NO126186B - - Google Patents

Description

Reguleringsanordning for et kraftsystem

for drift av en trykkvæskemotor.

Foreliggende oppfinnelse angår en reguleringsanordning for et kraftsystem for drift av en trykkvæskemotor, idet kraftsystemet omfatter en trykkvæskepumpe som drives av en trykkluftdrevet motor og avgir en trykkvæskestrom til en trykkvæskeledning,

som utgjor tilforselsledning for trykkvæskemotoren.

Kraftsystem av denne art anvendes der hvor elektriske motorer er uhensiktsmessige for drift av trykkvæskepumper eller ikke kan anvendes, hvilket ofte er tilfelle ved trykkvæskedrevne boraggregater for drift under jorden.

En luftmotors egenskaper passer imidlertid ikke

sammen med en trykkvæskepumpes egenskaper, fordi dels ruser ubelostede

luftrnotorer opp i hoye omdreining3tall mens hydrauliske pumper er meget folsomme for turtallsokning, og dels synker luftmotorers omdreiningstall ved belastning samtidig som deres dreiemoment oker kraftig, mens utgående væsketrykk fra trykkvæskepumper av fortreng-ningstypen er proporsjonalt med angjeldende pumpes inngående dreiemoment. Dette medfbrer at en trykkvæskepumpe som inngår i et kraftsystem ifolge ovenstående, ikke kan være anordnet for automatisk nedregulering av dens fortrengning i avhengighet av trykket i den fra pumpen utgående trykkvæskej en reguleringsmetode som er van-lig ved elektromotordrevne trykkvæskepumper av aksialstempeltypen. Derfor kan enten den i et kraftsystem ifolge ovenstående inngående trykkvæskepumpe eller trykkvæskemotoren utnyttes ved full effekt på grunn av at maksimal strom og maksimalt trykk ikke kan fåes samtidig til motorens innlop og av at det må finnes en marginal for okende trykk ved okende belastning, samt for okende strom ved avtagende belastning.

Oppfinnelsen har til formål å eliminere disse ulempor og skaffe tilveie et kraftsystem bestående av en trykkvæskemotor drevet ved hjelp av en trykkvæskestrom fra en luftmotordrevet pumpe, hvor både trykkvæskepumpen og trykkvæskemotoren kan utnyttes for et hoyt spesifikt effektuttak. Dessuten medforer oppfinnelsen at luftforbruket avtar. For virkeliggjørelsen av disse og andre opp-gaver har oppfinnelsen fått de karakteristiske trekk som fremgår av de etterfolgende krov.

Oppfinnelsen skal i det ftilgende beskrives nærmere under henvisning til tegningene, hvor fig. 1 er en skjematisk frem-stilling av et kraftsystem med en reguleringsanordning ifolge oppfinnelsen, fig. 2 er et diagram over trykk P og strom Q som driver en i det på fig. 1 viste kraftsystem inngående trykkvæskemotor,

fig. 3 er et lengdesnitt gjennom en motorregulert reguleringsventil som skjematisk er vist på fig. 1, fig. 4 er et lengdesnitt av en modifisert utforelse av et på fig. 3 vist stempelorgan og fig. 5

er et lengdesnitt gjennom en motorregulert reguleringsventil som kan anvendes som et alternativ til den på fig. 3 viste. Tilsvarende detaljer har i de forskjellige figurer fått de samme henvisnings-tall.

På fig. 1 er vist en trykkluftdrevet motor 11, f,eks. on lamellmotor, som tilfores drivluft gjennom en tilforselsledning 12 tilkoplet en ikke vist trykkluftkilde. Tilforselsledningen 12 reguleres av en kombinert struper- og stengevintil 13. Motoren 11 er direkte koplet til en trykkvæske- eller hydraulisk pumpe 14 som likeledes kan være av lamelltypen, ved hjelp av drivakselen 15. Trykkvæskepumpen tilfores eller suger væske fra en tank 16 og trykker væske til en trykkvæskeledning 17 som danner tilforselsledning for en trykkvæskemotor 18. En struping 19 er anordnet i denne trykkvæskeledning 17 og på oppstromsiden av strupingen er en trykkfoler-ledning 20 tilkoplet for å forbinde et trykkrom 21 i en reguleringsmotor 22 med trykkvæske-ledningen 17. På samme måte er en annen trykkfoler-ledning 23 tilkoplet på nedstromssiden av strupingen 19 for å forbinde et annet trykkrom 24 med trykkvæske-ledningen 17.

i reguleringsmotoren 22 er et stempel 25 glidbart anordnet i en sylinder 26, slik at de to trykkrom eller sylinderrom 21, 24 skilles fra hverandre. Ventilen 13 er ved hjelp av en fjær 27 fjærbelastet mot åpen stilling som vist på figuren, men ved hjelp av en stempelstang 28 kan stempelet 25 strupe og stenge ventilen 13 mot fjærens virkning. Stempelet 25 har også en annen stempelstang 29 som er glidbar i en sylinder 30 og virker som sleide eller stempel i samme, idet sleidens endeflate 31 danner stempelflaten. Sylinderen 30

er ved hjelp av en styreventil 32 tilkoplet tanken og således trykklos eller som et alternativ over en forbindelsesledning 33 tilkoplet trykkfolerledningen 20, dvs» koplet til trykkvæskeledningen 17.

Reguleringsventilen 32 er fjærbelastet ved hjelp av en forspent fjær 34 mot den på figuren viste stilling, hvor sylinderen 30 er trykklos. Når imidlertid trykket i ledningen 17 når en viss grenseverdi, f.eks. hvis motoren 18 belastes til stopp, overvinnes fjæren 34 ved at styreventilen 32 o.ver en trykkfolerledning 35 påvirkes av trykket i ledningen 17, slik at styreventilen slår over til sin annen stilling og slipper trykk inn i sylinderen 30. Sleidens 29 stempelflate 31 har så stort areal at stengeventilens

13 forspente fjær 27 overvinnes og ventilen 13 således stenger luftmotorens 11 drivmiddeltilforsel 12. Motoren 18 kon f.eks. symbolisere - et flertall motorer på eh diamantbormaskin, såsom rotasjonsmotor og matemotor, idet disse motorer kan være alternativt eller samtidig innkoplet. Hvis f.eks. bare en matemotor i form av en hydraulisk sylinder er innkoplet på trykkvæskeledningen 17

og denne sylinder oppnår sin sluttstilling, trer reguleringsanordningen i funksjon som beskrevet og ventilen 13 stenges. Trykket i ledningen 17 bibeholdes på grenseverdien fordi ventilen 13 åpnes hvis trykket i ledningen 17 synker. På fig. 2, som er et diagram over trykket P og strommen Q i trykkvæskeledningen 17, er grense-

trykket skjematisk illustrert ved linjen 36. Dette grensetrykk kan således ikke overskrides.

Hvis derimot motoren 18 er helt ubelastet, f.eks. hvis den - i tilfellet av en diamantbormaskin - er en rotasjonsmotor beregnet for dreining av en borstreng eller et borror over en rota-sjonsoverfbrende chuck og chucken ikke er i inngrep med noe borror, oker luftmotorens 11 hastighet og derved også pumpens 14 hastighet, slik at strbmmen Q i trykkledningen 17 oker. Dermed oker også motorens 18 omdreiningshastighet og hvis denne hastighetsbkning skulle fortsette uhindret, vil motoren 18 og pumpen 14 kunne ruse til de går i stykker. Når strbmmen i ledningen 17 oker, vil imidlertid trykkfallet over strupingen 19 komme til å oke proporsjonalt med kvadratet av strbmmen og dermed vil stempelet 25 sammen med stempelstangen 28 komme til å påvirke ventilen 13 til stengning eller struping av tilfbrselen 12.

Strbmmen Q vil ha en ovre grenseverdi som er så godt som uavhengig av trykket P. Denne grenseverdi er vist skjematisk på fig. 2 ved linjen 37.. Grenselinjene 36 og 37 velges slik at de ligger noe innenfor det maksimale trykk henholdsvis den maksimale strom, som kan tillates med hensyn til de komponenter som inngår i trykkvæskesystemet... Grensetrykket i ledningen 17 for stengning av ventilen 13 kan f.eks, være 200 bar, mens det for - stengning nbdvendige trykkfall obi strupingen 19 bare behbver være 1 til 2 % av dette trykk, hvorfor effekttapene på grunn av strupingen blir ubetydelige. Ved at dette trykkfall over strupingen er så lite kan totaltrykket i ledningen 17 foles enten på oppstrbmssiden -

som vist på fig. 1 - eller på nedstromssiden av strupingen 19»

Henvisningstallet 38 på fig. 2 reffererer seg til

den karakteristiske kurve for trykk og strom som ved en vins kumh-i nasjon av trykkluftmotor, trykkvæskepumpo 05 drivln CLens trykk vil oppnåes i trykkledningen 17 hvis ikke reguleringsanordningen ifolge oppfinnelsen var anordnet for å gi en ovre grense for trykk og strbm. På grunn av reguleringsanordningen kommer imidlertid trykkvæskemotoren 18 til å arbeide tilnærmet langs den heltrukne del av den karakteristiske kurve 38 og langs grenselinjene 36 og 37. For å få stabilitet i kraftsystemet fordres imidlertid en viss helning av grenselinjene 36 og 37.. Slik helning vil i praksis oppnåes og motoren 18 vil da rbeide f,.eks. langs den strek-trukne linje 38a, Helningene innebærer at grensetrykket varierer noe med strbmmen og grensestrbmmen noe med trykket.

Hvis ikke reguleringsanordningen ifolge oppfinnelsen anvendes, vil man for at ikke det maksimalt tillatte trykk og strbm skal kunne overskrides., være tvunget til å velge enjluftmotor med lavere effekt som da ville gi en karakteristikkurve over trykk og strom i trykkvæskeledningen 17 tilnærmet i likhet med den strek-trukne kurve 39 på fig. 2. Da trykkvæskemotorens 18 effekt utgjor produktet av dens drivstroms storrelse og trykk, blir den av motoren 18 utviklede effekt i dette tilfelle, som fremgår av fig.

2, nesten bare en fjerdedel av den effekt som utvikles ved drift langs kurven 38. I kraftsystemer ifolge oppfinnelsen kan motoren 18 være en aksialstempelmotor med automatisk omstillbar fortrengning, slik at fortrengningen okes ved et grensetrykk i ledningen

17 like under grensetrykket 36.

På fig. 3. er vist ventilen 13, reguleringsmotoren

22 og styreventilen 32. Ventilen 32 har en sleide 40 som påvirkes av trykket i ledningen 33, 35, som på fig. 1 er vist som to separate ledninger. Stengeventilen 13 for lufttilforselen 12 er utformet som seteventil med et ventillegeme eller ventilorgan 41 påvirket dels av fjæren 27 og dels av stempelstangen 28. Stempelstengene 28, 29 utgjores av en eneste sylindrisk stang forsynt med et sirkulært bor, hvori en slisset fjærring 42 er anordnet for å danne anslag for stempelet 25, som forovrig er fritt glidbart på stangen 28, 29. Dette medforer at stempelet 25 ikke behover folge med stangen eller sleiden 28, 29 når sylinderen 30 utsettes for trykk, hvilket medforer hurtigere stengning av ventilen 13. Dessuten foreligger det et anslag 43 i sylinderen 26 for å begrense stemp-elets 25 bevegelse, slik at ventilen ikke kan stenges helt men bare strupes når strommen i ledningen når sin grenseverdi til trods for at ventilen stenges helt når trykket oppnår sin grenseverdi. Med 45 betegnes på fig. 1 og 3 en dreneringsledning som dels drenerer sylinderen 30 gjennom styreventilen 32 og dels drenerer en spaltetetning 46.

På fig. 4 er vist en alternativ utforelse av stempelet 25, idet dette er utformet i ett stykke med stempelstengene 28, 29.Entilbakeslagsventil 44 er anordnet for å tillate hurtig bevegelse når sylinderen 30 utsettes for trykk.

På fig. 5 er vist en alternativ utforelse av reguleringsmotoren 22» Stempelet 25 er fast anordnet på stangen 28,

29 og en trykkutjevningskanal 47 leder gjennom stangen 28, 29 til et endekammer 48 for å balansere stangen mot trykkvariasjoner i ventillegemets 41 ventilkammer 49. Stempelet 25 påvirkes av trykket på oppstromssiden og nedstromssiden av strupingen 19 som på fig. 1 og en styre- eller avlastningsventil 50 har en sleide 51 som i likhet med ventilens 32 sleide 40 påvirkes av trykket i ledningen 20. Når grensetrykket nås, åpner sleiden 51 en kanal 52, slik at trykkvæsken i trykkrommét 24 dreneres gjennom dreneringsledningen 45. Ledningen 23 må i dette tilfelle være strupt som vist ved 53, for at den onskede hurtige stengning av ventilen 13 skal oppnåes.

Den på tegningene viste utforelsesform av reguleringsanordningen og de viste utforelsesformer av i reguleringsanordningen inngående stengeventil 13, reguleringsmotor 22 og styreventiler 32, 50 er bare rene eksempler og kan med hensyn til detaljer modifi-seres innenfor kravenes ramme. Slik kan f.eks. fjæren 27 som be-laster ventilorganet 41, selvfølgelig byttes ut med en luftfjær eller med et av et konstant lufttrykk påvirket stempel og stempelet 25 kan være et membranstempel. Fjæren 27 kan også erstattes av en fjær anordnet i sylinderrommet 24 for å belaste stempelet 25. Noen innskrenkning med hensyn til anvendelsesområdet foreligger ikke, men motoren 18 kan f.eks. være et hydraulisk slegverk eller en trykkvæskemotor for et mulig annet formål.

Claims (3)

1. Reguleringsanordning for et kraftsystem for drift av en trykkvæskemotor, hvor kraftsystemet omfatter en trykkvæskepumpe (14) som drives av en trykkluftdrevet motor (11) og avgir en trykkvæskestrom til en trykkvæskeledning (17), som utgjor tilforselsledning for trykkvæskemotoren (18), karakterisert ved at et ventilorgan (4l) er anordnet i en tilforselsledning (12) for trykkluft til trykkluftmotoren, at et struperorgan (19) er anordnet i trykkvæske-ledningen (17) for å bevirke et trykkfall i den strommende væske i denne ledning, og at en reguleringsmotoranordning (22) er anordnet for regulering av ventilorganet (4l) mot stengt stilling dels ved stigende trykkfall over struperorganet (19) og dels når trykket i ledningen (17) på oppstromssiden eller på nedstromssiden av strupingen (19) overskrider et grensetrykk.

2. Anordning ifolge krav 1, karakterisert ved at reguleringsmotoranordningen omfatter dels et forste, med hensyn til stempelflåtene balansert, dobbeltvirkende stempelorgan (25), som skiller et forste trykkrom (21) tilkoplet trykkvæskeledningen (17) på oppstromssiden av struperorganet (19) fra et annet trykkrom (24) tilkoplet trykkvæskeledningen (17) på nedstromssiden av struperorganet (19) og er anordnet for gjennom trykkvæskepåvirkning på dets i det forste trykkrom (21) virksomme flate å påvirke ventilorganet (41) mot stengt stilling, og dels et annet stempelorgan (28, 29) anordnet for ved trykkvæskepåvirkning å påvirke ventilorganet (4l) til stengt stilling, idet en styreventil (32) er anordnet for å tillate tilforsel av trykkvæske fra trykkvæskeledningen (17) til nevnte annet stempelorgan (28, 29) bare når denne trykkvæskes trykk overstiger et grensetrykk .

3. Anordning ifolge kr av 2, karakterisert ved at det annet stempelorgan utgjores av en i en sylinder (30) glidbar sylindrisk stang (28, 29) hvis ene endeflate ligger an mot ventilorganet (41) og hvis annen endeflate utgjor stempelorganets (28, 29) stempelflate (31) og at det forste stempelorgan (25) ér anbragt på den sylindriske stang (28, 29). h- Anordning ifolge krav 3, karakterisert ved at den sylindriske stang (28, 29) har et aksialt anslag (42) som danner aksialt motlager for det forste stempelorgan (25) som er glidbart anordnet på den sylindriske stang (28, 29). 5. Anordning ifolge krav 1, karakterisert ved at reguleringsmotoranordningen omfatter et med hensyn til stempel-arealene balansert, dobbeltvirkende stempelorgan (25) som skiller et forste trykkrom (21) tilkoplet trykkvæskeledningen (17) på oppstromssiden av struperorganet (19) fra et annet trykkrom (24) tilkoplet trykkvæskeledningen (17) på nedstromssiden av struperorganet (19), idet stempelorganet (25) er anordnet for ved trykkpåvirkning på dets i det forste trykkrom (21) virksomme flate å påvirke ventilorganet (4l) mot stengt stilling, foruten at en av væsketrykket i trykkvæske-ledningen (17) styrt avlastningsventil (50, 51) er tilkoplet det annet trykkrom (24) for drenering av dette når væsketrykket i trykkvæske-ledningen (17) oppnår et grensetrykk. 6. Anordning ifolge krav 5, karakterisert ved at stempelorganet (25) har to stempelstangorganer med samme areal, hvorav det ene (28) strekker seg gjennom nevnte annet trykkrom (24) for ved hjelp av sin endeflate å påvirke ventilorganet (41) og det annet (29) strekker seg gjennom nevnte forste trykkrom (21) til et trykkluftkammer (48) som er i forbindelse med et trykkluftkammer (49), hvori det forste stempelstangorgans (28) ende befinner seg. 7. Anordning ifolge krav 6, karakterisert ved at de to stempelstangorganer (28, 29) utgjores av en eneste sylindrisk stempelstang (28, 29) som strekker seg gjennom stempelorganet (25) og på hvilken dette er festet. 8. Anordning ifolge et av de foregående krav, karakterisert ved at ventilorganet (41) er fjærbelastet mot åpen stilling.