NO872488L - Hydraulisk sylinder innrettet til aa oppta minst en elektrisk posisjonsgiver. - Google Patents

Description

Tittel: Hydraulisk sylinder innrettet til å oppta minst en elektrisk poslsjonsgiver.

Teknisk område

Oppfinnelsen omhandler en hydraulisk sylinder med stempel, som helt eller delvis inneholder elektrisk ledende materiale, hvilken sylinder er innrettet med minst en gjennomgående åpning til å oppta en elektrisk posisjonsgiver.

Teknikk, som oppfinnelsen bygger på

Det kjennes flere typer av hydrauliske syllndre av denne art, som er innrettet med berøringsfrie elektriske posisjonsgivere til fjernvisning av stempelets endestil-linger. Til oppnåelse av berøringsfri kontaktdannelse an-bringes ofte magnetisk betjente kontakter utenpå sylinderen, idet stempelet da skal bestå av permanent magnes-tisk materiale for å aktivere kontaktene. I dette tilfelle er det dog en forutsetning, at selve sylinderen består av ikke-ferromagnetisk materiale, som har den ulempe at det ikke kan tåle særlige høyt arbeidstrykk, hvis sylinderen skal fremskilles til en rimelig pris. Dessuten er disse kontakter dyre i anskaffelse og svikter ofte under drift. Systemet anvendes derfor kun til hydrauliske sylindre, som har et vestenlig lavere arbeidstrykk enn de normale 200-300 bar.

Fra US-patentskrift nr 3.453.937 kjennes en hydraulisk sylinder av denne art, og som der i sylinderens hus er tildannet en boring til opptagelse av en induktiv føler. Boringen er lukket inn mot sylinderens indre ved at det gjenstår en del av sylinderens vegg. Derved skal sylinderens hus bestå av ikke magnetiserbart materiale, fortrinnsvis aluminium for at den induktive føler kan sende ut et magnetisk felt gjennom den tilbakestående del av sylinderens vegg.

Ved anvendelse av aluminium må sylinderens hus fremstilles med store dimensjoner for å kunne holde til de normale, høye arbeidstrykk for den hydrauliske sylinder. Denne hydrauliske sylinder blir derfor meget kostbar å fremstille, og dessuten kan den slett ikke måles med en liten induktivføler gjennom den krevende tykkelse av den tilbakestående del av sylinderens vegg.

Til innbygning i trykkbeholderen finnes dog induktive følere, som kan tåle trykk opp til ca. 600 bar. Disse er imidlertid meget dyre i anskaffelse i forhold til alminne-lige elektriske posisjonsgivere, og de er så store (diameter mellom 12 og 16 mm) at de utelukkende kan monteres i meget store hydrauliksylindere. En induktiv føler av denne art innrettet til overvåkning av sylinder-foringer, stempler og stempelringer i forbrenningsmontorer kjennes fra dansk fremleggelsesskrift nr 146.422. Denne induktive føler er innsatt i en hylse med en bunn. Det er dog krevet at bunnen har en tykkelse på mellom 5 og 7 mm,°g gjennom en slik tykkelse vil man aldrig kunne måle med en liten induktivføler.

I de hyppigste anvendte hydrauliksylindre, som har en diameter på ca 25-125 mm, kan man montere induktive følere med en diameter på ca 4 mm. Disse små induktive følere kan dog tåle et arbeidstrykk på opp til ca. 70 bar, hvilket er utilstrekkelig, idet man ved en anvendelse av det normale arbeidstrykk på 200-300 bar krever at føleren kan tåle trykkspidser på opp til 600-800 bar. Det er derfor en stor ulempe, at det hittil ikke har vært mulig å tilveiebringe hydrauliske syllndre (spesielt med diameter mellom 25 og 125 mm) og innebyggende elektriske posisjonsgivere til en rimelig pris, og som kan tåle de normale arbeidstrykk .

Forklaring av oppfinnelsen

Formålet med oppfinnelse er å anvise en hydraulisk sylinder av den innledningsvis nevnte art, som er innrettet til å oppta minst en elektrisk posisjonsgiver, så som at sylinderen kan motstå de hydrauliske syllndre normalt forekomne arbeidstrykk, og som også kan motstå spesielt høye spidsverdier i arbeidstrykket.

Hydrauliksylinderen ifølge oppfinnelsen er eiendommelig ved at åpningen er væske- og trykktett avlukket inn mot sylinderens indre ved hjelp av et i hovedsak plateformet legeme, som er fastgjort på sylinderens innvendige overflate, og som lar seg gjennomløpe av et magnetfelt. Herved oppnås, det å tilveiebringe en hydraulisk sylinder, hvori det kan innebygges elektriske posisjonsgivere til en bestemmelse av stempelposisjoner, og som kan motstå de hydrauliske sylindrenes normale arbeidstrykk, uten at de elektriske posisjonsgivere, som oftest vil være induktive følere, påvirkes av sylindernes arbeidstrykk. Dette muliggjøres særlig for hydrauliske syllndre med diameter mellom 25 og 125 mm, idet de elektriske posisjonsgivere da må være små for å kunne innbygges i hus eller endedeksler av disse hydrauliske sylindre - fremstillet med dimensjoner etter visse standarer - uten at husene eller endedekslene svekkes.

Slike små elektriske posisjonsgivere utsender et magnetfelt med liten utbredelse, og ved å avlukke den gjennomgående åpning ved hjelp av det plateformede legeme ifølge oppfinnelsen, kan dette plateformede legeme, uavhengig av det materialet sylinderhuset eller endedekslene er fremstilt av, nettopp fremstilles tilstrekkelig tynt (ca. 0,5 mm), til at det såkalte lille magnetfelt kan strekke seg gjennom legemet og inn i sylinderens indre, og sam-tidig tilstrekkelig sterkt til at det kan motstå de høye arbeidstrykk i sylinderen.

Idet den hydrauliske sylinders stempel nærmer seg posi-sj onsgiveren , vil stempelet bryte seg igjennom fra posisjonsgiverens utsendte magnetfelt, dvs. at stempelet kommer innenfor den induktive følers tasteavstand, og dermed vil den fra føleren utsende et endret signal til angivelsen av at stempelet nå har inntatt den pågjeldene posisjon.

I følge oppfinnelse kan det plateformede legeme bestå av et kjeramisk materiale, som fortrinnsvis er steatit. Dette medfører at legemet kan tåle meget høye spidsverdier i arbeidstrykket.

Dessuten kan, ifølge oppfinnelsen, det plateformede legeme på den mot sylinderens innervendende overflate ha et overflatebelegg, således at legemet er væsketett over det hydrauliske fluidum.

Ved en særlig hensiktsmessig utførelsesform for den hydrauliske sylinder, ifølge oppfinnelsen, kan det plateformede legemet være fastgjort ved hjelp av liming eller faststøping.

Videre kan, ifølge oppfinnelsen, det plateformede legemet være sirkulært tildannet, hvorved dette er særlig passende å fremstille. Ved en særlig hensiktsmessig utførelsesform for den hydrauliske sylinder, ifølge oppfinnelsen, er det plateformede legemet anbragt i et av sylinderens endedeksler og fortrinnsvis i en utsparing i dette.

Ytterligere kan, ifølge oppfinnelsen, minst en av åpningene være tildannet som et sylindrisk hull, hvorved oppnås en særlig simpel elektrisk posisjonsgiver som opptas i åpningen.

Dessuten kan, ifølge oppfinnelsen, minst en av åpningene være tildannet som et konisk hull, som snevrer seg inn i retning av det plateformede legemet, hvilket medfører, at en elektrisk posisjonsgiver på særlig simpel måte kan monteres i åpningen.

Videre kan, ifølge oppfinnelsen, minst en av åpningene være tildannet som to koaksialt forløpende hull med forskjellige diametre. Dette medfører at visse elektriske posisjonsgivere på særlig nøyaktig måte kan opptas i åpningen.

Den hydrauliske sylinder ifølge oppfinnelsen kan dessuten være forsynt med en komprimerings- og/eller strupeinnretning som trer i funksjon når stemplet nærmer seg endedekslet, hvorved det plateformede legemet og posisjons-giveren skånes, idet stemplet bremses meget kraftigt opp innen det berører endedekslet. Dessuten oppnås det særlig hensiktsmessig at sylinderens lengde ikke økes ved denne spesielle komprimerings- og/eller strupeinnretning.

Kort beskrivelse av tegningen

Oppfinnelsen forklares nedenfor under henvisning til tegningen hvor

fig. 1 viser en utførelsesform for hydraulisk sylinder, ifølge oppfinnelsen, med åpninger til å oppta induktive følere i hvert av sylinderens endedeksler og i en for-enklet sammenpresset form med slaglengden null, sett i aksialt snitt,

fig. 2 er en del av en hydraulisk sylinder med en annen utforming av åpningen til å oppta en induktiv føler, svarende til den med punkterert linje i fig. 1 viste området, sett i en større målestokk, og

fig. 3 er en del av en hydraulisk sylinder med en tredje utforming av åpningen til å oppta en induktiv føler, som

sammen med de magnetiske feltlinjer er inntegnet med punkterert linje, sett på samme måte som i fig.2.

Bedre utførelsesform for oppfinnelsen

Den i fig. 1 viste hydraulisk sylinder 1 som har som hovedbestanddel et første endedeksel 2, et annet endedeksel 3, hvori gjennom en stempelstang 4 forløper, et på stempelstangen fastmontert stempel 5 og et sylinderrør 8. På enden av stempelstangen 4 og på endedekselet 2 er der innrettet fastgjørelsesorganer 6 og 7 for fastgjørelse av henholdsvis sylinderen 1 og stempelstangen 4 utenfor. Dessuten er den hydrauliske sylinder 1 utstyrt med inn- og utløpsporter 9, 10 til hydraulikolje. Stemplet 5 har en eller flere recesser 16 som kan oppta gummiringer. Fig. 1 viste en utførelsesform for den hydrauliske sylinder ifølge oppfinnelsen at det i hvert av dennes endedeksler 2, 3 er innrettet en åpning 19 henholdsvis 20, som hver kan oppta en induktiv føler 21 henholdsvis 22. Denne utførelsesform har i praksis vist seg meget anvendelig, idet det ofte er av betydning å kunne bestemme stemplets 5 endeposisjoner, dvs. når stemplet 5 er nær ved den ene endedeksel 2 henholdsvis det annet endedeksel 3. Åpningen 19, 20 forløper fra den ytre ende av endedekslene 2, 3 og inn mot sylinderens indre, hvor de er trykk- og væsketettlukket ved hjelp av plateformede legemer 17 henholdsvis 18. De plateformede legemer 17 og 18 er

.fastgjort på den innvendige overflate av endedekslene 2, 3 og er her vist forsenket i denne overflate. Åpningene 19 og 20 er ved denne~ utførelsesform hver især utformet som to koaksialt og i forlengelse av hverandre forløpende hull, hvilket har vist seg praktisk ved anvendelse av visse typer av induktive følere. Idet oppfinnelsen særlig angår relativt små hydrauliske syllndre med diameter mellom 25 og 125 mm, har det ved anvendelse av spesielt smale tetningsringer 11 og ved anvendelse av spesielt smale induktive følere (med en diameter på ca. 4 mm) vært

mulig å innrette åpningene 19 og 20 i de smale sider av endedekslene 2 og 3 - uten at de i en vesentlig grad svekker styrken av endedekslene 2, 3. Fremstillingsmessig er det særlig fordelaktig å lade de plateformede legemer bestående av sirkulære plater 17 og 18. Ved anvendelse av de smale induktive følere er platetykkelsen, under hensyn til størrelsen av disse føleres utsendte magnetfelt, begrenses til å være mindre enn ca. 0,5 mm. Idet platene 17 og 18 også skal kunne gjennomløpe et magnetisk felt er det særlig fordelaktig at disse består av et kjeramisk materiale, fortrinnsvis steatit, som ved en platetykkelse på ca. 0,5 mm kan motstå spidser i arbeidstrykket på opp til ca. 1000 bar.

I fig. 2 er det vist en annen utforming av åpningen 19', idet denne her har form av et konisk hull, således at andre typer av følere kan oppta og fastgjøres i åpningen 19'. Dessuten er platen 17' her vist anbragt utenpå den innvendige overflate av endedekselet 2. Platen 17' kan ha en overflatebelegning 23, f.eks. et hardt taklag, slik at platen 17' er fullstendig væsketett ovenfor hydraulik-oljen.

I fig. 3 er det vist en annen utforming av åpningen 19'', idet den her er utformet som et sylindrisk hull, hvilket er meget rask å fremstille. Dessuten har det i praksis særlig vist seg fordelaktig å anvende en sirkulær induktiv føler 21'' (med en diameter på ca. 4 mm), som er vist inntegnet med punkterert linje. Platen 17'' er her vist senket i den innvendige overflate av endedekselet 2 og er vist fastgjort ved hjelp av et limlag 24, hvilket har vist seg som en sterk og sikker fastgjørelsesmetode. Med striplet linje er det dessuten skjematisk vist en magnet-felts 25 feltlinje, som sprer seg fra den induktive følers 21'' ende, gjennom platen 17'' og et stykke inn i sylinderens 1 indre. Tykkelsen av platen 17'' skal være litt mindre enn utbredelsen av dette magnetfelt, som svarer til den pågjeldene induktive følers 21'' såkalte tasteavstand. Når stemplet 5 bryter seg inn i og endrer dette magnetfelt 25, vil det fra den induktive føler 21'' utsendes et endret og posisjonsangivende signal. Idet de pågjeldene induktive følere er relativt små, som nevnt med en diameter på ca. 4 mm, har de også en meget kort tasteavstand, som normalt ligger innenfor få tiendelers mm, og derfor vil de i forhold til de kjente posisjonsbestemmende systemer for hydrauliske sylindre oppnå en uhyre nøyaktig bestemmelse av stemplets 5 posisjon. I praksis innenfor mindre enn 1/10 mm. Det skal dessuten nevnes, at den induktive føler kan fastgjøres i åpningen på mange måter, f.eks ved hjelp av liming, faststøping eller fastklemming.

I fig. 1 er det dessuten vist, at den hydrauliske sylinder 1 kan være utstyrt med tetningsringer 12 og 13, som medfører at det, når stemplet 5 nærmer seg, det ene eller det andre av endedekslene 2 eller 3, skapes et lukket rom, hvor oljen komprimeres. Dette kan på fordelaktig måte skje under de siste 2-3 mm før stemplet når endedekselet. Herved er det tilveiebragt en nesten sjokkaktig oppbrems-ning av stemplet 5, før det når et av endedekslene 2 eller 3, og derved skåner platen 17 eller 18 og den induktive føler 19 og 20 mot trykk- og støtpåvirkninger fra stemplet 5. Når stemplet 5 er bremset opp, vil den komprimerte olje gjennom et strupehull 14 eller 15 strupes ut i inn- og utløpsporten 9 eller 10. Fig. 1 viser sylinderens A-mål, som svarer til avstanden mellom sylinderens fastgjørelses-organer 6 og 7 (dvs. til innbygningsmålet for en sylinder med slaglengde null). Hvis en hydraulisk sylinder på kjent måte skal ha innbygget en dempnings- og stempeloppbrems-ningsanordning ved hvert endedeksel, vil A-målet økes med legden av den pågjeldene oppbremsningsanordning, hvilket det alltid må taes hensyn til ved innbygning av sylinderen. Når den hydrauliske sylinder 1, ifølge oppfinnelsen, er forsynt med de i fig. 1 viste oppbremsningsmidler, vil sylinderens A-mål ikke økes, idet disse oppbremsningsmid ler ikke medfører en forøket lengde av sylinderen. Dette er ren konstruktsjonsmessig en stor fordel idet lengden av sylinderen således vil være den samme med eller uten innebyggende oppbremsningsmidler.

Avslutningsvis skal det nevnes, at det nå med den hydrauliske sylinder, ifølge oppfinnelsen, er mulig å kunne innebygge elektriske posisjonsgivere til stempelposisjons-bestemmelse i alle størrelser av hydrauliske syllndre, og dette til en, i forhold til hva tidligere er kjent, uhyre billig fremstillingspris. Ved innbygning av de små induktive følere i spesielt hydrauliske sylindere med diametre på mellom 25 og 125 mm er det nå dessuten mulig å oppnå en hittil usett nøyaktig og driftssikker posisjons-bestemmelse av stempelet. Ved den spesielle utforming av den hydrauliske sylinder, ifølge oppfinnelsen, er det dessuten mulig, at denne kan tåle meget høye spidsverdier i arbeidsstrykket, og dessuten er det en stor fordel, at det ved forskjellige utforminger av åpningen i sylinderen kan oppta elektriske posisjonsgivere med forskjellige utforminger i denne.

1 Hydraulisk sylinder (1) med stempel (5), som helt eller delvis inneholder elektrisk ledende materiale, hvilken sylinder er innrettet med minst en gjennomgående åpning (19, 20) til å oppta en elektrisk posisjonsgiver (21, 22)karakterisert vedat åpningen (19, 20) er væske- og trykktett-lukket inn mot sylinderens indre ved hjelp av et i hovedsak plateformet legeme (17, 18) som er fastgjort på sylinderens innvendige overflate, hvilket plateformet legeme (17, 18) lar seg gjennomløpe av et magnetfelt (25). 2 Hydraulisk sylinder ifølge krav 1,karakterisert vedat det plateformede legeme (17, 18) består av et kjeramisk materiale, som fortrinnsvis er steatit. 3 Hydraulisk sylinder ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat det plateformede legeme (17, 18) på sylinderens innvendige overflate har en overfla-tebelægning (23). 4 Hydraulisk sylinder i følge et eller flere av kravene 1-3,karakterisert vedat det plateformede legeme (17, 18) er fastgjort ved hjelp av liming (24) eller faststøpning. 5 Hydraulisk sylinder i følge et eller flere av kravene 1-4,karakterisert vedat det plateformede legeme (17, 18) er sirkulært. 6 Hydraulisk sylinder ifølge et eller flere av kravene 1-5,karakterisert vedat det plateformede legeme er anbragt i et av sylinderens endedeksler (2, 3), fortrinnsvis i en utsparing i dette. 7 Hydraulisk sylinder i følge et eller flere av kravene 1-6,karakterisert vedat minst en av åpningene (19'') er tildannet som et sylindrisk hull. 8 Hydraulisk sylinder ifølge et eller flere av kravene 1-7,karakterisert vedat minst en av åpningene (19') er tildannet som et konisk hull, som snevrer seg inn i retning mot det plateformede legeme (17'). 9 Hydraulisk sylinder ifølge et eller flere av kravene l-8,karakterisert vedat minst en av åpningene (17, 18) er tildannet som to koaksialt forløp-ende hull med forskjellige diametre.