SE462175B - Elektrohydrauliskt instaellningsmanoeverdon foer kontinuerlig reglering - Google Patents

Description

462 175 FR-skriften l 311 466 anvisar istället ett inställnings- manöverdon med automatisk kontraventil i form av en ven- tilkombination. Denna kombination uppvisar en liten kolvpâverkad ventil, som stänger vid en tryckstegring av det från pumpen matade tryckmedlet mot kraften av en âterföringsfjäder, och en fjäderbelastad tryckhållar- ventil, som vid tryckstegringen friger vägen till funk- tionsorganet. Detta kända inställningsmanöverdon är där- för inte enbart konstruktionsmässigt komplicerat utan uppvisar också avsevärda läck- och tryckförluster.

En som funktionsorgan tjänande kolv är på sedvanligt sätt avtätad mot cylindern medelst 0-ring - eller man- schettätning. De vid denna typ av tätning uppträdande friktionskrafterna förorsakar vid mot kraften av en fjäder arbetande inställningsmanöverdon en sådan stor hysteres, att dess användning för en kontinuerlig reg- lering knappast är möjlig.

Uppfinningen syftar därför att anvisa ett för kontinuer- lig reglering lämpat elektrohydrauliskt inställnings- manöverdon, som endast behöver ett enda ledningspar som matning.

Det uppställda problemet löses enligt uppfinningen genom de i kravets l kännetecknade del angivna särdragen.

I de beroende patentkraven är föredragna utföringsformer angivna.

Fördelarna med det uppfinningsenliga inställningsmanöver- donet framgår av den efterföljande beskrivningsdelen.

I anslutning till ritningarna beskrives ett utföringsex- empel av uppfinningen, och visas i: 462 175 fig 1 ett elektrohydrauliskt inställningsmanöverdon, del- vis i längsnitt, fig 2 ett längdsnitt genom inställningsmanöverdonets en- ligt fig l kontraventil, fig 3 ett kopplingsschema för inställningsmanöverdonets anslutning, fig 4 ett diagram över arbetskaraktäristiken till en svängankarpump, fig. 5 ett diagram över inställningsmanöverdonets arbets- karakteristik, fig 6 ett diagram över inställningsmanöverdonets tids- arbetskarakteristik.

Det i fig 1 visade inställningsmanöverdonet är anbragt i ett hölje, som består av en övre cylinderdel 10 och en undre cylinderdel 12. Inuti det cylindriska höljet är en hålformig kolv 14 styrd och tätad mot cylinderväggen med- elst ett rullmembran 16. Utrymmet under rullmembranet 16 är ett med en hydraulvätska 18 delvis fyllt förrådsrum 20.

Ovanför hydraulvätskans 18 yta förefinnes en gaskudde 22.

Utrymmet ovanför rullmembranet 16 är arbetsrummet 24.

Rullmembranet 16 är inspänt mellan de båda cylinderdelar- nas 10 flänsar.

Kolven 14 är förspänd i riktning mot arbetsrummet 24 genom kraften hos en inuti höljet anordnad âterföringsfjäder 26.

Inom kolven 14 är en med en kontraventil 28 förbunden, elektriskt drivbar svängankarpump 30 anordnad. En två- trâdig till-ledning 32 till svängankarpumpen 30 är förd ut ur den undre höljesdelen 12. Kolven 14 är förbunden med en slid 34 över kontraventilen 28 och svängankarpumpen 30, vilken slid är förd i ett med den undre höljesdelen 12 för- bundet styrlager 36 och tätad medelst en O-ringtätning 38. 462 175 10 15 20 25 30 Pumpen 30 uppvisar en insugningsöppning 40, som, obero- ende av inställningsmanöverdonets läge, alltid befinner sig under hydraulvätskans 18 yta. Den med pumpen 30 för- bundna kontraventilen 28 är via en första öppning 42 för- bunden med arbetsrummet 24. över en andra öppning 44 är kontraventilen 28 förbunden med förrådsrummet 20, enär den undre änden 46 av den klockliknande kolven 14 är öppen. Man ser i fig l, att kolvens 14 kant vid den und- re änden 46 uppvisar en större diameter än kolven i dess övriga område, för att tjäna som styrning inom den undre cylindriska höljesdelen 12.

I fig 2 är kontraventilen 28 visad i detalj. Kontraventil- en 28 uppvisar ett ventilhus 48, som under förmedling av ett membran 50 är förbundet med pumpen 30. Membranet 50 är en cirkelformig metallskiva av ringa tjocklek. Pumpens 30 trycksida är bildad genom en kanal 52, som mynnar koaxiellt emot membranets 50 undersida. I dess i fig 2 visade viloläge är kanalen 52 tillsluten genom membranet 50. Pâ membranets 50 översida ligger mittemot kanalen 52 ett ventilsäte 54, som är förbundet med den i förråds- rummet 20 mynnande, andra öppningen 44. I viloläge be- finner sig membranet 50 på ett avstånd 56 från ventil- sätet 54, så att den andra öppningen 44 är förbunden med ett ovanför membranet 50 anordnat ringformigt utrymme 58.

Det ringformiga utrymmet 58 är alltid förbundet med den i arbetsutrymmet 24 mynnande, första öppningen 42 över mot varandra vinklade kanaler. Membranet 50 uppvisar, för- utom sitt centrum, åtminstone en genomföringsöppning 60, som i membranets viloläge är stängd mot pumpens 30 övre yta.

Fig 3 visar ett kopplingsschema, där det i fig l visade inställningsmanöverdonet är betecknat med 62. Detta in- 10 15 20 25 30 462 175 ställningsmanöverdon 62 är över den tvâtrådiga förbind- elseledningen 32 förbundet med en regulator 64, som å sin sida uppvisar en nätanslutning 66 och är förbunden med en kännare 68. Kännaren 68 kan exempelvis vara en temperaturkännare. Regulatorn 64 är avsedd för en kon- tinuerlig styrning och levererar följaktligen en kon- tinuerligt föränderbar styrsignal över ledningen 32 till inställningsmanöverdonet 62, som är avsett för om- ställning av ett inställningsorgan, såsom exempelvis en ventil eller en luftklaff. Styrsignalen är en spän- ningsvariabel växelström med sinus- kantvåg- eller såg- tandform. Förbindelseledningens 32 två trådar mellan regulatorn 64 och inställningsmanöverdonet 62 är utbyt- bara utan negativa verkningar. Styrsignalen tillföres i inställningsmanöverdonet 62 pumpen 30, som förutsät- tes vara känd.

Fig 4 visar i ett diagram pumpens arbetskarakteristik i form av en kurva 70 varvid matarspänningen är uttryckt i procent på'abskissan och det dynamiska trycket är ut- tryckt i procent på ordinataxeln.

Fig 5 visar inställningsmanöverdonets arbetskarakteri- stik, varvid på abskissan anges matningspänningen och på ordinataxeln slidens 34 inställningssträcka. Motsvar- ande kurva 72 är dubbelt utdragen för att visa, att en hysteres är förhanden på ett avstånd 74.

Fig 6 visar inställningsmanöverdonets tidsarbetskarakte- ristik i form av kurvor vid 50, 60, 70 och 80 procent av matarspänningen. Abskissan är i denna figur tidaxeln under det att på ordinataxeln är inställningssträckan angiven i procent. 462 10 15 20 25 30 175 6 I anslutning till fig l och 3 beskrives nu inställnings- manöverdonets verkningssätt. Om en elektrisk växelspän- ningssignal med lämplig frekvens och tillräcklig storlek pålägges den elektriska till-ledningen 32, så börjar svängankarpumpen 30 att arbeta. Den suger över öppningen 40 hydraulvätska 18 från förrådsrummet 20 och matar denna genom kontraventilen 28 och den första öppningen 42 till arbetsutrymmet 24. För att'den matade hydraulvätskan skall få rum där, måste kolven 14 med rullmembranet 16, åter- strömningsventilen 28, pumpen 30 och sliden 34 i motsvaran- de grad röra sig nedåt i riktning mot styrlagret 36. Denna rörelse pågår till dess att det föreligger jämnvikt mellan pumpens 30 matartryck respektive den detta motsvarande kolvkraften och återföreningsfjäderns 26 motkraft.

Om den elektriska växelspänningssignalen storleksmässigt reduceras, sänks det av pumpen 30 bildade matartrycket i enlighet med arbetskarakteristiken i fig 4. Trycket i ar- betsutrymmet 24 är då, till följd av återställningsfjäd- erns motkraft, högre än pumptrycket. I detta fall låter kontraventilen 28 hydraulvätska 18 strömma tillbaka till förrådsutrymmet 20 genom den andra öppningen 44. Däri- genom rör sig kolven 14 så långt tillbaka, och återställ- ningsfjädern avlastas, att jämnvikt på nytt uppnåtts.

Kontraventilen 28 enligt fig 2 arbetar därvid på följan- de sätt: Om pumpen 30 börjar mata hydraulvätska genom kanalen 52, så välver sig först membranet 50 i dess mel- lersta zon, till dess det anligger mot ventilsätet 54 och stänger den andra öppningen 44. I fortsättningen välves membranet så långt in i det ringformiga utrymmet 58, att genomsläppningsöppningen 60 höjes från pumpens yta och hydraulvätska matas genom den första öppningen 42 in i arbetsutrymmet 24 (fig 1). Vid jämnvikt mellan 10 15 20 25 :1 462 175 kolvkraft och återföringsfjäderns motkraft upphör mat- ningen. Trycket framför och bakom membranet 50 jämnar till följd därav nästan ut sig, varvid membranet lyfter sig något litet från ventilsätet 54 och en mycket liten läckmängd hydraulvätska kan avgå genom den andra öpp- ningen 44 till förrådsutrymmet 20. Om pumpens 30 matar- tryck sjunker, så är trycket i arbetsutrymmet 24 högre och medverkar till att membranet 50 återgår till vilo- läge. Därvid lyftes det från ventilsätet 54 och friger återgångsöppningen 44 genom vilken nu hydraulvätska strömmar tillbaka till förrådsutrymmet 20, till dess att ny jämnvikt inställt sig.

Aterströmningsventilens 28 känslighet och genomström- ningsmängd kan på enkelt sätt påverkas genom motsvaran- de dimensioneringsval.

Svängankarpumpen 30 är lämpligen dimensionerad för en märkspänning av exempelvis 220 V eller 24 V vid en frek- vens av 50 Hz.

Den styrsignal som skall levereras av regulatorn 64 bör uppvisa en spänning mellan ungefär 30 % och 100 % av märkspänningen. Detta kan ske i form av en ändring av sinusspänningen, exempelvis över en regleringstransfor- mator eller genom fasstyrning.

Vid inställningsmanöverdonet enligt uppfinningen utnytt- jas den spänningsberoende, kontinuerliga arbetskarakte- ristiken hos svängankarhydraulpumpen för att uppnå en kontinuerlig omställbarhet av inställningsmanöverdonet 62. Den i anslutning till fig 2 beskrivna kontraventil- en 28 kan arbeta tillförlitligt vid mycket små tryck- 462 175 10 15 20 skillnader, enär den uppvisar blott en enda rörlig del, nämligen det friktionsfattiga, rörliga membranet 50 som avspärrningsorgan.

Användningen av det kolven tätande membranet 16, som företrädesvis är ett tunnväggigt rullmembran, bjuder knappast något motstånd vad avser kolvens 14 funktion, varför endast ringa matningskrafter erfordras. För små manövervägar kan också veckade metallbälgar användas, vilka arbetar friktionsfritt. Användningen av ett rull- membran eller en veckad bälg samt konstruktionen av kon- traventilen med membran som enda rörligt element, bil- dar väsentliga förutsättningar för att uppnå en kontinu- erlig arbetskarakteristik vid ett med endast två trådar matat, mot kraften av en âterföringsfjäder arbetande in- ställningsmanöverdon.

Genom uppfinningen förenklas inte bara konstruktionen för ett sådant inställningsmanöverdon, utan även den elektris- ka installationen i den för reglering avsedda anläggning- en. Därjämte säkerställer de få, rörliga delarna en i stor utsträckning störningsfattig drift.

Claims (8)

462 175 P A T E N T K R A V

1. Elektrohydrauliskt inställningsmanöverdon för konti- nmnlig reglering med en svängankarpump (3w för en hydraul- vätska (18), varvid den matade hydraulvätskan i beroende av en tillförd styrsignal omställer ett funktionsorgan (ln), drivet av hydraulvätsketrycket i ett arbetsutrymme (2L) mot kraften av en återföringsfjäder (26) och med en i beroende av trycket verkande kontraventil (28), k ä n n e t e c k n a t därav, att svängankarpumpen (30) är direkt matad av den i form av en växelströmsignal med föränderbar spänning tillförda styrsignalen, för att direkt i beroende av spänningen hos den tillförda styrsignalen bilda ett föränderbart tryck på hydraul- vätskan (18) och att kontraventilen (28) har ett styrelement bestående av ett membran (50),inrättat att styra återflödet av hydraulvätska i beroende av skillnadstrycket mellan svängankar- pumpen (30) och funktionsorganets (lü) arbetsutrymme (2H).

2. Inställningsmanöverdon enligt krav l, k ä n n e - t e c k n a t därav, att kontraventilens (28) membran (50) är anordnat mellan pumpens (30) trycksida (52) och funkti .s- organets (lü) arbetsutrymme (20) eller ett med arbetsutrymmet (24) förbundet rum (58), varvid ett med membranet (50) samverkande ventilsäte (SH) är anordnat på arbetsutrymmessidan, vars genom membranet (50) tillslutbara öppning (HU) är förbunden med ett förrådsutrymme (20) för hydraulvätskan (18).

3. Inställningsmanöverdon enligt krav 2, k ä n n e- t ec k n a t därav, att membranet (50) bort från det med ventilsätet (SH) samverkande stället uppvisar åtminstone en öppning (60), som genom det i viloläge mot en yta anliggande membranet stänges genom denna yta.

4. U. Inställningsmanöverdon enligt krav 2 eller 3, k ä n n e t e c k n a t därav, att pumpens (30) trycksida /o 462 175 är bildad genom en kanal (52), som ligger axiellt mitt emot ven- tilsätet (SH) i membranets (50) centrum.

5. Inställningsmanöverdon enligt något av kraven l~H, k ä n n e t e c k n a t därav, att membranet (50) är en oirkelformig, tunnväggig metallskiva.

6. Inställningsmanöverdon enligt något av kraven 1-5, k ä n n e t e c k n a t därav, att kontraventilen (28) till- sammans med pumpen (30) är monterad åtminstone delvis inom en såsom funktionsorgan tjänande bägarformig kolv (ln), )ars kolvstâng (BU) är fäst vid pumpen (30).

7. Inställningsmanöverdon enligt krav 6, k ä n n e - t e c k n a t därav, att den i ett cylindriskt hölje (lO,l2) styrda kolven medelst ett rullmembran eller en veckad metall- bälg är tätad mot cylinderväggen, under det att kolvstången (3H) genom en O-ringtätning (38) är förd tvärs genom och ut ur höljet (12).

8. Inställningsmanöverdon enligt krav 6 eller 7, k ä n n e t e c k n a t av att på den arbetsutrymmet (24) motsatta sidan om kolven (lä) är förrådsrummet för hydraulvätskan (18) anordnat.