NO141767B - Hydraulisk motor. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en hydraulisk motor, særlig en hydraulisk motor som egner seg til bruk i den metallbearbeidende industri, den metallurgiske industri, transportindustrien, skips-byggingsindustrien, og i andre industriområder hvor det til motorene stilles krav om høy effektivitet og lave vekt-kraft-forhold.

Særlig tar man sikte på å tilveiebringe en hydraulisk motor som kan benyttes i de overnevnte industrier der hvor det er nødvendig å drive flere innretninger fra en felles ener-gikilde, f.eks. i kullbrytemaskiner for drift av maskinen og kutterhodet, eller i en hjulgraver, for drift av bommen og rot-oren etc.

Oppfinnelsen tar utgangspunkt i en hydraulisk motor av den type som er definert i krav l's innledning. Hydraliske motorer av denne type har mulighet for individuell forbindelse mellom hvert kammer og en fordelingsport i blokken, eller forbindelse mellom en fordelingsport og et antall kammere samtidig.

De kjente hydrauliske motorer er av radialstempel-typen. Styreelementet er i form av en ring med kamavsnitt på innerflaten. Blokken med kammerne er anordnet koaksialt i forhold til styreelementet og er slik montert at den kan rotere om sin akse, idet den er stivt forbundet med en utgående del, f.eks. til en aksel som er beregnet til å overføre motorens dreiemoment til den drevne innretning.

Kammerne dannes i blokken av radielle boringer.

Disse boringer opptar stempler som på endene bærer ruller i kontakt med styreelementet.

Sentralt i blokken er det en boring med fordelingsporter. Hvert kammer står i forbindelse med en av fordelingsportene ved hjelp av en kanal. I den sentrale boring er det dreibart montert en fordeler. Portene i fordeleren står i forbindelse med innløpsledningen og med utløpsledningen, idet portene er gruppert i par, med en port i hvert par forbundet med innløpsledningen, mens den andre er forbundet med utløpsledning-en.

Vanligvis er fordeleren drivforbundet med styreelementet. Når man ønsker å endre driftsbetingelsene'kan imidlertid fordeleren vinkelforskyves i forhold til styreelementet.

Under den relative bevegelse mellom blokken med kammerne og fordeleren vil hver port i blokken i tur og orden få forbindelse med portene i fordeleren. Fordelingen av arbeidsfluidet skjer altså som følge av et samvirke mellom blokken og fordeleren, og dette samvirke skjer i den konsentriske boring. Den aktuelle flaten i den konsentriske boring skal i det etter-følgende betegnes som fordelingsflate.

Når arbeidsfluidet går fra innløpsledningen via fordelerens trykkporter, blokkens fordlingsporter og gjennom kanalene til de enkelte kammere, vil stemplene i kammerne påvirkes av arbeidsfluidets trykk og over rullene utøve en kraft på styreelementets kamavsnitt som er proporsjonalt med trykket i arbeidsfluidet og med stempelarealet. Kraftretningen faller ikke sammen med en perpendikulær på kammen på alle punkter av kamprofilen, idet dette bare skjer ved begynnelsen og slutten av kammen. Reaksjonen i et kontaktpunkt mellom rullen og kamprofilen vil derfor med hensyn til retning og verdi ikke falle sammen med den kraft som tas opp av stemplet. Den geometriske forskjell mellom disse to krefter er en sideveis rettet kraftkomponent som er perpendikulær på stempelaksen og bevirker bevegelsen av blokken i forhold til styreelementet. Summen av produktene av denne sideveis rettede kraft for hvert lukkeorgan ganger kraftens arm er lik det dreiemoment som den hydrauliske motor utvikler.

Når kammerne har forbindelse med utløpsledningen gjennom kanalene, fordelingsportene i blokken og fordelerens utløpsporter, vil arbeidsfluidet støtes ut fra kammerne.

Den del av kantprofilen som har samvirke med lukkeorganet, dvs. stemplet til det kammer som står i forbindelse med innløpsledningen, representerer et trykkavsnitt. Over hele lengden til kammens■trykkavsnitt vil lukkeorganet forskyves utover regnet i fra blokkens sentruk, hvorved kammervolumet øker.

På samme måte betegnes den del av kamprofilen som

har kontak med lukkeorganet til det kammer som står i forbindelse med utløpsledningen, som utløpsavsnittet. Over hele lengden til kammens utløpsavsnitt vil det samvirkende lukkeorgan bli forskjøvet innover i retning mot blokkens sentrum, hvorved kamm-erets volum avtar.

Kammens trykkavsnitt og utløpsavsnitt danner sammen

en komplett kamprofil i styreelementet.

Profilformen vil bestemme lukkeorganenes eller stemp-lenes bevegelser. Likeledes vil profilformen bestemme størrel-sen av de perpendikulære og sideveis rettede krefter såvel som slaglengden til stemplene og derved også volumendringene i de enkelte kammere. En viktig verdi for den hydrauliske motor er dens arbeidsvolum. Arbeidsvolumet er produktet av volumendring-en i de enkelte kammere ganger antall kammere og danner det antall kammer i styrelementet som samvirker med lukkeelementet eller stemplet i hvert kammer under en omdreining av blokken i for hold til styreelementet. For arbeidsvolumet kan man derfor for en omdreining av blokken benytte følgende ligning:

hvor

D = stempeldiameteren,

h = stempelstaget,

z = antall kammere,

X = antall kammer på styreelementet.

Middelhastigheten W til blokken er proporsjonal med strømningsmengderi Q og er omvendt proposjonal med arbeidsvolumet q:

Middelverdien til dreiemomentet M som den hydrauliske motor utvikler er proporsjonalt med trykket p i arbeidsfluidet og med arbeidsvolumet q:

Når fordeleren anordnes slik i forhold til styreelementet at man får overensbestemmelse i tid mellom overfør-ingen av hvert av kammerne fra innløpsledningen til utløpsled-ningen og omvendt og overføringen av lukkeorganet til hvert kammer til kammens trykkavsnitt til kammens utløpsavsnitt og omvendt, vil økingen av kammervolumet skje samtidig som det foreligger forbindelse med innløpsledningen, mens en volumredusering skjer samtidig som kammeret har forbindelse med utløpsled-ningen. Ved en slik innstilling vil den hydrauliske motor' ha

det maksialt mulige arbeidsvolum og man vil da også ha det maksimalt mulige dreiemoment og den minste relative blokkhastighet for en gitt strømningsmengde av arbeidsfluidet.

Forskyver man fordeleren vil volumøkingen i kammeret delvis skje samtidig som det opprettholdes forbindelse med ut-løpsledningen, og.kammerets volumredusering vil skje delvis samtidig som det opprettholdes en forbindelse med innløpsledningen. Det vil si at lukkeorganet eller stemplet i kammeret ikke vil utføre noe brukbart arbeide fordi endringene i kammervolumet ikke skyldes at kammeret mottar arbeidsfluidum fra innløpsled-ningen, men skyldes en sirkulasjon gjennom f ordelingspassasjene. Ved en slik forskyvning av fordeleren vil man altså ha et arbeidsvolum som er mindre enn det maksimale, og man vil derfor ha en mindre motorkraft og en høyere relativ blokkhastighet.

En vinkelforskyvning av fordeleren i forhold til styreelementet gir således mulighet for trinnvis regulering av den hydrauliske motor, dvs. at fordeleren virker som styring.

I noen hydrauliske motorer er det mulig å ha en felles faktor for antall variable kammere og antall komplette kammer i styreelementet.

Ved disse motorer vil lukkeorganene til et visst antall kammere ha permanent samvirke med de samme punkter på forskjellige kammer i styreelementet, dvs. at deres bevegelser er synkrone. Kammerne blir derfor koherente kammere fordi man har overensstemmelse i tid når det gjelder volumendringene i disse kammerne. Antall koherente kammere er lik den maksimale felles faktor for antall kammere og antall komplette kammer i styreelementet.

Antall kammere som ikke har overensstemmende tids-relasjon med hensyn til volumvariasjoner, dvs. antall ikke-koherente kammere, er lik koeffisienten til det totale antall kammere og antall kammere og antall koherente variable kammere.

Valget av antall kammere og komplette kammer i styreelementet begrenses av at antall kammer ikke er et multipel av antall kammere. Da avstanden mellom elementene er omvendt pro-porsjonale med antallet kan man også definere betingelsene som at avstanden mellom kammerne ikke er et multipel av avstanden mellom kammene i styreelementet.

I den konvensjonelle hydrauliske motor er forbindelsen mellom de variable kammere og fordelingsportene gjort slik at antallet som tilknyttes de variable kammere i samsvar med deres arrangement i blokken, overensstemmer med antallet som tilknyttes fordlingsportene i blokken i samsvar med deres arrangement i fordelingsflaten.

En ulempe ved den konvensjonelle hydrauliske motor

er den stive drivforbindelsen mellom fordeleren og styreelementet under driften. Denn forbindelsen gir et konstant arbeidsvolum for en hyraulisk motor for enhver gitt driftsbetingelse. Arbeidsvolumet er avhengig av fordelerens stilling i forhold til styreelementet. Denne ulempe har ført til bruk av komplekse automatiske styrekretser ved anvendelse av den konvensjonelle hydrauliske motor i gruppedrivsysterner, idet kretsene er beregnet til å styre driftbetingelsene for hver enkelt hydraulisk, motor som befinner seg i gruppedrivsysternet og til å betjene inn-stillingsorganet i tilfelle av avvik fra de valgte driftsbetingelser.

Hovedhensikten med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en hydraulisk motor hvor sammenhengen mellom konstruk-sjonsparameterne er valgt slik og fordeleren er plassert slik at det er mulig å forutbestemme motorens driftsbetingelser ved styring av fordelerens bevegelseshastighet.

Dette oppnås ved en motor som angir i krav 1. Denne spesielle utførelsen av den hydrauliske motor sikrer følgende forhold mellom blokkens og fordelerens relative hastigheter:

hvor W er hastigheten til en hydraulisk motordel dvs. den rela-

tive hastighet av en motordel som angitt i den første indeks-boksta<y> i forhold til den motordel som angitt med den andre indeksbokstav. x angir i dette tilfelle styreelementet, z angir blokken med kammerne, og r angir fordeleren.

Et entydig forhold mellom de relative hastigheter Wzx og wrx gjør det mulig å forutbestemme hastigheten til motorens utgående aksel ved å regulere hastigheten til fordeleren. På den måten blir det mulig å sikre en konstant hastighet på den utgående aksel henholdsvis en variert hastighet på denne utgående aksel uavhengig av belastningen, og dette oppnås henholdsvis ved å holde fordelerhastigheten konstant eller ved å variere den. Denne styringsmulighet muliggjør valg og opprettholdelse av spesielle drivbetingelser for hver hydraulisk motor i den gruppedrivkrets uten at det er nødvendig med komplekse automatiske styrekretser.

Faktorene n og K tilfredsstiller den følgende betingelse: Denne betingelse sikrer følgende forhold mellom hastighetene til motorens drivdeler

Faktorene n og K kan også tilfredsstille følgende ligning:

Denne ligning sikrer følgende forhold mellom hastighetene til motorens arbeidsdeler:

Eventuelt kan faktorene n og K også tilfredsstille føilaende lianina: - da blir forholdet mellom hastighetene:

I den ovenfor angitte ligninger er W , W og W henholdsvis hastigheten til styrelementet, blokken med kammerne og fordeleren.

Den nye hyrauliske motor gjør det således mulig å forvelge hastigheten og å holde den forvalgte hastighet til den utgående aksel ved en regulering av fordelerens hastighet. Alt etter utførelsen kan man oppnå de ønskede forhold mellom

de tilhørende hastigheter.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere under henvisning til tegningene, hvor

fig. 1 viser et skjematisk snitt gjennom en hydraulisk motor ifølge oppfinnelsen,

fig. 2 viser et lengdesnitt gjennom motoren i fig. 1,

fig. 3 viser en utførelse av motoren ifølge oppfinnelsen,

fig. 4 viser en annen utførlse av motoren ifølge oppfinnelsen,

fig. 5 viser kjenningslinjer for motoren ifølge oppfinnelsen,

fig. 6 viser et skjema over de enkelte motorelementer, og

fig. 7 til 11 viser tilsvarende motorskjemaer.

Den hydrauliske motor kan være av en hvilken som helst type, med roterende, translaterende, reciproserende bevegelse etc. av drivdelene. I det etterfølgende skal det gis noen eksempler på disse muligheter.

Pig. 1 og 2 viser en hydraulisk motor med roterende bevegelse av fordeleren og blokken med kammerne.

Den hydrauliske motor har et styrelement 1, en blokk 2 med kammere, og en fordeler 3. Styreelementet 1 er oppbygget som en ring med kammer på den indre flaten. Avstanden mellom hosliggende kammer er Øx. I blokken 2 er det radielle boringer som danner variable kammere 4. Hvert kammer 4 opptar et stempel 5 som tjener som lukkeorgan for det tilhørende variable kammer

4. På endene°av stemplene 5 som vender mot styreelementet 1 er det anordnet ruller 6 som går mot kammene på styreelementet 1. Disse rullene er fritt dreibart opplagret. Kammerne 4 har innbyrdes avstand 0

z

I blokkens 2 er det en konsentrisk boring 7 og veggen i denne boringen er den tidligere omtalte fordelingsflate. Denne flaten har fordelingsporter 8 som står i forbindelse med kammerne 4 gjennom kanaler 9.

Fordeleren 3 er dreibart montert i boringen i blokken 2. Fordeleren har innløps- og utløpsporter og radielt for-løpende passasjer 12, 13 som ender de respektive aksiale kanaler 14 og 15. Gjennom kanalen 14 og passasjen 12 står innløpsport-ene 10 i forbindelse med innløpsledningen. Gjennom kanalen 15 k_ og passasjen 13 står portene 11 i forbindelse med utløpsledning-en. Portene 10 og 11 i fordeleren er gruppert i par som hver innbefatter en innløpsport 10 og en utløpsport 11. Avstanden mellom hosliggende portpar er lik 9 r.

Blokken 2 er mekanisk forbundet med en utgående aksel 16. Styreelementet 1 er montert stasjonært. Fordeleren 3

er forbundet med en egen drivenhet 17.

En utførelse av den hydrauliske motor med translaterende bevegelse av drivdelene er vist i fig. 3. Motoren består av et styreelement 18, en blokk 19 med variable kammere,

og en fordeler '20.

Styreelementet innbefatter en flat del hvis overflate som vender mot blokken eller enheten 19 er forsynt med kammer hvis avstander er lik 9^.

I blokken 19 er det dannet kammere 21 ved at det i boringene er anordnet stempler 22 som samtidig tjener som lukkeorganer for kammerne 21. På stempelendene er det dreibart opplagret ruller 23, som tilveiebringer en arbeidskontakt mellom de respektive stempler 22 og kammene på styreelementet 18. Avstanden mellom hosliggende kammere er lik B^.

Den flate 2 4 på blokken 19 som vender mot fordeleren 20 har fordelingsporter 25 som står i forbindelse med kammerne

21 gjennom kanaler 26.

Den overflaten på fordeleren 20 som vender mot blokken 19 er forsynt med innløpsporter 27 og utløpsporter 28. Innløpsportene 27 står i forbindelse med innløpsledningen gjennom kanaler 29, mens portene 28 står i forbindelse med ut-løpsledningen gjennom kanalene 30. Portene 27 og 28 i fordeleren er gruppert i par idet hvert par innbefatter en innløpsport 27 og en utløpsport 28. Avstanden mellom to hosliggende portpar er lik 9 .

r

Styreelementet er forbundet med en utgående del

(ikke vist) i den hydrauliske motor. Blokken 19 er stasjonær. Fordeleren har en egen drivenhet 31.

Fig. 4 viser en utførelse av den hydrauliske motor hvor styreelementet utfører en translaterende bevegelse, blokken er stasjonær og fordeleren er dreibar. Den hydrauliske motor består i hovedsaken av styreelementer 32, blokken 33 med volumkammerne, og en fordeler 34.

Kammer med innbyrdes avstander 9x er utformet på styreelementet 32 på den siden som vender mot blokken 33.

I blokken 33 er det boringer som danner volumkammerne 35. I disse boringer er det anordnet stempler 36 som tjener som lukkeorganer for kammerne 35. Stemplene 36 er forsynt med ruller 37 som er fritt dreibart opplagret i stemplene. På denne måten får stemplene kontakt med styreelementet 32 via rullene 37. Avstanden mellom to hosliggende volumkammere er lik Q^.

I enheten 33 er det en boring hvis overflate 38 er en såkalt fordélingsflate. Fordelingsflaten har fordelingsporter 39 som står i forbindelse med kammerne 35 gjennom kanaler 40. Fordeleren 34 er montert i boringer i blokken 33 slik at den kan vinkelforstilles. I fordelerens overflate er det anordnet inn-løpsporter og utløpsporter 42. Innløpsportene 41 er forbundet gjennom en innløpsledning gjennom kanaler 43, mens utløpsportene 42 står i forbindelse med utløpsledningen gjennom kanaler 44. Portene 41 og 4 2 i fordeleren 4 3 er gruppert i par, idet hvert par innbefatter en innløpsport 41 og en utløpsport 42. Avstanden mellom to hosliggende par er lik Q^.

Styreelementet 32 er forbundet med en utgående del (ikke vist) i den hydrauliske motor. Fordeleren 34 har en egen ikke vist drivinnretning. Arbeidsmåten til den hydrauliske motor skal forklares nærmere under henvisning til fig. 1 og 2. Arbeidsmåten til de andre viste hydrauliske motorer er i prin-sippet den samme.

Et arbeidsmedium tilføres den hydrauliske motor samtidig som man betjener drivinnretningen 17 for fordeleren 3.

Når arbeidsfluidet går inn i kammerne 4 i fra inn-løpsledningen gjennom kanalene 12 og 14, innløpsportene 10 i fordeleren 3, fordelingsportene 8 og kanalene 9, vil arbeidsfluidets trykk virke på stemplet. Stemplene på sin side vil virke mot kammene på styreelementet 1 via rullene 6. Kraftretningen til de krefter som stemplene utøver på kammene faller ikke sammen med en perpendikulær på kamprofilen.. Den normale reaksjon på et kontaktpunkt mellom rullene og kammen på styreelementet 1 adskiller seg derfor med hensyn til størrelse og retning fra den kraft som stemplet utøver.

Den geometriske forskjell mellom disse to krefter er en sideveis rettet kraftkomponent som tilveiebringer ne bevegelse av blokken 2 i forhold til styreelementet 1.

Hastigheten Wzx til denne relative bevegelse står i et forhold til hastigheten Wrx til bevegelsen av fordeleren 3 i forhold til styreelementet 1 som angirr med ligningen

Et egnet valg av verdier for de fire parametre, eller for t av dem (n <q>g K) med forvalgte verdier 9x og 9^, gjør det mulig å oppnå et hvilket som helst ønsket hastighetsforhold wrx/wzx> Dette vises i fig. 5. Diagrammet i fig. 5 kan brukes ved ut-velgingen av de ønskede parameterverdier.

Samvirket mellom de hydrauliske motordeler er vist for forskjellige kombinasjoner av parametere 9x, 9^, n og K. Man ser at når avstanden 9r mellom hosliggende portpar i fordeleren 3 er valgt ifølge ligningen. og med bevegelsen av de hydrauliske motordeler utført med hastigheter i samsvar med ligningen

så vil det være mulig å få et samvirke mellom motordelene på stort sette samme måte som i de innledningsvis beskrevne, kjente hydrauliske motorer.

I fig. 6 - 11 er det vist utfoldilngen av de hydrauliske motordeler (styreelementet 1, blokken 2 med kammerne og fordeleren 3). Kammene på styreelementet 1 er for enkelhets skyld vist som rette linjepartier. Angivelsene i sirklene iden-tifiserer serienummere for kammene, kammerne 4 og portparene i fordeleren 3. Portene i fordeleren 3 med symbolet H er forbundet med innløpsledningen, mens de portene som har symbolet s er forbundet med utløpsledningen. I det etterfølgende vil man gå ut fra at portene i fordeleren 3 har null overlapping og at innløpsledning og utløpsledning er like.

Fig. 6 viser en utfolding hvor n = 1 og K = 1.

Øx = TI/3, Øz = n/5 og ©r = n/8, bestemt ut i fra ligningen:

Etter ligningen: vil hastighetsforholdet ha følgende verdi:

Lengden til innløps- såvel som utløpsdelen av styreelementet 1 er lik halvparten av avstanden Øx, dvs. n/6.

Lengden til utløpsporten og lengden til innløpsporten er da lik halvparten av avstanden ©r, dvs. n/16.

Under styreelementets 1 bevegelse fra venstre mot høyre vil kammeret som er markert som nummer 1 gå fra punkt A

til punkt B i løpet av en tidsperiode som er lik n/6. wzx-

På samme tid vil vinkelforskyvningen til fordeleren 3, som drives,, av drivinnretningen 17, i forhold til styreelementet være lik og denne verdi er lik vinkelavstanden mellom enden av innløps-porten i det første par porter i fordeleren 3 og enden av utløps-delen på kam nr. 1. Denne avstand er lik

Overføringen av kammer nr. 1 fra innløpsavsnittet til utløpsavsnittet på kammen faller i tid sammen med overfør-ingen av dette kammer fra innløpsledningen til utløpsledningen.

Videre vil kammer nr. 1 vinkelforskyves den strekning som er lik vinkelavstanden fra punkt B til punkt C i samme periode, dvs. H/6Wzx. Samtidig forskyves fordeleren 3 over en vinkel 511/4 8, dvs. at overføringen av kammer nr. 1 fra. kam nr. l's utløpsdel til innløpsdelen på kam nr. 2 faller sammen i tid med overføringen av dette kammer fra utløpsporten i par nr. 1 i fordelingsportene og til innløpsporten i par nr.2.

På samme måte kan kam følge samvirket mellom de andre kammene og de andre portparene, og man vil da oppdage at tids-periodene for forbindelse mellom et valgt kammer 4 og portparet i fordeleren 3 er lik kontaktperioden mellom dette kammers kontaktorgan 5 og hele lengden til kammen på styreelementet 1.

I fig. 7 er det vist et eksempel som adskiller seg fra det foregående ved den valgte verdi av faktoren n. Faktoren n er satt lik - 1. Verdiene for de andre parametere, nemlig K = 1, 0: = IT/3 og ø = n/5 er de samme. 0 blir da - n/2, etter ligningen:

Tegnet minus betyr at portparene i fordeleren 3 er rettet motsatt av arrangementet i de varierbare volumkammere.

På samme måte som vist tidligere vil hastighetsforholdet bli som følger:

Som i det første eksemplet vil lengden av utløps-delen og.innløpsdelen på kammen være lik n/6. Lengden av en port i fordeleren 3 er lik n/4.

Under sin bevegelse fra venstre mot høyre i forhold til styreelementet 1 vil det kammer 4 som i fig. 7 er betegnet

som nr. 1 bevege seg en strekning som er lik innløpsdelen fra punkt A til punkt B i en tid som er lik n/6 ^ zx- Samtidig får man en vinkelforskyvning av fordeleren 3 i forhold til styreelementet 1 lik som er lik vinkelavstanden mellom enden av innløpsporten i det første par av fordelingsporter og enden av innløpsdelen til kamprofil nr. 1. Da kamdelene og fordelerportene er nummerert omvendt i forhold til hverandre, vil avstanden være lik den arit-metiske sum av lengdene (n/6) og (n/4) som svarer til innløps-delen av kamprofilen og innløpsprofilen i fordeleren. Imidlertid kan denne avstand ikke som foran bestemmes ut i fra en alge-braisk forskjell av verdiene. Man kan imidlertid skrive:

Dvs. at overføringen av kammernr. 1 fra innløpsdelen til utløpsdelen av kammen i tid faller sammen med overføringen av dette kammer fra innløpsledningen og til utløpsledningen.

På samme måte finner man at overføringen av kammer nr. 1 frå utløpsdelen til innløpsdelen av kamprofilen ved punktet C i tid faller sammen med overføringen av dette kammer fra utløpsledningen og til innløpsledningen. På samme måte kan man studere samvirket mellom kammer nr. 1 og de andre kammene på styreelementet 1 og med andre portpar i fordeleren 3. Man vil da se at det foreligger et sammenfall i tid for forbind-elseen mellom et valgt kammer 4 med et par fordelingsporter og samvirket mellom dette kammers kontaktorgan og hele lengden til kammen på styreelementet 1.

Fig. 8 viser et eksempel hvor man har følgende parametre:

vil Ør være lik 2n/5 og hastighetsforholdet Wrx = —^. Disse verdier indikerer at blokken 2 og fordeleren 3 med hensyn til

sine bevegelser i forhold til styreelementet 1 dreier seg i mot-satte retninger, (tegnet minus).

Lengden til innløpsdelen på kamprofilen på styreelementet 1 såvel, som lengden til utløpsdelen på kamprofilen er II/Il, mens lengden til hver port i fordeleren er lik n/5.

Under sin bevegelse fra venstre mot høyre i forhold til styreelementet 1 vil kammer nr. 1 bevege seg i en vinkelavstand som er lik lengden til innløpsdelen av kamprofilen fra punkt A til B og den tidsperiode som er lik n/Wzx-ll. I løpet av samme tid vil vinkelforskyvningen til fordeleren 3 i forhold til styreelementet 1 være

hvilket, som i det foregående eksempel, er lik den algebraiske forskjell mellom lengden av innløpsdelen til kamprofilen på styreelementet 1 og lengden til utløpsporten i fordeleren 3. Man kan også skrive det slik:

Tegnet minus indikerer bevegelsesretningen, mens utgangspunkt i at som positiv bevegelsesretning regnes en bevegelse med utviseren,(dvs. fra venstre mot høyre i de utfoldede skjemaer).

Ser man på de vinkelavstander som i samme tidsperiode tilbakelegges av blokken 2 og av fordeleren, så ser man at det forefinnes en sammenfalling i tid for overføring av kammer nr. 1 fra innløpsdelen til utløpsdelen av den første kamprofil på styreelementet 1 og fra innløpsporten til utløpsporten i det første par porter i fordeleren 3. Under den videre bevegelse i forhold til styreelementet 1 vil kammer nr. 1 gå fra punkt B til punkt C (utløpsporten i kamprofilen) i en tidsperiode som er lik n/11 • W I det samme tidsrom vil fordeleren bevege seg i en vinkelavstand i forhold til styreelementet lik

Overføringen av kammer nr. 1 fra utløpsdelen på den første pro-

I I I I W

fil til innløpsdelen på den andre kamprofil er således sammenfallende i tid med overføringen av dette kammer fra utløpsporten i det første par til innløpsporten i det andre par porter.

Ut i fra dette samvirke mellom kammer nr. 1 og kamdelene på styreelementet 1 og portene i fordeleren, og ut i fra samvirket mellom kamdelene og portene i fordeléren og andre kammere, kan man finne at det forefinnes en tidssammenfalling for kommunikasjonsperiode for ethvert valgt kammer 4 med hvert av parene av fordelingsporter og for kontaktperioder mellom et lukkeorgan for dette kammer og hver komplett kam på styreelementet 1.

Fig. 9 viser et eksempel hvor parameterne er:

n=-3, K=l, 9= n/13 og 9, = n/15.

Etter ligningene

får man da de følgende verdier for 9r og for hastighetsforholdet som svarer til disse parametre:

Lengden til innløpsdelen og til utløpsdelen på kamprofilen i styreelementet blir henholdsvis 1 og n/6, mens lengden til inn-løps- og utløpsportene i fordeleren 3 blir n/24.

En negativ verdi for avstanden 9r = -n/12 mellom portparene i fordeleren 3 betyr at portparene er anordnet i en retning motsatt den som benyttes i arrangementet av de vari- . able volumkammere 4. Dette er det tatt hensyn til under symbol-plasseringen. Under sin bevegelse fra venstre mot høyre i forhold til styreelementet 1, vil kammer nr. 1 bevege seg en strekning som er lik lengden av innløpsdelen i fra punktet A til punktet B i løpet av en tid lik n/6Wzx. Samtidig vil vinkelforskyvningen av fordeleren 3 i forhold til styreelementet 1 være Dette er lik avstanden mellom enden av innløpsporten i det første par porter i fordeleren 3 og enden av innløpsdelen til den første kamprofil på styreelementet 1. Denne avstand bestemmes som i de andre utførelsene av den algebraiske forskjell mellom elementenes lengder. Man kan her skrive:

Overføringen av dette kammer nr. 1 fra innløpsdelen til utløpsdelen på kamprofilen vil derfor i tid falle sammen med perioden for overføring av dette kammer fra innløpsled-ningen til utløpsledningen.

Under den videre bevegelse i forhold til styreelementet 1 vil kammer nr. 1 gå i fra punkt B til punkt C (utløps-delen på kamprofilen) en tid som er lik II/6Wzx. I løpet av samme tid vil fordeleren 3 under sin bevegelse i forhold til styreelementet beskrive en vinkelavstand som er lik 511/24. Overføringen av kammer nr. 1 fra utløpsdelen på den første kamprofil og til innløpsdelen på den andre kamprofil vil således i tid falle sammen med overføringen av kammeret fra utløpsporten i det første par porter og til innløpsporten i det andre par porter.

Under samvirket mellom kammer nr. 1 og andre kammer på styreelementet 1 og porter i fordeleren 3, såvel som under betjeningen av andre kammere, vil man ha et sammenfall i tid mellom de perioder hvor det er forbindelse mellom et valgt kammer og fordelingsportene og de kontakttider som forefinnes mellom lukkedelen 5 for kammeret 4 og hver komplett kam på styreelementet 1.

I fig. 10 er det vist en utførelse hvor parameterne er som følger: Med de samme to ligninger som i forrige eksempel kan man så finne at

Det faktum at K ikke er lik 1 indikerer at stillingen, til fordelingsportene i fordelingsflaten ikke stemmer overens med stillingene til de variable volumkammere som komm-

I III V»/ I

uniserer med portene, selv om geometrisk sett de variable kammere 4 kan ha samme arrangement med hensyn til fordeleren 3 som fordelingsportene har.

Av fig. 10 ser man at de variable volumkammere (som har de samme nummerbetegnelser som i fig. 6-9) og fordelingsportene (med deres nummere N, indikert i sirklene under fordeleren 3) har samme arrangement med hensyn til fordeleren 3. Nummerne N z for de variable volumkammere 4 som kommuniserer med fordelingsportene 8 via kanalene 9 er indikert i sirklene under nummerne N^. Fem rader med nummere NR korresponderer med fem versjoner av forbindelsene. Alle disse versjoner utmerker seg ved et felles trekk, nemlig at produktet av N^, faktor K og Nz er modulrester (dvs. at de gir samme rest ved en divisjon med en samme verdi som brukes som modul) av antall ikke-koherente variable volumkammere.

I en spesiell utførelsesform er de hydrauliske motordeler anordnet langs en sirkelomkrets på følgende måte: det forefinnes kammer på styreelementet 1 i et antall 2n

= 6, hvor avstanden er n/3,

n3

variable volumkammere 4 i et antall 211 _ ^q, med

avstanden n/5,

et antall portpar i fordeleren 3 lik 2n 22

nu

med avstanden n/11.

Undersøker man en slik utførelse nærmere så finner man at antallet (6) kammer og antallet (10) variable kammere har en felles faktor 2, og antall koherente, kammere er lik 2. Av fig. 10 ser man at samtlige kammere i par er i samme fase i en arbei-dssyklus. Antall ikke-koherente kammere vil derfor være 10/2 = 5.

Under dannelsen av forbindelseskretsene velges det maksimalt mulige antall ikke-koherente variable kammere 4. Dersom motoren er i form av en radialstempelmotor, bestemmes antall ikke-koherente kammere på den måten at en koeffisient fra en deling av det totale antall av variable kammere med antallet koherente kammere stemmer overens med et maksimalt mulige antall ikke-koherente kammere. I utførelser av den type som har translaterende bevegelse som vist i fig. 3, kan det aktuelle antall kammere hensiktsmessig økes opp til lik antallet av koherente kammere i hver gitt fase med etterfølgende deling av det resul-terende antall med antall koherente kammere, hvorved man oppnår det maksimalt mulige antall variable kammere. Dette antall kan bestemmes ved en beregning på grunnlag av de kammere som ikke faller sammen i fase.

Etter at man for det sistnevnte spesielle eksempel har funnet at antall ikke-koherente variable kammere er fem, kan man så sjekke hvordan dette stemmer overens med forbindelses-teorien.

For versjon nr. 1 (øvre rad av Nz i fig. 10) vil de følgende par være modul 5 rester 1x2 og 2, 2x2 og 4, 3x2 og6, 4x2 og 8, 5x2 og 10, 6x2 og 7, 7x2 og 9, 8x2 og 1, 9 x 2 og 3, 10 x 2 og 5.

De samme resultater vil man få når man sjekker andre versjoner som vist i fig. 10: For en forbindelse ifølge versjon 1 vil kammer nr.6 ha forbindelse med fordelingsport nr. 3. Kammer nr. 6 er anordnet i området til utløpsdel nr. 4 på kamprofilen. Vinkelavstanden som dette kammer tilbakelegger til slutten av den nevnte del i forhold til styreelementet 1 er lik forskjellen i avstand mellom hosliggende kamprofiler og hosliggende variable kammere, dvs. ex " ez = V3 ~ n/5 = 211/15 og tilbakelegges i en tidsperiode lik 2II/15Wzx. I utgangsstillingen vil fordelingsporten nr. 3 ha forbindelse gjennom kanalen 5 med utløpsporten i det syvende portpar i fordeleren 3. Under bevegelsen av kammer nr. 6 mot slutten av utløpsdelen av profil nr. 4 vil fordeleren 3 forskyves i forhold til styreelementet i en vinkel

Da forskyvningen av en fordelingsport er lik forskyvningen til blokken 2', som inneholder de variable kammere, vil fordelingsport nr. 3 forskyves i løpet av den ovennevnte periode i en avstand som svarer til forskjellen til deres vinkelforskyvninger i forhold til styreelementet 1, dvs. en verdi lik en avstand mellom stillingen av fordelingsport nr. 3 og slutten av utløpsporten i det syvende portpar i fordeleren 3.

Denne avstand er i virkeligheten lik

Overføringen av kammer nr. 6 fra utløpsdelen av profil nr. 4 til innløpsdelen av profil nr. 5 er således sammenfallende i tid med overføringen av dette kammer fra utløpsporten i det syvende portpar til innløpsporten i det åttende portpar.

Samvirket mellom kammer nr. 6 og andre kammer og portpar, såvel som virkemåten til andre kammere i de versjoner som er gitt i fig. 10 vil følge samme mønster.

Man vil finne at den tid som er nødvendig for forbindelse mellom et valgt kammer og hvert av fordelingsportparene er lik kontakttiden mellom dette kammer og hver komplett kam på styreelementet 1.

Bevegelsene som identifiseres ved betingelsene

W r >W Z >W X og W 3T < W Z < W X*korresponderer med hastighetsforholdet

W

3TX

^— > 1. Dette er den versjon som er vist i fig.

7 og 9. zx

Bevegelser i samsvar med betingelsene W z > W r > Wx og Wz < Wr < Wr vil skje med hastighetsforholdet

W

s2 > »•

zx

Denne versjon er den som er vist i fig. 6 og 10.

Bevegelser som identifiseres av betingelsene Wz > Wx >W r og ^ W z <W x <W r svarer til hasti_ghetsforholdet

W

rx

— < 0. Denne versjon er vist i fig. 8.

zx

Man har tatt under vurdering av samvirket mellom

i

delene i motoren for forskjellige parameterkombinasjoner, at det er en streng tidssamsvarighet mellom perioden for overføring av hvert kammer fra en innløpsport til en utløpsport i fordeleren 3 og perioden for overføring av lukkeorganet 5 for dette kammer 4 fra en innløpskamdel til én utløpskamdél, såvel som at det fore-

ligger streng tidssamsvarighet mellom periodene for overføring av hvert kammer fra en utløpsport i fordeleren 3 til en innløps-port i fordeleren og periodene for overføring av lukkeorganet 5 for dette kammer 4 fra utløpskamdelen til innløpskamdelen. Danne strenge samsvarighet i tid for disse perioder i en syklus skyldes sammenfallingen for lukkeorganet 5 for i det minste ett av de variable kammere med utgangspunktet for kammen på styreelementet 1 såvel som med startpunktet i et portpar i fordeleren 3, dvs. ved null-faseforskyvning av fordeleren 3 i forhold til styreelementet 1.

Som i den konvensjonelle hydrauliske motoren vil null-faseforskyvningen av fordeleren 3 (for denne type hydraulisk motor) korrespondere med det maksimale arbeidsvolum og derfor og-så med minste bevegelseshastighet (for den gitte strømnings-mengde av arbeidsfluidum) for enheten 2 i forhold til styreelementet 1. Med en fordelerforskyvning i forhold til styreelementet som er forskjellig fra null, vil økningen av volumet i kammeret 4 delvis medfølges av en forbindelse med utløpsledningen og på samme måte vil ved en volumredusering av kammeret 4 en samtidig forbindelse med innløpsledningen delvis finne sted som følge av at man har de like tidsperioder for forbindelsen mellom ett av kammerne 4 med hvert portpar i fordeleren 3 og kontaktperioden for kontaktorganet 5 i dette kammer 4 med hver av de komplette kammere på styreelementet 1, slik at en fordelerforskyvning som adskiller seg fra null vil bryte tidssamsvarigheten mellom overføringen av det variable kammer 4 fra innløpsporten i fordeleren 3 til utløpsporten og overføringen av lukkeorganet 5 for dette kammer 4 fra innløpskamdelen til utløpskamdelen.

Lukkeorganene for de variable kammere 4 utfører intet nyttig arbeide over den lengden av kammen som svarer til forskyvningen av fordeleren 3, fordi en volumendring i kammeret 4 med-følges av en sirkulasjon av arbeidsfluidet gjennom fordeler-kanalene i stedet for at fluidum tas fra innløpsledningen.

I dette tilfelle vil derfor arbeidsvolumet være mindre enn det maksimale volum for den spesielle hydrauliske motor og drivkraften vil derfor være mindre enn den maksimalt mulige, samtidig som hastigheten til blokken 2 med kammerne i forhold til styreelementet 1 er over den minste hastighet ( for den bestemte strømningsmengde av arbeidsfluidet).

For å opprettholde disse bevegelsesmønstre er det nødvendig å holde hastighetsforholdet

konstant, dvs. at ved forskyvninger av fordeleren 3 forskjellig fra null, må dens bevegelseshastighet i forhold til styreelementet 1 økes.

Fig. 11 viser et utsnitt av en utfolding av en hydraulisk motor i likhet med den som er vist i fig. 7, med en forskyvning av fordeleren 3. For utnyttelse av den foran gitte analyse vil man se at overføringen av kammer nr. 1 fra en inn-løpsport til det første par fordelerporter vil skje i det øye-blikk lukkeorganet 5 for dette kammer 4 er i punkt B' istedet for i punktet B, slik tilfellet ville være ved null-forskyvning. Den samme grad av forskyvning vil man ha også ved overføringen fra en utløpsport til en innløpsport, dvs. at man kommer i punktet C istedet for i punktet C. Denne driftsmåte er identisk med den man har ved de konvensjonelle hydrauliske motorer som arbeider under styrte betingelser, dvs. med et arbeidsvolum som er mindre enn det maksimale for den speielle hydrauliske motor. En forskyvning av fordeleren 3 i blokkens 2 bevegelsesretning vil altså resultere i en redusering av arbeidsvolumet.

Dette fenomen skjer ved en økning av fordelerens hastighet. Forskyvningen under akselerasjonen fører til en redusering av arbeidsvolumet og derfor også til en økning i hastigheten til blokken 2 i forhold til styreelementet 1. Denne nye driftstilstand er kjennetegnet ved en relativ hastighet av blokken som er øket i forhold til en, økning i den relative hastighet til fordeleren 3. Forholdet mellom disse to hastigheter holdes konstant.

En hydraulisk motor fremstilt etter oppfinnelsens prinsipper gjør det således mulig å styre hastigheten til blokken 2 med kammerne ved å endre hastigheten til fordeleren 3.

Dersom man reduserer hastigheten til blokken 2, mens hastigheten til fordeleren 3 holdes konstant, vil man få en forskyvning som er lik den man har under akselereringen av fordeleren 3. Resultatet vil være en redusering av arbeidsvolumet til den hydrauliske motor og hastigheten til blokken 2 vil øke opp til en verdi som svarer til hastigheten til fordeleren 3.

En hydraulisk motor utført etter oppfinnelsens prinsipper gjør det således mulig å holde en konstant relativ hast-

ighet for fordeleren 3.

Det er mulig å styre størrelsen av arbeidsvolumet ved motsatt forskyvning av fordeleren (dvs. i en retning motsatt retningen til enheten 2). Valg av det spesielle utførelses-

mønster bør foretas under hensyntagen til de dynamiske karakter-istikker til den spesielle hydrauliske drivenhet.

Claims (4)

1. Hydraulisk motor av den type som innbefatter et styreelement, en fordeler med porter i overflaten, hvilke porter er gruppert i par slik at en port i hvert par står i forbindelse med en innløpsledning, mens den andre port står i forbindelse med en utløpsledning, en blokk med variable volumkammere, hvilk-

en blokks overflate har fordelingsporter som vender mot fordeleren, og hvor hvert av de nevnte kammere ved hjelp av en kanal står i forbindelse med en av de nevnte fordelingsporter samt har et lukkeorgan som har permanent samvirke med overflaten på styreelementet, hvilken nevnt overflate på styreelementet er delt opp i kammer slik at lukkeorganet utfører en fullstendig slagbevegelse innenfor grensene til hver av de sep-arate kammer, idet avstanden mellom de variable volumkammere ikke er et multipel av avstanden mellom kammene på styreelementet, karakterisert ved at fordeleren (3) er montert for å utføre en positiv uavhengig og kontinuerlig bevegelse under motorens drift, og ved at avstandene mellom de variable volumkammere (4), kammene på styreelementet (1) og portparene (10, 11) i fordeleren (3) velges etter følgende ligning: hvorved ved en forutbestent hastighet av fordeleren den hydrauliske motors driftsbetingelser kan forvelges, idet: 0,9,8 er avstandene mellom portparene (10, 11) i fordeleren t~ z X (3), mellom de variable volumkammere (4) og mellom kammene på styreelementet (1), n og K er faktorer som velges for å gi et forutbestemt for hold mellom hastighetene til styreelementet (1), blokken (2) med de variable volumkammere (4) og fordeleren, idet faktoren n er lik et helt tall inn-befattende null, og faktoren K er lik et helt tall som motsvarer det største mulige antall i ulike faser virksomme kammere (4) med variabelt volum, foruten null og et tall fra ligningen: hvor K korrelerer antall variable volumkammere (4) i deres arrangement i blokken (2) med antall fordelingsporter (8) i deres arrangement på den platen som vender mot fordeleren (3), slik at hver antallsverdi av et av disse elementer og produktet av antallet av et annet element som står i forbindelse med dette gjennom kanalen (9) og faktoren K representerer modulrester av et maksimalt mulig antall ikke-koherente variabel kammere (4).

2. Hydraulisk motor ifølge krav 1, karakterisert ved at for det tilfelle at enheten (2) med de variable volumkammere, styreelementet (1) og fordeleren (3) beveges med de respektive hastigheter Wz, V?x, Wr hvor følgende betingelser tilfredsstilles: W>W>W og W<W<W, x z r x z r' velges faktorene n og K ut i fra følgende betingelser:

3. Hydraulisk motor ifølge krav 1, karakterisert ved at for det tilfelle at blokken (2) med de vari- able volumkammere, styreelementet (1) og fordeleren (3) beveges med de respektive hastigheter og innenfor betingelsene W^W>W og W ^ W < W , z r z x r z velges faktorene n og K ut i fra følgende ligning:

4. Hydraulisk motor ifølge krav 1, karakterisert ved at for det tilfelle at blokken (2) med de vari- able volumkammere, styreelementet (1) og fordeleren (3) beveges med de respektive hastigheter og tilfredsstiller betingelsene: W r ^ W > W og W r ^ W < W r x z 3 r x z velges faktorene n og K ut i fra følgende ligning: