NO124443B - - Google Patents

Description

Anordning for effektregulering

av minst to pumper.

Foreliggende oppfinnelse angår en anordning ved summerende effektregulering av minst to pumper som er tilsluttet en eller flere hovedkretser, der hver av hovedledningene er forbundet med styreinnretninger.

En er kjent med at det finnes effektregulatorer av forskjellige utførelser for regulering av en eller to variable volumstrøm-pumper. Disse regulatorer er forholdsvis Jcompliserte og krever mekaniske forbindelser mellom pumpene. De kjente systemer er derfor lite egnet til regulering av mer enn to pumper samtidig.

Fordelen med nærværende oppfinnelse er den enkle måte hvorved den totale effekt fra flere kretser summeres. Den summerende enhet bygger på trykkreduksjonsventilprinsippet hvorved det reduserte trykk til enhver tid registrerer den totale ytelse fra alle volum-strømkretsene. Dette regulertrykket eller summertrykket nyttes så videre til å gi større eller mindre volumstrøm fra de pumper som skal reguleres. En oppnår derved et helhydraulisk reguleringsorgan uten mekaniske overføringer.

En videre fordel er at det summerte trykk varierer helt trinnløst, og gir til enhver tid helt riktig bilde av den totale ytelse fra flere pumper. Regulatoren vil kunne summere effekten fra et nesten ubegrenset antall pumper.

Anordningen i henhold til oppfinnelsen er i det vesent-lige kjennetegnet ved at styreinnretningene er beregnet på å utøve en samlet kraft på en ventilinnretning som er innrettet til å tilføre trykkmedium med et trykk som er mål' for pumpenes effektsum, til en styreledning, hvilket trykkmedium i styreledningen er beregnet på å betjene en ytterligere ventilinnretning som når den betjenes, forbinder en pumpe med en trykkløs tank.

Regulatoren tillater også manuell regulering av de an-vendte pumper i tillegg til den automatiske regulering.

Disse og andre fordeler vil fremgå av den videre be-skrivelse hvor det henvises til tegningene der: Flg. 1 viser et system i symboler med to separate volum-strømkretser med konstant volumstrømpumper,

fig. 2 viser et utførelseseksempel av den summerende og regulerende enhet for regulering av to stk. konstant volumstrømpumper,

fig. 3 er et snitt etter linjen A-A på fig. 2,

fig. 4 viser et system med en effektregulator ifølge oppfinnelsen for variable volumstrømpumper.

Fig. 1 viser et eksempel på oppfinnelsen anvendt i et system hvor to separate volumstrømkretser tilfører effekt til to uavhengige forbrukere A og B. Selve forbrukerne samt retningsventiler for disse er ikke vist, da de kan være av kjente konvensjonelle typer. En motor M driver fire separate konstant volumstrømpumpeenheter som kan være like eller forskjellige i volumkapasitet. Pumpe PFI og PF3 leverer volumstrøm til forbruker A og pumpe PF2 og PF4 leverer volum-strøm til forbruker B.

Effektregulatoren 1 består av to hovedkomponenter, den summerende enhet 2 og de regulerende enheter 3 og k. Disse komponenter vil bli mer detaljert beskrevet nedenfor under henvisning til fig. 2.

Hovedkrets til forbruker A består av sugeledninger 6 og 7 samt trykkledninger 8, 9 og 10 og enveisventil 11. Likeledes består hovedkretsen for forbruker B av sugeledninger 12 og 13 samt trykkledninger lit, 15 og 16 og enveisventil 17. Summeringshodet 18 er forbundet med hovedledningene 10 og 16 via styreledninger 19 og 20... Trykkmedium tilføres den summerende enhet 2 fra hovedledning 16, eventuelt fra hovedledning 10, gjennom ledning 21. Det summerte trykk fra den summerende enhet 2 tilføres reguleringsenhetene 3 og 4 gjennom ledning 22. Reguleringsenhetene (ventilene) styres av pilotventilene 23 og 24. Reguleringsenhetene 3 og 4 er tilsluttet trykkledningene 8 og 14 fra pumpe PFI og PF2 gjennom ledningene 25 og 26. Returmediet fra reguleringsenhetene 3 og 4 samt pilotene 23 og 24 ledes til tanken 5 gjennom returledningen 27.

Et utførelseseksempel av regulatoren 1 er vist på fig.

2 hvor reguleringsenhetene 3 og 4 samt summeringsenhet 2 er inne-bygget i et felles hus 28. Summeringsenheten inneh61der en sleide 29 som er forskyvbar i en boring 30 i huset 28. I en utboring 31 i sleiden 29 er plasert en fjær 32 som holder sleiden i nøytral stilling i ubetjent stilling. Sleideboringen 31 har en innløpsport 33 og en ut-løpsport 34. Trykkmedium tilføres summeringsenhet 2 gjennom porten 21A til en utboring 35 i huset. Kanal eller ledning 22 er forbundet med sleidens utløp 34 gjennom utboring 36 i sleidehuset og utboring 37

i plugg 38. Sleidens 29 øverste ende har en utvidelse 39 som tjener som anslag mot utdreining 40 i sleidehuset og tjener som begrensning for sleidens slaglengde. Utdreining 40 er direkte forbundet med returkanal 4l slik at eventuell lekkasje dreneres trykkløst til tank. I nøytralstilling ligger sleidens øverste ende 39 an mot summeringshodet l8. Summeringshodet 18 inneholder styrestempler 42' og 43' og tilføres trykkmedium gjennom portene 19A og 20A. Styrestemplenes tverrsnitts-areal er tilpasset pumpenes volumkapasitet for hver av hovedkretsene.

I det beskrevne eksempel vil tverrsnittsarealet av stempel 42 tilsvare volumkapasiteten for pumpene PF2 og PF4, og på samme måte vil tverrsnittsarealet av styrestempel 43 tilsvare volumkapasiteten for pumpene PFI og PF3•

Hver av reguleringsenhetene 3 og 4 inneholder en sleide 42 som er tilpasset i en boring 43 i huset 28. En neddreining 44 i reguleringssleide 42 er tilsluttet inntaksportene 25A og 26A. Sleide 42

er utstyrt med en innvendig boring 45 hvori er plasert en fjær 46

som holder sleiden i nederste stilling i ubetjent tilstand. Sleidene 42 er i nederste ende utstyrt med en strupning 47 som står i forbindelse med kanal 22 via utboring i plugg 48 og utdreining 49 i huset, øverste ende av reguleringssleidene 42 er tilsluttet pilotventiler 23 og 24. Disse pilotventiler er av kjent, konvensjonell utførelse,

og består av et hus 50 med sete 51, innløp '52, og utløp 53- Videre inneholder pilotventilen kjegle 54, fjær 55 og stillskrue 56. Pilot-ventilenes utløp 53 er forbundet med returkanal 4l via boringer 56 og 57- Returkanalen 41 står tilsluttet utløpsport 27A. For å få en myk åpning mellom tilførselskanalene 25A, 26A og returkanal 4l når sleiden 42 sjalter over, er det innlagt strupespor 58 i ventilhuset. Normalt vil det være pilotventilen© 23 og 24 som bestemmer sjaltetrykket for sleiden 42, men gjennom tilslutning 59 og utdreining 60 (fig. 3) kan sjaltetrykket også reguleres manuelt eller på annen måte hvis ønskelig.

Som tidligere nevnt vil oppfinnelsen også med fordel kunne nyttes til å regulere volumstrømmen fra variable pumper som vist på fig. 3« Figuren viser et tokretssystem med to variable pumper PV1 og PV2, men oppfinnelsen er like egnet til å regulere en eller flere pumper. Volumstrømmen fra en variabel pumpe kan som kjent varieres ved å endre vinkelen på skråplaten (trustplaten), slik at stemplenes slaglengde øker eller minker. I foreliggende oppfinnelse består regu-leringsorganet av en enkelvirkende sylinder 62 og 63 for henholdsvis pumpe PV1 og PV2. En fjær 64, 65 holder sylinderstemplet 66, 67 i nøytral stilling. Sylinderstemplet står i direkte forbindelse med pumpens skråplate via armen 68, 69.

Når forbrukerne A og B blir belastet (fig. 1), oppstår det trykk i hovedledningene 10 og 16. Dette trykk forplanter seg i ledningene 19 og 20 til summeringshodet 18. Summeringshodet 18 registrerer den totale eff^kl. fra samtlige pumper og påvirker den summerende enhet 2 slik at trykkmedium tilføres ledning 22. Trykket i ledning 22 er proporsjonalt med den totale effekt fra samtlige pumper, og vil således til enhver tid registrere effektbehovet til forbrukerne. Hvis belastningen på forbrukerne blir så stor at effektbehovet blir lik eller overskrider ytelsen av drivmotoren M, vil en av reguleringsenhetene 3 eller 4 sjalte over og kople ut en av pumpene PFI eller PF2. Reguleringsenhetene 3 og 4 innstilles til å sjalte ved et bestemt

trykk i ledning 22 ved hjelp av pilotene 23 og 24. En kan tenke seg

at reguleringsenheten 3 er innstilt til å sjalte ut først. Pilotventil 23 stilles da slik at reguleringsenhet 3 sjalter over ved et trykk i ledning 22 som tilsvarer den maksimalt tillatte effekt fra alle pumpene PFI, PF2, PF3 og PF4. Når denne maksimale effekt er nådd, sjalter reguleringsenheten 3 over og volumstrømmen fra pumpe PFI strømmer nå via ledning 25 gjennom reguleringsenheten 3 til tank via ledning 27. Pumpe PFI leverer nå medium tilbake til tank praktisk talt uten trykk. Enveisventil 11 hindrer tap av trykkmedium fra pumpe PF3.

Etter dette første trinns regulering vil effektuttaket fra drivmotoren M være redusert med en størrelse som tilsvarer volum-strømmen Ql fra pumpe PFI multiplisert med trykket til forbruker A. Belastningen på forbrukerne A og B kan nå økes ytterligere inntil effekten fra pumpene PF2, PF3 og PF4 igjen tilsvarer drivmotorens M ytelse. Ved en øket belastning på forbrukerne vil trykket stige ytterligere i hovedledningene 10 og 16. Denne trykkøkning registreres av summeringshodet 18 og bevirker at trykket i ledning 22 øker. Pilotventilen 24 innstilles slik at reguleringsenhet 4 sjalter over når trykket i ledning 22 tilsvarer den maksimale effekt fra pumpene PF2, PF3 og PF4. Denne maksimale effekt er tilnærmet lik den ytelse drivmotor M kan prestere. Når reguleringsenhet 4 sjalter over, strømmer medium fra pumpe PF2 tilnærmelsesvis trykkløst til tank gjennom retur-ledning 27.

Da det nå er bare pumpene PF3 og PF4 som leverer trykkmedium til hovedledningene 10 og 15, kan trykket til forbrukerne økes ytterligere. I dette eksempel er det antatt at effektbehovet for pumpene PF3 og PF4 vil være mindre enn drivmotorens effekt ved det maksimale arbeidstrykket i systemet. Etterhvert som trykkbehovet til forbrukerne synker, reduseres også trykket i ledning 22 og reguleringsenhetene 3 og 4 vil derved sjalte tilbake til utgangsstillingen. Pumpene PFI og PF2 koples derved inn på hovedkretsen pånytt i omvendt rekkefølge av utkoplingssekvensen.

Når det gjennom styreledningene 19 og 20 (fig. 2) til-føres trykkmedium til styreportene 19A og 20A, vil styrestemplene 42' og 43' utøve en kraft mot sleiden 29. Når trykkraften fra styrestemplene 42' og 43' overstiger den forholdsvis svake fjærkraften 32, vil sleiden 29 bevege seg nedover inntil sleideboring 33 kommer i kontakt med utboring 35- Som tidligere nevnt tilføres trykkmedium fra en eller begge hovedkretsene via ledning 21 til innløpsport 21A. Idet sleidens innløpsport 33 åpner mot utboringen 35» vil trykkmedium strømme inn til sleideboring 31 og videre gjennom sleideboringens utløp 34 til kanal 22. Det bygger seg nå opp trykk i kanal 22 og utboringer 36

og 37 og sleide 29 blir derfor påvirket av en kraft på nederste endeflate. Da sleidens øverste ende 39 står drenert til tank gjennom returkanal 41, vil det bare være trykkreftene fra stemplene 42' og 43' som motvirker trykkraften på sleidens nederste ende. Trykket i kanal 22

vil derfor forsøke å skyve sleiden 29 mot styrestemplene 42' og 43'

inn til port 33 stenges pånytt. Trykket i kanal 22 kan derfor bare bli så stort som trykkraften på styrestemplene 42' og 43' bestemmer. Sleide 29 vil nå være i balanse og bare bevege seg for å gi tilførsel av trykkmedium til,innløpsport 33 dersom trykket i kanal 22 eller kraften på stemplene 42' og 43' endrer seg. Summeringsenhet 2 arbeider derfor i prinsippet som en trykkreduseringsventil hvor det reduserte trykk i kanal 22 bestemmes av styrestemplene 42' og 43'. Det summerte, trykk i kanal 22 virker på nederste endeflater av sleider 42 i reguleringsenheter 3 og 4, og forsøker å skyve disse oppover mot den relativt svake fjær 46. Straks' sleidene 42 letter seg ørlite fra pluggen 48, strømmer trykkmedium gjennom strupning 47 og boring 45 til øverste ende av sleidene. Det summerte trykk forplanter seg videre gjennom boring 52 til pilotkjegle1 54, og så lenge pilotkjeglen stenger mot setet 51 vil trykket på begge ender av reguleringssleidene 42 være likt. Reguleringssleidene 42 vil således forbli i. nederste stilling så lenge - pilotventilene 23 og 24 er stengt. Når det summerte trykk i kanal 22 har nådd en grense som bestemmes av den drivende motors maksimale ytelse, vil pilotventil 23 åpne og slipper trykkmedium til tank via utløp 53

og kanaler 56 og 57- Etterhvert som trykket i kanal 22 øker ytterligere vil det foregå en strøm gjennom strupning 47 og videre gjennom pilotventil 23. Trykket i utboring 60 vil.forbli konstant ved det trykk pilotventil 23 er innstillet på, og vil således bevirke en konstant kraft på sleidens 42 øverste endeflate. Strupning 47 forhindrer at strømningen gjennom pilotventil 23 innvirker på det summerte trykk i kanal 22. Med et høyere trykk i kanal 22 enn innstillingstrykk på pilot 23, vil sleide 42 for reguleringsenhet 3 være i ubalanse og forskyves oppover. Sleidens utdreining 61 vil derfor gi forbindelse mellom utdreining 25A og returkanal 41, og derved avlaste den pumpe som er tilsluttet reguleringsenhet 3. Strupespor 58 er innlagt for å gi en myk avlastning av pumpen.

Etterhvert som trykket i hovedledningene øker stiger

også det summerte trykk i kanal 22. Sleide i reguleringsenheten 3 vil derfor forbli sjaltet over til øverste stilling og gi fritt løp fra port 25A til tank. Ved et bestemt høyere trykk i kanal 22 vil pilot-

ventil 24 åpne slik at det blir en strøm av trykkmedium gjennom strupning 47 over pilotventilen til tank. Det trykkfall som oppstår over strupning 47 vil pånytt forårsake en ubalanse i trykkreftene på

sleidens endeflater, og bevirke at denne skyves oppover. Port eller utdreining 26A får dermed forbindelse med returkanal 41 og avlaster den pumpe som står tilsluttet reguleringsenhet 4. Som det fremgår av det beskrevne eksempel er dette en totrinns regulator hvor en kopler ut en del av volumstrømmen fra hovedkretsene etterhvert som belastningen øker. Det skulle videre fremgå av beskrivelsen at regulatoren ikke er begrenset til to trinn, men vil kunne utbyttes til de reguleringstrinn man ønsker. Den summerende enhet 2 vil således kunne betjene et fler-

tall av reguleringsenheter.

Når regulatoren er innstillet på den maksimale ytelse

man ønsker vil den funksjonere helt automatisk og kople inn og ut pumpeenheter etterhvert som belastningen på systemet endrer seg. I

noen anledninger kan det være aktuelt å endre volumstrømmen i hoved-

kretsen selv om drivmotoren ikke er fullt belastet. Detttv lett imøtekommes når man benytter en regulator ifølge oppfinnelsen ved at regulatoren utstyres med en tilslutning 59 som fører inn til utdreining 60 i ventilhuset. Denne port kan da f.eks. koples til en toveisventil som normalt er stengt, men som i betjent tilstand gir forbindelse mellom tilslutning 59 og trykkløs tank. Når nevnte ventil betjenes, vil. trykket derfor bli null på øverste endeflate av sleiden 4. Trykket i kanal 22 skyver derfor reguleringssleiden helt over og gir full åpning mellom tilførselsport 25A eller 26A og returkånal. Denne og andre tilleggsfunksjoner er ikke vist i figurene da de forsåvidt er uvensentlige for hovedoppfinnelsen.

Når reguleringssylinderen på fig. 4 står i nøytral stil-

ling, innstilles pumpen til å levere maksimum volumstrøm. Når det opp-

står trykk i styreledning 22, vil kraften på trykksiden av stemplene 66, 67 øke. Når denne kraft overstiger fjærkraften, vil stemplet bevege seg inntil det er balanse mellom fjærkraft og trykkraft. Denne bevegelse overføres via arm 68, 69 ti] pumpens skråplate og justerer dennes vinkel.

Reguleringstrykket til sylindrene 62 og 63 fremkommer

på samme måte som beskrevet for fig. 1 og 2. Styrestemplene 42' og 43' har også her tverrsnittsarealer som har samme forhold som pumpene PV1 og PV2's volumstrøm. Etterhvert som forbrukerne A og B blir belastet vil det trykk som oppstår i hovedledningene overføres til styrestemplene 42' og 43' og bevirke en kraft mot sleiden 29. Boring 33 åpner derfor mot utboring 35 og slipper trykkmedium ut til styreledning 22. Åpningen mellom utboring 35 og boring 33 er bare så stor som nødvendig for å gi et riktig trykkfall mellom disse, slik at det blir balanse mellom kreftene på begge ender av sleiden 29. Det summerte styretrykk i ledning 22 forplanter seg videre til reguleringssylindrene 62 og 63. Disse sylindrene er avpasset slik at de ved det til enhver tid herskende styretrykk i ledning 22 vil justere volumstrømmen fra pumpene slik at disses totale effekt tilsvarer drivmotorens effekt.

På denne måte . kan en oppnå en konstant effekt fra flere variable pumper som blir drevet av en felles motor.

Det beskrevne eksempel viser hvordan oppfinnelsen kan anvendes for å summere effekten fra to variable pumper, men det er selvfølgelig mulig å summere effekten fra flere. Videre kan oppfinnelsen også benyttes til å summere effekten fra et flertall av separate volumstrømkretser til forskjellige forbrukere. Summeringshodet 18 utstyres da med flere stempler, f.eks. ett stempel for hver separat krets, hvor disse stempler har en innbyrdes størrelse som tilsvarer det innbyrdes forhold mellom volumstrømmene i kretsene. Oppfinnelsen kan således meget enkelt summere og regulere effekten fre et flertall av separate volumstrømkretser som tilføres volumstrøm fra hver sine pumper, og begrense den totale effekt slik at den felles drivmotor ikke blir overbelastet.

Claims (1)

1. Anordning ved summerende effektregulering av minst to pumper som er tilsluttet en eller flere hovedkretser, der hver av hovedledningene er forbundet med styreinnretninger, karakterisert ved at styreinnretningene (42<*->43') er beregnet på å utøve en samlet kraft, på en ventilinnretning (29) som er innrettet til å tilføre trykkmedium med et trykk som er mål for pumpenes (PFI, PF2, PF3, PF4) effektsum til en styreledning (22), hvilket trykkmedium i styreledningen (22) er beregnet på å betjene en ytterligere ventilinnretning (3,4) som når den betjenes, forbinder en pumpe (PFI, PF2) med en trykkløs tank.