NO146407B - Anordning for opprettholdelse av et noedvendig vaesketrykk i et hydrostatisk lager - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en anordning for opprettholdelse av et nødvendig væsketrykk i et hydrostatisk lager under dettes nedsakkingstid ved pumpesvikt, for å unngå metallisk kontakt mellom dettes samvirkende lagerflater, hvilken anordning omfatter en akkumulator som er innkoplet i lagerets væsketilførselssystem og har en anordning for opprettholdelse av et tilstrekkelig væsketrykk på den væske som er inneholdt i akkumulatoren.

I et hydrostatisk lager er de samvirkende lagerflater innbyrdes adskilt ved hjelp av et lag eller sjikt av trykkvæske, vanligvis olje. Det nødvendige oljetrykk genere-res ved hjelp av et pumpesystem. Et slikt lager har stor bæreevne og lav friksjon. Den lave friksjon er imidlertid avhengig av at et nødvendig oljetrykk alltid opprettholdes under drift. Dersom trykket av en eller annen grunn skulle opphøre, f.eks. ved strømbrudd, slik at elektriske pumpemo-torer ville stoppe, vil det oppstå metallisk kontakt og føl-gelig høy friksjon ved de samarbeidende lagerflater, hvilket lett kan føre til sammenbrudd eller havari som kan resultere i store skader på grunn av de vanligvis store belastninger som bæres av lageret. Av sikkerhetsgrunner er det derfor nødvendig å sørge for at lageret, f.eks. ved strømbrudd, forsynes med olje under tilstrekkelig trykk under lagerets nedsakkingstid, dvs. den tid det tar å stanse den del som bæres av lageret.

Det er for dette formål tidligere kjent å akkumule-re et volum av olje under trykk, f.eks. i en stempelakkumula-tor som i prinsipp består av en sylinder i hvilken et aksialt bevegelig stempel deler opp sylindervolumet i to deler, hvorved olje i kommunikasjon med lagerets trykkoljesystem er inneholdt i den ene del av sylinderen, og trykkgass i den nedre del av sylinderen. Oljetrykket og gasstrykket på hver side av det fritt bevegelige stempel vil automatisk utjevne seg selv for å utbalansere stempelet. Da gassen er kompres-sibel, vil gassvolumet dermed variere som reaksjon på det oljetrykk som hersker i lageret, hvilket lagertrykk på sin side vil variere i forhold til lagerbelastningen. Det oljevolum som er inneholdt i akkumulatoren, vil dermed variere som reaksjon på de endringer som forårsakes av lagerbelastningen. Oljevolumet i akkumulatoren må videre alltid være tilstrekkelig for å ta seg av nedsakkingstiden. Ved lagre som er utsatt for store belastningsvariasjoner, f.eks- i møl-ler eller valseverk, betyr dette at akkumulatorvolumet må være stort, og dette volum blir da bare utnyttet i meget liten grad. Omkostningene for akkumulatorenheten vil derfor være betydelige og de vil beløpe seg til en stor del av hele omkostningene for lagersysternet. Den nødvendige plass er videre stor.

Det har også vært foreslått andre systemer for å

hindre metallisk kontakt mellom lagerflatene i hydrostatiske lagre ved pumpesvikt, f.eks. å kople pumpesystemet til sving-hjul som vil drive pumpene under en viss tid etter en strøm-avbrytelse, eller å forsyne den understøttede del med hjelpe-lagre, såsom kulelagre, som settes i funksjon når trykket opphører i det hydrostatiske lager. Sådanne løsninger er imidlertid teknisk kompliserte og kostbare, og de har ofte ikke tilstrekkelig pålitelighet.

Formålet med oppfinnelsen er å tilveiebringe en anordning av den innledningsvis angitte type som ved hjelp av en forholdsvis liten akkumulator vil fungere med tilstrekkelig pålitelighet, også ved meget store lagertrykkvariasjo-ner , og som muliggjør oppnåelse av plassbes<p>arelse og en sikker anordning med lave omkostninger.

Onvennevnte formål oppnås ifølge oppfinnelsen ved hjelp av en anordning som har de karakteriserende trekk som er angitt i det etterfølgende krav 1.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende under henvisning til tegningene, der fig. 1 og fig. 2 viser prinsippene for to forskjellige utførelser av oppfinnelsen.

På fig. 1 er skjematisk vist et lager som omfatter en roterbar ring 1 som er understøttet av tre hydrostatiske lagerblokker 2, 3, 4. Blokkene mates med trykkolje fra en" oljebeholder 5 via to pumper 6, 7 som hver har en motor 8 hhv. 9, og oljestrømmen fordeles mellom blokkene ved hjelp av en strømfordelingsenhet som er i og for seg kjent og som omfatter tre sammenkoplede strøm.ningsregulatorer 10, 11, 12 som er utført som pumper med positiv fortrengning. En has-tighetsindikator 12a registrerer at en tilstrekkelig olje-mengde alltid strømmer til blokkene 2, 3, 4. Lekkasjestrøm-men fra lageret ledes fortrinnsvis via en ikke vist filtre-ringsanordning tilbake til beholderen 5. For å hindre olje fra å strømme bakover i systemet, er tilbakeslagsventiler 13, 14, 15, 16, 17 anordnet nedstrøms av hver pumpeenhet.

En akkumulator som sikrer at olje under trykk til-føres til blokkene 2, 3, 4 under lagerets nedsakkingstid ved svikt av pumpene 6, 7, omfatter en sylinder 18 hvis volum er oppdelt i to kamre ved hjelp av et aksialt fritt bevegelig stempel 19. Da stempelet er fritt bevegelig, vil trykket alltid være likt i de to kamre. Det ene kammer 20 inneholder en trykkgass, og dette kammer er fortrinnsvis forbundet med en spesiell trykkgassbeholder 21 for å sikre at gassen alltid har et tilstrekkelig trykk. Det andre kammer 22 er på en måte som skal beskrives nedenfor, forbundet med lagerets trykkoljesystem, og det er fylt av olje. En del av oljen som strømmer fra <p>umpene 6, 7 mot lageret, ledes gjennom et spesielt trykkgenererende aggregat som i utførelsen ifølge fig. 1 er en ytterligere strømningsregulator 23 i strømfordelingsenheten, hvor oljen gis et trykk som er høye-re enn det maksimale trykk som opptrer i lageret. Oljen ledes fra strømningsregulatoren 23 til hver av lagerblokkene 2, 3, 4 via ledninger i hvilke det er anordnet konstantstrøm-ningsventiler 24, 25, 26. Disse ventiler er innstilt på en slik måte at bare en del av oljen som passerer strømningsre-gulatoren 23, ledes til lagerblokkene 2, 3, 4. Under normal kjøring ledes resten av oljen tilbake til et sted 27 opp-strøms av strømfordelingsenheten, på hvilket sted oljetrykket er lavere enn nedstrøms av strømningsregulatoren 23. For å muliggjøre innstilling av det ønskede oljetrykk i den olje som strømmer fra strømningsregulatoren 23, er en regulerbar trykkbegrensningsventil 28 innsatt i returledningen på opp-strømssiden av stedet 27. Denne ventil er innstilt på en slik måte at den vil åpne seg ved det ønskede trykk på oljen i akkumulatorens kammer 22. Så lenge trykket er lavere, f.eks. ved start, er ventilen lukket, og da strømmen gjennom strømningsregulatoren 2 3 er større enn strømmen gjennom kon-stantstrømningsventilene 24, 25, 26, vil resten av oljen strømme til kammeret 2 2 som kommuniserer med strømningsregu-latoren 23 og med returledningen som har ventilen 28, og med ledningene med konstantstrømningsventilene 24, 25, 26 til lagerblokkene 2, 3, 4. Når oljen ved starten strømmer inn i kammeret 22, ville dettes volum øke hvorved volumet av kammeret 20 reduseres tilsvarende, hvilket betyr at gasstrykket vil øke og det vil også trykket i kammeret 22. Når trykket når det trykk som er innstilt på trykkbegrensningsventilen 28, vil denne åpne seg og overskuddsoljen vil strømme gjennom returledningen i stedet for til akkumulatoren som under drift således alltid vil være fylt av olje med det ønskede trykk. Ved svikt av pumpene 6, 7 vil strømmen gjennom strømforde-lingsenheten 10, 11, 12, 12a stoppe, og dermed også strømmen gjennom strømningsregulatoren 23, slik at trykket på dennes nedstrømsside vil falle. Ventilen 28 vil dermed bli lukket og olje blir av gasstrykket i kammeret 20 presset ut av kammeret 22 gjennom ledningene med konstantstrømningsventilene 24, 25, 26 i en så lang tidsperiode at den roterbare ring 1 har tid til å stanse før trykket i blokkene 2, 3, 4 vil bli så lavt at metallisk kontakt vil oppstå mellom blokkene og ringen. En tilbakeslagsventil 29 hindrer olje fra akkumulatoren fra å strømme bakover gjennom strømningsregulatoren 23. Da det er mulig å innstille oljetrykket i kammeret 22 på den ønskede verdi ved hjelp av ventilen 28, hvilken verdi imidlertid skal overskride det maksimale oljetrykk i lageret, vil f.eks. ved pumpesvikt hele det oljevolum som er inneholdt i kammeret 22, bli tilført til lageret med et nødven-dig trykk. Ifølge den foreliggende oppfinnelse er det således ikke nødvendig å gjøre akkumulatorenheten noe større enn hva som er nødvendig for å lagre nøyaktig det oljevolum som kreves av lageret under dettes nedsakkingstid.

Under lagerets nedsakkingstid ved pumpesvikt er det fra akkumulatoren nødvendig med en strøm som fortrinnsvis er ca., i det minste 10 % av den normale strøm under drift ved en gitt lagerbelastning. Lageret skal videre være i stand til å drives uten restriksjoner med bare én av pumpene 6, 7 i drift, dvs. med halve oljestrømmen, for å til-late reparasjon og vedlikehold av den ene av pumpe/motor-enhetene under drift av lageret. Det er videre nødvendig at oljemengden gjennom strømningsregulatoren 23 også ved halv strøm er minst 10 % av den normale strøm til lageret, dvs. i det minste så mye som strømmer gjennom ventilene 24, 25, 26 for å sikre at trykket i akkumulatoren skal bli opprettholdt. Dette betyr at ved normal drift med begge pumper i gang, vil mer enn halvparten av den olje som pumpes gjennom strømnings-regulatoren 23, strømme gjennom returledningen. Da imidlertid bare ca. 25 % av den totale oljestrøm trenger å passere regulatoren 23, vil det totale strømningstap gjennom ventilene 24, 25, 26 og 28 være forholdsvis lite.

På fig. 2 er vist en modifisert utførelse av en anordning ifølge oppfinnelsen. Lageret og det hydrauliske system har i hovedsaken samme konstruksjon som de tilsvarende deler på fig. 1, men det spesielle trykkgenererende aggregat er i denne utførelse konstruert som pumpeenheter 32, 33 som er koplet til hovedpumpene 30, 31, i stedet for en ytterligere strømningsregulator i strømfordelingsenheten 34. De andre elementer i anordningen svarer i sin helhet til de som er beskrevet på fig. 1, og anordningen virker på tilsvarende måte.

Det er også mulig å benytte andre utførelser av oppfinnelsen innenfor rammen av de etterfølgende krav. Dersom f.eks. bare én lagérblokk benyttes, kreves ingen strøm-fordelingsenhet, og det benyttes da fortrinnsvis bare én kon-stantstrømningsventil i ledningen mellom det spesielle trykkgenererende aggregat og lagerblokken. I stedet for en strøm-fordelingsenhet av den type som er beskrevet foran, er det selvsagt mulig å benytte andre systemer, f.eks. restriksjoner i ledningene som er koplet til hver lagérblokk. Det er også mulig å anordne en spesiell drivmotor for pumpene 10, 11, 12, 23 på fig. 1 hhv. 34 på fig. 2 som utgjør strømfor-de lingsenhe te r.

Claims (4)

1. Anordning for opprettholdelse av et nødvendig væsketrykk i et hydrostatisk lager under dettes nedsakkingstid ved pumpesvikt, omfattende en akkumulator (18) som er innkoplet i lagerets væsketilførselssystem og har en anordning (18, 20, 21) for opprettholdelse av et tilstrekkelig væsketrykk på den væske som er inneholdt i akkumulatoren, karakterisert ved at en del av den trykkvæske som strømmer mot lageret, ledes gjennom et spesielt trykkgenererende aggregat (23; 32, 33) i hvilket den gis et trykk som er høyere enn det maksimale væsketrykk i lageret, at akkumulatoren (18, 22) er innrettet til å kommmnisere med denne del av trykkvæsken, slik at væsketrykket i akkumulatoren (22) er lik trykket i den nevnte del av trykkvæsken, og at en del av den nevnte del av trykkvæsken ledes til lageret via én eller flere konstantstrømningsventiler (24, 25, 26), og resten ledes til et sted (27) med lavere trykk i systemet via en returledning som er forsynt med en trykkbegrensningsventil (28) som er innrettet til å åpne når væsketrykket svarer til det nevnte høyere trykk.

2. Anordning ifølge krav 1, for et hydrostatisk lager med et antall lagerlommer som forsynes med trykkvæske fra et felles pumpesystem via en strømfordelingsenhet som inneholder et antall sammenkoplede strømningsregulatorer (10, 11, 12) som er konstruert som positive fortrengningspumper, karakterisert ved at en ytterligere strømnings-regulator (23) er anordnet i strømfordelingsenheten og virker som det nevnte spesielle trykkgenererende aggregat.

3. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at det spesielle trykkgenererende aggregat består av én eller flere pumper (32, 33) som drives av samme motor eller motorer som driver hovedpumpen eller hovedpumpene, og hvilken pumpe eller hvilke pumper har lavere pumpekapasitet enn hovedpumpen hhv. hovedpumpene.

4. Anordning ifølge krav 1, for et hydrostatisk lager med et antall lagerlommer som tilføres trykkfluidum fra et felles pumpesystem, karakterisert ved at lager-lommene forsynes med trykkvæske fra det spesielle trykkgenererende aggregat via sin egen ledning, idet hver av ledningene er forsynt med sin egen konstantstrømningsventil . (24, 25, 26) som er dimensjonert slik at den totale strøm gjennom ventilen er mindre enn strømmen gjennom det spesielle trykkgenererende aggregat (23; 32, 33).