SE1150976A1 - Aktuator - Google Patents

Aktuator Download PDF

Info

Publication number
SE1150976A1
SE1150976A1 SE1150976A SE1150976A SE1150976A1 SE 1150976 A1 SE1150976 A1 SE 1150976A1 SE 1150976 A SE1150976 A SE 1150976A SE 1150976 A SE1150976 A SE 1150976A SE 1150976 A1 SE1150976 A1 SE 1150976A1
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
channel
valve body
actuator
valve
pressure
Prior art date
Application number
SE1150976A
Other languages
English (en)
Other versions
SE544218C2 (sv
Inventor
Anders Hoeglund
Mats Hedman
Original Assignee
Cargine Engineering Ab
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=48141174&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=SE1150976(A1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Cargine Engineering Ab filed Critical Cargine Engineering Ab
Priority to SE1150976A priority Critical patent/SE544218C2/sv
Priority to CN201280051639.1A priority patent/CN104081011B/zh
Priority to US14/353,052 priority patent/US9347466B2/en
Priority to PCT/SE2012/051121 priority patent/WO2013058704A1/en
Priority to EP12841388.7A priority patent/EP2769059B1/en
Publication of SE1150976A1 publication Critical patent/SE1150976A1/sv
Publication of SE544218C2 publication Critical patent/SE544218C2/sv

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L9/00Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically
    • F01L9/10Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by fluid means, e.g. hydraulic
    • F01L9/16Pneumatic means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L9/00Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically
    • F01L9/10Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by fluid means, e.g. hydraulic
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/08Characterised by the construction of the motor unit
    • F15B15/14Characterised by the construction of the motor unit of the straight-cylinder type
    • F15B15/149Fluid interconnections, e.g. fluid connectors, passages
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L9/00Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically
    • F01L9/20Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by electric means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B21/00Common features of fluid actuator systems; Fluid-pressure actuator systems or details thereof, not covered by any other group of this subclass
    • F15B21/12Fluid oscillators or pulse generators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/12Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid
    • F16K31/122Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid the fluid acting on a piston
    • F16K31/1221Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid the fluid acting on a piston one side of the piston being spring-loaded

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)
  • Electrically Driven Valve-Operating Means (AREA)
  • Fluid-Driven Valves (AREA)

Abstract

En aktuator, innefattande en cylinder (1), en i cylindern (1) förskjutbart anordnad aktuatorkolv (2), en tryckfluidkrets med en kanal (3) som mynnar i nämnda cylinder (1), en direkt eller indirekt, elektriskt styrd första ventilkropp (4), anordnad i nämnda kanal (3) för styrning av ett flöde av en tryckfluid i nämnda kanal (3), och en andra ventilkropp (5), anordnad i eller vid nämnda kanal (3) för öppning respektive stängning av kanalen (3). Den andra ventilkroppen (5) är ett med aktuatorkolven (2) fast förbundet element, varvid den första ventilkroppen (4) och den andra ventilkroppen (5) är anordnade i serie med varandra i nämnda kanal (3).Publikationsbild: Figur 1

Description

en inlopps- eller utloppsventil till en förbränningsmotor. De bägge intill varandra liggande ventilkropparna är drivna med hjälp av varsin elektro- magnet, vars aktivering styrs av en till förbränningsmotorn kopplad styrenhet försedd med för ändamålet lämplig mjukvara.
En tryckfluidpuls åstadkoms genom att den av de två ventilkropparna som i kanalen i vilken ventilkropparna är belägna är närmast en hög- tryckskälla bringas att öppna medan den andra ventilkroppen hålls i sitt stängda läge, varpå den första ventilkroppen bringas att stänga och den andra ventilkroppen bringas att öppna. Därigenom kommer en puls av tryckfluid motsvarande den mängd tryckfluid av högt tryck som befunnit sig i kanalen mellan nämnda ventilkroppar att sändas vidare i kanalen i riktning mot aktuatorkolv som därmed bringas i rörelse. En överlappning av den tid under vilken de bägge ventilkropparna öppnar för tryckfluid- flöde kan också förekomma i syfte att öka storleken på den genererade tryckpulsen.
Emellertid har en sådan konstruktion nackdelen att pulsens storlek bestäms på förhand i styrenheten och inte direkt korrelerar till den förskjutning av aktuatorkolven som eftersträvas. För att säkerställa att pulsen inte blir alltför liten, måste pulsen dimensioneras så att den med säkerhet räcker för en given förskjutning av aktuatorkolven. Därmed åtgår onödigt mycket energi för en given förskjutning av kolven, eftersom en säkerhetsmarginal erfordras.
US 5,193,495 visar en ventilstyrningsanordning innefattande en aktuator- kolv som är förskjutbart anordnad i en kammare. Vidare innefattar den visade ventilstyrningsanordningen en första ventil som är anordnad i en första kanal hos en tryckfluidkrets, vilken första kanal mynnar i nämnda kammare och den första ventilen är anordnad att styra ett flöde av en tryckfluid i denna första kanal. Därtill innefattar den visade ventilstyr- ningsanordningen en andra ventilkropp som är anordnad i en andra kanal hos tryckfluidkretsen, vilken andra kanal mynnar i nämnda kammare och den andra ventilen är anordnad att öppna och stänga denna andra kanal.
Således är den första ventilen och den andra ventilkroppen inte anord- nade i serie i en och samma kanal hos tryckfluidkretsen. 10 15 20 25 30 35 Kortfattad beskrivning av uppfinningens syfte Den föreliggande uppfinningen tar sikte på att undanröja ovannämnda nackdelar och tillkortakommanden hos tidigare kända tryckpulsgene- ratorer och aktuatorer och att tillhandahålla en förbättrad aktuator.
Det är även ett syfte med den föreliggande uppfinningen att tillhandahålla en aktuator, som innefattar få elektriska styranordningar, allra helst enbart en elektrisk styranordning.
Kortfattad beskrivning av uppfinningens särdrag Syftet med uppfinningen löses med hjälp av den inledningsvis definierade aktuatorn, som har särdragen definierade i de oberoende kraven.
Föredragna utföranden av den föreliggande uppfinningen är vidare definierade i de beroende kraven.
Enligt en första aspekt av den föreliggande uppfinningen tillhandahålls en aktuator av inledningsvis definierad typ, vilken är kännetecknad av att den andra ventilkroppen är ett med aktuatorkolven fast förbundet element, varvid den första ventilkroppen och den andra ventilkroppen är anordnade i serie med varandra i nämnda kanal. Åtminstone från ett utgångsläge kommer en puls som åstadkoms genom öppnande av den första ventilkroppen, under det att den andra ventilkroppen är i ett öppet läge, att resultera i en förskjutning av aktuatorkolven och därmed en förskjutning av den andra ventilkroppen så att den senare klipper av flödeskommunikationen i kanalen och därmed stänger kanalen, varvid pulsen som driver aktuatorkolven upphör. Därmed får man en direkt korrelation mellan pulslängd och den rörelse som aktuatorkolven utför.
Företrädesvis är nämnda element som bildar den andra ventilkroppen en tapp som skjuter ut från en ände av kolven och in i nämnda kanal.
Det föredras vidare att tappen skjuter in i kanalen i ett cylinderhuvud anordnat vid en ände av cylindern.
Företrädesvis är den andra ventilkroppen anordnad att öppna för fluid- flöde i kanalen i ett första ändläge hos aktuatorkolven. När så den första ventilkroppen öppnas i nämnda ändläge kommer tryckfluid att verka på aktuatorkolven som förskjuts i riktning mot ett andra ändläge. Den andra 10 15 20 25 30 35 ventilkroppen är därvid anordnad att som en följd av förskjutningen av aktuatorkolven förskjutas till en position i vilken den stänger för fortsatt flöde från högtryckskällan i riktning mot aktuatorkolven.
Enligt uppfinningen är den andra ventilkroppen anordnad att stänga för fluidflöde i kanalen i position mellan det första ändläget och ett andra ändläge hos aktuatorkolven. För åstadkommande av en återgång av aktuatorkolven till det första läget innefattar därför aktuatorn en evakueringskanal som mynnar i nämnda cylinder och som även den företrädesvis öppnas/ stängs av nämnda första ventil eller inhyser en ytterligare ventil, lämpligen en direkt eller indirekt, elektriskt styrd/ driven ventil. När denna evakueringskanal öppnas, under det att aktuatorkolven befinner sig i sitt andra ändläge, evakueras tryckfluid och aktuatorkolven återgår till sitt första ändläge. För möjliggörande av en sådan återgång är lämpligen kolven förspänd, företrädesvis med hjälp av ett fjäderorgan, i riktning mot det första ändläget. Fjäderorganet kan vara en mekanisk fjäder eller en gasfjäder. I fallet att aktuatorkolven är förbunden med och driver en inlopps- eller utloppsventil till en förbränningsmotor kan fjädern utgöras av en fjäder som lyfter denna ventil till sitt stängda läge.
Det är vidare föredraget att aktuatorkolvens tapp innefattar ett avsmalnat parti, vilket avsmalnade parti i nämnda första ändläge ligger mitt för kanalen och öppnar för tryckfluidflöde genom denna. Kanalen har företrädesvis en första gren, vilken är rak och i vilken tappen är anordnad att förskjutas, samt en denna gren tvärs löpande andra gren, i vilken den första ventilkroppen är anordnad. Tappen har ett parti med ett tvärsnitt motsvarande tvärsnittet hos den första grenen, vilket parti stänger kanalen så länge det befinner sig mitt för den andra grenen eller i den första grenen mellan den andra grenen och mynningen in i cylinder, här definierat som nedströms den andra grenen. Tappens avsmalnade parti är företrädesvis beläget närmare aktuatorkolven än det grövre partiet. I det första ändläget för aktuatorkolven har denna skjutits till ett läge i vilket det grövre partiet inte längre stänger för fluidflöde genom den första grenen och den andra grenen in i cylindern.
Enligt ett föredraget utförande av uppfinningen bildar aktuatorn en del av en ventilaktuator, vilken innefattar en ventil till en förbränningsmotors 10 15 20 25 30 35 förbränningskammare, varvid aktuatorkolven är operativt förbunden med och driver nämnda ventil.
Enligt ett föredraget utförande av uppfinningen leder nämnda kanal till en högtryckskälla för nämnda tryckfluid och aktuatorkolvens första läge är ett läge i vilket kolven är tillbakadragen och kommer att skjutas mot det andra ändläget när kanalen bringas att öppnas och tryckfluiden tillåts kommunicera med och verka mot aktuatorkolven i nämnda cylinder.
Ytterligare fördelar med och särdrag hos uppfinningen framgår av övriga osjälvständiga krav samt av den följande, detaljerade beskrivningen av föredragna utföranden.
Kortfattad beskrivning av ritningarna En mer fullständig förståelse av ovannämnda och andra särdrag och fördelar hos den föreliggande uppfinningen kommer att framgå av den följande, detaljerade beskrivningen av föredragna utföranden med hänvisning till de bifogade ritningarna, på vilka: Fig. 1 är en schematisk, genomskuren sidovy av en aktuator enligt ett första utförande, varvid aktuatorkolven är belägen i ett första, övre läge, Fig. 2 är en schematisk, genomskuren sidovy av den i figur 1 visade aktuatorn visande aktuatorkolven i ett andra läge, Fig. 3 är en mot figur 1 svarande schematisk, genomskuren sidovy av en aktuator enligt ett andra utförande, och Fig. 4 är en mot figur 2 svarande schematisk, genomskuren sidovy av den i figur 3 visade aktuatorn.
Detaljerad beskrivning av föredragna utföranden Figurerna 1 och 2 visar ett första, föredraget utförande av den föreliggande uppfinningen. Figurerna 1 och 2 visar således en aktuator. Aktuatorn bildar, i det visade föredragna utförandet, del av en ventilaktuator till en internförbränningsmotor. 10 15 20 25 30 35 Aktuatorn innefattar en cylinder 1, en i cylindern 1 förskjutbart anordnad aktuatorkolv 2, en tryckfluidkrets med en kanal 3 som mynnar i nämnda cylinder 1, en direkt eller indirekt, elektriskt styrd första ventilkropp 4, vilken första ventilkropp 4 är anordnad i nämnda kanal 3 för styrning av ett flöde av en tryckfluid i kanalen 3, samt en andra ventilkropp 5, som är anordnad i eller vid kanalen 3 för öppning respektive stängning av kanalen. Den andra ventilkroppen 5 är bildad av en tapp som skjuter ut från aktuatorkolvens 2 ena ände och in i kanalen 3. Den första ventil- kroppen 4 och den andra ventilkroppen 5 är anordnade i serie i nämnda kanal 3, och den inbördes ordningen av den första ventilkroppen 4 och den andra ventilkroppen 5 är av mindre betydelse, dock är det ur ett tillverkningsperspektiv föredraget att den andra ventilkroppen 5 är belägen mellan cylindern 1 och den första ventilkroppen 4. Med elektriskt styrd menas styrd medelst en elektromagnetisk anordning, medelst en piezoelektrisk anordning, etc. Nämnda första ventilkropp 4 kan även kallas första slavventil.
Kanalen 3 kan sägas vara delad i en första gren 3', vilken sträcker sig i kolvens längdriktning och i vilken tappen 5 är förskjutbart anordnad, och en andra gren 3", vilken sträcker sig tvärs nämnda första gren 3' och mynnar frän sidan i den första grenen 3”. Tappen 5 har ett första, grövre parti 5', vilket är beläget avlägset från aktuatorkolven 2 och avsmalnat parti 5” som är beläget närmare aktuatorkolven 2 än det grövre partiet och som är förbunden med det grövre partiet 5' och aktuatorkolven 2. Det första, grövre partiet 5' har ett tvärsnitt som motsvarar tvärsnittet hos kanalens 3 första gren 3', och som följaktligen tätar mot passage av tryckfluid där detsamma är beläget i kanalen 3. Det avsmalnade partiet sträcker sig en sträcka lika med eller längre än avståndet från korsningen mellan kanalens 3 grenar 3', 3” och kanalens 3 mynning ut i cylindern 1.
När kolvens 5 avsmalnade parti 5” befinner sig vid den andra grenens 3” mynning i den första grenen 3', tillåter den således tryckfluid att passera igenom kanalen 3 in i cylindern 1. Denna position motsvarar aktuator- kolvens 2 första, övre ändläge.
I ett föredraget utförande innefattar aktuatorn vidare en trevägsventil. I det i figurerna 1 och 2 visade utförandet utgörs nämnda trevägsventil av en så kallad pilotventil 18 som är anordnad att drivas av en elektromagnet 6. Trevägsventilen kan även utgöras av en piezoelektrisk ventil eller dylik 10 15 20 25 30 35 elektriskt styrd ventil. Pilotventilen 18 är anordnad att alternerande öppna för tryckfluidflöde från en högtryckskälla (HP) och tryckfluidflöde från en lågtryckskälla (LP), varvid valt tryckfluidflöde tillåts strömma in i en aktiveringskanal 19. Vidare är den första ventilkroppens övre ände anordnad i aktiveringskanalen 19 varpå nämnda tryckfluidflöde kan verka mot och förskjuta den första ventilkroppen 4 nedåt. Pilotventilen 18 är företrädesvis förspänd i en riktning uppåt medelst en gasfjäder, mekanisk fjäder eller liknande, varpå en aktivering av elektromagneten 6 får pilotventilen 18 att förskjutas i en första riktning (nedåt) och då elektromagneten 6 stängs av återgår pilotventilen 18 genom att förskjutas i en andra riktning (uppåt). I figurerna visas således att den första ventilkroppen 4 är indirekt elektriskt styrd. I det fall elektromagneten 6 verkar direkt på den första ventilkroppen 4 är den första ventilkroppen 4 direkt elektriskt styrd, dvs. i detta utförande saknas pilotventilen och aktiveringskanalen.
När pilotventilen 18 öppnar för tryckfluidflöde från en högtryckskälla HP till aktiveringskanalen 19 bringas den första ventilkroppen 4 att förskjutas till en nedre position, visad i figur 1. Den första ventilkroppen 4 bringas således att öppna för tryckfluidflöde i kanalen 3 från en högtryckskälla HP med vilken kanalen 3 är förbunden. En puls av tryckfluid kommer då att verka mot och förskjuta aktuatorkolven 2 i cylindern 1 från det läge som visas i figur 1 till och förbi det läge som visas i figur 2, och ytterligare en sträcka till ett icke visat nedre ändläge, den ytterligare på grund av aktuatorkolvens 2 rörelseenergi samt rådande övertryck som i alltjämt råder i cylindern 1. Figur 1 visar således en momentan bild när den första ventilkroppen förskjutits men aktuatorkolven 2 har ännu inte börjat röra sig. De bägge lägena motsvarar kolvens 2 övre ändläge, samt ett läge när tappen 5 precis klippt flödet i kanalen 3. Aktuatorkolvens 2 verkliga nedre ändläge visas inte i figurerna. På sin färd mot det andra ändläget (figur 2) kommer tappens5 grövre parti 5' att positionera sig mitt för den andra grenens 8” mynning i den första grenen 3' och därmed stänga kanalen 8 för fortsatt tryckfluidflöde.
Aktuatorkolven 2 är förspänd i riktning mot det första, övre läget medelst en fjäder 17. I det föredragna utföringsexemplet är aktuatorkolven förbunden med och driver en inlopps- eller utloppsventil 15 till en förbränningsmotors förbränningsrum. Förspänningen är då lämpligen 10 15 20 25 30 35 realiserad genom en fjäder som förspänner nämnda inlopps- eller utloppsventil till sitt stängda läge. Alternativa lösningar på hur förspänningen ska realiseras är dock tänkbara och inom ramen för den föreliggande uppfinningen.
För att möjliggöra en returrörelse hos aktuatorkolven 2 innefattar aktuatorn en evakueringskanal 7, som leder till en lågtryckskälla (LP).
Såväl den förstnämnda till högtryckskällan HP ledande kanalen 3 som evakueringskanalen 7 är anordnade i cylinderhuvudet 8 på cylindern 1. I det i figurerna 1 och 2 visade utföringsexemplet är den första ventil- kroppen 4 även anordnad i nämnda evakueringskanal 7 för styrning av ett flöde av en tryckfluid i evakueringskanalen 7. Den första ventilkroppens 4 rörelse styr således även när evakueringskanalen 7 ska öppnas och evakuering av tryckfluid från cylindern 1 ska ske. I figur 2 visas att pilotventilen 18 har förskjutits för att öppna kommunikation mellan en lågtryckskälla (LP) och aktiveringskanalen 19, och därmed har den första ventilkroppen 4 som är förspänd i riktning uppåt medelst en gasfjäder, en mekanisk fjäder, eller dylikt, förskjutits till den övre positionen. Under det att den första ventilkroppen 4 har förskjutits har kanalen 3 stängts och därpå har evakueringskanalen 7 öppnats för att medge evakuering av tryckfluid från cylindern 1. Alternativt kan det finnas ett litet överlapp mellan stängning av kanalen 3 och öppning av evakueringskanalen 7, för att förkorta slaglängden för den första ventilkroppen 4. När evakuering sker, återgår aktuatorkolven 2, tack vare sin förspänning, från sitt nedre ändläge, via det läge som visas i figur 2 till det i figur 1 visade första, övre ändläget. I fallet att en gasfjäder är anordnad under den första ventil- kroppen 4 skall arean på den första ventilkroppens 4 övre ände som är belägen i aktiveringskanalen 19 att vara större än den nedre änden, för att medge förspänning i riktning uppåt. Företrädesvis skall den övre arean vara femtio procent större än den undre arean. Evakuering kan ytterligare förbättras/ påskyndas genom att låta en ytterligare kanal (inte visad), som är ansluten till en lågtryckskälla, förbindas till kanalen 3 vid en position belägen mellan den första delkanalen 3' och den första ventilkroppen 4.
Denna inte visade kanal skall öppnas samtidigt som evakueringskanalen 7 medelst den första ventilkroppen 4.
Aktuatorn innefattar vidare ett hydrauliskt lås 1 1, bestående av en förlängning av kanalens 3 första gren 3”. Denna förlängning bildar en 10 15 20 25 30 35 kanal 12 i vilken en backventil 13 är anordnad. Kanalen 12 bildar del av en hydraulikkrets. Backventilen 13 är anordnad att tillåta vätska att passera i riktning mot den del av kanalen som utgör förlängningen av den kanal i vilken tappen 5 skjuter in, och att förhindra flöde i motsatt rikt- ning. Dessutom finns i kanalen 12 en hydraulventil, som är anordnad att öppna för evakuering av vätska ur nämnda förlängning av grenen 3' i samband med evakuering av tryckfluiden ur cylindern 1 när aktuator- kolven 2 ska göra en returrörelse till det övre ändläget. Hydraulventilen är i det visade utföringsexemplet förbunden med den första ventilkroppen 4och följer således dennas rörelse, på sådant sätt att den stänger hydraulikkanalen 12 när den första ventilkroppen 4 stänger evakuerings- kanalen 7, och öppnar hydraulikkanalen 12 när den första ventilkroppen 4 öppnar evakueringskanalen 7. På så vis, tack vare det hydrauliska låset, förhindras aktuatorkolven 2 från att oönskat svänga tillbaka från det andra ändläget, visat i figur 2, fram till den tidpunkt i en cykel när evakueringskanalen 7 öppnas för evakuering och återföring av aktuator- kolven 2. Det skall påpekas att hydraulventilen öppnar strax före evakuering via evakueringskanalen 7 sker.
Enligt ett föredraget utföringsexempel styrs aktuatorn, genom styrning från en styrenhet försedd med för ändamålet lämplig mjukvara, att leverera tryckpulser som används för återkommande öppning och stängning av en inlopps- eller utloppsventil 15 till en förbränningsmotors förbränningsrum 16. Aktuatorns aktuatorkolv 2 är därvid, som tidigare nämnts, företrädesvis operativt förbunden med nämnda inlopps- eller utloppsventil och överför direkt sin rörelse till denna. En skjutande puls, som skjuter aktuatorkolven 2 från det figur 1 visade första, övre ändläget åstadkoms genom aktivering och därmed öppning av kanalen 3 medelst den första ventilkroppen 4 under det att evakueringskanalen 7 hålls stängd medelst den första ventilkroppen 4. Tryckfluiden i kanalen 3 kommer då att generera ett tryck i cylindern 1 som förskjuter kolven 2 mot nämnda andra läge. När tappens 5 första, grövre parti 5' förskjutits så långt att det täcker kanalens 3 andra gren 3", stänger den kanalen 3 och klipper därmed av pulsen. Kolven 2 fortsätter att röra sig tack vare det sin rörelseenergi samt det övertryck som alltjämt råder i cylindern, och når sedan det andra ändläget när fjädern absorberat den energin. Nu är den motorventil som drivs av aktuatorn öppen, och mjukvaran i styrenheten bestämmer hur länge den ska vara det med hänsyn till ytterligare drift- 10 15 20 25 30 35 10 parametrar hos motorn som bildar indata till styrenheten. Under tiden, från det att tappen 5 stängt för flöde i kanalen 3, styrs den första ventil- kroppen 4 att åter stänga kanalen 3. När motorventilen åter ska stängas styrs elektromagneten 6 och den första ventilkroppen 4 först stänger kanalen 3 och sedan öppnar evakueringskanalen 7, varvid den medelst en fjäder 17 förspända aktuatorkolven 2 återgår till det i figur 1 visade läget.
I figur 1 och 2 visas även en lägessensor 20, som företrädesvis är av kontakttyp. En fjäderbelastad kula av elektriskt ledande material sitter monterad i en elektriskt isolerad hylsa i cylinderhuvudet 8. Kulan sticker in i kanalens 3 första gren 3”. I utgångsläget är kulan inte jordad. När aktuatorn aktiveras och tappens 5 grövre parti 5' passerar kulan uppstår elektrisk kontakt med jord. Eftersom kulan är förbunden med en strömkälla via ett motstånd kan man ta ut en signal vid en signalutgång 21 som indikerar att tappen 5 och således aktuatorkolven 2 har passerat ett visst läge. Denna signal kan då användas som on / off-givare för indikering av aktuatorkolvens 2 läge. Tappen 5 kan även förses med ytterligar spår som ger elektrisk kontakt eller avbrott vid ytterligare förflyttning av tappen 5. Därigenom kan multipla lägen på aktuatokolven 2 identifieras. Detta kan användas för kalibrering av ventillyft och för andra ändamål beroende på applikation.
Figurerna 3 och 4 visar ett andra utförande av den föreliggande uppfin- ningen. Lika delar har samma hänvisningsbeteckning och bara det som skiljer från det först utföringsexemplet kommer att beskrivas.
Till skillnad från det första utföringsexemplet visar i figurerna 1 och 2 har det andra utföringsexemplet visat i figurerna 3 och 4 även en tredje ventilkropp 9 som är anordnad i nämnda evakueringskanal 7 för styrning av ett flöde av en tryckfluid i evakueringskanalen 7. Genom styrning av den andra ventilkroppen 9 bestäms när evakueringskanalen 7 skall öppnas och evakuering av tryckfluid från cylindern 1 ska ske. Den andra ventilkroppens 9 övre ände anordnad i aktiveringskanalen 19 varpå nämnda tryckfluidflöde kan verka mot och förskjuta den andra ventil- kroppen 9 på liknande sätt som den första ventilkroppen 4. Då den andra ventilkroppen 9 och den första ventilkroppen 4 båda ändar i samma aktiveringskanal 19 kommer förskjutning av den andra ventilkroppen 9 och den första ventilkroppen 4 att ske parallellt. Hydraulventilen är i det 10 15 20 25 30 35 11 visade andra utföringsexemplet förbunden med den andra ventilkroppen 9 och följer således dennas rörelse, på sådant sätt att den stänger hydraulikkanalen 12 när den andra ventilkroppen 9 stänger evakuerings- kanalen 7, och öppnar hydraulikkanalen 12 när den andra ventilkroppen 9 öppnar evakueringskanalen 7.
Pilotventilen 18 och elektromagneten 6 utgör ett exempel på en trevägs- ventil som kan utföras på ett flertal sätt med tryckavlastad eller icke tryckavlastad teknik. I den nuvarande konstruktionen är den inte tryckavlastad och högtrycket används för återföring av pilotventilen 18, såsom en gasfjäder. Utan tryckavlastning ökar stängningshastigheten med trycket vilket motverkar drivtryckets inverkan på ventiltidens duration när aktuatorn används som ventilaktuator. Ventilaktuatorns duration blir därmed mindre känslig för variationer i drivtrycket. Pilotventilen 18 har i det visade, föredragna utförandet två ventilkäglor som är sfäriska alternativt koniska, för att erhålla förbättrad centrering och tätning.
Sfäriska är dessutom okänsliga för vinkelfel. För att minska kraften för att öppna pilotventilen är det fördelaktigt om konvinkeln ß, alternativt sfärens anliggningsvinkel i sätet är utformad så att tätning sker så nära hålets centrum som möjligt. Det är fördelaktigt om konvinkeln, alternativt sfärens anliggningsvinkel i sätet utformas så att öppningsarean maximeras under bivillkoret att tillräckligt god självcentrering samtidigt uppnås. Företrädesvis med en konvinkel ß på ventilkäglan i intervallet 80- 130 grader, företrädesvis 106 grader. Företrädesvis är både ventilkägla och säte av metall där ventilkäglan skall vara hårdare än ventilsätet. Sätet är företrädesvis av så mjukt material och utformat så att det initialt formas och anpassar sig till ventilkäglan så att god täthet uppnås.
Ytterligare en fördel med en så kallad sätesventil, till skillnad från en slidventil som visas i övriga figurer, är att täthet kan uppnås i ändlägena samt att relativt stor area kan uppnås för en given håldiameter och slaglängd. För ytterligare minskning av läckage samt för dämpning av studs är det möjligt att belägga ventilsäten med en elastomer såsom, t ex, vulkaniserat gummi.
I icke aktiverat läge stänger högtrycket pilotventilen 18 så att styrtrycket blir lågt. Vid aktivering öppnas högtrycksledningen och lågtrycksledningen stängs så att styrtrycket blir högt. Returfjäder är därför inte nödvändig. 10 15 20 12 Med extra returfjäder kan dock återgången snabbas upp vilket kan vara fördelaktigt vid låga drivtryck.
Tänkbara modifikationer av uppfinningen Uppfinningen är ej begränsad blott till de ovan beskrivna och på ritningarna visade utförandena, vilka enbart har illustrerande och exemplifierande syfte. Denna patentansökning är avsedd att täcka alla anpassningar och varianter av de föredragna utförandena beskrivna häri, och följaktligen är den föreliggande uppfinningen definierad av ordalydelsen av de bifogade kraven och desammas ekvivalenter. Således kan utrustningen modifieras på alla tänkbara sätt inom ramen för de bi- fogade kraven.
Det skall påpekas att all information om /rörande termer såsom ovanför, under, övre, nedre, etc., skall tolkas/ läsas med utrustningen orienterad i enlighet med figurerna, med ritningarna orienterade på sådant sätt att hänvisningsbeteckningarna kan läsas på ett korrekt sätt. Således, indikerar dylika termer enbart inbördes förhållanden i de visade utförandena, vilka förhållande kan ändras om den uppfinningsenliga utrustningen förses med en annan konstruktion /design.
Det skall påpekas att även om det ej är uttryckligen angivet att särdrag från ett specifikt utförande kan kombineras med särdragen i ett annat utförande, skall detta anses uppenbart då så är möjligt.

Claims (8)

10 15 20 25 30 35 13 Patentkrav
1. Aktuator, innefattande - en cylinder (1), - en i cylindern (1) förskjutbart anordnad aktuatorkolv (2), - en tryckfluidkrets med en kanal (3) som mynnar i nämnda cylinder (1), - en direkt eller indirekt, elektriskt styrd första ventilkropp (4), anordnad i nämnda kanal (3) för styrning av ett flöde av en tryckfluid i nämnda kanal (3), och - en andra ventilkropp (5), anordnad i eller vid nämnda kanal (3) för öppning respektive stängning av kanalen (3), kännetecknad av, att den andra ventilkroppen (5) är ett med aktuatorkolven (2) fast förbundet element, varvid den första ventilkroppen (4) och den andra ventilkroppen (5) är anordnade i serie med varandra i nämnda kanal (3).
2. Aktuator enligt krav 1, kännetecknad av, att den andra ventilkroppen (5) är en tapp som skjuter ut från en ände av kolven (2) och in i nämnda kanal (3).
3. Aktuator enligt krav 2, kännetecknad av, att den andra ventilkroppen (5) skjuter in i kanalen (3) i ett cylinderhuvud (8) anordnat vid en ände av cylindern (1).
4. Aktuator enligt något av kraven 1-3, kännetecknad av, att den andra ventilkroppen (5) är anordnad att öppna för fluidflöde i kanalen (3) i ett första ändläge hos aktuatorkolven (2).
5. Aktuator enligt något av kraven 1-5, kännetecknad av, att den andra ventilkroppen (5) är anordnad att stänga för fluidflöde i kanalen (3) i position mellan det första ändläget och ett andra ändläge hos aktuatorkolven (2).
6. Aktuator enligt krav 2, kännetecknad av, att nämnda tapp (5) innefattar ett avsmalnat part, vilket avsmalnade parti ligger mitt för kanalen (3) och öppnar för tryckfluidflöde genom denna i nämnda första ändläge.
7. Aktuator enligt något av kraven 1-6, kännetecknad av, att den bildar en del av en ventilaktuator, vilken innefattar en ventil (15) till en 14 förbränningsmotors förbränningskammare (16), och att aktuatorkolven (2) är operativt förbunden med och driver nämnda ventil (15).
8. Aktuator enligt något av kraven 1-7, kännetecknad av, att nämnda kanal (3) leder till en högtryckskälla (HP) för nämnda tryckfluid och att aktuatorkolvens (2) första läge är ett läge i vilket kolven (2) är tillbakadragen och kommer att skjutas till det andra läget under det att kanalen (3) bringas att öppnas och tryckfluiden tillåts kommunicera med och verka mot aktuatorkolven (2) i nämnda cylinder (1).
SE1150976A 2011-10-21 2011-10-21 Tryckfluidstyrd aktuator SE544218C2 (sv)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE1150976A SE544218C2 (sv) 2011-10-21 2011-10-21 Tryckfluidstyrd aktuator
CN201280051639.1A CN104081011B (zh) 2011-10-21 2012-10-19 致动器
US14/353,052 US9347466B2 (en) 2011-10-21 2012-10-19 Actuator
PCT/SE2012/051121 WO2013058704A1 (en) 2011-10-21 2012-10-19 Actuator
EP12841388.7A EP2769059B1 (en) 2011-10-21 2012-10-19 Actuator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE1150976A SE544218C2 (sv) 2011-10-21 2011-10-21 Tryckfluidstyrd aktuator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SE1150976A1 true SE1150976A1 (sv) 2013-04-22
SE544218C2 SE544218C2 (sv) 2022-03-08

Family

ID=48141174

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE1150976A SE544218C2 (sv) 2011-10-21 2011-10-21 Tryckfluidstyrd aktuator

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9347466B2 (sv)
EP (1) EP2769059B1 (sv)
CN (1) CN104081011B (sv)
SE (1) SE544218C2 (sv)
WO (1) WO2013058704A1 (sv)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE543886C2 (sv) 2012-07-06 2021-09-14 Freevalve Ab Aktuator för axiell förskjutning av en gasväxlingsventil vid en förbränningsmotor
SE538239C2 (sv) * 2013-07-08 2016-04-12 Freevalve Ab Aktuator för axiell förskjutning av ett objekt
SE540359C2 (sv) * 2013-10-16 2018-08-07 Freevalve Ab Förbränningsmotor
US9399933B2 (en) * 2014-02-28 2016-07-26 Plymouth Machine Integration, Llc Valve assembly
DK178547B1 (en) * 2014-11-27 2016-06-13 Man Diesel & Turbo Filial Af Man Diesel & Turbo Se Tyskland A valve system for an internal combustion engine
SE540421C2 (sv) * 2015-04-16 2018-09-11 Freevalve Ab Aktuator för axiell förskjutning av ett objekt
US10352761B2 (en) * 2016-08-22 2019-07-16 United Technologies Corporation Piezo actuated high speed air valve used for blade and component excitation
US10197436B2 (en) * 2016-08-22 2019-02-05 United Technologies Corporation Fluid pulse device and method of exciting gas turbine engine turomachinery components
EP3516188B1 (en) 2016-09-23 2020-10-28 Volvo Truck Corporation A method for controlling an internal combustion engine system
US10775269B2 (en) * 2017-02-08 2020-09-15 Raytheon Technologies Corporation Blade health inspection using an excitation actuator and vibration sensor
CA3101339A1 (en) * 2018-06-06 2019-12-12 Baker Hughes Pressure Control Lp Multi-motion fail-safe operating gate valve
WO2021185755A1 (en) * 2020-03-18 2021-09-23 Engine Solutions Scandinavia Ab Valve arrangement for a combustion engine

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DK154165C (da) * 1983-01-20 1989-04-03 Man B & W Diesel As Hydraulisk aktiveringsmekanisme for en gasvekselventil i en forbraendingsmotor
JPS59170414A (ja) * 1983-03-18 1984-09-26 Nissan Motor Co Ltd 油圧式弁駆動装置
US4724801A (en) * 1987-01-15 1988-02-16 Olin Corporation Hydraulic valve-operating system for internal combustion engines
US5193495A (en) 1991-07-16 1993-03-16 Southwest Research Institute Internal combustion engine valve control device
DE19501495C1 (de) 1995-01-19 1995-11-23 Daimler Benz Ag Hydraulische Ventilsteuervorrichtung
DE60135660D1 (de) 2000-07-10 2008-10-16 Cargine Engineering Ab Druckwellengenerator
SE522165C2 (sv) 2002-05-30 2004-01-20 Cargine Engineering Ab Metod och anordning för generering av tryckpulser
SE522163C2 (sv) 2002-05-30 2004-01-20 Cargine Engineering Ab Metod och anordning för tryckpulsgenerering
SE526975C2 (sv) 2004-03-01 2005-11-29 Cargine Engineering Ab Metod för generering av tryckpulser, tryckpulsgenerator och en med en sådan försedd kolvmotor
SE531265C2 (sv) 2006-01-16 2009-02-03 Cargine Engineering Ab Metod och anordning för drivning av en ventil till en förbränningsmotors förbränningskammare, och en förbränningsmotor
DE102006051603A1 (de) 2006-11-02 2008-05-15 Dr.Ing.H.C. F. Porsche Ag Verfahren und Vorrichtung zur Ventilhuberfassung
SE535886C2 (sv) 2011-06-03 2013-02-05 Ase Alternative Solar Energy Engine Ab Tryckpulsgenerator

Also Published As

Publication number Publication date
CN104081011B (zh) 2017-04-05
SE544218C2 (sv) 2022-03-08
US20140238009A1 (en) 2014-08-28
WO2013058704A1 (en) 2013-04-25
US9347466B2 (en) 2016-05-24
EP2769059A1 (en) 2014-08-27
EP2769059B1 (en) 2016-12-07
EP2769059A4 (en) 2015-09-23
CN104081011A (zh) 2014-10-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SE1150976A1 (sv) Aktuator
EP1783356B1 (en) Fuel injector
JP6400781B2 (ja) 可変流量制御を伴う直接作動式圧電燃料インジェクタ
US7383819B1 (en) Electromagnetic valve device and fuel injection apparatus with the valve device
US11193464B2 (en) Fuel injection valve
US6899068B2 (en) Hydraulic valve actuation system
SE535886C2 (sv) Tryckpulsgenerator
JP4173821B2 (ja) 内燃機関用の燃料噴射装置
CN104641080A (zh) 用于轴向移动内燃机中的换气阀的致动器
CN107567535B (zh) 用于物体的轴向移动的致动器
SE522163C2 (sv) Metod och anordning för tryckpulsgenerering
JP6017690B2 (ja) 流れ制御システム
CN101067388B (zh) 具有带定位部件的中心偏压滑阀的阀促动器组件
JP2003524725A (ja) 内燃機関用燃料噴射系のインジェクタのためのコンパクト構造の二段式電磁弁
EP1870594A1 (en) Fuel injection valve
WO2009045422A1 (en) Variable displacement pump with an anti-stiction device
US9500169B2 (en) Lever device and a fuel injection valve
SE522165C2 (sv) Metod och anordning för generering av tryckpulser
SE540421C2 (sv) Aktuator för axiell förskjutning av ett objekt
EP3009619B1 (en) Gas exchange valve actuator for axial displacement of a gas exchange valve of a combustion engine
EP0350177A1 (en) Fluid control valves
JP2008008163A (ja) 燃料噴射弁
JP4838182B2 (ja) 凍結対応バルブ
CN107288699A (zh) 一种压电驱动的无凸轮轴气门驱动机构
US6644280B2 (en) Method for injection fuel, with multiple triggering of a control valve