Pierwszenstwo: Zgloszenie ogloszono: 30.05.1973 Opis patentowy opublikowano: 06.06.1974 70408 KI. 60a, 11/04 MKP F15b 11/04 Twórcawynalazku: Kornel Olender Uprawniony z patentu tymczasowego: Zaklady Konstrukcyjno-Mechanizacyjne Przemyslu Weglowego, Gliwice (Polska) £•}<£ vania rozdzielaczem hydraulicznym i urzadzenie do stosowania tego sposobu Przedmiotem wynalazku jest sposób sterowania hydraulicznym rozdzielaczem tloczkowym z tloczkiem przesuwnym lub obrotowym przestawianym recznie, elektrycznie lub hydraulicznie, przeznaczonym do sterowa¬ nia urzadzen napedzanych sprezonym olejem oraz urzadzenie do stosowania tego sposobu.Znane rozdzielacze tloczkowe skladaja sie z dwóch elementów podstawowych, a mianowicie z kadluba, w którym wykonany jest cylinder i z tloczka szczelnie dopasowanego do cylindra. Olej z pompy jest doprowa¬ dzany do kadluba, a nastepnie kanalami wykonanymi wewnatrz kadluba doprowadzany do kilku miejsc cylindra. Drugi zespól kanalów odprowadza olej z kilku punktów cylindra do odbiornika lub do zbiornika.Kanaly w kadlubie doprowadzajace olej do cylindra i odprowadzajace go, nie maja bezposrednich polaczen, poza polaczeniem przez cylinder. Tloczek tkwiacy w cylindrze ma tak uksztaltowana powierzchnie, ze ustawiony w okreslonym polozeniu albo szczelnie oddziela kanaly doprowadzajace olej od kanalów odprowadzajacych, albo laczy je. Odleglosci miedzy ujsciami kanalów do cylindra sa tak dobrane, aby w przypadku gdy tloczek je rozdziela, dlugosc szczeliny technologicznej miedzy tloczkiem a cylindrem skutecznie nie dopuszczala przecie¬ ków miedzy kanalami. Praktyka wykazala, ze przy wysokosci szczeliny rzedu 2 mikrony, jej skuteczna dlugosc powinna wynosic od 3 do 6 mm.Znany sposób sterowania hydraulicznym rozdzielaczem tloczkowym polega na osiowym badz obrotowym przestawieniu tloczka ze stala predkoscia na calej dlugosci skoku tloczka. Przez przestawianie tloczka dlugosc szczeliny rozdzielajacej kanaly stopniowo maleje, az nastepuje polaczenie poprzednio rozdzielonych kanalów.Dalszy ruch tloczka powoduje rozszerzenie otworów przeplywowych, dzieki czemu ilosc oleju przeplywajacego w jenostce czasu z jednego kanalu do drugiego stopniowo wzrasta. W miare wzrostu ilosci przeplywajacego oleju napedzany mechanizm porusza sie coraz szybciej, przy czym im szybciej narasta jednostkowy przeplyw oleju tym wiekszych przyspieszen doznaje napedzany mechanizm. Szybkosc narastania ilosci przeplywajacego oleju zalezy od budowy rozdzielacza i predkosci przestawiania tloczka. W celu regulowania szybkosci narastania ilosci przeplywajacego oleju, krawedziom sterujacym tloczka nadaje sie rózne ksztalty, stosujac stozkowe fazowanie badz trójkatne lub kolowe wyciecia na krawedziach. Mimo szczególnego ksztaltowania krawedzi sterujacych? 70 408 tloczka na szybkosc narastania ilosci przeplywajacego oleju ma wplyw predkosc przestawiania tloczka. W kon¬ sekwencji im szybciej przestawiany jest tloczek, tym wieksze obciazenia dynamiczne powstaja w napedzanym mechanizmie i w ukladzie hydraulicznym.Jak wykazaly badania, ilosc oleju przeplywajacego w jednostce czasu przez rozdzielacz w czasie przesta¬ wiania tloczka nie jest wprost proporcjonalna do przebytej przez tloczek drogi. Badania te wykazaly mianowi¬ cie, ze droge tloczka mozna podzielic na trzy czesci w zaleznosci od tego jak na poszczególnych odcinkach drogi zmienia sie ilosc przeplywajacego oleju w jednostce czasu. Pierwszy odcinek tej drogi jest likwidacja szczeliny oddzielajacej kanaly kadluba. Dlugosc odcinka wynosi od 3—6 mm i nie ma wplywu na przeplyw oleju, gdyz przeplywu na tej drodze teoretycznie nie ma, praktycznie zas jest tak maly, ze nie wywoluje on wyraznych zjawisk dynamicznych w urzadzeniach napedzanych i w ukladzie hydraulicznym. Drugi odcinek drogi tloczka, to odcinek, na którym olej przeplywa miedzy kanalami doplywowymi i odplywowymi, przy czym na ilosc przeplywajacego oleju ma decydujacy wplyw szerokosc szczeliny, tj. polozenie tloczka. Zatem zmiana ilosci przeplywajacego oleju zalezy od szybkosci przestawiania tloczka, czyli szybkosc przestawiania tloczka na tej czesci jego drogi wplywa na wielkosc obciazen dynamicznych. Im predkosc tloczka wieksza, tym wieksze wystapia obciazenia dynamiczne. Trzeci odcinek drogi tloczka nie wywiera wyraznego wplywu na ilosc przeply¬ wajacego medium roboczego. Proporcje miedzy dlugosciami tych odcinków zmieniaja sie w zaleznosci od wydaj¬ nosci pompy zasilajacej rozdzielacz, a mianowicie przy wzroscie wydajnosci pompy, pierwszy odcinek ulega skróceniu, a trzeci wydluzeniu. Dlugosc drugiego odcinka ulega nieznacznym zmianom.Wada znanego sposobu sterowania rozdzielaczem jest to, ze predkosc tloczka nie jest zróznicowana na poszczególnych odcinkach jego drogi, a wada znanych rozdzielaczy jest to, ze nie maja one urzadzen, które by te predkosc róznicowaly, przez co w napedzanym mechanizmie powstaja znaczne przeciazenia dynamiczne, a w in¬ stalacji hydraulicznej powstaja znaczne, gwaltownie narastajace nadwyzki cisnienia.Celem wynalazku jest sposób przestawiania tloczka rozdzielacza, który zapobiegalby powstawaniu obcia¬ zen dynamicznych w napedzanym mechanizmie i nadwyzek cisnienia w instalacji hydraulicznej oraz urzadzenie do stosowania tego sposobu.Cel ten osiagnieto przez zróznicowanie predkosci przestawiania tloczka na poszczególnych odcinkach jego drogi, a w szczególnosci na przestawianie tloczka na pierwszym odcinku jego drogi z duza predkoscia, zmniejsze¬ nie tej predkosci na drugim odcinku i ponownie zwiekszenie predkosci na odcinku trzecim tej drogi.Sposób ten jest realizowany za pomoca urzadzenia skladajacego sie z cylindra wypelnionego ciecza duzej lepkosci, np. olejem mineralnym i podzielonego poprzecznymi przegrodami na komory w liczbie odpowiadajacej ilosci polozen tloczka rozdzielacza oraz znajdujacego sie w cylindrze elementu ruchomego wzgledem przegród zbiornika, przy czym odleglosc powierzchni tego elementu od jego osi jest najwieksza w czesci srodkowej i zmniejsza sie symetrycznie ku skrajom tego elementu. Cylinder jest polaczony z kadlubem lub tloczkiem, a element ruchomy odpowienio z tloczkiem lub kadlubem. W odmianie wykonania z elementem przestawnym zwiazane sa sprezyny sluzace do ustawiania tloczka rozdzielacza w stalym okreslonym polozeniu, na ogól srodkowym. W odmianie wykonania odleglosc przegród jest zmienna, nastawialna w zaleznosci od wydajnosci pompy ukladu hydraulicznego.Rozdzielacz wedlug wynalazku przedstawiono na rysunkach, na których fig. 1 jest wykresem zmian cisnie¬ nia w urzadzeniu hydraulicznym spowodowanych przestawianiem tloczka rozdzielacza hydraulicznego, fig. 2 jest przekrojem przez rozdzielacz z tloczkiem przesuwnym plaszczyzna przechodzaca przez os wzdluzna rozdziela¬ cza, fig. 3 jest przekrojem wzdluznym odmiany rozdzielacza z tloczkiem przesuwnym i cylindrem wewnatrz tloczka, fig. 4 jest przekrojem wzdluznym odmiany rozdzielacza zawierajacym sprezyny ustalajace tloczek w srodkowym polozeniu, fig. 5 jest przekrojem poprzecznym cylindra w odmianie wykonania z elementem obro¬ towym, fig. 6 jest widokiem rozdzielacza z tloczkiem przesuwnym sterowanym recznie za pomoca dzwigni z cylindrem osadzonym na przedluzeniu oski dzwigni sterowniczej, fig. 7 jest widokiem w aksonometrii obroto¬ wego tloczka rozdzielacza z komora w czolowej scianie tloczka i z elementem wewnatrz komory, fig. 8 jest przekrojem wzdluznym odmiany cylindra z regulowanym polozeniem przegród, fig. 9 jest przekrojem poprzecz¬ nym przez cylinder w odmianie z elementem obrotowym z uwidocznionym mechanizmem regulacji polozenia przegród, fig. 10 jest przekrojem przez cylinder w odmianie z elementem obrotowym plaszczyzna prostopadla do osi wzdluznej komory wjej odmianie z regulowanym polozeniem przegród.W trakcie badan rozdzielacza stwierdzono zmiany cisnienia przedstawione na wykresie fig. 1. Gdy pompa hydrauliczna tloczy Qt l/min oleju przez rozdzielacz na poczatkowym odcinku drogi x cisnienie pa w instalacji hydraulicznej nie zmienia sie lub zmienia sie nieznacznie. Po przebyciu przez tloczek drogi x = I cisnienie zaczyna gwaltownie wzrastac, a po osiagnieciu ekstremum ponownie maleje. Zmiany cisnienia pa zachodza dla3 70 408 polozen x tloczka na odcinku Ha. Na odcinku III cisnienie pa jest male i nie zmienia sie lub prawie nie zmienia sie. Odcinki drogi I, Ha i III stanowia w sumie skok s tloczka. Gdy przez rozdzielacz przetlacza sie ilosc oleju Q2 wieksza od Qi stwierdzono, ze zmiany cisnienia Pb maja taki sam charakter jak zmiany cisnienia pa z tym, ze odcinek drogi Ilb jest równy odcinkowi Ha, zas odcinek I ulegl skróceniu, odcinek III drogi wydluzyl sie. Taka sama zmiana w charakterze przebiegu cisnienia p nastapi gdy przez rozdzielacz przeplywac bedzie Q3 l/min oleju w ilosci wiekszej niz Q2 l/min. Obciazenia dynamiczne w napedzanym mechanizmie i instalacji hydraulicznej wywoluja tylko zmiany cisnienia pa, pj, i pc na odcinku drogi x tloka. Sposób sterowania tloczka rozdzielacza polega na tym, ze na odcinku I drogi tloczek przestawiany jest z predkoscia V, na odcinku drogi II predkosc Va przestawiania tloczka zostaje zmniejszona, a na odcinku III predkosc tloczka zostaje zwiekszona do wartosci V.W kadlubie 1 rozdzielacza tloczkowego jest cylinder 2, w którym tkwi szczelnie dopasowany do cylindra tloczek 3. Do czola kadluba 1 jest przymocowany cylinder 10 szczelny i napelniony np. olejem mineralnym. We wnetrzu cylindra 10 sa przegrody 17 dzielace cylinder na komory 14,15,16. Ilosc przegród 17 jest tak dobrana, aby ilosc komór odpowiadala ilosci polozen tloczka 3. W przykladzie zastosowania wynalazku przedstawionym na fig. 2 sa dwie przegrody 17 przez co powstaly trzy komory 14, 15, 16 odpowiadajace trzem polozeniom tloczka 3. Przedluzony trzpien 11 tloczka 3 przechodzi przez otwór w cylindrze 10 do wnetrza cylindra i jest zakonczony elementem 19. Element 19 sklada sie z trzech czesci, a mianowicie z czesci srodkowej 12 i dwóch symetrycznych bocznych czesci 13. Czesc 12 ma wymiar zewnetrzny nieco mniejszy od wymiaru otworów 18 w przegrodach 17. Boczne czesci 13 maja wymiar zewnetrzny malejacy w kierunku od srodkowej czesci 12 ku krancom.Rozdzielacz jest tak wmontowany do instalacji hydraulicznej, ze pompa tloczy olej do zespolu kanalów 4.Przy srodkowym polozeniu tloczka 3 olej z kanalów 4 przeplywa do komory w cylindrze 2 utworzonej przez elementy 7 tloczka 3, a stad do kanalów 6 i dalej do zbiornika nie pokazanego na rysunku. Uruchomienie silnika napedzanego olejem odbywa sie przez skierowanie oleju z pompy do silnika. Dokonuje sie tego przez przestawie¬ nie tloczka 3 w skrajne polozenie np. przez przesuniecie go w prawo. Wówczas olej z kanalów 4 wplywa do cylindra 2, a stad do kanalu 5 i dalej do silnika. Jednoczesnie elementy 7 zamykaja przeplyw z kanalów 4 do kanalów 6. Przestawienie tloczka 3 z polozenia srodkowego w polozenie skrajne, np. w prawo, powoduje przej¬ scie ukladu przez trzy fazy (fig. 1). W czasie pierwszej fazy element 7 coraz bardziej przeslania przeplyw z kanalów 4 do kanalów 6, ale przeplyw ten stale istnieje. Jednoczesnie szczelina 9 oddzielajaca kanal 5 od kanalów 4 zweza sie, jednakze przeplywu z kanalów 4 do kanalu 5 nie ma. Przy pewnym polozeniu tloczka rozpoczyna sie przeplyw do kanalu 5, a wiec do silnika zaczyna doplywac olej. Ilosc oleju doplywajaca do silnika w jednostce czasu zalezy od polozenia tloczka i w miare przesuwania tloczka w prawo ilosc przeplywaja¬ cego do silnika oleju wzrasta. Im szybciej przesuwa sie tloczek w prawo, tym szybciej zmienia sie ilosc oleju przeplywajaca w jednostce czasu do silnika. Od szybkosci z jaka narasta ilosc oleju przeplywajacego do silnika zalezy przyspieszenie z jakim porusza sie silnik. Im szybkosc narastania ilosci oleju jest wieksza, tym wieksze wartosci przybiera przyspieszenie silnika, a zatem tym wieksze obciazenia dynamiczne wystapia w napedzanym mechaniznie i wyzsze cisnienia pojawiaja sie w ukladzie hydraulicznym. Poczawszy od pewnego polozenia tlocz¬ ka 3 ilosc przeplywajacego oleju z kanalów 4 do kanalu 5 jest stala i na tym odcinku szybkosc przestawiania tloczka 3 nie ma wplywu na obciazenia dynamiczne w mechanizmie i ukladzie hydraulicznym.W przykladzie przedstawionym na fig. 2 przy srodkowym polozeniu tloczka 3 element 19 znajduje sie w srodkowej komorze 14. Gdy rozpoczyna sie przestawianie tloczka 3 np. w prawo, element 19 posuwa sie w kierunku komory 16 przetlaczajac olej z komory 16 do komory 14. Olej przeplywa przez szeroka szczeline miedzy przegroda 17, a wzglednie waska boczna czescia 13 elementu 19. Gdy tloczek 3 zajmie polozenie odpowiedajace drugiej fazie, element 19 swa czescia 12 znajduje sie w otworze 18 przegrody 17. Przetlaczanie oleju z komory 16 do komory 14 odbywa sie przez waska szczeline przez co powstaje duzy opór przy przestawia¬ niu tloczka 3, a w konsekwencji zwolnienie jego ruchu. Po przejsciu czesci 12 przez otwór 18 szczelina miedzy czescia 13 a otworem 18 jest znowu szeroka, maleje opór przeplywu oleju miedzy komorami, a wiec tloczek 3 zaczyna byc przesuwany z duza predkoscia.W odmianie wykonania wynalazku przedstawionej na fig. 3 w zastosowaniu do rozdzielacza tloczkowego, cylinder 10 z przegrodami 17 jest wykonany we wnetrzu tloczka 3, a element 19 jest zamocowany do trzpienia 20 osadzonego nieruchomo w kadlubie 1 rozdzielacza. W odmianie wykonania wynalazku przedstawionej na fig. 4 w komorach 15 i 16 rozdzielacz ma sprezyny 21 opierajace sie jednym koncem o scianki cylindra 104 70 408 a drugim koncem o talerzyki 22 przymocowane do konca elementu 19. Po przestawieniu tloczka 3 w polozenie skrajne, jedna ze sprezyn ulega scisnieciu. Po zwolnieniu nacisku na tloczek 3 ugieta sprezyna 21 powoduje powrót tloczka 3 do polozenia srodkowego.W odmianie wykonania przedstawionej na fig. 5 i 6, cylinder 10 ma przegrody 17 usytuowane wzdluz tworzacych wewnatrz cylindra 10. Element 19 jest okadzony na walku 23 i sklada sie z krazka 24 z krzywka 25.Ponadto w cylindrze 10 jest zastawka 26 rozdzielajaca komore 15 od komory 16. Walek 24 jest polaczony zoska 27, na której osadzona jest sterownicza dzwignia 28. Obrót dzwigni 28 powoduje obrót elementu 19.Ruch elementu 19 np. wprawo, wywoluje przeplyw oleju z komory 16 do komory 14, przy czym opory przeplywu oleju zmieniaja sie odpowiednio do zmiany szerokosci szczeliny miedzy przegroda 17 a elementem 19, a przez to w chwili gdy czesc 12 znajduje sie naprzeciw przegrody 17 nastepuje zwolnienie obrotu walka 23, a w konsekwencji zmniejszenie predkosci przestawiania tloczka 3 rozdzielacza.W odmianie wykonania przedstawionej na fig. 7 w zastosowaniu do rozdzielacza z obrotowym tloczkiem 29, cylinder 10 jest wykonany wewnatrz tloczka 29 od jego czola, a element 19 w ksztalcie krazka 24 i krzywki 25 jest przymocowany do kadluba 1 rozdzielacza w jego wzdluznej osi 8.Rozdzielacz hydrauliczny z tloczkiem przesuwnym w odmianie wykonania, ma w cylindrze 10 (fig. 8) zewnetrzna tuleje 30 przesuwna po wewnetrznej powierzchni cylindra 10 i wewnetrzna tuleje 31 przesuwna w tulei 30. Tuleje 30 i 31 maja przegrody 17, a w przegrodach 17 wspólosiowe gwintowane otwory 32 z gwinta¬ mi o przeciwnym kierunku zwojów. W otwory 32 jest wkrecony gwintowany trzpien 33. Koniec trzpienia 33 wystaje poza cylinder 10. Przez pokrecanie trzpienia 33 przegrody 17 zblizaja sie do siebie lub oddalaja. Gdy wzrosnie ilosc oleju Q tloczonego pompa do rozdzielacza, ulega skróceniu dlugosc drogi fazy I. Wówczas hamo¬ wanie ruchu tloczka 3 powinno nastapic po posunieciu go o mniejszy odcinek. Uzyskuje sie to przez zblizenie przegród 17 w kierunku do siebie. Dzieki temu odleglosc przegród 17 od srodkowej czesci 12 elementu 19 ulegnie skróceniu przy srodkowym polozeniu tloczka 3, a wiec przy przestawianiu tloczka 3 a zarazem elementu 19 hamowanie nastapi po odbyciu krótszej drogi. Urzadzenie to spelni wiec swoje zadanie skutecznie przy kazdej zadanej wydajnosci pompy Q.Rozdzielacz hydrauliczny z tloczkiem obrotowym w odmianie wykonania (fig. 9 i 10) ma w cylindrze 10 • 5<5 34 slizgajace sie po wewnetrznej powierzchni cylindra 10. Plytki 34 maja przegrody 17 i sa zakonczone zebatkami 35. Szerokosc zebatek 35 jest tak dobrana, ze po umieszczeniu plytek w cylindrze 10 zebatkami 35 ku sobie, zebatki 35 sa ulozone równolegle jedna obok drugiej. Zebatki 35 zazebiaja sie z zebatymi kólkami 36 osadzonymi na oskach 37 w sciankach cylindra 10, przy czym konce osiek 37 wystaja poza cylinder 10. Przez krecenie kólek 36 zbliza sie lub oddala przegrody 17 od srodkowej czesci 12 elementu 19, przez co hamowanie obrotu tloczka rozdzielacza nastepuje wczesniej lub pózniej. Regulacji ustawienia przegród 17 dokonuje sie stosownie do wydajnosci pompy Q. PL PL