NO135077B - - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår en anordning for å fastslå stillingen av et arbeidsstempel i en trykkmediumdrevet aktuator, særlig for aktuatorer for betjening av spjeldventiler i tankskip, med en indikeringsinnretning og med en trykkledning og en returlopledning for trykkmediet, hvor trykkledningen kan forbindes med returledningen i avhengighet av aktuatorstempelets stilling ved hjelp av en forbindelsesledning.

I GB-PS 1 222 8^0 er beskrevet en anordning til å fastslå endestillingen av et trykkmediumdrevet aktuatorstempel i en servomotor for gravemaskiner, hvor sylinderens trykkledning og returledning kan være koblet til et anviserapparat som reagerer på trykket i de to ledninger, og hvor en forbindelsesledning er anordnet i aktuatorstempelet mellom trykksiden og retursiden. Denne trykkledning er stengt under arbeidsslaget og frigjores i endestillingene ved hjelp av en ventil, således at trykket kan jevnes ut mellom trykksiden og retursiden, og gjennom hvilken ventil endestillingen anvises av indikeringsinnretningen. En anordning av denne art, som arbeider etter trykkprinsippet, er mindre fordelaktig på

flere måter. Hvis aktuatorstempelet brukes til lofting av en last og kommer opp i endestilling, oppheves trykket ved åpning av ventilen i aktuatorstempelet, således at lasten trekker stempelet tilbake, hvoretter trykket bygges opp påny i den da stengte forbindelsesledning med. den folge at stempelet igjen forskyves til endestillingen. Dette vil gjenta seg og folgen vil nødvendigvis bli en skadelig "flimring" i endestillingen. På den annen side ville det ikke være mulig å

fore aktuatorstempelet ut av en endestilling mot en bestemt motstand., fordi pumpen da praktisk talt ,er kortsluttet.

Pumpen transporterer trykkmediet gjennom den i endestillingen åpne forbindelsesledning mellom trykksiden og retursiden, dvs. at pumpen arbeider praktisk talt uten trykk i krets-løpet, således at den heller ikke kan benyttes til drift av flere servomotorer. En sådan anordning er derfor forst og fremst uegnet i tankskip, hvor der kan finnes opp til 200 aktuatorer for drift av de enkelte ventiler, hvilket ville kreve et tilsvarende antall pumper^ dette er ikke praktisk mulig og heller ikke de tap som da måtte opptre i trykkmediet, kan godtas.

På tankskip benyttes for indikering av stillingen et gjennomstromnings-måleapparat anbragt i trykkledningen som forer trykkmediet til aktuatoren, hvilket> apparat ved hjelp av aktuatorens oppfangningsvolum fastslår spjeldets stilling som overfores til en indikator. Stillingsanvisning som beror på gjennomstromningsprinsippet, er lite fordelaktig på grunn av den kostbare fremstilling og montering, ettersom gjennom-strømnings -måleapparater i seg selv er forholdsvis kostbare, samtidig som der også kreves et omstendelig utstyr for over-foring av turtallene som svarer til oppfangningsvolumet fra gjennomstromnings-måleapparatet til indikatoren. Videre er nøyaktigheten og påliteligheten begrenset, da anviser-indikatoren som folge av de lange ledninger og betydelig kompressibilitet i trykkmediet ofte ikke viser den virkelige verdi, men en innstillingsverdi.

Hensikten med oppfinnelsen er derfor å tilveiebringe en anordning av den innledningsvis nevnte art som er enkel i oppbygning og pålitelig og noyaktig i drift, men som er uten de ulemper som de kjente anordninger har.

Denne oppgave er ifølge oppfinnelsen lost ved at forbindelsesledningen, som har mindre gjennomstrømnings-tverrsnitt enn trykk- og returledningen, er åpen under aktuatorstempelets innstillingsbevegelse og stengt i dette stempels endestillinger, og at indikeringsinnretningen er en i og for seg kjent i trykk- og/eller returledningen anordnet innretning som registrerer gjennomstrømningen.

Forbindelsesledningen kan' være utfort ved en enkel boring i aktuatorstempelet, således at dettes anlegg mot sylinderveggen i én stilling sperrer boringen og hindrer gjennomstrømning. Skulle stempelet på grunn av en eller annen hindring blokkeres i en mellomstilling, vil gjennornstromningen gjennom forbindelsesboringen mellom.trykk- og retursiden bli ^mindre, hvilket registreres av indikeringsinnretningen som kan være anordnet i trykk- eller returledningen i en betydelig avstand fra aktuatoren. En sådan indikator kan f.eks. bestå av et fjærbelastet stempel med en indikator- eller anviserstift og er av velkjent art og enkel oppbygning. På denne måte fåes en ytterst enkel og driftssikker anordning som dertil sorger for en meget noyaktig innstilling av stempelets endestillinger.

Ytterligere utforelser og trekk fremgår av under-kravene.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere ved. eksempler under henvisning til tegningene, hvis fig. 1 viser en forste utforelse for anvisning av endestillingen, hvor en aktuator er vist skjematisk i snitt med sitt arbeidsstempel i en mellomstilling og ledningssystemet til indikeringsinnretningen bare vist skjematisk, fig. 2 svarer til fig. 1 .og viser situasjonen med aktuatorstempelet i den ene endestilling, fig. 3 viser en annen utforelse ~for indikering av endestillingene, og fig. h viser et lengdesnitt av et endeparti av stempelet ved. utforelsen ifolge fig. 1 og 2.

På fig. 1 og 2 er vist en aktuator 1 som ifolge eksem-pelet er utfort som en dobbeltvirkende, trykkpåvirket motor, og som tjener til å frembringe en begrenset dreiebevegelse for betjening av f.eks. et ikke vist ventilspjeld. I et hus 2 er der anordnet et aktuatorstempel 3 som består av to stempel-elementer som virker mot hver sin side, og en tannstang h som er forbundet med stempelelementene. Tannstangen 'f er i inngrep med. et tannhjul 5 som er kilt fast på en ventilspjeldaksel 6, og som er lagret i huset 2. For å dreie tannhjulet 5 påvirkes stempelet 3 fra den ene eller den anhen side med trykkvæske. Ifolge det viste koblingsskjema fores trykkvæsken gjennom en trykkledning 7j 7' og stempelets 3 slagbevegelse bevirker at trykkvæsken presses ut på-stempelets motsatte side gjennom en returledning 8',' 8. For vekselsidig pådrag av arbeidsstempelet er der anordnet en lf/2-veisventil 9, ved hjelp av hvilken ventil ledningsavsnittet 7' fra aktuatoren kan kobles til returledningen 8 og ledningsavsnittet 8' til trykkledningen 7. På et tankskip er ventilen 9 f.eks. anordnet i kontrollpulten, mens aktuatoren 1 kan være anordnet i en avstand på omtrent hundre meter på det ventilspjeld som skal drives.

I stempelet 3 finnes en akseparallelt forlopende, gjennomgående boring 10 som forbinder sylinderens 1 trykkside med retursiden. Boringens 10 diameter er mindre enn ledning-enes 7'? 8' effektive diameter og er under hensyntagen til aktuatorens innstillingstid således dimensjonert at det, til tross for denne forbindelse mellom trykksiden og retursiden av stempelet 3? er mulig å pådra aktuatoren med et trykk som er tilstrekkelig til ominnstilling av spjeldet, samtidig som boringen 10 tillater gjennomstrømning til retursiden, hvis f.eks. stempelet 3 på grunn av en eller annen hindring ved ventilspjeldet blir stående i den på fig. 1 viste mellomstilling.

Hvis spjeldet skal drives videre hhv. stenges, vil

den på fig. 1 viste stilling av ventilen 9>ved dreining av ventilspjeldakselen 6,av stempelet 3 forskyves mot hoyre til den når sin endestilling. Under denne bevegelse presses trykkvæsken fra aktuatorens 1 returside ut gjennom ledningen 8', 8.

I denne returledning 8 er der anordnet en indikeringsinnretning (indikator) 11 som reagerer på den gjennomstromning som skjer gjennom ledningen 8' og f.eks. kan besta av et fjærbelastet stempel som er innsatt i ledningen. 8 og utstyrt med- en anviserstift. Gjennomstrømningen som skjer gjennom returledningen 8' som folge av fortrengningen av trykkvæsken, for-skyver dette stempel mot belastningsfjærens kraft og frigjbr en stromningsvei i returledningen og anviser samtidig ved hjelp av d.en fremstikkende anviserstift at der er strømning i returledningen.

Når arbeidsstempelet 3 når sin endestilling, som er vist på fig. 2, stoter'den med sin endeflate■mot en tetningsring 12 som er anordnet på innersiden av aktuatorens endevegg 13, således at boringen 10 i stempelet stenges i denne-endestilling. Dermed avbrytes forbindelsen mellom stempelets trykkside og returside. Således er der ingen gjennomstromning

i returledningen 8' etter at arbeidsstempelet 3 har stanset,

og der finnes heller intet trykktap i trykkledningen. Stempelet i indikatoren 11, som er utstyrt med et strupe-element, trekkes i denne endestilling av aktuatorstempelet 3 tilbake ved hjelp av sin belastningsfjær, således at anviserstiften trekkes inn, hvilket betyr at trykkvæske ikke lenger strommer gjennom denne ledning og at ventilspjeldet er stengt.

En sådan indikeringsinnretning er i og for seg kjent, og der kan også benyttes andre kjente indikatorer som reagerer på svak stromning.

Når arbeidsstempelet 3 befinner seg i den på fig. 1 viste stilling og ventilspjeldet kommer bort i en hindring, f.eks. et fremmedlegeme i ledningen eller en utboyning av ventilspjeldakselen som folge av stot fra transportmediet, således at fullstendig avstengning av spjeldet ikke er mulig, forblir aktuatorstempelet 3 i den viste mellomstilling og der vil til å begynne med ikke fortrenges noe trykkvæske gjennom returledningen 8' som kunne påvirke indikatoren. I denne stilling kommer forbindelsesboringen 10 til å virke, idet den tillater gjennomstromning fra trykksiden til retursiden med den folge at indikatoren 11 vil reagere. Dermed vil det angis at der er stromning i returledningen, hhv. at aktuatorstempelet ikke befinner seg i endestillingen, dvs. at ventilen ikke er stengt.

Ved omstilling av ventilen 9 for bevegelse i motsatt retning kobles ledningspartiet 7' til returledningen 8 og der^ med til indikatoren 11 som er anordnet i returledningen på nedstromssiden av ventilen 9 i kontrollpulten, mens ledningsavsnittet 8' forbindes med trykkledningen 7.1 aktuatorens motsatte endevegg 1<*>+ er der anordnet en tetningsring 12' som i stempelets 3 stilling, som svarer til full åpningsstilling av ventilspjeldet, stenger boringen 10, således at indikatoren under denne motsatt rettede bevegelse av stempelet virker på samme måte som forklart ovenfor. ;Tetningene 12 kan være av metall eller mykt materiale, f.eks. i form av en 0-ring som er anbragt i en ringrille eller på en fremstikkende metalleppe. Tetningsringene kan eventuelt ;t' ;også være anordnet på stempelets 3 endeflater, således at de presses mot vedkommende endevegg av sylinderen for avstengning av forbindelsesledningen 10. ;Ved utforelsen ifolge fig. 1 og 2 er der i aktuatorens endevegg 13 innsatt en anslagsskrue 15 for innstilling av stempelets 3 slagbevegelse. Denne anslagsskrue 15 er på an-slagsflaten forsynt med den nevnte ring 12, således at der, uansétt innstillingen av stempelets 3 endestilling, skjer en pålitelig indikering av endestillingen. ;Mens aktuatorstempelet 3 ved utforelsen ifolge fig. 1 ;og 2 selv tjener som ventil for forbindelsesledningen 10 mel- ;lom trykksiden og retursiden, har utforelsen som er vist på ;fig. 3 en ventil i forbindelsesledningen med et ventillegeme 17 som er belastet ved en fjær 16, og som påvirkes fra stempelet ;3. Ved denne utforelse er forbindelsesledningen 10 mellom trykkledningen 7' og returledningen 8' utfort i form av boring- ;er i aktuatorhuset. Ventillegemet 17, som tilhorer ventilen, ;og som er innsatt i denne forbindelsesledning 10, er fort' gjennom sylinderens vegg, således at det rager inn i stempelets 3 bevegelsesbane. På stempelets 3 tannstangparti i sylinder-boringen er der tilsvarende de to endestillinger av stempelet utformet hakk 18 som'ventillegemet 17 smekker inn i når stempelet 3 har nådd den ene eller annen endestilling med den folge at forbindelsesledningen 10 sperres, som vist på fig. 3. ;I mellomstillingene holdes ventillegemet 17 loftet åv stempelets tannstangparti, således at forbindelsesledningen 10 åpnes for gjennomstromning. Virkemåten er derfor den samme som for anordningen ifolge fig. 1 og 2. ;Som det fremgår av fig. 3? kan forbindelsesledningen ;10 også være lagt utenfor innstillingsmotoren, og den i forbindelsesledningen anordnede sperreventil kan f.eks. være påvirkbar ved kammer på ventilspjeldakselen eller en stempelstang hvis innstillingsmotoren har en stempelstang som .over en arm.driver ventilspjeldets aksel. Ved omstilling av bevegelsesslaget kan man ved. omstilling av elementet som driver sperre-ventilen på en enkel måte tilpasse anvisningen av stillingen. ;I og for seg kunne det være tilstrekkelig med anordningen av én forbiforingsledning 31 med tilbakeslagsventil 3<*>f ved bare én ende av stempelet 3 for å oppnå en entydig bestem-melse av stempelets stilling. En'symmetrisk anordning som vist, resulterer imidlertid i en klarere indikering, da en forveksling hva stempelets med forbiforingsledningen forsynte ende angår, er utelukket.

Et mer detaljert eksempel er vist på fig. som viser stempelets 3 endeparti i snitt. Ved stempelets ende-flate finnes en aksial avtrappet boring som forbindelsesledningen 10 munner ut i og i hvilken der er innsatt den fjær-belastede tilbakeslagsventil 3<!>+ som holdes på plass av en innsats 35) hvis midtre parti er forsynt med gjenger som er skrudd inn i stempelets boring. På begge sider av gjengepartiet danner innsatsen 35 med. boringens vegg ringformede rom i stempelet og forbiforingsledningen 31 munner ut i disse rom.

Forbindelsesledningen 10 loper gjennom en ved hjelp av ventillegemet ikke avstengbar boring i tilbakeslagsventilens 3^

ventilsete,-'hvor boringen munner ut i en ringnot på den ene side av innsatsen 35 som ligger an mot ventilsetet som igjen er i forbindelse med. en aksial boring i innsatsen. I denne aksiale boring er der ved dennes ytre ende skrudd, inn en dyse \N 36 som er dimensjonert etter de gjeldende forhold, f.eks. med

hensyn til aktuatorstempelets innstillingstid. Ved dette ut-forelseseksempel er tetningsringen 12, som under anlegget mot stempelets endevegg stenger forbindelsesledningens 10 munning 32, anordnet i innsatsen 35 som rager noe utenfor stempelets ende, således at forbiforingsledningens 31 munning 33 1 alle tilfelle forblir åpen.

Forbindelsesledningen 10 kan også være utformet i sylinderveggen, som vist på fig. 3? og der finnes da to sperreventiler i forbindelsesledningen, av hvilke den ene stenger når aktuatorstempelet har nådd endestillingen, mens den annen ventil står åpen og omvendt. Forbiforingsledningen med til-bakeslagsventiler kan være koblet på samme måte, og hva led-ningenes anordning angår, kan ledningsmunningene 32, 32' for sperreventilene være utfort på den måte som vist på fig. 1 og 2. Forbindelsesledningen 10 kan også være lagt utenfor motoren mellom ledningspartiene 7' og 8' og være forsynt med tilsvarende sperreventiler og forbifbringsledninger, idet sperreventilene kan påvirkes fra et element som drives ved hjelp av aktuatorstempelet.

Ved. den hensiktsmessige utformning av en anordning til å fastslå stillingen av et dobbeltvirkende stempel, benyttes stromningsmotstanden i de eksisterende ledninger til måle-formål, idet motstanden påvirkes av stempelet selv eller av et av stempelet drevet element. Da signalet avledes direkte fra stempelet, oppnås en pålitelig anvisning av den virkelige verdi, og da man har en f orbind.elsesledning mellom trykksiden og retursiden i aktuatorens område, er det overflodig med en ytterligere ledning for fjernindikering av stillingen.

Sådanne indikatorer ifolge oppfinnelsen, særlig for indikering av endestillinger, kan komme til anvendelse på de forskjelligste områder, hvor stillingen av et dobbeltvirkende stempel skal fastslåes. Oppfinnelsen er ikke begrenset til de ovenfor beskrevne eksempler. I stedet for stromningspulser kan der f.eks. benyttes trykkpulser for indikering av mel-lomstillinger. Dessuten kan forbindelsesledningen være anordnet eller utformet utenfor eller innenfor indikatoren. Videre er det mulig å kombinere endestillingsindikatorene med. innretninger for indikering av mellomstillingene. Signal-giveren hhv. indikatoren kan være anordnet i trykkledningen eller i returledningen eller i begge disse ledninger.

Claims (8)

1. Anordning for å fastslå stillingen av arbeidsstempelet i en trykkmediumdrevet aktuator, særlig for aktuatorer for betjening av spjeldventiler i tankskip, med en indikeringsinnretning og med: en trykkledning og en returlopledning for trykkmediet, hvor trykkledningen kan forbindes med returledningen i avhengighet av aktuatorstempelets stilling ved hjelp av en forbindelsesledning, karakterisert ved at forbindelsesledningen (10), som har mindre gjennomstromnings-tverrsnitt enn trykkledningen og returledningen (7, 8), er åpen under aktuatorstempelets (3) innstillingsbevegelse og stengt i dette stempels (3) endestillinger, og at indikeringsinnretningen (11) er en i og for seg kjent, i'trykk- og/eller returledningen (7, 8) anordnet innretning som registrerer gjennomstrbmningen.

2. Anordning i henhold til krav 1, karakterisert ved at forbindelsesledningen (10) er anordnet i aktuatormotorens (1) hus (2) eller utenfor samme og at ventilen (17) som åpner henholdsvis stenger forbindelsesledningen (10), er indirekte betjenbar av aktuatorstempelet (3) ved hjelp av . et av dette drevet element eller direkte ved hjelp av et ledd. som rager inn i banen for aktuatorstempelets (3) innstillingsbevegelse .

3. Anordning i henhold til krav ^karakterisert ved at forbindelsesledningen (10) er fort i lengde-retningen gjennom arbeidsstempelet (3) og er sperrbar i aktuatorstempelets endestillinger ved dettes anlegg mot aktuatormotor-sylinderens endevegger (13, 1<*>0. h.

Anordning i henhold til krav 3>karakterisert ved at der i det minste på én av aktuatormotor-sylinderens endevegger er anordnet en stillskrue (15) som begrenser stempelslaget.

5. Anordning i henhold til et av kravene 1 til h, karakterisert ved at der i det minste i én av aktuatormotorstempelets (3) endestillinger under trykkpådraget mot siden for denne endestilling frigjores en kanal (31) mellom trykksiden og retursiden som forer forbi forbindelsesledningens (10) sperring.

6. Anordning i henhold til krav 5> karakter i-s' e r t ved. at kanalen (31) som forer forbi ventilen (12, 32} 17) som åpner henholdsvis stenger forbindelsesledningen (10), er utstyrt med. en fjærbelastet tilbakeslagsventil (3^-).

7. Anordning i henhold til krav 5°gD?karakterisert ved at kanalen (31) ved en gjennom aktuatorstempelet (3) fort forbindelsesledning (10) munner ut utenfor tetningen for forbindelsesledningens munningssted. i aktuatormotorens sylinder.

8. Anordning i henhold, til krav 7, karakterisert ved at forbindelsesledningen (10) er utvidet ved. stempelets ende for å oppta tilbakeslagsventilen (3^) og en innskrubar innsats (35) som ligger an mot tilbakeslagsventilens (.3<*>+) ventilsete, gjennom hvilken innsats (35) forbindelsesledningen (10) er fort, idet båd.e kanalen (31) og f orbindelses-ledningens (10) endeparti er utformet i innsatsen (35).