JP3924043B2 - 誘導負荷を分離及び緩和する制御システム - Google Patents
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Description
【発明の属する分野】
本発明は、一般に、複数の流体の負荷を同時に制御するための制御システムに関する。特に、本発明は、複数の独立した流体の負荷を同時に制御するための統合的な制御弁に関する。特定的に、本発明は、システムの制御及び又は安全(relief)機能をもたらすためのシステムポンプによって発現される圧力容量を越える誘導負荷圧力を分離する分離(isolation)セクションを含む、複数の流体の負荷を同時に制御するための制御システムに関する。
【0002】
【従来の技術及び発明の解決しようとする課題】
負荷独立比例流れ(load-independent, proportional flow)制御型の負荷感知流体制御システムは、一般に、負荷のための方向制御弁の計量オリフィスの下流に配置される圧力補償弁を有している。負荷圧力信号は、方向制御弁の下流、又はおそらく、より一般的には圧力補償弁の下流を感知したものである。通常、負荷圧力信号回路は、最も高い負荷圧力信号を各々の負荷のための圧力補償弁のスプリングチャンバに接続する。このような在来のシステムは、ワークセクションの負荷特性がシステムポンプの作動範囲内に継続的に維持され、また、若干の流体モータの変動に耐えられるところの応用にはほぼ効率的であるとされている。
【0003】
しかし、このような流体制御システムの多くの応用では、負荷流出(load drift)又は負荷流入(load sinking)が許容され得ない。また、制御システムの1以上のワークセクションが大きい負荷を断続的に想定している幾つかのシステムは、操作パラメータを有している。ワークセクションの流体モータのいずれかの負荷がシステムポンプによって発現される最も高い圧力以上であるとき、誘導負荷(induced load)が負荷圧力信号回路に導入される。このような在来の制御システムでの最も高い負荷圧力信号のような誘導負荷の導入は、最も高い負荷圧力のときに全てのワークセクションの圧力補償弁に作用し、これら圧力補償弁を分離し、ワークセクションが、需要とは無関係の流れを全く出力しない。さらに、負荷感知安全弁に作用する誘導負荷が、制御不能に流出する誘導負荷になる。
【0004】
近年、制御システムにおける流出及び誘導負荷に対する作用について様々な提言がなされたが、この制御システムは、このような現象を発生させる負荷条件をもたらし得るものであった。その1つは補償を使用する方法であり、この補償は、圧力差を発現するために現在の負荷圧力とともに制御弁のための所望の圧力をモニターし、流体モータへの稼働流体の流れの方向に関して制御弁又は圧力補償弁を読み取るために使用される。他の方法は、圧力補償弁と負荷逆流防止弁とを組み合わせたものであり、これは、システムの圧力補償弁の全てに対する共通の圧力信号が所定の最大レベルに制限されるというものである。また、圧力補償弁と同様にポンプ制御器を制御するために圧力低下弁に対する最も高い間接的な圧力を使用して、流入を防ぐというものもある。その他の方法は、圧力補償弁のための制御流体及びポンプのための制御器として使用される負荷圧力に等しい圧力レベルへとポンプ出力圧力を低下させる負荷圧力重複弁が考えられている。また、他の例としては、付加的なスプール(spool)を使用するものであり、これは、関連した切り替えしたスプールをもつ方向制御弁にあり、異なったスプールが異なった作動条件の下で効果的に制御する。
【0005】
これら様々な制御システムは、非常に特定的な方向制御弁及び又はポンプ配列や特性にのみに多く適用できるものである。他の例では、流入又は誘導負荷の解決が、制御システムの作動又は実行の他の形態に対して逆に影響し得る。より多くのスプール又は付加的な構成成分が特定的な制御システムに要求されると、高価になる。これら様々な要因から、単一の制御システムが、産業上で広く適用されることは全く無いことになる。
【0006】
したがって、本発明の第1の目的は、負荷感知制御システムを提供することであり、このシステムは、ポンプの押しのけ量(pump displacement)を制御し、幾つかの圧力補償に影響する負荷生成圧力を用いたシステムの作動の利点の全部を維持するものである。本発明の他の目的は、負荷独立弁制御(load-independent valve control)を有する、このような制御システムを提供することである。本発明のその他の目的は、方向及び大きさの変化する負荷条件を考慮した流体モータを有する複数のワークセクションを個々に又は同時に作動的に働かせることのできる、このような制御システムを提供することである。
【0007】
本発明の第2の目的は、ポンプ制御器へ送られる圧力信号が方向制御弁の計量ノッチ(metering notch)の下流及び補償の上流の圧力から得られる計量圧力信号であるところの負荷感知制御システムを提供することである。本発明の他の目的は、ポンプ制御器へ送られる計量圧力信号がその時間のいずれの地点においてもシステムのワークセクションのいずれにおいても最大計量圧力であり、様々な方向制御弁における流量の変化に従うことにより補償効率を向上することができるところの、このような制御システムを提供することである。本発明のその他の目的は、圧力補償弁をポンプ制御器に信号を送るために開く必要がないので、ポンプ制御器へ送られる最大の計量圧力信号が増加圧力に応答する方向制御弁を与えて向上した速度で負荷を移動させ、流体モータへの応用において負荷の流出を予め排除するところの、このような制御システムを提供することである。本発明のその他の目的は、ポンプ制御器に送られる最大の計量圧力信号がポンプ及び制御器の使用を許容して、ポンプ制御器に信号を送り戻すためにポンプがワークセクションの圧力補償弁を開く必要のない低いスタンバイ圧力を有するところの、このような制御システムを提供することである。
【0008】
本発明の第3の目的は、分離回路を有する負荷感知制御システムを提供することであり、この分離回路は、圧力補償弁に作用すること、及び圧力補償弁を閉じることから誘導負荷を予め排除して、全てのワークセクションから流れを停止する。本発明の他の目的は、負荷感知安全弁に作用することから誘導負荷を予め排除する分離回路を有する、このような負荷感知制御システムを提供することである。本発明のその他の目的は、負荷感知安全弁が圧力を制限すると最大以下の負荷を有するワークセクションへの流れを維持する分離回路を有する、このような負荷感知制御システムを提供することである。本発明のその他の目的は、分離弁が無い場合に負荷感知安全弁が圧力を制限すると最大以下の負荷を有するワークセクションへの流れを維持する***を有する、このような負荷感知制御システムを提供することである。
【0009】
本発明の第4の目的は、ポンプが、方向制御弁の入口セクションへの流れを選択的に制限するための調節可能な流量制限弁を有する分岐入口ラインをもった1以上の方向制御弁を供給し、流体モータの2つのチャンバへのモータ導管を介して特定的なシステムの作動特性に流体の流れを整合(tailor)させるところの負荷感知制御システムを提供することである。本発明のその他の目的は、ワークセクション及び様々な分離及び又は安全回路が、様々なシステム負荷パラメータを満たすように柔軟にモジュール設計できるように相互接続及び形成できるところの、このような負荷感知制御システムを提供することである。本発明のその他の目的は、組立及び修繕を魅力的なコストで行える比較的簡素な在来のハードウェアを使用し得る、このような負荷感知制御システムを提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
一般に、本発明は、(1)複数のワークセクションを有する圧力応答流体制御システム、(2)ソースリターンラインを有し、ワークセクションへの平行流入口導管によって接続される余剰圧力を作り出す負荷感知補償流(load-sensing flow-compensated)ソース、(3)負荷に接続的に接続されるワークセクションの各々にある流体モータ、(4)入口導管及び流体モータに接続されたワークセクションの各々にある方向制御弁、(5)ソースから流体モータへの流体の流れを制御する方向制御弁にある計量ノッチ、(6)計量ノッチから流量を計量した流体(flow-metered fluid)を入力し流体モータへ流量を調節した流体(flow-regulated fluid)を出力するワークセクションの各々にあり、一方の端部及びスプリングに作用する計量流(flow-metered)圧力と、他方の端部で作動する補償制御信号とを有する圧力補償弁、(7)ワークセクションの各々に相互に接続され、調節流(flow-regulated)最大出力信号を与える調節流論理逆流防止システム(flow-regulated logic check system)、(8)ワークセクションに相互に接続され、計量流最大出力信号を与える計量流論理逆流防止システム、及び(9)分離弁及び安全弁を有し、調節流最大出力信号及び計量流最大出力信号を受け、負荷信号をソースリターンラインへ供給し、分離出口信号を、流量を調節した流体の信号をワークセクションの各々から受ける誘導負荷逆流防止システムへ供給し、ワークセクションのための分離出口信号及び流量を調節した流体の信号の最も高い圧力信号を補償制御信号としてワークセクションの各々に供給する、分離回路から成り、これにより、圧力補償弁及び安全弁が、少なくとも1つのワークセクションの流体モータの負荷によって流量制限最大出力信号で導入された誘導負荷から分離される。
【0011】
本発明の他の態様は、(1)複数のワークセクションを有する圧力応答流体制御システム、(2)ソースリターンラインを有し、ワークセクションへの平行流入口導管によって余剰圧力を作り出す負荷感知補償流ソース、(3)負荷に作動的に接続されるワークセクションの各々にある流体モータ、(4)入口導管及び流体モータに接続されるワークセクションの各々にある方向制御弁、(5)ソースから流体モータへの流体の流れを制御する方向制御弁にある計量ノッチ、(6)計量ノッチから流量を計量した流体を入力し、流体モータへ流量を調節した流体を出力するワークセクションの各々にあり、スプリング及びその一方端に作用する計量流圧力及びその他方端に作用する補償制御信号を有する圧力補償弁、(7)ワークセクションの各々に接続し、調節流最大出力信号を与える調節流論理逆流防止システム、(8)ワークセクションの各々に接続し、計量流最大出力信号を与える計量流論理逆流防止システム、及び(9)安全弁を有し、調節流最大出力信号及び計量流最大出力信号を受け、負荷信号をソースリターンラインへ供給し、安全出力信号を、流量を調節した流体の信号をワークセクションの各々から受ける誘導負荷逆流防止システムへ供給し、ワークセクションのための安全出力信号及び流量を調節した流体信号の最も高い圧力信号をワークセクションの各々へ補償制御信号として供給し、これにより、安全弁が圧力を制限しているときに流れの出力が全てのワークセクションで維持される、ところの安全回路、から成る。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明の制御システムは、図1に符号10で示される。図示の制御システム10は、様々の作動条件を通じて複数の流体の負荷又はユーザーを独立して制御するために適合された圧力応答流体配列である。制御システム10は、符号11で示す第1のワークセクションと、符号12で示す第2のワークセクションとを含む。ワークセクション11及び12のように接続される付加的なワークセクションを特定の応用に含まれる負荷又はユーザーの数に従って設けることができることがわかる。
【0013】
ワークセクション11及び12は、符号Tで示すタンク及び符号Sで示す余剰圧力を作り出す負荷感知補償流ソースに接続される。図示のように、ポンプPが、ポンプ入力ライン15によってタンクTに接続される負荷感知可変押しのけ量圧力/補償流型(load-sensing variable displacement pressure/flow compensated type)のように作動する。ポンプPは、基本的にはソースリターンライン18の圧力以上のポンプ余剰圧力である所定の固定圧力値でポンプPの放出ポート17を介して出力を維持する制御器16を含む。ポンプPのポート17の出力は、入口導管19を介してワークセクション11及び12へ並列的に供給される。当業者にはわかるように、ソースSは、実質的に同一の作動のために構成され得る。例えば、ソースSは、統合負荷感知バイパス型の補償を有する固定した押しのけ量の型のポンプ、又は負荷感知バイパス型の補償を有する入口セクションを有する制御システムと共に使用される固定した押しのけ量のポンプを使用する。
【0014】
ワークセクション11のみが詳細に説明されるが、これは、ワークセクション11及び12が実質的に同一であるからである。対応するワークセクション12に要素は、符号の右上にプライム(′)を付して表す。
【0015】
ワークセクション11は、図中の符号「Load1」で示す負荷に作動的に接続する符号25で示す流体モータを含み、図中の符号「Load2」で示す負荷は流体モータ25′に作動的に関連する。また、ワークセクション11は、符号26で示す方向制御弁と、符号27で示す補償弁とを含む。方向制御弁26は、入口導管19、安全ライン30を介してタンクTに接続するタンクラインT′、及びモータ導管31及び32を介して二重作用流体モータ25に接続される。流体は、従来技術で周知の機構学的なリンケージLによる方向制御弁26の一に従ってモータ導管31を通じて流体モータ25の一方のチャンバへ供給され、モータ導管32を介して流体モータ25の他方から戻るか、又は、この逆である。方向制御弁26は、有限に調節可能な計量ノッチ33を有し、これを通じて、入口導管19からの流体が方向付けられる。ノッチ33の出力は、計量流導管34を通じて補償弁27の入口へと流れ下る。
【0016】
補償弁27の出口は、方向制御弁26へ戻る調節流(flow-regulated)導管35を通じ、モータ導管31又は32に選択的に接続する。補償弁27の一方端は、計量流(flow-metered)導管34に接続された計量流パイロットライン36によって作用される。補償弁27の他方端は、スプリング37と、後述するようにして得られる圧力信号を有する補償制御パイロットライン38とによって作用される。
【0017】
ワークセクション11及び12を相互に接続しているのは、符号40で示す計量流論理逆流防止システムである。計量流論理逆流防止システム40は、一対の逆流防止弁41及び41′から成り、それぞれ、ワークセクション11及び12に関連している。それぞれ計量流導管34及び34′に接続される計量流論理入力ライン42及び42′は、それぞれ逆流防止弁41及び41′の一方側で作動する。計量流論理移送ライン43は、逆流防止弁41及び41′の他方側に相互に接続する。計量流論理逆流防止システム40の配列により、計量流論理移送ライン43が、最も高いか又は最大の圧力を有する計量流論理入力ライン42又は42′の圧力をもたらすことが、当業者によって理解される。計量流論理逆流防止システム40は、直接的又は間接的にソースリターンライン18に連通する計量流論理移送ライン43に接続した計量流最大出力ライン44を有する。よって、計量流論理逆流防止システム40は通常、方向制御弁26及び26′等で流量が変化することから幾らか広い範囲に変化し得る複数のワークセクション11及び12のいずれにおける最も高い圧力を使用することによって補償効率を向上させる。
【0018】
ワークセクション11及び12はまた、符号45で示す調節流論理逆流防止システムによって相互に接続される。調節流論理逆流防止システム45は、それぞれ調節流導管35及び35′に関連する一対の逆流防止弁46及び46′から成る。それぞれ調節流導管35及び35′に相互に接続される調節流論理入力ライン47及び47′が、それぞれ逆流防止弁46及び46′の一方側で作動する。調節流論理移送ライン48が、逆流防止弁46及び46′の他方側と相互に接続する。調節流論理逆流防止システム40と比較可能なやり方において、調節流論理移送ライン48は、いずれの時点においても最も高い負荷圧力信号を表す最も高いか又は最大の圧力を有する調節流入力ライン47又は47′の圧力をもたらす。調節流論理逆流防止システム45は、スプリング37及び37′を有する補償弁27及び27′の端部で補償制御パイロットライン38及び38′に連通する調節流最大出力ライン49を有する。
【0019】
制御システム10は、符号60で示す分離回路と共に与えられる。分離回路60は、計量流最大出力ライン44へ流量制限オリフィス63(これを横切る最大圧力差がポンプ余剰圧力を越えない)を介して接続される分離スプール入力導管62を有する分離スプール弁61を含む。分離スプール弁61は、後述するようにして補償弁27及び27′と連通する分離スプール出口導管64を有する。
【0020】
分離スプール弁61の一方端は、調節流論理逆流防止システム45の調節流最大出力ライン49における圧力を感知する。分離スプール弁61の他方端は、分離スプール出口導管64に接続したパッセージ65を介して分離スプール弁61の出力を感知する。分離スプール入力導管62は、圧力調製可能スプリング負荷ポペット弁であり得る負荷信号安全弁67に接続された安全弁入力導管66に流量制限オリフィス63の下流側で接続される。安全弁67は、予め設定した値にまさる分離スプール入口導管62で圧力を緩和するためのタンクT′に選択的に接続される出力導管68を有する。分離スプール入口導管62はまた、流量制限オリフィス63の下流でソースリターンライン18へ接続される。
【0021】
分離回路60は、ワークセクション11及び12の各々と作動的に相互に関係する誘導負荷逆流防止システム70への出口信号を分離スプール出口導管64を介して連通させる。特定的に、誘導負荷逆流防止弁71及び71′は、それぞれワーキングセクション11及び12に関連し、補償弁27及び27′に作動的に相互に関係する。特に、分離スプール出口導管64は、誘導負荷逆流防止弁71及び71′の各々の一方側で作動する。ワークセクション11及び12の調節流導管35及び35′は、逆流防止弁71及び71′の他方側に接続される。逆流防止弁71及び71′の出力は、スプリング37及び37′を有する補償弁27及び27′の端部で作動する補償制御パイロットライン38及び38′である。例えば、補償制御パイロットライン38及び38′は、分離スプール出口導管64とそれぞれの調節流導管36及び35′との間のような最大圧力をいつでも運ぶ。
【0022】
通常の作動条件の下では、制御システム10は、ポンプの押しのけ量を制御し幾らかの圧力補償をするために負荷生成圧力を使用する幾つかの負荷感知流体システムと同様のやり方で動作する。また、例示したワークセクション11及び12の方向制御弁26及び26′の計量ノッチ33及び33′の下流に一する補償弁27及び27′を有する負荷独立比例流量制御を与える。ワークセクション11及び12からの流体のための組み合わせた要求が、ポンプPによって発現される最大の流れ出力よりも大きい場合、補償弁27及び27′が、制御弁26及び26′の方向で作動的な計量ノッチ33及び33′の相対的な大きさに従う流れを均整する。流体モータ25及び25′の両方又はいずれか一方は、方向制御弁26及び26′への機構学的リンケージL及びL′の操作者の操作によって作動される。
【0023】
制御弁26及び26′の両方が安全弁67が圧力限界でないときに暫定的に固定した設定に動作されると、分離回路60の分離スプール弁61が圧力低減に影響し、図1に示す上部位置で平衡位置を達成する。圧力制限条件の無いとき、制御システム10は、図1とは異なり、閉じた位置に安全弁67を有し、他の位置に逆流防止弁71′のボールを有し、補償弁27′が開放して流れを流体モータ25′へ与える。このような状態の下では、分離スプール61で作動する調節流最大出力ライン49の圧力は、上述したように、補償弁27及び27′を横切って固定圧力差を維持しつつ補償弁27及び27′の両方のスプリングの端部へ誘導負荷逆流防止システム70を介して供給される分離スプール出口導管64で再発生される。さらに、補償弁27及び27′は、計量ノッチ33及び33′を横切って所望の圧力差を維持するために制御器16及びポンプPと共に通常のやり方で機能し、そこを通じる要求される流量が達成される。
【0024】
制御弁26及び26′の位置が変化すると、分離スプール弁61は、力平衡を達成するために移動する。これに応答して、分離スプール弁61は、図1の中間及び下方位置へ移動し、圧力低減及び又は緩和を行う。これに関係して、圧力が高すぎる場合、計量流最大出力ライン44で圧力をもたらす分離スプール入力導管62の入力は、分離スプール出口導管64で圧力を調節するために圧力を低減され、タンクラインT′へのスプール出口導管64への出口圧力を緩和する。
【0025】
分離スプール弁61は、誘導負荷の場合においても顕著な機能を有する。ここで述べる目的のため、誘導負荷は、ポンプPによって作られる最も高い圧力よりも大きい流体モータ25又は25′のいずれで作用する負荷圧力である。ポンプPの出力圧力は、負荷信号安全弁の設定圧力とポンプPの余剰圧力とを加えたものである。このような誘導負荷圧力は、調節流論理逆流防止システム45の出力のような調節流最大出力ライン49の圧力になる。分離スプール弁61が無い場合、この誘導負荷圧力は、補償弁27及び27′の全てのスプリング端部で作用する。この結果、ポンプPの実質的により小さい出口圧力である計量流導管34の圧力がスプリング端部の面積と同面積の他方端で作動することに反し、より高い誘導負荷圧力がそのスプリング端部の面積で作動し得ることから、全ての補償弁27及び27′は遮断する。
【0026】
図1は、安全弁67にタンクT′を開放し緩和させる流体モータ25′における誘導負荷条件を示す。補償弁27′は、流体モータ25′における誘導負荷が逆流防止弁71′を介してそれに作用することから、閉じられる。これは、流体モータ25′の誘導負荷を停留的に保持する必要がある。分離回路60の分離スプール61は、図1に示す上部位置で非平衡状態を達成する。この態様では、分離スプール出口導管64は、安全弁入力導管66での圧力をもたらす分離スプール入力導管62での圧力を感知する。分離スプール弁61の下方端は、分離スプール導管64に接続した出口パッセージ65を介して分離スプール弁61の出力を感知する。補償弁27は、分離スプール出口導管64でのより小さい圧力によって作用される。よって、誘導負荷圧力が、等しい面積である分離スプール弁25′の上方端にのみ作用するので、補償弁27は、誘導負荷から分離される。流体モータ25′を再び作動させるためには、誘導負荷条件を除去しなければならない。これは、流体モータ25′に負荷を適用している場合、制御システム10への外部手段によるか、又は可能性として流体モータ25を作動させることによってなされ得る。
【0027】
分離スプール弁61はまた、負荷感知安全弁67を誘導負荷圧力から分離する。ポンプPの出力圧力を制限し、誘導負荷圧力よりも小さいいずれのワークセクションにおいて流れ出力を維持するためには、計量流最大出力ライン44の圧力を制限されなければならない。これは、分離スプール弁61によってそれらの間で分離された誘導負荷圧力と共にそこに作用する安全弁67に影響される。また、分離スプール弁61は、流れが安全弁67によって転置されることから、誘導負荷の流出(drifting)を防止する。
【0028】
計量流最大出力ライン44からの分離スプール入力導管62における圧力を緩和するために安全弁67が作動すると、最大負荷以下を有するいずれのワークセクションの流れ出力が小さくなる。これは、同一の信号が補償弁27及び27′とポンプ制御器16とに送られ、計量ノッチ33及び33′を横切る圧力差が低減されるためである。補償弁27及び27′を通じる流れもまた、ポンプPの余剰圧力が補償弁の上流よりもむしろ下流でポンプPの放出ポート17から消費されることから、低減される。幾つかの応用において、このような流れの低減は望ましいものである。
【0029】
制御システム10と共に使用するための分離回路の変更物が、図2に符号160で示される。分離回路160は、それを横切る最大圧力差(ポンプ余剰圧力を越えない)を有する流量制限(flow-limiting)オリフィス163を通じて計量流最大出力ライン44へ接続される分離スプール入力導管162を有する分離スプール弁161を含む。分離スプール弁161は、誘導負荷逆流防止システム70を介してワークセクション11及び12の補償弁27及び27′に連通する分離スプール出口導管164を有する。
【0030】
分離スプール弁161の一方端は、調節流論理逆流防止システム45の調節流最大出力ライン49での圧力を感知する。分離スプール弁161の他方端は、分離スプール出口導管164に接続されるパッセージ165を介して分離スプール弁161の出力を感知する。分離スプール出口導管164はまた、負荷信号安全弁167に接続される安全弁入力導管166に接続される。安全弁167は、予め設定した値を越える分離スプール出口導管164での圧力を緩和するためのタンクラインT′に選択的に接続される出力導管168を有する。分離スプール入口導管162は、ソースリターンライン18に流量制限オリフィス163の下流で接続される。分離スプール弁161は、分離スプール弁161に組み入れられるスプリング負荷分離逆流防止弁180の有無及び分離スプール161の上述の特定位置の負荷を除いて、分離スプール弁61に類似する。
【0031】
分離回路160を有する制御システム10の作動は、分離回路60に関して上述した作動と本質的に同一である。大きな違いは、作動において、安全弁167がスプール出口導管164での圧力を緩和するために作動すると、図2の分離スプール弁161の位置とスプリング圧力による圧力降下のため、計量流最大出力ライン44の圧力をもたらす分離スプール入力導管162における圧力が分離スプール逆流防止弁180によって制限されることである。したがって、分離逆流防止弁180は、分離スプール入力導管162と補償弁27及び27′への分離スプール出口導管164との間の固有の圧力差を維持する。よって、安全弁167が圧力を制限すると、最大負荷以下のいずれのワークセクション11及び12における流れ出力が前述の分離回路60の作動と対照的に維持される。
【0032】
図2と類似し、制御システム10と共にしようするための分離回路の変更物が図3に符号260で示される。分離回路260は、それを横切る最大圧力差(ポンプ余剰圧力を越えない)を有する流量制限オリフィス263を介して計量流最大出力ライン44に接続される分離スプール入力導管262を有する分離スプール弁261を含む。分離スプール弁261は、誘導負荷逆流防止システム70を介してワークセクション11及び12の補償弁27及び27′に連通する分離スプール出口導管264を有する。
【0033】
分離スプール弁261の一方端は、調節流論理逆流防止システム45の調節流最大出力ライン49での圧力を感知する。分離スプール弁261の他方端は、分離スプール出口導管264に接続されるパッセージ265を介して分離スプールバルブ261の出力を感知する。分離スプール出口導管264はまた、負荷信号安全弁267に接続される安全弁入力導管266と接続される。安全弁267は、予め設定した値を越える分離スプール出口導管264での圧力を緩和するためのタンクラインT′に選択的に接続される出力導管268を有する。分離スプール入口導管262は、ソースリターンライン18に流量制限オリフィス263の下流で接続される。
【0034】
分離スプール弁261は、スプリング負荷分離逆流防止弁180が無い点を除き、分離スプール弁161と同一である。むしろ、スプリング負荷逆流防止弁280は、安全弁267の上流の分離スプール出口導管264と分離スプール入口導管262との間に挿入される。
【0035】
分離回路260を有する制御システム10の作動は、分離回路160に関して上述した作動と本質的に同一である。大きな違いは、分離スプール弁261のスプールから逆流防止弁280を分離することが簡単な機構学的及び機械的配列を与えることである。しかし、図2によって分離スプール弁161に逆流防止弁180を組み入れることは、逆流防止弁180が位置されてその接続がスプールの移動によってブロックされ、逆流防止弁161を横切る漏れを小さくすることから、圧力低減及び又は緩和位置の効率をより大きくできる可能性がある。
【0036】
誘導負荷が少しだけ又は全く無いときの作動では、図4の符号360で示す安全弁が、分離回路60、160又は260の代わりに制御システム10と共に使用され得る。安全弁360は、分離スプール弁261以外、本質的に図3の変更した分離回路である。図4に示すように、計量流最大出力ライン44は、それを横切る最大圧力差(ポンプ余剰圧力を越えない)を有する流量制限オリフィス363を通じて向けられる。流量制限オリフィス363の下流で、負荷信号出力ライン365が、ソースリターンライン18に接続する。
【0037】
調節流論理逆流防止システム45の調節流最大出力ライン49は、誘導負荷逆流防止システム70を介してワークセクション11及び12の補償弁27及び27′に連通し、安全弁入力導管366を介して負荷信号安全弁367に連通する補償出力ライン364に直接に接続する。安全弁367は、予め設定した値を越える補償出力ライン364での圧力を緩和するためのタンクラインT′に選択的に接続される出力導管368を有する。スプリング負荷逆流防止弁380が、安全弁367の上流の補償出力ライン364と、負荷信号出力ライン365での圧力を制限するための負荷信号出力ライン365との間に組み入れられる。
【0038】
調節流最大出力ライン49を通じて導入される誘導負荷を防ぐものを補償弁27及び27′又は安全弁367に全く与えられない安全回路360を有する制御システム10の作動及び上記した不利な点が理解できる。しかし、逆流防止弁380は、負荷信号出力ライン365と、補償弁27及び27′への補償出力ライン364との間の固有の圧力差を維持する。よって、最大負荷以下のいずれのワークセクション11及び12での流れ出力は、安全弁367が圧力を制限するときに維持される。
【0039】
符号411で示す変形的なワークセクションが図5の制御システム10に関連して示される。ワークセクション411は、入口導管419が、ソースSを符号426で示す方向制御弁と相互に接続する分岐入口ライン419′及び419″を有する点を除いて、上記のワークセクション11と本質的に同一である。分岐入口ライン419′及び419″は、方向制御弁426の入口セクションへの流れを制限し、モータ導管431及び432を通じて二重作用流体モータ425のそれぞれのチャンバへの流れを制限する調節可能な流量制限弁413及び414を有する。この配列で、流れの量が、流体モータ425による特定的なLOAD1の最大圧力要求及び他の作動特性を考慮するように調節できる。調節可能な流量制限弁413及び414は、分岐入口ライン419′及び419″に物理的に配置されるか又は方向制御弁426に組み入れられ得ることが当業者にはわかる。さらに、流量制限弁413及び414は、制御システム10の1つだけ又はいずれの数のワークセクション11及び12で使用できる。
【0040】
よって、上述の制御システムは上記の本発明の様々な目的を実行し、従来技術に利点的に寄与する構成を有するものである。変更物が、本発明の精神から逸脱せずに、ここで説明した好適な実施例によりなされ得ることが当業者には明らかであり、本発明は、添付の特許請求の範囲により限定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は、作動的に相互に関係した分離回路及び負荷感知補償流ソース及びタンクによって作動される流体モータをもつ複数のワークセクションを有する本発明に従った制御システムの概念図である。
【図2】 図2は、図1の制御システムの部分図であり、本発明に従った分分離回路の変更物を示す。
【図3】 図3は、図1の制御システムの部分図であり、本発明に従った、図2に類似の分離回路の変更物を示す。
【図4】 図4は、図1の制御システムの部分図であり、本発明に従った安全回路の例を示す。
【図5】 図5は、図1の制御システムの部分図であり、本発明に従った方向制御弁を稼働する調節可能な流れ制御弁を有する分岐入口ラインをもったワークセクションの変形物を示す。
【符号の説明】
10・・・圧力応答流体制御システム
11、12・・・ワークセクション
18・・・ソースリターンライン
19・・・平流式入口導管
S・・・負荷感知補償流ソース
Load1、Load2・・・負荷
25、25′・・・流体モータ
26、26′・・・方向制御弁
33、33′・・・計量ノッチ
45・・・調節流論理逆流防止システム
40・・・計量流論理逆流防止システム
60、160、260・・・分離回路
61、161、261・・・分離弁
67、167、267・・・安全弁
70・・・誘導負荷逆流防止システム
360・・・安全回路
411・・・ワークセクション
413、414・・・流量制限弁
426・・・方向制御弁
Claims (20)
- 圧力応答流体制御システムであって、
(1)複数のワークセクション(11,12)、
(2)圧力マージンを作り出す負荷感知式の、流量が補償されたソース(S)であって、並流式の入口導管(19)によって前記ワークセクションへ接続され、ソース戻り管路(18)を有するところのソース、
(3)負荷に作動的に接続される前記ワークセクションの各々にある流体モータ(25,25’)、
(4)前記入口導管及び前記流体モータに接続される前記ワークセクションの各々にある方向制御弁(26,26’)、
(5)前記ソースから前記流体モータへの流体の流量を制御する、前記方向制御弁にある計量ノッチ(33,33’)、
(6)前記計量ノッチから流量が計量された流体が入力し、流量が調節された流体を前記流体モータへ出力する、前記ワークセクションの各々にある圧力補償弁(27,27’)であって、その一方の端部に前記計量ノッチにより流量が計量された流体の圧力が作用するとともに、その他方の端部にスプリング(37,37’)及び補償制御信号とが作用するところの圧力補償弁、
(7)前記ワークセクションの各々を相互に接続し、調節された流量の最大出力信号を与える調節流論理逆流防止システム(45)、
(8)前記ワークセクションの各々を相互に接続し、計量された流量の最大出力信号を与える計量流論理逆流防止システム(40)、及び
(9)分離弁(61)及び安全弁(67)を有する分離回路(60)であって、前記調節された流量の最大出力信号及び前記計量された流量の最大出力信号を受信し、負荷信号を前記ソース戻り管路(18)へ供給し、各前記ワークセクションから流量が調節された流体の信号を受信する誘導負荷逆流防止システム(70)へ分離出口信号を供給し、前記誘導負荷逆流防止システムは、前記補償制御信号として、前記ワークセクションの各々に対して前記分離出口信号の最大圧力信号及び前記ワークセクションのための流量が調節された流体信号を供給し、これにより、前記圧力補償弁(27,27’)及び前記安全弁(67)が、少なくとも1つの前記ワークセクション(11,12)の前記流体モータ(25,25’)への前記負荷により前記調節された流量の最大出力信号に導入される誘導負荷から分離される、ところの分離回路、
から成る制御システム。 - 請求項1記載の制御システムであって、
前記分離弁は、その一方の端部に作用する前記調節された流量の最大出力信号及びその他方の端部に作用する前記分離出力信号によって平衡となる分離スプールを含み、
前記スプールの減圧及びリリーフ機能により、前記スプールに入力された前記計量された流量の最大出力信号が、前記分離出口信号として出力される、
ところの制御システム。 - 請求項2記載の制御システムであって、
前記計量された流量の最大出力信号が、前記計量流論理逆流システムと前記分離弁との間に挿入された流量制限オリフィスに作用する、
ところの制御システム。 - 請求項3記載の制御システムであって、
前記安全弁は前記流量制限オリフィスの下流でかつ前記分離弁の上流において、前記計量された流量の最大出力信号に作用し、前記安全弁が限界圧力であるとき、前記分離スプールが非平衡位置となり、前記分離出口信号は前記分離スプールと接続し、タンクリリーフ導管(68)から切断される、
ところの制御システム。 - 請求項4記載の制御システムであって、
前記安全弁は、任意の所望の予め設定した値で圧力をリリーフするように調節可能である、
ところの制御システム。 - 請求項2記載の制御システムであって、
前記分離スプールの前記一方の端部及び前記他方の端部が等しい面積である、
ところの制御システム。 - 請求項1記載の制御システムであって、
前記分離弁が、
その一方の端部に作用する前記調節された流量の最大出力信号及びその他方の端部に作用する前記分離出口信号によって平衡となる分離スプールであって、前記スプールの減圧及びリリーフ機能により、前記スプールに入力された前記計量された流量の最大出力信号が、前記分離出口信号として出力される、ところの分離スプール、及び
すべての前記ワークセクションで出力された流量を維持するべく、前記分離スプールの入力と前記分離出口信号との間で一定の圧力差を維持するよう動作する、前記分離スプールにある分離チェック弁、
を含み、
前記安全弁が限界圧力であるとき、前記分離スプールが非平衡位置となり、前記分離出口信号は、前記分離スプールから切断される、
ところの制御システム。 - 請求項7記載の制御システムであって、
前記分離チェック弁は、負荷を受けるスプリングから成る、
ところの制御システム。 - 請求項8記載の制御システムであって、
前記安全弁は、前記分離スプールの下流側で前記分離出口信号に作用する、
ところの制御システム。 - 請求項1記載の制御システムであって、
前記分離弁は、
その一方の端部に作用する前記調節された流量の最大出力信号と、その他方の端部に作用する前記分離出口信号とによって平衡となる分離スプールであって、前記分離スプールの入力が、前記計量された流量の最大出力信号を受信し、前記スプールの減圧及びリリーフ機能により、前記スプールに入力された前記計量された流量の最大出力信号が、前記分離出口信号として出力される、ところの分離スプール、及び
すべての前記ワークセクションにおいて出力される流量を維持するべく、前記分離スプールの入力と前記分離出口信号との間で一定の圧力差を維持するように作用する、前記安全弁の上流の前記分離出口信号と前記分離スプール入力との間に挿入された分離チェック弁、
を含み、
前記安全弁が限界圧力であるとき、前記分離スプールが非平衡位置となり、前記分離出口信号が、前記分離スプールから切断される、
ところの制御システム。 - 請求項10記載の制御システムであって、
前記分離チェック弁が、負荷を受けるスプリングから成る、
ところの制御システム。 - 請求項10記載の制御システムであって、
前記安全弁が、前記分離スプールの下流側で前記分離出口信号に作用する、
ところの制御システム。 - 請求項1記載の制御システムであって、
少なくとも1つの前記ワークセクションへの前記入口導管が、前記方向制御弁の入口セクションへの流量を制限するための流量制限弁を備えた分岐したインレットラインを有し、モータ導管が、前記方向制御弁内の前記計量ノッチと前記流体モータとを連結する、
ところの制御システム。 - 請求項13記載の制御システムであって、
前記流量制限弁は、可変式である、
ところの制御システム。 - 圧力応答流体制御システムであって、
(1)複数のワークセクション
(2)圧力マージンを作り出す負荷感知式の、流量が補償されたソースであって、並流式の入口導管によって前記ワークセクションへ接続され、ソース戻り管路を有するところのソース、
(3)負荷に作動的に接続される前記ワークセクションの各々にある流体モータ、
(4)前記入口導管及び前記流体モータに接続される前記ワークセクションの各々にある方向制御弁、
(5)前記ソースから前記流体モータへの流体の流量を制御する、前記方向制御弁にある計量ノッチ、
(6)前記計量ノッチから流量が計量された流体が入力し、流量が調節された流体を前記流体モータへ出力する、前記ワークセクションの各々にある圧力補償弁であって、その一方の端部に前記計量ノッチにより流量が計量された流体の圧力が作用するとともに、その他方の端部にスプリング(37,37’)及び補償制御信号とが作用するところの圧力補償弁、
(7)前記ワークセクションの各々を相互に接続し、調節された流量の最大出力信号を与える調節流論理逆流防止システム、
(8)前記ワークセクションの各々を相互に接続し、計量された流量の最大出力信号を与える計量流論理逆流防止システム、及び
(9)安全弁を有するリリーフ回路であって、前記調節された流量の最大出力信号及び前記計量された流量の最大出力信号を受信し、負荷信号を前記ソース戻り管路へ供給し、各前記ワークセクションから流量が調節された流体信号を受信する誘導負荷逆流防止システムへリリーフ出口信号を供給し、前記誘導負荷逆流防止システムは前記補償制御信号として前記ワークセクションの各々に対して前記リリーフ出口信号の最大圧力信号及び前記ワークセクションのための流量が調節された流体信号を供給し、これにより、前記安全弁が限界圧力であるとき、すべての前記ワークセクションにおいて出力される流量が維持されるところのリリーフ回路、
から成る制御システム。 - 請求項15記載の制御システムであって、
前記調節された流量の最大出力信号は、前記リリーフ出口信号と接続し、
前記安全弁は、前記リリーフ出口信号に作用し、
さらに、
前記安全弁が限界圧力であるとき、すべての前記ワークセクションから出力される流量を維持するべく、前記負荷信号と前記リリーフ出口信号との間の圧力差を一定に維持するように作用するチェックバルブを含む、
ところの制御システム。 - 請求項16記載の制御システムであって、
前記チェックバルブは、負荷を受けるスプリングから成る、
ところの制御システム。 - 請求項16記載の制御システムであって、
前記安全弁は、可変式である、
ところの制御システム。 - 請求項16記載の制御システムであって、
前記計量された流量の最大出力信号は、前記計量流論理逆流防止システムと前記チェックバルブとの間に挿入された流量制限オリフィスに作用する、
ところの制御システム。 - 圧力応答流体制御システムであって、
(1)複数のワークセクション、
(2)圧力マージンを作り出す負荷感知式の、流量が補償されたソースであって、並流式の入口導管によって前記ワークセクションへ接続され、ソース戻り管路を有するところのソース、
(3)負荷に作動的に接続される前記ワークセクションの各々にある流体モータ、
(4)前記入口導管及び前記流体モータに接続された前記ワークセクションの各々にある方向制御弁、
(5)前記ソースから前記流体モータへの流体の流量を制御する、前記方向制御弁にある計量ノッチ、
(6)前記計量ノッチから流量が計量された流体が入力し、流量が調節された流体を前記流体モータへ出力する、前記ワークセクションの各々にある圧力補償弁であって、その一方の端部に前記計量ノッチにより流量が計量された流体の圧力が作用するとともに、その他方の端部にスプリング及び補償制御信号とが作用するところの圧力補償弁、
(7)前記ワークセクションの各々を相互に接続し、調節された流量の最大出力信号を与える調節流論理逆流防止システム、
(8)前記ワークセクションの各々を相互に接続し、計量された流量の最大出力信号を与える計量流論理逆流防止システム、
(9)前記計量された流量の最大出力信号を受信するソース戻りラインと、
(10)各前記ワークセクションから前記調節された流量の最大出力信号及び調節された流量の流体信号を受信し、前記補償制御信号として、前記ワークセクションの各々に対して、前記調節された流量の最大出力信号の最大圧力信号及び前記ワークセクションのための調節された流量の流体信号を供給する、誘導負荷逆流防止システム、
から成る制御システム。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US630493 | 1996-04-10 | ||
US08/630,493 US5699665A (en) | 1996-04-10 | 1996-04-10 | Control system with induced load isolation and relief |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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