijdens de expansie- resp. compressieslag van de zuiger zodat aan het eind van de expansieslag de derde kamer een met vloeistof gevulde, met de accumulator in verbinding staande bufferkamer vormt.

Daarbij staat de bufferkamer bij voorkeur via een leiding met een terugslagklep tevens in verbinding met de vloeistofkamer.

15

Bij een op deze wijze uitgevoerde inrichting kan dus de compressieslag nog steeds plaats vinden doordat het eerste radiale vlak een groter werkzaam oppervlak heeft dan het derde radiale vlak. Nu zal echter tijdens de expansieslag een deel van de uit de vloeistofkamer naar de 20 accumulator verdrongen olie aan de bufferkamer worden geleverd, zodat wanneer de zuigerbeweging wordt omgekeerd aan het eind van de expansieslag deze beweging nu zal worden afgerand door de op het derde radiale vlak werkende druk. Bovendien wordt daarbij een deel van de compressie-energie van de olie in de plunjer- en vloeistofkamer 25 teruggewonnen, doordat olie door het derde radiale vlak naar de accumulator wordt verdrongen.

Bij een tweede uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding is het tweede radiale vlak van het plunjerelement zodanig aangebracht 30 dat de inhoud van de tweede of vloeistofkamer toeneemt resp. afneemt tijdens de expansie- resp. compressieslag van de zuiger, zodat aan het eind van de expansieslag deze tweede kamer een met vloeistof gevulde, via een terugslagklep met de accumulator in verbinding staande bufferkamer vormt, waarbij bij voorkeur de vloeistof- of bufferkamer 35 via een leiding met een bedieubaar kleporgaan in verbinding staat met de plunjerkamer.

Bij een op deze wijze uitgevoerde inrichting wordt tijdens de expansieslag vloeistof vanuit het reservoir in de vloeistofkamer 8001931 Η -4- gezogen, zodat wanneer de zuigerbeweging wordt omgekeerd aan het eind van de expansieslag deze beweging zal worden afgeremd door de op het tweede radiale vlak werkende druk, waarbij een deel van de 5 compressie-energie van de olie in de plunjerkamer wordt teruggewonnen doordat olie door het tweede radiale vlak naar de accumulator wordt verdrongen. Tijdens de compressieslag wordt de vloeistof uit de vloeistofkamer door de genoemde voorkeursleiding in de plunjerkamer geperst.

10

Bij voorkeur zijn, voor beide uitvoeringsvormen in de cilinder twee vrije zuigers aangebracht die bij de compressieslag naar elkaar toe en bij de expansieslag van elkaar af bewegen, waarbij volgens de uitvinding de vloeistofkamers elk door middel van een leiding met een 15 daarin opgenomen bedienbaar kleporgaan in verbinding staan met de accumulator en voor de tweede uitvoering tevens de plunjerkamer door middel van een leiding met een daarin opgenomen kleporgaan in verbinding staat met het reservoir. Op deze wijze kan, indien nodig, tijdens de wachttijd na iedere expansieslag, één van de twee of beide 20 kleporganen en voor de tweede uitvoering tevens het kleporgaan voor de reservoiraansluiting worden bediend voor het corrigeren van de zuigerposities. Voor een goede werking van het vrije zuigeraggregaat met twee zuigers moeten namelijk de uitgangsposities van de vrije zuigers binnen bepaalde tolerantiegrenzen liggen.

25

Bij voorkeur kunnen, bij de eerste uitvoeringsvorm, de plunjerkamer en de vloeistofkamer elk, via een bedienbare klep in verbinding met het reservoir worden gebracht. Door nu deze kleppen te openen, kan, voor het starten van het aggregaat na een langdurige stilstand, de vrije 30 zuiger in de juiste startpositie worden gebracht, immers door de nog steeds op het derde vlak werkende oliedruk zal de zuiger daarbij naar buiten worden bewogen. Bij de tweede uitvoeringsvorm kan de vrije zuiger in de juiste startpositie gebracht worden door het schakelen van dezelfde kleppen als die bij de normale correctie van de zuigerpositie 35 worden gebruikt.

Bij voorkeur is daarbij in de eerste uitvoeringsvorm stroomafwaarts van de klep in de verbinding tussen de vloeistofkamer en het reservoir een 8601931 % -5- * regelbare smoring aangebracht, waardoor de snelheid van de vrije zuiger bij het naar de startpositie bewegen kan worden geregeld.

Bij de tweede uitvoeringsvorm is voor dit doel, stroomafwaarts van de 5 klep in de verbinding tussen de plunjerkamer en het reservoir een regelbare smoring aangebracht.

Aangezien bij een inrichting volgens de uitvinding een in wezen constante druk in het hydraulische systeem heerst, is de verhouding 10 tussen de hoeveelheid door de genoemde ruimte binnen de cilinder afgegeven warmte en de hoeveelheid retourolie bij benadering constant.

Daardoor kan op voordelige wijze de cilinder van het aggregaat zijn voorzien van een omhullingskanaal voor het door middel van de vloeistof koelen van de cilinder, welk kanaal bij het ene eind in verbinding 15 staat met de, naar het reservoir leidende afvoer van de hydromotor en bij het andere eind via een koeler met het reservoir.

Bij voorkeur omvat de koeler een hydraulisch aandrijfbare ventilator waarvan de aandrijving aan de ene kant met de accumulator en aan 20 de andere kant via de koeler met het reservoir in verbinding staat zodat bij te hoge temperatuur deze ventilator kan worden ingeschakeld.

Bij een voordelige uitvoeringsvorm van het zuiger-plunjersamenstel van de genoemde eerste inrichting volgens de uitvinding , wordt het 25 plunjervormige element gevormd door een, bij één eind gesloten buisstuk dat bij dit gesloten eind met de zuiger is verbonden en dat bij het open eind een in radiale richting tenminste naar buiten verdikt deel heeft, en het eerste kamerelement wordt gevormd door een vast gemonteerd tweede buisstuk dat binnen het eerstgenoemde buisstuk steekt 30 waarbij tenminste een binnenomtreksdeel van het eerste buisstuk in verschuifbare aangrijping is met het buitenomtreksvlak van het tweede buisstuk, en het tweede kamerelement wordt gevormd door een zodanig met een radiale tussenruimte het eerste en het tweede buisstuk coaxiaal omhullend vast gemonteerd busvormig orgaan, dat aan weerskanten van het 35 verdikte einddeel van het eerste buisstuk een ringvormige, in wezen gesloten kamer wordt gevormd, waarbij de buitenomtrek van dit verdikte einddeel in verschuifbare aangrijping is met het binnenomtreksvlak van 8601931

IB

-6- het busvormige orgaan.

Aangezien het van groot belang is dat bij de inrichting volgens de uitvinding de bedienbare kleporganen, in het bijzonder de 5 regelkleporganen, snel openende en sluitende kleppen zijn, zijn deze kleporganen volgens de uitvinding zodanig uitgevoerd dat zij een lichaam omvatten dat is voorzien van aansluitingen op respectievelijik het hoge drukdeel en het lage drukdeel van de betreffende leiding, en dat tenminste één doorgang heeft waarin een klepelement is opgenomen 10 dat met zijn onderkant op een zitting rust en van en naar deze zitting beweegbaar is, welke doorgang bij het ene eind met de hoge drukaansluiting en bij het andere eind met de lage drukaansluiting in verbinding staat, zodat de hoge druk op de bovenkant en de lage druk op de onderkant van het klepelement werkt, waarbij onder dit klepelement 15 een stiftvormig orgaan is aangebracht dat binnen een boring van en naar het klepelement verschuifbaar is, en dat tenminste één in wezen radiaal vlak heeft dat een in wezen gesloten ruimte binnen de boring begrenst, welke ruimte via terugslagkleppen met voorspanning in verbinding staat met de hoge drukaansluiting, zodat deze ruimte steeds is gevuld met de 20 vloeistof onder hoge druk, terwijl middelen aanwezig zijn voor het verhogen van druk en het toevoeren van vloeistof zodat daardoor het stiftvormige orgaan wordt verplaatst zodat het klepelement van de zitting wordt afgelicht. Bij voorkeur wordt daarbij het genoemde vlak van het stiftvormige orgaan gevormd door een, van het kleporgaan 25 afgericht schoudervlak van het stiftvormige orgaan, en staat de boring, waarin dit stiftvormige orgaan is opgenomen, bij het ondereind in verbinding met de hoge drukaansluiting, zodat op het, op een afstand van het schoudervlak gelegen eindvlak van het stiftvormige orgaan de hoge druk werkt. De middelen voor het verhogen van de druk worden op 30 voordelige wijze gevormd door tenminste één piezo-electrisch element, waarmee een electrisch signaal, met een kleine tijdvertraging en korte schakeltijd wordt omgezet in een mechanisch signaal van grote kracht en kleine slag.

35 Aangezien de inrichting volgens de uitvinding vele regelmogelijkheden biedt voor de zuigerbewegingen en -standen, worden bij voorkeur twee vrije zuigers toegepast die bij de compressieslag naar elkaar toe en 8601931 -7- * a bij de expansieslag van elkaar af bewegen, waarbij in de cilinder uitlaat- en inlaatpoorten zijn aangebracht die symmetrisch ten opzichte van het midden van de cilinder zijn gelegen, en volgens de uitvinding de ene vrije zuiger een kleinere massa heeft dan de andere vrije 5 zuiger. Bij een op deze wijze uitgevoerde inrichting zal dus de lichtste zuiger tijdens de expansieslag de aan de kant van deze zuiger liggende uitlaatpoorten het eerst openen en bij de compressieslag het eerst sluiten, wat een gunstige invloed heeft op de spoeling van de kamer. Verder zal dit massaverschil een gunstige invloed hebben op het 10 verbrandingsverloop. Door aanpassing van de verschillende plunjeroppervlakken kunnen de slagen en het bewegingsverloop van de vrije zuigers verder worden beïnvloed ter optimalisatie van het hiervoor beschreven effect.

15 De uitvinding wordt nader uiteengezet onder verwijzing naar de tekening waarin:

Figuur 1 schematisch een eerste voorkeursuitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding toont, 20

Figuur 2 in axiale doorsnede een andere uitvoeringsvorm van het zuiger-plunjersamenstel volgens figuur 1 weergeeft,

Figuur 3 schematisch een tweede mogelijke uitvoeringsvorm van de 25 inrichting volgens de uitvinding toont en

Figuur 4 in axiale doorsnede een, bij een inrichting volgens de uitvinding toegepast kleporgaan toont.

30 Zoals getoond in figuur 1 omvat de iixrichting in dit geval een variabele hydromotor i die via de leiding 2 is verbonden met een accumulator 3 voor een vloeistof onder druk, en die een afvoer 4 voor deze vloeistof naar een eventueel onder lage overdruk staand reservoir 5 heeft.

35

Verder is een vrije zuigeraggregaat aanwezig bestaande uit een 8601931 * -8- cilinder 6 met twee daarbinnen heen en weer verschuifbare vrije zuigers 7 en 7', die bij de compressieslag naar elkaar toe en bij de expansieslag van elkaar afbewegen, en die met elkaar een ruimte 8 binnen de cilinder 6 begrenzen. Deze ruimte is bijvoorbeeld uitgevoerd 5 als een verbrandingskamer, waarbij in de wand van de cilinder 6 niet getoonde inlaat- en uitlaatpoorten, en niet getoonde middelen voor het injecteren van een brandstof in de verbrandingskamer 8 zijn aangebracht, zodat de verbranding van deze brandstof volgens het tweetaktdieselprincipe verloopt.

10

De zuigers 7 en 7' zijn in wezen gelijk aan elkaar, zodat slechts de zuiger 7 verder zal worden beschreven, waarbij overeenkomstige delen van de zuiger 7' met hetzelfde verwijzingscijfer onder toevoeging van een accentteken zijn aangegeven.

15

De zuiger 7 is verbonden met een plunjervormig element 9 dat een eerste deel 10 omvat, dat binnen een kamerelement 11 heen en weer kan schuiven, waarbij het buitenomtreksvlak van dit deel 10 in verschuifbare passing is met de binnenwand van het kamerelement 11, 20 zodat het kopvlak 12 van dit deel 10 binnen het element 11 een plunjerruimte 13 begrenst, die via de leiding 14 en kleppenstelsel 26 in verbinding staat met de accumulator 3. Het plunjervormige element 9 omvat een tweede deel 15 waarvan het buitenomtreksvlak in verschuifbare passing is met het binnenoppervlak van een tweede kamerelement 16, en 25 dat een eerste ringvormig kopvlak 17 heeft dat binnen het kamerelement 16 een vloeistofkamer 18 begrenst. Deze vloeistofkamer 18 staat via de leiding 19 met de daarin opgenomen terugslagklep 20 in verbinding met het vloeistofreservoir 5, en via de leiding 21 met de daarin opgenomen terugslagklep 22 met de accumulator 3. Het tweede deel 15 van het 30 plunjervormige element 9 heeft verder een tweede ringvormig kopvlak 23, dat ten opzichte van het kopvlak 17 tegengesteld is gericht, en dat binnen het tweede kamerelement 16 een bufferkamer 24 begrenst. Deze bufferkamer 24 staat via de leiding 25 in verbinding met zowel de accumulator 3 als via klep 22 of 29 met de vloeistofkamer 18.

35

In de leidingen 14, 14’ is en bedienbaar kleporgaan 26 opgenomen, 8601931 -9- zodat bij het openen van deze klep, wat plaats vindt nadat de druk in de accumulator 3 tot een bepaalde minimale waarde is gedaald, de plunjerkamers 13, 13' in open verbinding worden gesteld met de accumulator 3, waardoor, door de op de vlakken 12, 12' werkende vloeistofdruk, de zuigers 7, 7' naar elkaar toe worden gedreven-voor 5 het uitvoeren van de compressieslag, waarbij de gasdruk in de kamer 8 stijgt. Daarbij wordt tevens vloeistof uit het reservoir 5, via de leidingen 19, 19' en kleppen 20, 20' in de vloeistofkamers 18, 18' gezogen. Nadat de zuigers 7, 7' een bepaalde stand hebben bereikt, wordt een brandstof in de kamer 8 gespoten, die, geïnitieerd door 10 zelfontbranding, wordt verbrand waardoor de gasdruk in de kamer 8 sterk stijgt, met als gevolg dat de zuigers van elkaar af worden bewogen voor het uitvoeren van de expansieslag. Tijdens deze expansieslag wordt vloeistof aanwezig in de plunjerkamers 13, 13' en vloeistof uit de kamers 18, 18' via respectievelijk de leidingen 14, 14' en 21, 21' naar 15 de accumulator 3 verdrongen, waarbij van deze laatste vloeistofstromen tevens een deel via de leidingen 25, 25' in de bufferkamers 24, 24' wordt gebracht. Bij het benaderen van het eind van de expansieslag wordt de klep 26 weer gesloten. Op het eind van de expansieslag keren de zuigerbewegingen, als gevolg van de samendrukbaarheid van de nog in 20 de kamers 13, 13' en 18, 18' aanwezige vloeistof, weer om, waarbij echter de zuigers 7, 7' worden afgeremd door de op de vlakken 23, 23' van de bufferkamers 24, 24' werkende vloeistofdruk. Teneinde te voorkomen dat hierbij cavitatie in de kamers 13, 13* optreedt, zijn de leidingen 14, 14' via de leiding 27 met de daarin opgenomen 25 terugslagklep 28 verbonden met het vloeistofreservoir 5, zodat vloeistof via de leidingen 27, 14, 14' in de plunjerkamers 13, 13' kan worden gezogen.

Voor een goede werking van de vrije zuigermotor is het van uitermate 30 groot belang dat, na elke expansieslag, de uitgangsstanden van de zuigers 7, 7* binnen nauwe tolerantiegrenzen liggen. Teneinde deze uitgangsstanden te kunnen corrigeren, tijdens de wachttijd na een expansieslag, zijn de bedienbare kleporganen 29, 29' aangebracht. Door één van deze kleporganen of beide te openen kan de betreffende zuiger 35 7, 7' iets worden verplaatst in de richting naar de andere zuiger toe, aangezien daardoor de viceistofkamer 18, 18' in open verbinding met de accumulator 3 wordt gebracht, zodat de in deze accumulator 3 heersende vloeistofdruk op het vlak 17, 17' werkt dat een grotere werkzame 8601931 Μ -10- «r oppervlakte heeft dan het vlak 23, 23' van de bufferkamer 24, 24'.

Verder kunnen de vloeistofkamers 18, 18' via de leidingen 30, 30' en door het openen van het kleporganen 31, en de plunjerkamers 13, 13', 5 via de leidingen 14, 14', 27 en door het openen van het kleporgaan 32, in open verbinding met het vloeistofreservoir 5 worden gebracht, waardoor, door de op de vlakken 23, 23' van de bufferkamers 24, 24' werkende vloeistofdruk, beide zuigers 7, 7' in de juiste buitenste startstanden kunnen worden gebracht, wat in het bijzonder van belang is 10 bij het starten van de vrije zuigermotor naar een langdurige stilstand. ·

Verder is een regelbare smoring 33 aanwezig, waarmee de snelheid, waarmee de zuigers 7, 7' in de buitenste startstanden worden gebracht 15 kan worden geregeld. Verder kan deze smoring, bij het starten van een koude motor, worden gebruikt om de druk in de vloeistofkamers 18, 18' te regelen, waarbij dan uitsluitend het kleporgaan 31 wordt bediend.

Dit is nodig om de slag van de vrije zuigers 7, 7' constant te houden, ondanks een hogere viscositeit en een verlaagd verbrandingsrendement.

20

Verder is een pomp 34 aanwezig, met behulp waarvan het hydraulische systeem op druk kan worden gebracht na een langdurige stilstand.

Voor het koelen van de verbrandingskamer 8, is om de cilinder 6 een 25 koelspiraal 71 aangebracht die wordt bedekt door een omhulling 72 van een isolatiemateriaal. De spiraal 71 staat bij het ene eind, via de leiding 73 in verbinding met de afvoer 4 van de hydromotor 1, en bij het andere eind, via de leiding 74 met een koeler 75, en verder via de leiding 76 met het reservoir 5. Op deze wijze kan dus de 30 verbrandingskamer 8 met behulp van de retourolie uit. het hydraulisch systeem worden gekoeld.

Voor het verhogen van de koelcapaciteit van de koeler 75 is een ventilator 77 aanwezig die door de hydromotor 78 wordt aangedreven, 35 welke hydromotor via de leiding 79 met de daarin opgenomen klep 80 in verbinding staat met de accumulator 3.

Teneinde bij stilstand van de hydromotor 1, waarbij dus geen retourolie stroomt, de kamer 8 zodanig toch te kunnen koelen, kan, door de klep 8601931 -11- 81 om te schakelen, gekoelde olie uit het reservoir 5 door de spiraal 71 worden gepompt door middel van de pomp 34.

In figuur 2 is een uitvoeringsvorm van het vrije zuigeraggregaat volgens de uitvinding, zoals getoond in figuur 1 voor de helft daarvan, 5 in overlangse doorsnede weergegeven. In de cilinder 35 is een vrije zuiger 36 heen en weer verschuifbaar aangebracht. De vrije zuiger 36 is verbonden met een buisstuk 37 dat bij de kant van de zuiger 36 gesloten is, en dat bij het andere eind is voorzien van een radiale verdikking 38. Binnen het buisstuk 37 steekt een, in een vast blok 44 gemonteerd 10 tweede buisstuk 39, waarbij de binnenomtrek van de verdikking 38 van het buisstuk 37 in verschuifbare passing is met de buitenomtrek van het buisstuk 39, zodat de buisstukken 37 en 39 met elkaar een plunjerkamer 40 vormen die bij 41 via de leiding 14'' en het bedienbare kleporgaan 32' in verbinding staat met de accumulator 3*, en die bij het andere 15 eind wordt begrensd door het oppervlak 42 waarvan het door de buitendiameter van de buis 39 begrensde deel overeenkomt met het vlak 12 in figuur 1. Een busvormig orgaan 43 is bij het ene eind gemonteerd in het vaste blok 44 en bij het andere eind in een lichaam 45 dat met de wand van de cilinder 35 is verbonden. Het busvormige orgaan 43 is 20 zodanig coaxiaal om de buisstukken 37 en 39 aangebracht, dat het buitenomtreksvlak van de radiale verdikking 38 in verschuifbare passing is met de binnenwand van het busvormige orgaan 43, zodat aan de ene kant van de verdikking 38 een ringvormige vloeistofkamer 46 met een werkzaam vlak 47, en aan de andere kant van de verdikking 38 een 25 bufferkamer 48 met een werkzaam vlak 49 worden gevormd. De vloeistofkamer 46 staat via de aansluiting 50 in verbinding met de naar het vloeistofreservoir 5' voerende leiding 19'* met de daarin opgenomen terugslagklep 20‘, en via de aansluiting 51 met de, naar de accumulator 3' voerende leiding 2111 met de daarin opgenomen terugslagklep 221'. De 30 bufferkamer 48 staat via de aansluiting 52 in Verbinding met de leiding 25",

De in figuur 2 getoonde uitvoeringsvorm heeft een compacte bouw en een hoog rendement. Dit hoge rendement wordt onder andere veroorzaakt door 35 de elastische deformatie van de wand van het buisstuk 39 tijdens de compressieslag, waardoor de speling en dus de lek tussen zuigers 38 en 39 zal afnemen. Bij de expansieslag heerst geen drukverschil over het buisstuk 39 hetgeen resulteert in een grotere speling tussen 38 en 39 501931 -12-

V

•v en dus lagere wrijvingsverliezen. Verder zijn bij deze uitvoeringsvorm de moeilijk te bewerken oppervlakken betrekkelijk klein, wat lagere produktiekosten tot gevolg heeft.

In figuur 3 is een tweede uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de 5 uitvinding schematisch weergegeven. Deze inrichting omvat een variabele hydromotor 82 die via de leiding 83 is verbonden met een accumulator 84 voor een vloeistof onder druk, en die een naar een reservoir 86 leidende afvoer 85 heeft.

10 Het vrije zuigeraggregaat, omvat een cilinder 87 met twee daarbinnen heen en weer verschuifbare vrije zuigers 88, 88', waarvan één nader wordt beschreven op dezelfde wijze als gedaan voor figuur 1. De zuiger 88 is verbonden met een plunjervormig element 89, dat binnen een kamerelement 90 heen en weer kan schuiven. Het plunjervormige element 15 89 omvat een eerste, stangvormig deel 91 en een tweede, zuigervormig deel 92 met twee radiale vlakken 93 en 94. Het radiale vlak 94 begrenst binnen het kamerelement 90 een plunjerkamer 95 die via de leiding 96 met het klepsamenstel 97 in verbinding staat met de accumulator 84, en via de leiding 98 met het klepsamenstel 99 in verbinding staat met het 20 reservoir 86, waarbij een regelbare smoring 99' stroomafwaarts van de klep 99 aanwezig is.

Het radiale vlak 93 begrenst binnen het kamerelement 90 een tweede kamer 100, die via de leiding 101 met de terugslagklep 102 in 25 verbinding staat met het reservoir 86, en via de leiding 103 met het klepsamenstel 104 met de accumulator 84.

Bij het in werking zijn van het aggregaat wordt, voor het laten uitvoeren van de compressieslag, waarbij de zuiger 88, 88' in de figuur 30 naar elkaar toe bewegen, het schakelbare deel van het klepsamenstel 97 geopend, zodat vloeistof onder druk uit de accumulator 84 in de plunjerkamers 95, 95' kan stromen. Daarbij wordt tegelijkertijd de in de kamer 100, 100' aanwezige vloeistof via de leidingen 103, 103' en de terugslagkleppen van het samenstellen 104, 104' in de plunjerkamers 95, 35 95' gedreven.

Vervolgens wordt, tijdens de expansieslag van de zuigers 88, 88' vloeistof vanuit het reservoir 86 door de leidingen 101, 101' in de kamers 100, 100' gezogen, en tegelijkertijd de in de plunjerkamers 8601931 -13- * 95 en 95' aanwezige vloeistof door de leidingen 96, 96' en het klepsamenstel 97 in de accumulator 84 gedreven. Bij het benaderen van het eind van de expansieslag wordt de klep 97 weer gesloten. Op het eind van de expansieslag keren de zuigerbewegingen, als gevolg van de samendrukbaarheid van de nog in de plunjerkamers 95, 95' aanwezige vloeistof, weer om, waarbij echter de zuigers 88, 88* worden afgeremd 5 door de in de kamers 100, 100' opgebouwde vloeistofdruk.

Door het openen van het klepsamenstel 104, 104' kan de kamer 100, resp.

100' in direkte verbinding met de accumulator 84 worden gebracht, en door het openen van het klepsamenstel 99 kunnen de plunjerkamers 95, 10 95' via de regelbare smoring 99' in verbinding met het vloeistofreservoir 86 worden gebracht, zodat door het openen van deze kleppen de zuigers 88, 88' in de juiste buitenste startstanden kunnen worden gebracht. Dezelfde procedure kan worden gebruikt om de positie van één of beide zuigers na een expansieslag te corrigeren.

15

De cilinder 87 kan ook, zoals weergegeven in figuur 3 op dezelfde wijze als getoond in figuur 1 d.m.v. de retourolie uit het hydraulische systeem worden gekoeld.

20 In figuur 4 is in axiale doorsnede een uitvoeringsvorm volgens de uitvinding van een bedienbaar kleporgaan weergegeven, welke uitvoeringsvorm in het bijzonder geschikt is voor de bedienbare kleppen 29, 29', 26 en 97.

25 Het kleporgaan omvat een lichaam 53 dat door de gedeeltelijk getoonde mantel 53’ nauwsluitend wordt omhuld. Het lichaam heeft aansluitingen 54 en 55 voor de aansluiting op het hoge drukdeel, d.w.z. bij de voorgaande systemen de accumulatorkant respectievelijk het lage drukdeel van de betreffende leiding. De aansluiting 54 gaat over in een 30 kanaal 56, dat overgaat in een kamer 56'. In de kamer 56* monden uit de boring 57, een aantal boringen 58 en een aantal boringen 59.

Be boringen 58 stellen de kamer 56' in open verbinding met de ringvormige kamer 60, zodat in deze kamer 60 de hoge druk heerst.

35

Ook de boringen 59 monden uit in de ringvormige kamer 60, waarbij bij deze uitmonding een klepzitting is gevormd, waarop een bij voorkeur kogelvormig kleplichaam 61, door middel van de veer 62 wordt gedrukt.

8601931 ψ -14-

Verder staat de boring 59 in verbinding met een kanaal 63, die in verbinding staat met de lage drukkant-aansluiting 55. In de boring 59 is een stiftvormig orgaan 64 verschuifbaar aangebracht, welke stift een naar de aansluiting 54 gericht schouderoppervlak 65 heeft, welk vlak een kamer binnen de boring 59 begrenst, die via het kanaal 66, de 5 ringvormige ruimte 67 en het dwarskanaal 68 in verbinding staat met de ruimte 69.

De boring 57 waarin een of meerdere, in dit geval twee terugslagkleppen onder voorspanning zijn aangebracht, mondt eveneens uit in de 10 ringvormige ruimte 67, zodat de ruimte onder de schouder 65, het kanaal 66, de ringvormige ruimte 67, het kanaal 68 en de ruimte 69 steeds met vloeistof onder hoge druk zullen zijn gevuld. In het lichaam 53 is tenminste één piezo-electrisch element 70 aangebracht, met een daardoor gedreven plunjervormig lichaam 70' zodat door een electrische spanning 15 over zo'n element te zetten, een ladingsverschuiving in dit element optreedt, waardoor een mechanisch verplaatsing met grote kracht, maar kleine slag, optreedt welke door middel van de hydrostatische overbrenging wordt omgezet in een grotere verplaatsing van het stiftvormige orgaan 64, waardoor het kogelvormige klepelement 61 van 20 zijn zitting wordt afgelicht. Daardoor ontstaat een verbinding tussen de ringvormige ruimte 60 en het kanaal 63 wat betekent dat de vloeistof van de aansluiting 54 door het kanaal 56, de kamer 56', de boringen 58, de ringvormige kamer 60 en het kanaal 63 naar de aansluiting 55 kan stromen. Stijgt, uitgaande van de gesloten situatie de druk bij 25 aansluiting 55 tot boven de druk bij aansluiting 54, dan worden de kogels 61 door het drukverschil over deze kogels gelicht en stroomt de vloeistof van aansluiting 55, via ruimte 60, de boringen 58, kamer 56' en kanaal 56 naar aansluiting 54. De klep heeft dus naast een schakelfunktie voor een vloeistofstroom van aansluiting 54 naar 30 aansluiting 55 tevens een terugslagklepfunktie voor een tegengesteld gerichte stroom, zodat met één enkele klep kan worden volstaan in plaats van een schakelklep met een in een omloop gemonteerde terugslagklep zoals getoond in figuur 1 bijvoorbeeld bij 29, 22; 26, en in figuur 3 bij 97, 99 en 104.

8601931

Claims

1. Inrichting voor het aandrijven van een orgaan zoals een wiel, schijf, stang of soortgelijk orgaan, omvattende tenminste één met het orgaan gekoppelde roterende of lineaire door een fluidum onder druk aangedreven motor, in het bijzonder een hydromotor of soortgelijke 5 hydraulische inrichting die aan de ene kant via een leiding in verbinding staat met tenminste één accumulator voor een fluidum in het bijzonder een vloeistof onder druk en aan de andere kant met een naar een reservoir voor deze vloeistof leidende afvoer, en tenminste één vrije-zuigeraggregaat bestaande uit een cilinder met tenminste één 10 daarbinnen heen en weer verschuifbare vrije zuiger die binnen de cilinder zodanig een ruimte begrenst, dat bij de expansieslag van de zuiger, waarbij deze in de ene richting wordt verplaatst, het volume van de ruimte wordt vergroot en bij de compressieslag van de zuiger, waarbij deze in de andere richting wordt verplaatst, het volume van de 15 ruimte wordt verkleind, waarbij middelen zijn aangebracht voor het in-en uitlaten van een gas in respectievelijk uit deze ruimte en middelen voor het verwarmen van het door de compressieslag van de zuiger in de genoemde ruimte gecomprimeerde gas, waarbij de zuiger is verbonden met een in het algemeen plunjervormig element dat binnen tenminste een vast 20 gemonteerd kamerelement heen en weer kan schuiven waarbij tenminste twee omtreksdelen met verschillende diameters van het plunjervormige element verschuifbaar in passing zijn met binnenwanddelen van het kamerelement, en het plunjervormige element tenminste twee in wezen radiale vlakken heeft die elk een in wezen gesloten kamer binnen het 25 kamerelement begrenzen waarvan de inhoud geleidelijk verandert bij het uitvoeren van de expansie- en compressieslag door de zuiger, waarbij een eerste radiale vlak een eerste of plunjerkamer begrenst, die via een bedien- baar kleporgaan in verbinding staat met een bron van een fluidum onder 30 druk. zodat door het openen van dit kleporgaan de zuiger zijn compressieslag uitvoert, en een tweede radiaal vlak een tweede of verdringkamer begrenst die via een terugslagklep in verbinding staat met het verdringreservoir en via een tweede terugslagklep is verbonden met de accumulator, zodat tijdens die slag van de zuiger waarbij de 35 inhoud van de tweede kamer toeneemt, vloeistof uit het reservoir in deze kamer wordt gezogen, en tijdens de andere tegengestelde slag van de zuiger, waarbij de inhoud van de tweede kamer afneemt, deze vloeistof uit deze kamer wordt geperst voor het opladen van de accumulator, met het kenmerk, dat het plunjervormige element een 8601931 * -ié- V derde, in wezen radiaal vlak heeft dat een kleiner werkzaam oppervlak heeft dan dat van het eerste radiale vlak, en dat in wezen binnen het kamerelement een derde kamer begrenst, die in verbinding staat met de accumulator, en waarvan de inhoud toe- resp. afneemt tijdens de 5 expansie- resp. compressieslag van de zuiger zodat aan het eind van de expansieslag de derde kamer een met vloeistof gevulde, met de accumulator in verbinding staande bufferkamer vormt.

2. Inrichting voor het aandrijven van een orgaan zoals een wiel, 10 schijf, stang of soortgelijk orgaan, omvattende tenminste één met het orgaan gekoppelde roterende of lineaire, door een fluïdum onder druk aangedreven motor, in het bijzonder een hydromotor of soortgelijke hydraulische inrichting die aan de ene kant via een leiding in verbinding staat met tenminste één accumulator voor een fluïdum in het 15 bijzonder een vloeistof onder druk en aan de andere kant met een naar een reservoir voor deze vloeistof leidende afvoer, en tenminste één vrije-zuigeraggregaat bestaande uit een cilinder met tenminste één daarbinnen heen en weer verschuifbare vrije zuiger die binnen de cilinder zodanig een ruimte begrenst, dat bij de expansieslag van de 20 zuiger, waarbij deze in de ene richting wordt verplaatst, het volume van de ruimte wordt vergroot en bij de compressieslag van de zuiger, waarbij deze in de andere richting wordt verplaatst, het volume van de ruimte wordt verkleind, waarbij middelen zijn aangebracht voor het in-en uitlaten van een gas in respectievelijk uit deze ruimte en middelen 25 voor het verwarmen van het door de compressieslag van de zuiger in de genoemde ruimte gecomprimeerde gas, waarbij de zuiger is verbonden met een in het algemeen plunjervormig element dat binnen tenminste een vast gemonteerd kamerelement heen en weer kan schuiven waarbij tenminste twee omtreksdelen met verschillende diameters van het plunjervormige 30 element verschuifbaar in passing zijn met binnenwanddelen van het kamerelement, en het plunjervormige element tenminste twee in wezen radiale vlakken heeft die elk een in wezen gesloten kamer binnen het kamerelement begrenzen waarvan de inhoud geleidelijk verandert bij het uitvoeren van de expansie- en compressieslag door de zuiger, waarbij 35 een eerste radiale vlak een eerste of plunjerkamer begrenst, die via een bedienbaar kleporgaan in verbinding staat met een bron van een fluidum onder druk, zodat door het openen van dit kleporgaan de zuiger zijn compressieslag uitvoert, en een tweede radiaal vlak een tweede of verdringkamer begrenst die via een terugslagklep in verbinding 8601931 -η- staat met het reservoir en via een tweede terugslagklep is verbonden roet de accumulator, zodat tijdens die slag van de zuiger waarbij de inhoud van de tweede kamer toeneemt, vloeistof uit het reservoir in deze kamer wordt gezogen, en tijdens de andere tegengestelde slag van 5 de zuiger, waarbij de inhoud van de tweede kamer afneemt, deze vloeistof uit deze kamer wordt geperst voor het opladen van de accumulator, met het kenmerk, dat het tweede radiale vlak van het plunjerelement zodanig is aangebracht dat de inhoud van de tweede of vloeistofkamer toeneemt resp. afneemt tijdens de expansie- resp. 10 compressieslag van de zuiger, zodat aan het eind van de expansieslag deze tweede kamer een met vloeistof gevulde, via een terugslagklep met de accumulator in verbinding staande bufferkamer vormt.

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de 15 genoemde bron van een fluïdum onder druk wordt gevormd door de accumulator.

4. Inrichting volgens conclusies 1 of 3, met het kenmerk, dat de bufferkamer via een leiding met een terugslagklep in verbinding staat 20 met de vloeistofkamer.

5. Inrichting volgens conclusie 2 of 3, met het kenmerk, dat de vloeistof- of bufferkamer via een leiding met een terugslag- en schakelbare klep in verbinding staat met de plunjerkamer. 25

6. Inrichting volgens conclusies 4 of 5, waarbij in de cilinder twee vrije zuigers zijn aangebracht die bij de compressieslag naar elkaar toe en bij de expansieslag van elkaar af bewegen, met het kenmerk, dat de vloeistofkamers elk door middel van een leiding met een daarin 30 opgenomen bedienbaar kleporgaan in verbinding staan met de accumulator.

7. Inrichting volgens conclusies i, 3, 4 of 6, met het kenmerk, dat de plunjerkamer en de vloeistofkamer elk via een bedienbare klep in 35 verbinding met het reservoir kunnen worden gebracht.

8. Inrichting volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat stroomafwaarts 8601931 -M- van de klep in de verbinding tussen de vloeistofkamer en het reservoir een regelbare smoring is aangebracht.

9. Inrichting volgens conclusies 2, 3, 5 of 6, met het kenmerk, dat de plunjerkamers elk via een bedienbare klep in verbinding met het 5 reservoir kunnen worden gebracht.

10. Inrichting volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat stroomafwaarts van de klep in de verbinding tussen de plunjerkamers en het reservoir een regelbare smoring is aangebracht. 10

11. Inrichting volgens conclusies 1-10, met het kenmerk, dat de cilinder van het vrije-zuiger aggregaat is voorzien van een omhullingskanaal voor het door middel van de vloeistof koelen van de cilinder, welk kanaal bij het een eind in verbinding staat met de, naar 15 het reservoir leidende afvoer aan het hydromotor en bij het andere eind via een koeler met het reservoir.

12. Inrichting volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de koeler een hydraulisch aandrijfbare ventilator omvat waarvan de aandrijving aan de 20 ene kant met de accumulator en aan de andere kant met het reservoir in verbinding staat.

13. Inrichting volgens conclusies 1, 3, 4, 6, 7, 8, 11 of 12, met het kenmerk, dat het plunjervormige element wordt gevormd door een, bij één 25 eind gesloten buisstuk dat bij dit gesloten eind met de zuiger is verbonden en dat bij het open eind een in radiale richting tenminste naar buiten verdikt deel heeft, en het eerste kamerelement wordt gevormd door een vast gemonteerd tweede buisstuk dat binnen het eerstgenoemde buisstuk steekt waarbij tenminste een binnenomtreksdeel 30 van het eerste buisstuk in verschuifbare aangrijping is met het buitenomtreksvlak van het tweede buisstuk, en het tweede kamerelement wordt gevormd door een zodanig met een radiale tussenruimte het eerste en het tweede buisstuk coaxiaal omhullend vast gemonteerd busvormig orgaan, dat aan weerskanten van het verdikte einddeel van het eerste 35 buisstuk een ringvormige, in wezen gesloten kamer wordt gevormd, waarbij de buitenomtrek van dit verdikte einddeel in verschuifbare aangrijping is met het binnenomtreksvlak van het busvormige orgaan.

14. Inrichting volgens conclusie 1-13, met het kenmerk, dat één of meer van de bedienbare kleporganen een lichaam omvatten dat is voorzien van 8601931 ·* 't aansluitingen op respectievelijk het hoge drukdeel en het lage drukdeel van de betreffende leiding, en dat een doorgang heeft waarin ten minste één klepelement is opgenomen dat, met zijn onderkant op een zitting rust en van en naar deze zitting beweegbaar is, welke doorgang 5 bij het ene eind met de hoge drukaansluiting en bij het andere eind met de lage drukaansluiting in verbinding staat, zodat de hoge druk op de bovenkant en de lage druk op de onderkant van het klepelement werkt, waarbij onder dit klepelement een stiftvormig orgaan is aangebracht dat binnen een boring van en naar het klepelement verschuifbaar is, en dat IQ tenminste één in wezen radiaal vlak heeft dat een in wezen gesloten ruimte binnen de boring begrenst, welke ruimte via terugslagkleppen met voorspanning in verbinding staat met de hoge drukaansluiting, zodat deze ruimte steeds is gevuld met de vloeistof onder hoge druk, terwijl middelen aanwezig zijn voor het verhogen van druk en het toevoeren van 15 vloeistof zodat daardoor het stiftvormige orgaan wordt verplaatst en het klepelement van de zitting wordt afgelicht.

15. Inrichting volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat het genoemde vlak van het stiftvormige orgaan wordt gevormd door een, van het 20 kleporgaan afgericht schoudervlak van het stiftvormige orgaan, en de boring waarin dit stiftvormige orgaan is opgenomen, bij het ondereind in verbinding staat met de hoge drukaansluiting, zodat op het, op een afstand van het schoudervlak gelegen eindvlak van het stiftvormige orgaan de hoge druk werkt. 25

16. Inrichting volgens conclusies 14 of 15, met het kenmerk, dat de middelen voor het verhogen van de druk en toevoeren van vloeistof worden gevormd door tenminste één door een piezo-electrisch element gedreven plunjervormig lichaam. 30

17. Inrichting volgens conclusies 1-16, waarbij in de cilinder twee vrije zuigers zijn aangebracht die bij de compressieslag naar elkaar toe en bij de expansieslag van elkaar af bewegen, en in de cilinderwand uitlaat- en inlaatpoorten zijn aangebracht die symmetrisch ten opzichte 35 van het midden van de cilinder zijn gelegen, met het kenmerk, dat de ene vrije zuiger een kleinere massa heeft dan de andere vrije zuiger.

18. Inrichting volgens conclusie 17, met het kenmerk, dat de werkzame radiale plunjeroppervlakken behorende bij de ene vrije zuiger iets groter of kleiner zijn dan die behorende bij de andere vrije zuiger. 8601931