NO156523B

NO156523B - HYDRAULIC ACTUATOR.

Info

Publication number: NO156523B
Application number: NO851671A
Authority: NO
Inventors: Jens K Tenfjord
Original assignee: Jens K Tenfjord
Priority date: 1985-04-25
Filing date: 1985-04-25
Publication date: 1987-06-29
Also published as: KR860008378A; KR940008828B1; NO851671L; CN86103489A; NO156523C; JPS621693A; SU1438623A3; EP0201470A1

Abstract

Hydraulisk aktuator for dreiebevegelse av spindelisær rorstamme, hvor en torusformet føringsbane for stempler (4, 5) omfatter en med spindelen (8) forbundet medbringerring (3) som danner banens indre periferi og som er tettende bevegelig mot en underdel (2) og en til denne festet overdel (1) som sammen danner banens resterende del og er stasjonære, at minst et i føringsbanen tettende bevegelige stempler (4) er festet til medbringerringen (3) og mellom disse, med underdelen (2) faststående stempler (5), idet kanaler (9, 10) danner inntak, hhv. uttak for hydraulisk fluid til diametralt motstående mellomrom mellom et bevegelig stempel (4) og et faststående stempel (5), og at medbringerringen (3) er dreibart og i akseretningen forskyvelig forbundet med spindelen (8) ved hjelp av to diametralt motstående og med spindelen (8) forbundne tapper (7) som mottas i tilsvarende lagerføringer i medbringerringens indre peri-. feri .Hydraulic actuator for rotational movement of spindle-shaped rudder stock, wherein a toroidal guide path for pistons (4, 5) comprises a carrier ring (3) connected to the spindle (8) which forms the inner periphery of the web and which is sealingly movable against a lower part (2) and another this fastened upper part (1) which together form the remaining part of the track and are stationary, that at least one movable piston (4) sealing in the guide track is fastened to the carrier ring (3) and between these, pistons (5) fixed with the lower part (2), channels (9, 10) form intakes, resp. outlet for hydraulic fluid to a diametrically opposite space between a movable piston (4) and a fixed piston (5), and that the carrier ring (3) is rotatable and slidably connected to the spindle (8) by means of two diametrically opposite and with the spindle (8) connected pins (7) which are received in corresponding bearing guides in the inner peri- ring of the carrier ring. holiday.

Description

Oppfinnelsen angår en hydraulisk aktuator for dreiebevegelse av en spindel, eksempelvis en rorstamme, ventil-spindel e.l. som krever en dreining mindre enn 360° for aktivering. The invention relates to a hydraulic actuator for rotary movement of a spindle, for example a rudder stem, valve spindle etc. which requires a turn of less than 360° for activation.

Kjente aktuatorer for spindler av ovenfor nevnte type er enten mekaniske overføringer eller hydrauliske aktuatorer med rettlinjede bevegelser som overføres til spindelen ved hjelp av armer som bevirker at dreiebevegelsen foregår med ulik kraft, avhengig av spindelens stilling. Known actuators for spindles of the above-mentioned type are either mechanical transmissions or hydraulic actuators with rectilinear movements which are transferred to the spindle by means of arms which cause the turning movement to take place with different force, depending on the position of the spindle.

De kjente aktuatorer av ovennevnte type har videre faste angrepspunkter på spindelen, noe som kan innebære vanskeligheter i forbindelse med især rorstammer som på grunn av deres kraftopptak kan få en bøyning som avviker fra stammens teoretiske akse og videre også en utvidelse grunnet temperatursvingninger. The known actuators of the above-mentioned type also have fixed points of attack on the spindle, which can involve difficulties in connection with especially rudder stems which, due to their power absorption, can get a bend that deviates from the theoretical axis of the stem and further also an expansion due to temperature fluctuations.

Ved den hydrauliske aktuator ifølge oppfinnelsen unngås disse ulemper ved at aktuatorens angrepspunkt til en hver tid har samme avstand fra spindelens senterakse, videre er angrepspunktet forskyvelig i aktuatoren i spindelens lengderetning og spindelen tillates videre å bøyes i forhold til den teoretiske lengdeakse uten at dette med-fører spesielle kraftinnvirkninger mellom aktuatoren og spindelen. With the hydraulic actuator according to the invention, these disadvantages are avoided by the fact that the actuator's point of attack always has the same distance from the central axis of the spindle, furthermore the point of attack is displaceable in the actuator in the longitudinal direction of the spindle and the spindle is further allowed to bend in relation to the theoretical longitudinal axis without this involving causes special force effects between the actuator and the spindle.

Disse fordeler oppnås ved den hydrauliske aktuator ifølge oppfinnelsen ved hjelp av de i kravenes karakter-iserende deler anførte trekk. These advantages are achieved by the hydraulic actuator according to the invention by means of the features listed in the characterizing parts of the requirements.

Aktuatoren ifølge oppfinnelsen er velegnet for svinging av eksempelvis bommer hvor dreiningen kan "forégå over 3 00 grader idet det her benyttes to •-stempler et faststående og et bevegelig. For aktiveringen av rorstammen på skip vil imidlertid to stempler av hver type og for rorstammerpå større skip hvor vanlig dreining er 2x35 grader, vil tre stempler av hver type være hensiktsmessig. The actuator according to the invention is suitable for swinging booms, for example, where the turning can "occur over 300 degrees, as two pistons are used here, one fixed and one movable. However, for the activation of the rudder stem on a ship, two pistons of each type and for rudder stems on larger ships where the usual turn is 2x35 degrees, three pistons of each type will be appropriate.

På tegningen viser fig. 1 et perspektivriss av den hydrauliske aktuator ifølge oppfinnelsen hvor enkelte deler er fjernet for oversiktens skyld, fig. 2 viser et grunnriss av aktuatoren med overdelen fjernet, fig. 3 viser et tverrsnitt av aktuatoren, gjennom et stempel, fig. 4 viser et snitt langs IV-IV på fig. 2 og fig. 5 viser en prinsippskisse av aktuatoren med de hydrauliske enheter. In the drawing, fig. 1 a perspective view of the hydraulic actuator according to the invention where some parts have been removed for the sake of overview, fig. 2 shows a plan view of the actuator with the upper part removed, fig. 3 shows a cross-section of the actuator, through a piston, fig. 4 shows a section along IV-IV in fig. 2 and fig. 5 shows a schematic diagram of the actuator with the hydraulic units.

En torusformet føringsbane er dannet av aktuatorens underdel 2 og overdel 1 samt en medbringerring 3 anordnet i føringsbanens indre periferi. Den torusformede førings-bane er anordnet omkring og i det vesentlige i rett vinkel til en spindel, i foreliggende tilfelle en rorstamme 8. A torus-shaped guide path is formed by the actuator's lower part 2 and upper part 1 as well as a driver ring 3 arranged in the inner periphery of the guide path. The torus-shaped guide path is arranged around and essentially at right angles to a spindle, in the present case a rudder stem 8.

Til underdelen er festet to stempler 5 diametralt overfor hverandre og til medbringerringen 3 er festet to stempler 4, også diametralt overfor hverandre og anordnet mellom de til underdelen festede stempler. Alle stempler har pakninger 11 i begge sider, som tettende ligger an mot den torusformede føringsbane. Attached to the lower part are two pistons 5 diametrically opposite each other and to the driver ring 3 are attached two pistons 4, also diametrically opposite each other and arranged between the pistons attached to the lower part. All pistons have gaskets 11 on both sides, which seal against the torus-shaped guideway.

Overdelen 1 er fast forbundet med underdelen 2, mens medbringerringen 3 er tettende dreibar i forhold til overdelen og underdelen. Således kan de til medbringerringen festede stempler 4 beveges i den torusformede føringsbane i forhold til de til underdelen 2 festede stempler 5. The upper part 1 is firmly connected to the lower part 2, while the driver ring 3 is sealingly rotatable in relation to the upper part and the lower part. Thus, the pistons 4 attached to the driver ring can be moved in the torus-shaped guide path in relation to the pistons 5 attached to the lower part 2.

Overdelen 1 og underdelen 2 har to spor 9 og 10 Upper part 1 and lower part 2 have two tracks 9 and 10

som sammen danner kanaler for hydraulisk fluid. Fra den ene kanal 10 forløper en forbindelseskanal 12 til et uttak 13 anordnet nær den ene side av et til underdelen 2 festet stempel 5, mens en tilsvarende forbindelseskanal og uttak foreligger; til den annen side av samme stempel fra kanal 9. Likeledes er tilkoblingsanordninger anordnet på underdelen 2 for til-førsel, hhv. uttak av hydraulisk fluid til og fra kanalene 9 og 10. which together form channels for hydraulic fluid. From the one channel 10, a connecting channel 12 extends to an outlet 13 arranged near one side of a piston 5 attached to the lower part 2, while a corresponding connecting channel and outlet is present; to the other side of the same piston from channel 9. Likewise, connection devices are arranged on the lower part 2 for supply, respectively. withdrawal of hydraulic fluid to and from channels 9 and 10.

En vendekran 14 er anordnet i hver forbindelseskanal 12 hvormed forbindelse kan opprettes mellom kanal 9, hhv. 10, til føringsbanen, eller fra føringsbanen til et i underdelen 2 anordnet reservoar 15. Anordningen av vende-kranen 14 gjør det mulig å avlaste trykket i spesielle deler av føringsbanen dersom dette skulle være ønskelig, eksempelvis ved feil, lekkasje e.l. i vedkommende delen av føringsbanen. A diverter valve 14 is arranged in each connection channel 12 with which a connection can be established between channel 9, respectively. 10, to the guideway, or from the guideway to a reservoir 15 arranged in the lower part 2. The arrangement of the reversing tap 14 makes it possible to relieve the pressure in special parts of the guideway if this should be desired, for example in the event of a fault, leakage etc. in the relevant part of the guideway.

Underdelen 2 er hensiktsmessig utformet med en flens 16 for feste til egnet sted. The lower part 2 is suitably designed with a flange 16 for attachment to a suitable place.

Ved trykksetting av den ene kanal, eksempelvis When pressurizing one channel, for example

kanal 10 vil hydraulisk fluid strømme gjennom forbindelses-kanalen 12 og ut gjennom uttaket 13 til to diametralt overfor hverandre anordnede rom i føringsbanen og presse stemplet 4 som er festet til medbringerringen 3 bort fra det tilhørende faste stempel 5 mens det hydrauliske fluid på den annen side av stemplet 4 transporteres ut gjennom det motstående uttak, forbindelseskanal og til kanalen 9 for retur til et i forbindelse med det hydrauliske anlegg anordnet reservoar 15. Herved vil medbringerringen beveges i forhold til underdelen 2 og medføre to diametralt overfor hverandre anordnede og med rorstammen 8 forbundne tapper 7 som begge er opplagret i lagerforinger 17 på en slik måte at tappene 7 kan dreie i forhold til lagerforingene 17. channel 10, hydraulic fluid will flow through the connecting channel 12 and out through the outlet 13 into two diametrically opposite rooms in the guideway and push the piston 4 which is attached to the driver ring 3 away from the associated fixed piston 5, while the hydraulic fluid on the other side of the piston 4 is transported out through the opposite outlet, connecting channel and to the channel 9 for return to a reservoir 15 arranged in connection with the hydraulic system. This will move the driver ring in relation to the lower part 2 and bring with it two diametrically opposite and connected to the rudder stem 8 pins 7 which are both stored in bearing liners 17 in such a way that the pins 7 can rotate in relation to the bearing liners 17.

Hver lagerforing 17 er anordnet mellom to føringer 18 slik at lagerforingene 17 kan beveges aksialt i forhold til medbringerringen 3 og således muliggjøre utvidelse, hhv. sammen-trekning av rorstammen 8 på grunn av temperatursvingninger. Each bearing liner 17 is arranged between two guides 18 so that the bearing liners 17 can be moved axially in relation to the driver ring 3 and thus enable expansion, respectively. contraction of the rudder stem 8 due to temperature fluctuations.

Ved den viste utførelse er tappene 7 festet til en rotor 6 som igjen er fast forbundet med rbrstammen 8. Ved den spesielle utforming av den hydrauliske aktuator ifølge oppfinnelsen oppnås således at rorstammen 8 kan dreies i begge retninger ved aktivering av kanalene 9 eller 10 uten at det i forbindelsen mellom tappene 7 og medbringerringen 3 oppstår spesielle krefter på grunn av tappene 7's lengde-variasjoner ved temperatursvingninger eller rorstammens bøyning ut fra den teoretiske midtakse på grunn av belast-ninger mot rorstamme eller ror. Heller ikke en skjev montering av aktuatoren i forhold til rorstammen vil påvirke forholdet mellom disse. Likeledes vil en mulig ekspansjon av rotoren 6 kunne opptas av lagerforingene 17. In the embodiment shown, the pins 7 are attached to a rotor 6 which is in turn firmly connected to the rudder stem 8. With the special design of the hydraulic actuator according to the invention, it is thus achieved that the rudder stem 8 can be turned in both directions by activating the channels 9 or 10 without special forces arise in the connection between the studs 7 and the driver ring 3 due to the length variations of the studs 7 due to temperature fluctuations or the bending of the rudder stem from the theoretical center axis due to loads against the rudder stem or rudder. Neither will a crooked mounting of the actuator in relation to the rudder stem affect the relationship between them. Likewise, a possible expansion of the rotor 6 will be accommodated by the bearing bushings 17.

Som vist især på fig. 1, er de bevegelige stempler 4 som har tetninger 11 mot den torusformede bane, festet til medbringerringen 3 ved hjelp av egnede radialt anordnede bolter. Den ytre periferi av medbringerringen 3 utfyller overdelen 1 og underdelen 2 for å danne den torusformede bane. As shown in particular in fig. 1, the movable pistons 4, which have seals 11 against the torus-shaped path, are attached to the driver ring 3 by means of suitable radially arranged bolts. The outer periphery of the driver ring 3 complements the upper part 1 and the lower part 2 to form the torus-shaped path.

Ved montering skrues de bevegelige stempler 4 fast til medbringerringen 3 hvoretter medbringerringen plasseres på underdelen 2 og overdelen plasseres over medbringerringen 3 og underdelen 2. During assembly, the movable pistons 4 are screwed to the driver ring 3, after which the driver ring is placed on the lower part 2 and the upper part is placed over the driver ring 3 and the lower part 2.

For fjerning av de faststående stempler 5 er det imidlertid ikke behov for å fjerne medbringerringen, men kun overdelen 1, hvoretter de faststående stempler 5 løsnes med bolter som er festet til underdelen 2 og trekkes rett opp idet stemplenes mot rorstammens akse vendende side er utformet som del av en sylinder, som vist på fig. 3, slik at det faststående stempel 5 lett kan løftes aksialt ut og kun stemplets 5 tetninger følger ringens 3 ytre periferi. To remove the stationary pistons 5, however, there is no need to remove the carrier ring, but only the upper part 1, after which the stationary pistons 5 are loosened with bolts that are attached to the lower part 2 and pulled straight up, as the side of the pistons facing the axis of the rudder stem is designed as part of a cylinder, as shown in fig. 3, so that the stationary piston 5 can easily be lifted axially out and only the piston's 5 seals follow the outer periphery of the ring 3.

Claims

1. Hydraulic actuator for turning movement of a spindle, in particular a rudder stem, with a torus-shaped guide path for pistons (4, 5) characterized in that a drive ring (3) connected to the spindle (8) with a radially outward projecting outer center flange that forms the interior of the path periphery and is arranged sealingly movable between inner parts of a lower part (2) and an attached upper part (1) which together form the remaining part of the path and are stationary, that at least one movable piston (4) sealing in the guide path is attached to the driver ring ( 3), that at least one stationary piston (5) sealing in the guide path is attached to the lower part (2), with channels (9, 10) forming intakes, respectively. outlet for hydraulic fluid to a diametrically opposed space between a movable piston (4) and a stationary piston (5), and that the driver ring (3) is rotatable with and in the axial direction displaceably connected to the spindle (8) by means of two diametrically opposed and with the spindle (8) connected pins (7) which are received in corresponding bearing guides (17, 18) in the inner cylindrical surface of the driver ring.

2. Actuator according to claim 1, characterized in that the side of each fixed piston (5) facing the driver ring (3) is chamfered with an axis-parallel cylinder part surface to enable lowering and picking up of the piston (5) without removing the driver ring (3).

3. Actuator according to claim 1, characterized in that the bearing liners are rectangular bearing bosses with centric holes for rotatable storage of the pins (7) and that the bearing liners are kept vertically displaceable with guides (18) on the carrier ring (3) touching the outer vertical end surfaces of the liner.