NO115426B

NO115426B -

Info

Publication number: NO115426B
Application number: NO14671762A
Authority: NO
Inventors: Thomas Hindmarch
Original assignee: Thomas Hindmarch
Priority date: 1961-12-13
Filing date: 1962-12-05
Publication date: 1968-09-30
Also published as: GB960128A; CH426500A; ES283309A1; NL286626A; BE625604A

Description

Hydraulisk trykkforsterker. Hydraulic pressure booster.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en hydraulisk trykkforsterker for hydrauliske brem-semekanismer, og da spesielt, men ikke uteluk-kende, for anvendelse i skip eller ved andre tunge maskinerier hvor det må foretas reversering av bevegelige deler og hvor den kinetiske energi for disse er meget høy. The present invention relates to a hydraulic pressure booster for hydraulic braking mechanisms, and then particularly, but not exclusively, for use in ships or other heavy machinery where moving parts must be reversed and where the kinetic energy for these is very high .

I patent nr. 112 698 er beskrevet et fullstendig In patent no. 112 698 a complete is described

system for drift og styring av et energianlegg med reverserings-utveksling og hydraulisk styrte, synkroniserte bremser. Hele det hydrauliske system arbeider med et relativt lavt fluidumtrykk, f. eks. ca. 4 kg/cm<2>, men bremsetrykket må av praktiske grunner være av størrelsesorden ca. 70 kg/cm<2>eller mere. For denne funksjonering er det nødvendig å anvende en trykkforsterker, og ifølge oppfinnelsen tilveiebringes en forsterker med de ønskede egenskaper. system for operation and control of an energy plant with reversing gear and hydraulically controlled, synchronized brakes. The entire hydraulic system works with a relatively low fluid pressure, e.g. about. 4 kg/cm<2>, but for practical reasons the brake pressure must be of the order of approx. 70 kg/cm<2> or more. For this functioning, it is necessary to use a pressure amplifier, and according to the invention, an amplifier with the desired properties is provided.

Det problem som skal løses, oppstår på følg-ende måte: Det hydrauliske reguleringssystem The problem to be solved arises in the following way: The hydraulic regulation system

virker over en hovedreguleringsventil som for-deler ensartet oljetrykk til koblingene, hastig-hetsregulatorene og bremsene i en synkronisert form slik at operasjonene følger hverandre i øn-sket rekkefølge. Operasjonstrykket i systemet kan være bare 1/20 av det trykk som er nødven-dig for tilfredsstillende betjening av bremsene. I tillegg til dette må trykket på bremsene til-føres progressivt, mens alle de andre operasjoner som styres av oljetrykket, skjer på den positive basis: «funksjonering eller ikke funksjonering». Det er nødvendig å ha et minimums- og et mak-simumstrykk for bremseoperasjonen og også et trykk som gradvist varierer over det tidsforløp som er ønskelig for den progressive tilsetning og opphevelse av bremsene. Denne tilsetning har tilknytning til den forsterker som er beskrevet i det ovenfor nevnte patent i forbindelse med anvendelse av styretrykk. Det er nødvendig at for- operates via a main control valve which distributes uniform oil pressure to the couplings, speed regulators and brakes in a synchronized form so that the operations follow each other in the desired order. The operating pressure in the system can be only 1/20 of the pressure required for satisfactory operation of the brakes. In addition to this, the pressure on the brakes must be applied progressively, while all the other operations controlled by the oil pressure take place on a positive basis: "functioning or not functioning". It is necessary to have a minimum and a maximum pressure for the braking operation and also a pressure which gradually varies over the time course which is desirable for the progressive addition and release of the brakes. This addition is related to the amplifier described in the above-mentioned patent in connection with the use of control pressure. It is necessary that for-

sterkeren følger nøyaktig de styretrykkvariasjo-ner den tilføres. the booster follows precisely the control pressure variations it is supplied with.

Helt lukkede, hydrauliske systemer er kjent for automabilbremse-systemer, for hydrauliske donkrefter og for flyunderstell og lignende an-vendelser. Disse systemer gjør alle bruk av et hovedarbeidsstempel, men i visse tilfeller kan dette være i forbindelse med pedaloperasjon eller med servo-operasjon, ved hvilken oljetrykk frem-bringes av en pumpe og tilføres forsterkeren. Enkelte konstruksjoner gjør bruk av «Braman»-pumpeprinsippet, hvilket også er tilfelle med den foreliggende oppfinnelse, for bruk av lavtrykks-systemet for påvirkning av et stempel med større dimensjon enn hovedarbeidsstempelet i høy-trykkssystemet. Mange konstruksjoner funksjo-nerer etter «på»- og «av»-prinsippet, og enkelte har en innstilt styrestilling eller -stillinger, i hvilke operasjonene klart bestemmes av styre-mekanismen. Enkelte anlegg omfatter også en ventilmekanisme for matning av lavtrykkolje inn til selve det virksomme stempel. Completely closed hydraulic systems are known for automobile brake systems, for hydraulic jacks and for aircraft undercarriage and similar applications. These systems all make use of a main working piston, but in certain cases this may be in connection with pedal operation or with servo operation, whereby oil pressure is generated by a pump and supplied to the amplifier. Certain designs make use of the "Braman" pump principle, which is also the case with the present invention, for the use of the low-pressure system to actuate a piston with a larger dimension than the main working piston in the high-pressure system. Many structures function according to the "on" and "off" principle, and some have a set steering position or positions, in which the operations are clearly determined by the steering mechanism. Some systems also include a valve mechanism for feeding low-pressure oil into the active piston itself.

Det spesielle problem som knytter seg til det foreliggende behov for en trykkforsterker, oppstår på grunn av operasjonsbelastninger som er vesentlig høyere. enn hva som hittil har vært forsøkt. Videre knytter det seg problemer til den nødvendige nøyaktighet i trykkgradering, mens hele resten av systemet arbeider med konstant trykk, hvorved det kreves at tilbaketrekningen av arbeidsstempélet må være fullstendig og at ikke noe trykk må foreligge i bremsene når disse er i utkoblet stilling. The particular problem associated with the present need for a pressure intensifier arises due to operating loads which are significantly higher. than what has so far been attempted. Furthermore, there are problems with the required accuracy in pressure grading, while the entire rest of the system works with constant pressure, whereby it is required that the retraction of the working piston must be complete and that no pressure must be present in the brakes when these are in the disengaged position.

Hensikten med den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en hydraulisk trykkforsterker som tilfredsstiller de ovenfor nevnte behov. The purpose of the present invention is to provide a hydraulic pressure booster that satisfies the above-mentioned needs.

Nærmere bestemt vedrører oppfinnelsen en hydraulisk trykkforsterker omfattende en stempelstang til hvilken er festet et første stempel med stort tverrsnitt som påvirkes av en reguler-bar intermitterende tilførsel av lavtrykkolje, et andre mindre stempel, og et tredje høytrykks-stempel i en sylinder for levering av 'olje til et høytrykkssystem, og en olj ebeholder under atmo-sfæretrykk tilkoblet høytrykkssylinderen. Det nye og karakteristiske er at ved opphør av den intermitterende , lavtrykkoljetilførsel frigjøres trykket i det første stempels sylinder ved en åpning i stempelet og ved lavtrykkoljeledningen selv, hvorved stempelstangen føres tilbake til tilbaketrukket stilling av det andre stempel som påvirkes av et konstant oljetrykk fra en oljekilde, og trykket i høytrykksssylinderen frigjøres ved hjelp av en<1>stang anordnet i en kanal i stempelstangen, hvilken stang ved stempelstangen i tilbaketrukket stilling virker på en fjærbelastet ventil anordnet i høytrykksstempelet, hvilken ventil gjennom kanalen kommuniserer med olj ebeholder en. More specifically, the invention relates to a hydraulic pressure intensifier comprising a piston rod to which is attached a first piston of large cross-section which is acted upon by an adjustable intermittent supply of low-pressure oil, a second smaller piston, and a third high-pressure piston in a cylinder for the delivery of oil to a high-pressure system, and an oil container under atmospheric pressure connected to the high-pressure cylinder. What is new and characteristic is that when the intermittent, low-pressure oil supply ceases, the pressure in the first piston's cylinder is released by an opening in the piston and by the low-pressure oil line itself, whereby the piston rod is returned to the retracted position by the second piston which is affected by a constant oil pressure from an oil source , and the pressure in the high-pressure cylinder is released by means of a<1> rod arranged in a channel in the piston rod, which rod at the piston rod in the retracted position acts on a spring-loaded valve arranged in the high-pressure piston, which valve through the channel communicates with an oil container.

Oppfinnelsen skal nærmere beskrives ved hjelp av et utførelseseksempel under henvisning til de vedlagte tegninger hvorpå The invention shall be described in more detail by means of an embodiment with reference to the attached drawings on which

fig. 1 er et lengdesnitt gjennom en trykkforsterker ifølge oppfinnelsen, fig. 1 is a longitudinal section through a pressure amplifier according to the invention,

fig. 2 viser forsterkeren sett fra enden og fig. 3 er et tverrsnitt gjennom et stempel for fig. 2 shows the amplifier seen from the end and fig. 3 is a cross-section through a piston for

utlufting av høytrykkssystemet.venting the high pressure system.

Under sin bevegelse mot venstre presser et During its movement to the left, a

mindre stempel og stempelstang 1 i sylinderen 2 høytrykkolje gjennom åpningen 3 til den bremse som skal påvirkes (ikke vist). En fjærbelastet kuleventil 4 skyves vekk fra sitt sete av en stang 5 når stempelet er helt ført over mot høyre, og smaller piston and piston rod 1 in the cylinder 2 high-pressure oil through the opening 3 to the brake to be affected (not shown). A spring-loaded ball valve 4 is pushed away from its seat by a rod 5 when the piston is fully moved over to the right, and

frigjør således olje gjennom kanalen 6 i det hule stempel 1 fra høytrykkskretsen til oljereser-voaret 7. Dette oljereservoar 7 er tilknyttet den lukkede høytrykkskrets og er adskilt fra oljesumpen (ikke vist), hvorfra lavtrykkolje føres inn i pumpen for å mate olj etrykksregulatoren og derfra føres inn i den forsterker som her er vist. Ved hjelp av trykkregulatoren mates olje med varierende trykk inn i sylinderen 9 gjennom åpningen 10 slik at det større stempel 8 presses mot venstre, hvorved trykket i den lukkede hydrauliske krets 1, 2, 3 m. v. heves. Åpningen 11 er permanent forbundet med en kontinuerlig kilde for konstant oljetrykk, som i den ringfor-mede sylinder 12 virker på stempelet 13 i sylinderen 14 og presser stempelstang-anordningen mot høyre til tilbaketrukket stilling. thus releases oil through the channel 6 in the hollow piston 1 from the high-pressure circuit to the oil reservoir 7. This oil reservoir 7 is connected to the closed high-pressure circuit and is separate from the oil sump (not shown), from which low-pressure oil is fed into the pump to feed the oil pressure regulator and from there fed into the amplifier shown here. With the help of the pressure regulator, oil with varying pressure is fed into the cylinder 9 through the opening 10 so that the larger piston 8 is pressed to the left, whereby the pressure in the closed hydraulic circuit 1, 2, 3 etc. is raised. The opening 11 is permanently connected to a continuous source of constant oil pressure, which in the annular cylinder 12 acts on the piston 13 in the cylinder 14 and pushes the piston rod device to the right to a retracted position.

Olje som lekker fra trykkammeret 12 forbi stempelet 13, renner under atmosfærisk trykk gjennom utløpet 15 og røret 16 til oljesumpen for ovennevnte pumpe (ikke vist). Likeledes vil olje fra sylinderen 9 etter passering av stempelet 8, renne til oljesumpen. Utluftningshullet 17 i stempelet 8 er med fordel anordnet for å opprett-holde bevegelsen av oljen i lavtrykks- eller den åpne kretsen. Oil leaking from the pressure chamber 12 past the piston 13 flows under atmospheric pressure through the outlet 15 and the pipe 16 to the oil sump for the above pump (not shown). Likewise, oil from the cylinder 9, after passing the piston 8, will flow to the oil sump. The vent hole 17 in the piston 8 is advantageously arranged to maintain the movement of the oil in the low-pressure or the open circuit.

Fig. 3 viser et stempel 18 med en ventil 19, hvilket stempel innsettes i den vertikale borring 21 når det er nødvendig å drive ut tilfeldig luft Fig. 3 shows a piston 18 with a valve 19, which piston is inserted into the vertical bore 21 when it is necessary to expel random air

fra høytrykkssiden. Ventilen 19 lukkes ved stem-pelets bevegelse nedad og åpnes mot atmosfæren gjennom åpningen 20 ved bevegelse oppover. Oljen avtappes fra systemet ved fjernelse av en plugg på bremseanordningen mens stempelet 18 betjenes. Prosessen fortsettes inntil oljestrøm-men er fri for bobler. from the high pressure side. The valve 19 is closed when the piston moves downwards and opens to the atmosphere through the opening 20 when it moves upwards. The oil is drained from the system by removing a plug on the brake device while the piston 18 is operated. The process is continued until oil flows but is free of bubbles.

Forholdet mellom tverrsnittet for stempelet 8 og tverrsnittet for stempelet 1 gir den relative trykkøkning, i dette tilfelle ca. 20. The ratio between the cross-section of the piston 8 and the cross-section of the piston 1 gives the relative pressure increase, in this case approx. 20.

Fordelene med trykkforsterkeren ifølge den foreliggende oppfinnelse er at dens trykk-karak-teristikker nøyaktig følger de betingelser som stilles av olj etrykksregulatoren, idet det ikke finnes noen fjær for tilbakeføring av hoved-stempel-anordningen. Konstruksjonen kan an-vendes i de største anlegg da det foregår positiv tilbaketrekning av operasjonsstemplene uten at det opptrer noen sluring av bremsene, og anordningen er følgelig meget anvendelig ikke bare for ovenfor nevnte formål. The advantages of the pressure intensifier according to the present invention are that its pressure characteristics exactly follow the conditions set by the oil pressure regulator, as there are no springs for returning the main piston device. The construction can be used in the largest systems as there is a positive retraction of the operating pistons without any slippage of the brakes occurring, and the device is consequently very applicable not only for the above-mentioned purposes.

Claims

1. Hydraulic pressure intensifier comprising a piston rod to which is attached a first piston of large cross-section which is actuated by an adjustable intermittent supply of low-pressure oil, a second smaller piston and a third high-pressure piston in a cylinder for supplying oil to a high-pressure system, and an oil container under atmospheric pressure connected to the high-pressure cylinder, characterized in that upon cessation of the in-

intermittent low-pressure oil supply, the pressure in the first piston's cylinder (9) is released at an opening (17) in the piston (8) and at the low-pressure oil line itself, whereby the piston rod (1) is brought back to the retracted position by the second piston (13) which is affected by a constant oil pressure from an oil source (11), and the pressure in the high-pressure cylinder (2) is released by means of a rod (5) arranged in a channel (6) in the piston rod (1), which rod with the piston rod in the retracted position acts on a spring-loaded valve (4) arranged in the high-pressure piston, which valve through the channel (6) communicates with the oil container (7).

2. Pressure intensifier as specified in claim 1, characterized in that the high-pressure side of the system is directly vented to the atmosphere by means of a valve (4) which is opened when the piston (1) of the smaller cylinder is brought back to its retracted position.

3. Pressure intensifier as specified in claim 1, characterized in that the high pressure part of the system is fed by a liquid source, separate from that which feeds the low pressure part of the system.

4. Pressure intensifier as specified in claim 3, characterized in that the liquid source consists of a reservoir (7) to which a pump to produce a fluid flow through the high-pressure system for the removal of air trapped in this system.

5. Pressure intensifier as specified in one or more of the preceding claims, characterized in that the three pistons are arranged coaxially on a common hollow piston rod (1), each in its respective cylinder, where the first piston (1) with cylinder (2) is smaller in diameter than the second piston (8) with cylinder (9), which first piston provides a proportional, variable, high fluid pressure when the pistons move in one direction by supplying a variable, low fluid pressure to the second piston, while, on the other hand, when the variable low pressure is sufficiently reduced, the pistons move in the opposite direction under the influence of a low fluid counter-pressure, supplied from a liquid source (11) with constant low pressure, the first cylinder (2) being equipped with an outlet valve (4) which is acted upon by a rod (5), extending axially through the piston rod (1), when the first piston (1) is brought back to its retracted position, whereby a pressure equalization occurs between the first cylinder (2) and a the atmosphere.