NO128553B - - Google Patents

Description

Dempning<g>innretning.

Foreliggende oppfinnelse angår demp-ningsinnretninger og særlig en innretning for dempning av væsker med automatisk kompensasjon for variasjoner i viskositeten av dempningsmediet.

Forskjellige slags presisjonsinstrumen-ter krever dempning for å kunne virke nøyaktig, særlig gjelder dette gyroskoper, akseleratorer og lignende, hvor bevegelsen av masser utnyttes til å måle hastigheter og andre funksjoner. Et godt eksempel på problemet finner man ved gyroskoper som er lagret i et hus fylt med olje eller annen væske.

Nærvær av væske i huset gjør det selv-følgelig ønskelig å bruke et væskedemp-nings-system, og det er kjent forskjellige typer av systemer som vanligvis omfatter skovler eller blad festet til den bevegende masse og virkende mot motstanden som ut-øves av væsken. Det er foreslått forskjellige kombinasjoner av ventilregulerte passasjer og innbyrdes forbundete kammere ved hjelp av hvilke man på regulert måte kan variere dempningsgraden.

Det mest kompliserte problem er at viskositeten av væsker, som silikonoljer, varierer med temperaturen. I mangel av midler som reagerer på temperaturendrin-gene ved å variere dempningsgaden, vil man finne at dempningskraften er meget stor ved lave temperaturer og at den syn-ker hurtig når temperaturen stiger, idet dempningskurven får en ikke lineær form. For derfor å tilveiebringe et system ved hvilket dempningskraften er konstant, er det nødvendig å bruke midler som innfører i systemet en regulert dempningskraft som varierer i motsatt retning av variasjonen av den «naturlige» dempningskraft og kan representeres ved en kurve som er omvendt av variasjonskurven av den naturlige dempningskraft med det resultat at summen av den «naturlige» dempningskraft og den regulerte dempningskraft for alle temperaturer blir den samme.

Hovedformålet med oppfinnelsen er å skaffe et dempningssystem for et instrument som reagerer på massebevegelsen, og hvor den totale dempningskraft av systemet er konstant over hele det temperatur-område som normalt forekommer under bruk.

Et annet formål med oppfinnelsen er å skaffe et konstant dempningssystem be-stående av elementer som kan lagres i et minimalt volum for å unngå de omkost-ninger og den minskning av effektiviteten som er forbundet med store konstruksjons-elementer, idet volumet eller plassbehovet er kritisk under slike betingelser, som f .eks. i fly, hvor det er av den største betydning å holde vekt og volum på et lavt nivå.

Et tredje formål med oppfinnelsen er å skaffe et tilfredsstillende dempningssystem som er tilstrekkelig solid til å kunne motstå støt og akselerasjoner av betydelig størrelse.

Et viktig trekk ved oppfinnelsen omfatter vegger som skaffer passasjer eller ledninger for dempningsvæsken i kombi-nasjon med flere skovler friksjonsfritt lagret i dempningsvæsken, og med flere glide-porter som kan beveges for å variere det effektive volum av væskepassasjer, idet stillingen av portene er avhengig av temperaturen eller av volumet av væsken.

Et annet trekk ved oppfinnelsen består i et stempel forsynt med en lagerflate som samvirker med kamoverflater på portene, og i temperatur- og volumfølsomme midler som gir stempelet en frem- og til-bakegående bevegelse for derved å variere stillingen av sluseportene.

Disse og andre trekk ved oppfinnelsen vil klarere fremgå av den følgende detalj-erte beskrivelse av en foretrukken utfør-elsesform for oppfinnelsen og av de ved-lagte tegninger, hvor: Fig. 1 viser en dempningsinnretning ifølge oppfinnelsen, med delene vist dels i snitt og dels i perspektivriss. Fig. 2 er et snitt etter linjen 2—2 på fig. 1, og

fig. 3 er et perspektivriss av de vesent-ligste deler av dempningsinnretningen iføl-ge oppfinnelsen.

Der skal eksempelvis beskrives en dempningsinnretning som er særlig fordelaktig når den brukes i et gyroskop, men en fagmann vil lett innse at det bare trenges små forandringer for å bruke innretningen for andre instrumenter.

Gyroskopet og dempningsinnretningen er lagret i en sylindrisk metallkapsel 11 hvis ene ende er lukket med en flat metallskive 12 som holdes på plass ved hjelp av en ombøyd kant eller vulst 10 på randen av kapselen 11. Delene av gyroskopet danner ikke noen del av foreliggende oppfinnelse og er bare antydet på fig. 1, som be-stående av et motoraggregat 14 og en om-sluttende kompassbøyle-struktur 16 omfattende en indre sylindrisk kapsel, som ved sin øvre ende slutter i en flat metallplate 18 forsynt i midten med en bøssing 22 som bærer en med kapselene 11 og 16 konsentrisk svingbolt 31.

, Fra platen 18 i kompassbøyle-struktu-ren rager det opp fire symmetrisk anordnede, radielle, kileformede segmenter 30, 30a, 30b og 30c. Disse segmenter tjener som skovler for dempningssystemet og kan 'selv-følgelig rotere avhengig av virkningen av gyroskopet 14 i kapselen 16. Anordningen av skovlene eller segmentene kan best sees nederst på fig. 3. I segmentene 30 kan det være boret hull som gjør aggregatet lettere og som også tilveiebringer en egnet statisk og dynamisk likevekt.

.Over flaten 18 ligger en i det vesent-lige flat metallskive 24 forsynt med fire store, kileformede slisser 26 symmetrisk anordnet rundt midten av skiven 24 og slik dimensjonert at de tett passer over skovlene 30, men med en klaring i radiell retning. De kileformede slisser er tilstrekkelig brede til å tillate en relativ rotasjon på omtrent 10° av skiven 24 i forhold til platen 18. Ved midten av skiven 24 er anordnet et lager 32 som samvirker med sving-

bolten 31 for å holde platen 18 og skovlene 30, 30a, 30b og 30c i konsentrisk stilling i forhold til skiven 24. Lageret 32 er omgitt av en bøssing 28 forsynt med fire symmetrisk anordnede bueformede overflater, som danner endene av fire radielle spor eller føringsbaner 23 dannet ved å skjære slisser gjennom en del av skiven 24.

Fire blokker 20, 20a, 20b og 20c er montert for glidende bevegelse i spor 23, og den indre ende av hver blokk 20 er omhyggelig profilert, som vist ved 27 på fig. 1, for å

danne en kamoverflate med en kontur som

svarer til kurven av dempnings-kraftvaria-sjonen som passer for det spesielle instrument. Hver av blokkene 20, 20a, 20b og 20c

er forsynt med et hull 34 boret fra den øvre overflate av blokken og bestemt til å oppta en ende av en torsjonsfjær 25 som tvinger

blokken innover langs sporet 23 mot midten av skiven 24.

Anordnet over blokkene 20 og skiven 24 er en koppliknende del 38, som kan best

sees på fig. 3, omfattende en flat ringformet øvre plate forsynt med en periferisk, nedoverragende flens som er slisset på fire steder for å kunne stå i forbindelse med fire føringsbaner eller spor 42 utskåret som radielle slisser i ringens bunnoverflate og anordnet radielt og symmetrisk rundt aksen av ringen for samvirkning med de øvre deler av blokkene 20, 20a, 20b og 20c. Dette resulterer i at hver blokk 20 er lagret både ved toppen og ved bunnen i radielle spor eller føringsbaner. Da blokkene 20 etc. vir-ker som ventilporter i dempningssystemet, vil de i det følgende bli betegnet som porter. Det må bemerkes at de fire skovler 30, 30a, 30b og 30c danner fire kammere sam-men med delen 38, hvilke kammere hvert er delt i to av portene 20, 20a, 20b og 20c, idet de to deler av hvert kammer står i innbyrdes forbindelse ved hjelp av passasjer dannet av de ytre ender av portene og av de slissene som er dannet i den nedoverragende flens av delen 38. Portene tjener med andre ord som glidbare skilleveg-ger som deler opp hvert kammer. Den radielle stilling av hver port 20 -bestemmer tverrsnittsstørrelsén av passasjen mellom tilstøtende kammere.

Delen 38 er også forsynt med fire segmenter 40 som henger nedover fra den øvre plate av delen ved den indre periferi av ringen. Segmentene 40 og den ytre flens av delen 38 danner en ringformet kanal innenfor hvilken skovlene 30 beveges. Klaringen mellom skovlene og veggene av ka-nalen utgjør 0,05 mm for å hindre frik-sjonskontakt, og samtidig for å bringe væskelekkasjen rundt skovlene til et mini-mum. Den angitte klaring mellom skovlene og de indre og ytre vegger av dempnings-kammeret oppnås ved hjelp av den sam-virkende svingbolt 31 i lageret 32.

Som vist ved 46 på fig. 1 er den øvre overflate av delen 38 forsenket for å oppta en flat ringformet tetningsskive 48. Den øvre plate av delen 38 er forsynt med slisser 44 som stemmer overens med hull 34 i portene 20, og som også stemmer overens med slissene utskåret gjennom tetnings-skiven 48. De øvre partier av fjærene 25 er lagret i slissene 44 og i hull i ringen 48, idet ringen er riflet for å kunne oppta de øvre ender av fjærene 25 for å lukke dem mot den øvre overflate av delen 38. Fire skruer 50 passerer gjennom hullene i ringen 48, som er utstyrt med spor for å kunne oppta de øvre ender av fjærene 25 og så-ledes at sporene lukkes mot den øvre overflate av delen 38. Fire skruer 50 passerer gjennom hullene i ringen 48, segmentene 40 i delen 38 og inn i hull skåret i platen 24, hvorved delene 48, 38 og 24 forenes til en enhet. Gjennom de sentrale hull i de ringformede deler 48 og 38 strekker seg et vertikalt stempel 52 med et skaftparti 54 og et nedre soppformet hode 56 med en jevnt avrundet ytre periferi 59 i inngrep med kamoverflatene 27 av de fire porter 20. Ved sin øvre ende er stemplet 52 sveiset eller på en annen måte festet til en flat metallplate 60 som tjener som den øvre del av en bøyelig metallisk trykkboks (eller belg) 62 som nedentil slutter i en kraftig ringformet metallplate 64 sveiset til en forholdsvis tung metallring 66, montert på en brystning 68 utskåret i den indre vegg av kapselen 11.

Det vil forstås at rommet mellom kapselen 11 og 16 er fylt med væske og like-ledes hele rommet over den øvre plate 18 i gyroskophuset, med unntagelse av rommet mellom platen 60 og den øvre del av trykkboksen og platen 12 ved toppen av kapselen 11. Det må her bemerkes at ut-trykk «øvre» og «nedre» brukt ovenfor refe-rerer seg til den på fig. 1 og 3 viste belig-genhet av innretningen og ikke gjelder be-liggenheten av innretningen under bruk.

Det kan sørges for at kompassbøylen 16 hindres i å bevege seg i en med aksen av kapselen 11 parallell retning ved å anordne en torsjonsstav-opphengning ved den til dempningsmekanismen motsatte ende av kompassbøylen 16. Om ønsket, kan man imidlertid oppnå en regulert aksial bevegelse av kompassbøylen ved å fremstille denne bøyle av et materiale med en høyere varmeutvidelseskoeffisient enn materialet av kapselen 11, og ved å hindre at den til dempningsmekanismen motsatte ende av kompassbøylen kan bevege seg aksialt innenfor kapselen. Under disse betingelser vil den aksiale klaring mellom kompassbøylen 16 og platen 18 minske med stigende temperatur, fordi den aksiale lengde av kom-passbøylen vil øke mere enn kapselen. På liknende måte vil klaringen mellom topp-overflatene av skovlene 30, 30a, 30b og 30c og den tilstøtende plane overflate av demp-ningsringen 38 minske.

I motsetning dertil vil med synkende temperatur den aksiale klaring øke, og tilveiebringe en større lekkasjebane rundt skovlene 30, 30a, 30b og 30c. På denne måte kan man oppnå en svak grad av demp-ningskompensasjon. Hele effekten mang-ler hvis kompassbøylen og kapselen består av det samme materiale, og i alle tilfelle vil da effekten være betydelig mindre enn den som nedenfor er detaljert beskrevet.

Under driften av innretningen vil gyroskopet 14 bli utsatt for visse inngangseffek-ter som forårsaker en begrenset rotasjon av kompassbøyle-strukturen, innbefattet skovlene 30, 30a, 30b og 30c. Som ovenfor nevnt tillater innretningen en omdreining av skovlene 30 på ca. 10° innenfor slissene 26 av platen 24. Bevegelsen av skovlene 30 bevirker en strømning av væske fra et av kammerne som støter til hver skovl til et annet kammer i samsvar med bevegelses-retningen av skovlene. Væsken må strøm-me gjennom åpningene 70 ved den ytre ende av hver port 20, og den effektive mot-stand mot strømningen er selvfølgelig en funksjon av den radielle stilling av portene. Det må her uttrykkelig bemerkes at ved hver innretning, som bringer en væske i bevegelse, vil i høy grad oppstå noe som kan betegnes som «naturlig dempning», og som er forbundet med arten av innretningen. Den naturlige dempning varierer i høy grad med viskositeten av væsken og inn-fører derved en feilkilde på grunn av tem-peraturforandringer. Et formål med oppfinnelsen er derfor å innføre en ytteligere dempningskraft som varierer i like stor grad, men omvendt retning av forandrin-gen av den naturlige dempningskraft, idet resultatet er at summen av den «naturlige» og den kompenserende dempningskraft for alle temperaturer er den samme. Den «naturlige» dempningskraft er høy ved lave temperaturer og omvendt, verdien av den naturlige dempningskraft følger en steil, ikke lineær kurve. Verdien av den kompenserende dempningskraft må derfor følge en resiprok-kurve.

Volumet av trykkboksen 62 svarer på grunn av dens elastisitet til volumet av væsken innenfor trykkboksen. Når temperaturen av væsken i systemet stiger, ut-

vider væsken seg og volumet av trykkbok-

sen 62 øker også, tar opp væskeekspansjo-

nen og forårsaker at stemplet beveger seg oppover, og forskyver derved hver av port-

ene 20 fra midten av innretningen utover mot dens periferi, hvorved tverrsnittet av åpningene 70, gjennom hvilke væsken strømmer avhengig av rotasjonen i hver retning av skovlene 30, minsker. Fjærene 25 tjener bare til å tvinge portene innover i kontakt med kamoverflaten 59 av stem-

pelhodet 56.

Da utoverbevegelse av portene øker

volumet av den kompenserende dempningskraft som innføres i systemet, følger derav at den av temperaturstigningen av-

hengige utoverbevegelse av portene må

være proporsjonal med den ønskede kurve av verdiøkningen av den kompenserende dempningskraft. Kamprofilene skåret på

de indre ender av portene må derfor også

ha en form som svarer til formen av den ønskede kurve. Som det best kan sees av fig. 1, er kamoverflåtene av portene pro-

filert på en slik måte at de bevirker en til å begynne med forholdsvis stor utoverbe-

vegelse når stemplet går oppover, og der-

etter en mindre bevegelse ved den ytterlig-

ere oppoverbevegelse av stemplet. Resulta-

tet er at summen av den naturlige dempningskraft av systemet og av den ytterlig-

ere kompenserende dempningskraft ved alle temperaturer er den samme, fordi kur-

ven av den kompenserende dempningskraft er resiprok med kurven for den naturlige dempningskraft.

Oppfinnelsen tilveiebringer en «støt-demper»-dempning uten innføring av frik-

sjon mellom stemplet og sylinderen, hvis skovlene betraktes som stempler og den ringformede kanal i hvilken de beveges som en sylinder. De sylindriske indre og ytre overflater av skovlene og de sylindriske overflater av den ringformete kanal kan lett gis den nødvendige høye nøyaktighets-

grad, fordi sylindriske overflater lar seg lett bearbeide. Klaringene får derfor me-

get små toleranser.

Det må klart forstås at den beskrevne

og viste utførelsesform av oppfinnelsen er bare typisk, og fagfolk vil lett forstå at oppfinnelsen kan inkorporeres i andre inn-retninger. F. eks. kan portene anordnes slik i forhold til andre elementer av innretnin-

gen, at de kan regulere tverrsnittet av de væskepassasjer som er anbrakt ved siden av senteret av innretningen, istedenfor,

som vist, på periferien. Selv om en trykk-

boks av elastisk metall har vist seg å være

fordelaktig som en innretning som reagerer på volumforandringer forårsaket av varme-utvidelsen, kan denne trykkboks erstattes med en termostat som er koplet til stemp-

let.

Claims (8)

1. Dempningsanordning for en sving-

bart lagret masse, f.eks. i et gyroskopkom-pass, omfattende et sylindrisk væskekammer fylt med dempningsvæske, minst en i kammeret anordnet skovl som er fast forbundet med den svingbare masse som skal dempes, minst en i væskekammeret anordnet radialtstående skillevegg som ikke del-tar i den svingende bevegelse av massen og skovlen, hvilken skillevegg er utført og/ eller anordnet slik at der dannes en væske-passasje gjennom hvilken væsken ved skov-lens bevegelse kan bringes til å strømme, samt et ventillegeme ved hjelp av hvilket væskepassasj ens gj ennomstrømningstverr-snitt kan varieres, karakterisert ved tem-peraturfølsom anordning for styring av ventillegemet slik at dempningsvirkningen opprettholdes tilnærmet konstant ved va-rierende temperatur uavhengig av væskens viskositetsendringer.

2. Dempningsanordning som angitt i påstand 1, hvor den temperaturfølsomme anordning omfatter en væskefylt beholder utført med en bevegelig vegg som beveges i avhengighet av væskens volumendring, karakterisert ved at der til den bevegelige vegg (62) er festet et organ (52) utført med en kamflate (59) som ligger an mot en kamflate (27) på ventillegemet (20).

3. Dempningsanordning som angitt i påstand 2, karakterisert ved at ventillegemet (20) ved hjelp av en fjær (25) søkes trykket i anlegg mot kamflaten (59) på organet (52).

4. Dempningsanordning som angitt i påstand 1 eller følgende, karakterisert ved at ventillegemet (20) er utført som en ra-dialt bevegelig skillevegg, idet væskepassa-sjen (70) befinner seg mellom ventillege-mets ytre endeflate og ytterveggen i væskekammeret.

5. Dempningsanordning som angitt i påstand 4, karakterisert ved at der i væskekammeret er anordnet en indre, med væskekammerets yttervegg koaksial vegg (40), slik at væskekammeret blir ringformet, samt at skovlen (36) tilnærmet utfyller arealet mellom væskekammerets endeveg-ger og sidevegger og at der i den indre vegg (40) er en åpning gjennom hvilken den indre ende av ventillegemet (20) er glid-bart ført.

6. Dempningsanordning som angitt i påstand 5, karakterisert ved at organet (52) som er festet til den bevegelige vegg (62) strekker seg aksialt fra midten av veggen (62) og inn i rommet som dannes innenfor den indre vegg (40).

7. Dempningsanordning som angitt i påstand 5, karakterisert ved at den omfatter et flertall radielle skovler (30, 30a, 30b, 30c) og et tilsvarende antall vekselvis med disse anordnete ventillegemer (20, 20a, 20b, 20c) idet den indre vegg er dannet av et tilsvarende antall segmenter (40) anordnet med mellomrom svarende til bredden av ventillegemet.

8. Instrument omfattende et i et ytre sylindrisk hus om husets akse svingbart lagret indre hus, f. eks. et gyroskopkom- pass, forsynt med en dempningsanordning som angitt i påstand 2, og hvor det indre sylindriske hus ved sin ene ende er av-sluttet med en skiveformet endevegg, som samtidig danner den ene endevegg i dempningsanordningens væskekammer, karakterisert ved at rommet mellom det indre hus (16) og det ytre hus (11) er fylt med væske, og at dette rom kommuniserer med dempningsanordningens væskekammer og med den temperaturfølsomme anordnings væskebeholder, slik at denne samtidig danner en ekspansjonsbeholder for hele in-strumentets væskemasse.