NO170236B - Lineaermotor - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en anordning ved fluiddrevet lineærmotor, f.eks. til drift av en høytrykkspumpe, omfattende en sylinder og et stempel hvis to motstående sider vekselvis tilføres drivfluid fra en sleideventilanordning med en sleide som er opptatt i et kammer og som forskyves mellom sine endeposisjoner under innvirkning av en pilotinnretning som beveges i takt med stempelets bevegelse, hvor sleiden er forsynt med et aksialt gjennomgående hulrom hvori nevnte pilotinnretning er glidbart opptatt og innrettet til vekselvis å sette hulrommet i fluidfor-bxndelse med sleidens ender når stempelet befinner seg i sine endeposisjoner, og hvor sleiden er forsynt med midler for tilførsel av drivfluid til hulrommet.

Slike lineærmotorer kan benyttes til drift av f.eks. pumper for høytrykksvaskere, vannstråleskjæring, injisering og dosering av kjemikalier, hydraulsystemer, eller til pumping av de fleste typer væsker og gasser.

En lineærmotor av den ovennevnte type er kjent fra US 3.374.713. Her er forbindelsen mellom pilotinnretning og stempel anordnet med stor aksial dødgang, slik at pilotinnretningen bare beveges når stempelet nærmer seg den ene eller andre endestilling. Dette gir opphav til støt og slag, med derav følgende slitasje og støy. Sleideventilanordningen må ha kontinuerlig lekkasje fra høytrykkssiden til lavtrykkssiden for å kunne fungere. Denne lekkasje må være høyere jo høyere motorens arbeidstakt skal være, og motoren er derfor uegnet for høytrykksdrift og trykkluft-drift. Motoren har også relativt mange bevegelige deler.

Fra US 2.731.953 er det kjent en hydraulisk oscillator som bare er egnet for lavtrykkshydraulikk og korte slaglengder. Sleiden har bl.a. aksiale kanaler som vanskelig kan gis særlig stort strømningstverrsnitt og som kompliserer sleidens fremstilling. Tilførsel av fluid for skifte av sleidestilling må skje samtidig med åpning av utløpsportene i sleidens endevegger, noe som begrenser slagtakten. Videre vil pilotinnretningen gi en trykkbestemt kraftpåvirkning eller pumpeeffekt under drift.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er således å tilveie-bringe en anordning av den innledningsvis nevnte type som gjør det mulig å oppnå raskere slagtakt i lineærmotoren og dertil gjøre dennes oppbygning enklere, rimeligere og mere driftssikker.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved at sleidens hulrom ved sine aksialt adskilte ender er forsynt med innadragende tetninger som samvirker med pilotinnretningen, og at pilotinnretningen har et første parti med redusert tverrsnitt som åpner nevnte hulrom mot sleidens ender når det befinner seg overfor den ene eller andre av tetningene.

Ved hjelp av denne oppbygning oppnås de foran nevnte formål, samtidig med at motoren vil være godt egnet for drift både med høytrykkshydraulikk og trykkluft. Motorens høye slagtakt vil også gjøre det enklere å dempe støyen fra drivfluidet som motoren slipper ut når dette f.eks. er trykkluft. Dertil kan motoren benyttes for relativt store slaglengder.

Ytterligere fordelaktige trekk ved oppfinnelsen er angitt i de uselvstendige krav.

Til bedre forståelse av oppfinnelsen skal den beskrives nærmere under henvisning til det utførelseseksempel som er vist på vedføyede tegninger. Fig. 1 viser et aksialsnitt gjennom en høytrykkspumpe drevet ved hjelp av en lineærmotor som styres ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 viser i større målestokk og delvis gjennomskåret en sleide til bruk i lineærmotoren på fig. 1. Fig. 3 - 6 er skjematiske snitt gjennom motoren på fig. 1 og

illustrerer de forskjellige faser av dennes styring.

På fig. 1 er det vist en høytrykkspumpe generelt betegnet med 1. Denne omfatter et høytrykksstempel 2 forbundet med en stempelstang 3. Til stempelstangen 3 er det festet et drivstempel 4, som sammen med en sylinder 5 utgjør de ar-beidende deler av lineærmotoren. Gjennom kanaler 6 og 7 blir drivfluid vekselvis tilført og sluppet ut fra drivsylinderen 5.

Styringen av drivfluidets strømning i kanalene 6 og 7 gjøres ved hjelp av en sleideventilanordning generelt betegnet med 8. Denne omfatter en sleide 9 som er glidbart anordnet i et sleidekammer 10. Sylinderveggen av sleidekammeret dannes av en sleidekammerhylse 11, som er forsynt med portåpninger i innbyrdes riktig posisjon overfor de forskjellige kanaler i sleideventilanordningen.

Slik det nærmere fremgår av fig. 2, er sleiden 9 forsynt med et aksialt gjennomgående hulrom 12, som ved endene er av-sluttet ved hjelp av en tetning 13, hhv. 14. På sin utside har sleiden fire partier med redusert diameter, betegnet med hhv. 15, 16, 17 og 18. De to midterste av disse, 16 og 17, er aktive ved tilførsel og utslipp av drivfluid fra sylinderen 5, mens de to ytterste, 15 og 18, medvirker til å til-føre trykkfluid til sleidens indre hulrom 12, slik det skal forklares nærmere nedenfor. For dette formål er disse partier forsynt med radiale boringer 19 og 20. Partiene med redusert diameter 15 - 18 er alle avgrenset ved hjelp av 0-ringer 21.

Det skal på nytt henvises til fig. 1. En pilotstang 22 er fast forbundet med stempelstangen 3 i dennes forlengelse på motsatt side av drivstempelet 4. Pilotstangen 22 er glidbart opptatt i det aksialt gjennomgående hulrom 12 i sleiden 9, idet pilotstangens diameter og tetningene 13 og 14 er slik tilpasset hverandre at de lukker hulrommet 12 ved dettes ender. Pilotstangen 22 har et første parti 23 med redusert diameter. Lengden av dette parti er noe større enn sleidens 9 slaglengde, og diameteren er mindre enn den innvendige diameter av sleidens endetetninger 13 og 14, slik at når partiet 23 befinner seg overfor den ene eller andre av disse tetninger 13, 14 vil det innvendige hulrom 12 i sleiden være åpent i sleidens tilsvarende ende.

Pilotstangen 22 er også forsynt med et andre og et tredje parti med redusert diameter, betegnet med hhv. 24 og 25. Disse partier vil på tilsvarende måte danne åpninger forbi tetninger i sleidens 9 endevegger 26, 27 når stempelet 4 og derved pilotstangen 22 befinner seg i sine endestillinger.

I tilfelle av endeveggen 26 vil sleidekammeret 10 være åpent direkte til omgivelsene, mens det for endeveggens 27 ved-kommende vil være åpent til omgivelsene via en kanal 28.

Fig. 1 illustrerer lineærmotoren ifølge oppfinnelsen midt i et slag. Bevegelsesretningen av de enkelte deler og drivfluidet er illustrert med piler. Drivfluidet tilføres sleideventilanordningen 8 gjennom en innløpskanal 29. Det vil ses at denne innløpskanal har en innvendig sidegren 30. Drivfluidet strømmer fra innløpskanalen 29 gjennom åpninger i sleidekammerhylsen 11 inn i et hulrom definert av det slanke parti 17 på sleiden 9 og ut gjennom åpninger i hylsen 11 til kanalen 6 og videre til drivsylinderen 5 på venstre side av stempelet 4. Drivfluid fra sylinderen 5 på stempelets høyre side presses ut gjennom kanalen 7, gjennom hull i hylsen 11 inn i et hulrom definert av sleidens slanke parti 16 og gjennom ytterligere hull i hylsen 11 inn i en utblåsningskanal 31, som fører til et hensiktsmessig sted alt etter lineærmotorens anvendelse og typen drivfluid som benyttes.

Sleiden 9, som under stempelets 4 bevegelse mot høyre befinner seg i sin høyre stilling, har sitt slanke parti 15 plassert overfor sidegrenen 30 av innløpskanalen for drivfluidet. Det er således forbindelse mellom denne og det indre hulrom 12 i sleiden via boringen 19 i sleiden. Lineærmotorens videre funksjon skal forklares nærmere under henvisning til fig. 3-6. Her illustrerer fig. 3 samme situasjon som fig. 1.

På fig. 4 er stempelet 4 kommet helt over i sin høyre endestilling. Dette medfører at det slanke parti 23 på pilotstangen 22 befinner seg overfor tetningen 14 i sleidens 9 høyre ende. Derved dannes det strømningsforbindelse mellom sleidens hulrom 12 og høyre ende av sleidekammeret 10, slik at dette settes under trykk av drivfluidet. Samtidig befinner det slanke parti 24 av pilotstangen 22 seg overfor tetningen i endeveggen 26 av sleidekammeret, slik at det her oppstår en åpning som ventilerer den venstre ende av sleidekammeret 10 til omgivelsene. Slik pilene på fig. 4 an-tyder, blir drivfluid tilført høyre ende av sleidekammeret slik at det oppstår et trykk mot sleidens høyre ende som driver sleiden over mot venstre. Under denne bevegelse av sleiden blir drivfluid hele tiden tilført via sleidens hulrom 12., Under den første del av sleidens bevegelse til-føres hulrommet 12 drivfluid gjennom boringen 19 og sidegrenen 30, mens under den siste del av bevegelsen vil til-førselen skje gjennom boringen 20 i sleiden og innløpska-nalen 29. For dette formål er avstanden mellom hullene i sleidekammerhylsen 11 overfor innløpskanalen 29 og sidegrenen 30 tilnærmet lik avstanden mellom de ytterste slanke områder 15 og 18 på sleiden 9. Venstre side av sleidekammeret 10 vil være åpent under sleidens hele bevegelse mot venstre slik at det her ikke oppstår noen trykkmotstand, og da det slanke parti 23 på pilotstangen 22 er noe lengre enn sleidens slaglengde, vil det foreligge fullt drivfluid-trykk på sleidens høyre side selv etter endt sleidebevegel-se.

Når sleiden er kommet over i venstre stilling slik fig. 5 viser, er strømningsretningen reversert i kanalene 6 og 7. Stempelet 4 og pilotstangen 22 beveger seg mot venstre. Pilotstangens bevegelse bevirker at sleidens hulrom 12 på nytt lukkes i begge ender, slik at det oppbygde trykk på sleidens høyre side forblir innestengt og sørger for å holde sleiden i venstre stilling inntil stempelet 4 har nådd sin venstre stilling.

Denne situasjon er illustrert på fig. 6. Her er det tredje slanke parti 25 av pilotstangen 22 kommet i stilling overfor tetningen i sleidekammerets endevegg 27, slik at venstre endeparti av sleidekammeret 10 ventileres via kanalen 28. Samtidig befinner det første slanke parti 23 seg overfor tetningen 13 i sleidens venstre ende. Dette medfører at drivfluid tilføres gjennom innløpskanalen 29, boringen 20 og det indre hulrom 12 i sleiden til venstre endeparti av sleidekammeret 10, hvis endevegg 26 nå er lukket mot omgivelsene av pilotstangen 22. Trykkoppbygningen på sleidens venstre side skyver derved denne over mot høyre, slik at man igjen får den situasjon som er illustrert på fig. 3, hvoretter syklusen gjentas.

Det vil forstås at oppfinnelsen ikke er begrenset av det viste og beskrevne utførelseseksempel, men at denne kan modifiseres og varieres på en rekke måter innenfor rammen av de påfølgende krav.

Claims (7)

1. Anordning ved fluiddrevet lineærmotor, f.eks. til drift av en høytrykkspumpe (1), omfattende en sylinder (5) og et stempel (4) hvis to motstående sider vekselvis tilføres drivfluid fra en sleideventilanordning (8) med en sleide (9) som er opptatt i et kammer (10) og som forskyves mellom sine endeposisjoner under innvirkning av en pilotinnretning (22) som beveges i takt med stempelets (4) bevegelse, hvor sleiden (9) er forsynt med et aksialt gjennomgående hulrom (12) hvori nevnte pilotinnretning (22) er glidbart opptatt og innrettet til vekselvis å sette hulrommet (12) i fluidforbindelse med sleidens (9) ender når stempelet (4) befinner seg i sine endeposisjoner, og hvor sleiden (9) er forsynt med midler (15, 19-21) for tilførsel av drivfluid til hulrommet (12), karakterisert ved at sleidens (9) hulrom (12) ved sine aksialt adskilte ender er forsynt med innadragende tetninger (13,14) som samvirker med pilotinnretningen (22), og at pilotinnretningen (22) har et første parti (23) med redusert tverrsnitt som åpner nevnte hulrom (12) mot sleidens ender når det befinner seg overfor den ene eller andre av tetningene (13,14).

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at endeveggene (26,27) av sleidens (9) kammer (10) har tetningsforsynte åpninger som også opptar pilotinnretningen (22) glidbart, og at pilotinnretningen (22) har et andre og et tredje parti (24,25) med redusert tverrsnitt som er innrettet til å ventilere sleidens (9) kammer (10) gjennom nevnte åpninger når de befinner seg overfor disse i pilotinnretningens (22) respektive endestillinger.

3. Anordning ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at lengden av nevnte første parti (23) med redusert tverrsnitt er noe større enn sleidens (9) slaglengde.

4. Anordning ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at pilotinnretningen (22) omfatter en stang med hovedsakelig konstant diameter, hvilken stang har neddreide partier som utgjør nevnte partier (23,24,25) med redusert tverrsnitt.

5. Anordning ifølge krav 4, karakterisert ved at stangen, som i og for seg kjent, er innrettet aksialt med stempelet (4) og er fast forbundet med dette.

6. Anordning ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at sleiden (9) er forsynt med minst fire aksialt anordnede, med tetninger (21) adskilte partier (15-18) med redusert utvendig diameter, hvorav de to ytterste (15,18) er forsynt med noen (19,20) av nevnte midler for tilførsel av drivfluid til sleidens (9) hulrom (12).

7. Anordning ifølge krav 6, karakterisert ved at sleidens (9) kammer (10) er forsynt med tilfør-selsåpninger for drivfluid i to aksialt adskilte områder (29,30), idet avstanden mellom disse områder er tilnærmet lik avstanden mellom sleidens to ytterste partier (15,18) med redusert diameter.