NO160226B - Styreorgan for fluidum-drivanordnig. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår et styreorgan som angitt i innledningen til patenkrav 1.

Fluidumstyreorganer, spesielt pneumatiske styreorganer, brukes i stor utstrekning for såvel kommersielle som industrielle formål. Det er i noen tilfeller ønskelig å

drive et slikt styreorgan i en forutbestemt hastighet,

f.eks. når styreorganet brukes for å innstille en ventil som regulerer lekkasjeluft med høyt trykk fra kompressorut-matingsdelen til en gassturbinmotor. Ved slikt bruk vil drift av styreorganet, med en glidehastighet som er lavere enn ønskelig, være uforenelig med nøyaktig regulering av luftstrømmen gjennom den påvirkete ventilen. På den annen side vil glidehastigheter større enn det som er ønskelig kunne utsette ventilen og påvirkningsorganet for altfor store påkjenninger.

En har forsøkt å regulere glidehastigheten til et pneumatisk styreorgan ved å styre luftstrømmen til styreorganet med servofluidumtrykkregulering med en eneste åpning. Vanligvis er det slik at enten gir ikke en enkelt åpning en tilstrekkelig strøm for at styreorganet skal kunne virke i en ønsket hastighet, eller så blir strømmen altfor stor, noe som medfører at styreorganet virker med høyere glidehastighet enn ønskelig.

Selv om fluidmotorer med variabelt turtall er kjent,

kan slike organer som regel ikke tilpasses for bruk i et styreorgan av den nevnte typen.

Fra US-patentskrift 2.115.845 er det kjent en mekanisme med et ventilorgan som kan beveges mellom to stillinger hvor det tilføres arbeidsmedium med forskjellig trykk til et stempel med ei stempelstang, som kan holde et ventilorgan i åpen stilling mot ei fjør forut for starten for stempelbevegelsen.

Her er imidlertid stempelet bevegelig i forhold til stempelstanga, slik at ventilorganet holdes åpent inntil stempelet er ved slutten av sin bevegelse. Dette gir altså en styringsfunksjon som er utilfredsstillende for det aktuelle formålet.

i Hovedformålet med den foreliggende oppfinnelsen er derfor å skape et organ for å regulere glidehastigheten til en fluidumdrivanordning nøyaktig .

Dette kan oppnås ved å utforme styreorganet i samsvar med patentkrav 1.

> Det er altså blitt konstatert at glidehastigheter ikke kan reguleres nøyaktig med et enkelt innløpsareal (dannet av en enkelt åpning), ettersom et trykk, som er større enn trykket som kreves for å opprettholde en ønsket glidehastighet, trenges for at stempelet skal bringes i

) bevegelse i sylinderen.

Trykket for å opprettholde bevegelsen til stempelet senkes altså fra inngangstrykket, som er nødvendig for å innlede stempelets bevegelse, ved at en effektivt senker

arealet til innløpet til styreorganet.

i En struper regulerer åpningen. Åpningen har en slik størrelse at den kan gjennomstrømmes av en strøm med et trykk som er tilstrekkelig for å drive styreorganet med den nødvendige glidehastigheten. Ytterligere trekk ved

oppfinnelsen er angitt i de uselvstendige patentkravene.

D Oppfinnelsen skal beskrives mer i detalj med henvisning til de vedlagte tegninger, hvor

fig. 1 viser i forstørret skala i tverrsnitt en del av et stempel, stempelstang og sylinder som brukes i et typisk

pneumatisk styreorgan,

i fig. 2 viser det samme som fig. 1, men der ringen er vist i en annen stilling i forhold til stempelet,

fig. 3 viser det samme som fig. 1, men viser

ringen i en tredje stilling i forhold til stempelet,

fig. 4 viset et tverrsnitt av et pneumatisk styreorgan, der oppfinnelsen utnyttes, med stempelet i utgangsstilling, og

fig. 5.viser det samme som fig. 4, men med stempelets glidning tydeliggjort.

I fig. 1 er det vist et fluidstyreorgan med stempel og sylinder av et vilkårlig kjent slag, hvor stempelet 10 er montert i en sylinder 15 og er bevegelig i sin lengderetning i forhold til sylinderen i de med pilen 20 viste retningene. Stempelet 10 er på vanlig måte utformet med et spor 25,

hvor en stempelring 30 er montert, og hvor stempelringen 30 med en ekspansjonsring 35 presses radielt utover slik at dens kant får kontakt med sylinderens 15 sidevegg. Stempelet er montert på stempelstanga (40) på en vilkårlig kjent måte, og ved sin ene endeflate hviler det mot et mottrykk p , mens stempelets andre endeflate settes under trykk av et regulert servotrykk P som er regulert i overenstemmelse med

SERVO

oppfinnelsen for styring av stempelets bevegelse i sylinderen.

For å muligjøre montering og varmeutviding har stempelringen 30 og ekspansjonsringen 35 mindre tykkelse enn utsparingen 25 slik som vist i fig. 1, hvor ei spalte dannes mellom de øvre flatene til stempelringen og utsparingen.

Om det, for å anskueligjøre, antas at styreorganet befinner seg i hvilestilling i samsvar med fig. 1, hvor stempelringen opptar den nedre delen av utsparingen, og en ønsker å aktivisere styreorganet slik at stempelet skal bevege seg oppover, går dette slik til at <Pe>T-,0,r_ økes slik at den tilsvarende fluidumkrafta på stempelet og ringen overvinner den nedadrettete krafta på stempelet og ringen fra mottrykket P . Det har vist seg at i pneumatiske manøvreringsorganer medfører en økning av P„__.„ vanligvis at stempelringen og

SfciKVO

ekspanderringen føres oppover i utsparingen, før stempelet beveger seg. Denne tilstanden er vist i fig. 2. Som det framgår av fig. 2 vil, når <PPD>mr. økes til en verdi som er tilstrekkelig stor til at stempelringen skal føres oppover, men ikke stempelet selv, en lekkasje dannes fra stempelets bunn og langs dets sideflate samt gjennom det indre av eksansjonsringen. Denne lekkasjen er anskueliggjort av pilene 45. For at stempelet 10 skal aktiveres, slik at det beveges oppover, må <p>SERV0 na en verdi som er tilstrekkelig stor til å kompensere for mottrykket mot stempelet av trykket P liksom for lekkingen gjennom stempelringens indre, slik at stempelringen kan føres oppover til utsparingens nedstrømsside som vist i fig. 3. Et slikt trykk kan imidlertid være betydelig større enn hva som kreves for at stempelets bevegelse i retning oppover skal opprettholdes i den ønskete glidehastigheten.

I samsvar med oppfinnelsen forsynes styreorganet med organ som først pålegger et første høyt trykk på stempelet og slik at ringen føres tvers over stempelspotet og slik at stempelets bevegelse skal innledes, videre organ for å oppheve det høye trykket på stempelet og ringen når stempelet har begynt å bevege seg, og organ for å pålegge et andre, relativt sett lavere, trykk på stempelet og ringen for å opprettholde stempelets bevegelse i en ønsket hastighet i sylinderen. Med henvisning til fig. 4 omfatter organene for å pålegge det høyere trykket på stempelet en fluidumkanal 50, som strekker seg aksielt fra sylinderen 15, hvorved kanalen har et opphøyet anslag ved den nedre enden til kanalen som kommuniserer med et utvidet kammer 60. Dette kammeret kommuniserer i sin tur med med en kanal 62 som forbinder kammeret til en servofluidumkilde 63. I eksempelet med et pneumatiskt styreorgan som brukes i et fly, kan kilden 63 utgjøres av kom-pressorutmatingsluft som hentes fra en gassturbinmotor. Organene for å oppheve det høye trykket på stempelet og ringen utgjøres av et stopperelement 65 som kan påvirkes med ei stempelstang 40 (et trykkstempel) ved dennes nedre ende, ved at stopperelementet presses oppover av ei spiralfjær 70 som ligger mellom stopperen og kammerets 60 bunnvegg. Stoppereelementet 65 er forsynt med en gjennomgående strupeåpning 75 som danner organet for å skape det lavere trykket på stempelet og ringen. I drift, som vist i fig. 4, og i upåvirket tilstand, hviler stempelet 10 på setet eller anslaget 80 som strekker seg oppover fra sylinderens 15 bunnvegg. I denne stillingen presser stangforlengningen trykkstempelet 65 nedover, hvorigjennom trykkstempelet bringes i en avstand fra anslaget 55 og en stor kanal åpnes fra fluidumtrykkilden 63 gjennom kanalen 62, rundt trykkstempelet, og gjennom kanalen 50 til undersida av stempelet 10 og ringen 30. Som beskrevet ovenfor vil dette høye trykket føre stempelringen 30 oppover i utsparingen 25 til utsparingens nedstrømsside og innlede stempelets bevegelse. Når stempelet er kommet igang slik som er vist i fig. 5, vil en svak oppadrettet bevegelse på stanga 40 presse fjøra mot trykkstempelet 75. Dermed minskes P

SER VO

til en verdi som tilsvarer vedvarende stempelbevegelse i en ønsket hastighet.

Styreorganet forsynes med et initialservotrykk som er tilstrekkelig for at stempelet skal føres tvers over utsparingen, hvoretter servotrykket automatisk minskes når stempelbevegelsen er kommet igang, slik at en oppnår regulering av glidehastigheten med en minimal innsats av fluidumtrykk.

Claims (3)

1.Styreorgan for en fluidumdrivanordning, bestående av en sylinder (15) med et stempel (10) og et syl inderkammer på ei side av stempelet, idet stempelet har et omkretsspor (25) med en stempelring (30) som er smalere enn bredden på sporet slik at det dannes aksial klaring, og hvor det finnes en kanal (50) for tilførsel av et trykkmedium fra en trykkmediumkilde (63) til stempelet, for å bevege stempelringen (30) over klaringen og dermed starte stempelbevegelsen, karakterisert ved et ventilorgan (65) eller liknende, som er bevegelig mellom en første stilling som gir åpen strømningsbane med et første, forutbestemt åpningsareal mellom trykkmedium- kilden (63) og sylinderkammeret, og en andre stilling som danner en strupet, mindre strømningsbane til sylinderkammeret, at stempelet (10) med ei fast stempelstang (40) står i inngrep med ventilorganet (65) slik at dette holdes i sin første stilling før starten på stempelbevegelsen, og at ei fjør (70) er anordnet for å bevege ventilorganet (65) over i sin andre stilling generelt samtidig med starten av stempelbevegelsen.

2. Styreorgan i samsvar med patentkrav 1, karakterisert ved at kanalen (50) har en ende forbundet med sylinderkammeret og den andre enden forbundet med trykkmedium- kilden (63), og at ventilorganet er et stopperelement (65) som kan danne anlegg mot den tilstøtende enden av kanalen (50).

3. Styreorgan i samsvar med patentkrav 2, karakterisert ved at det strekker seg en åpning (75) gjennom stopperelementet (65).