SE415913B - Omvandlare for elektrohydraulisk eller elektropneumatisk omvandling - Google Patents

Description

7908452-1 2 Föreliggande uppfinning hänför sig således till en omvandlare för elektro- hydraulisk eller elektropneumatisk omvandling, innefattande ett hus,en i nämnda hus rörlig kolv, en meddsten magnet fram och åter mot kolven rörlig tryckpinne samt en kanal för tillförsel av tryckmedium, en reglerkanal för ut- och inflöde av regler- tryckmedium samt en dräneringskanal för dränering av omvandlaren, och karakteriseras av, att kolven är rörformig med en genom kolven axiellt löpande kanal, vilken kolv löper i ett cylinderlopp över och under vilket ett resp. hålrum förefinns, där i det övre hålrummet nämnda tryckpinne finns anordnad samt nämnda dräneringskanal mynnar och där i det nedre hålrummet reglerkanalen mynnar och av att tryckkanalen mynnar i nämnda cylinderiopp, vid vilken mynning ett utrymme förefinns på kolven mellan densamma och cylinderloppsväggen, vilket utrymme sträcker sig ned mot kolvens nedre ände, där kol- vens nedre ände har en företrädesvis koniskt formad utvidgning så att utvidgningen och det nedre hålrummets övergång till cylinderloppet bildar en första sätesventil, som är stängd när kolven är i sitt översta läge samt av att kolvens inre kanals övre ände tillsammans med tryckpínnens fria ände bildar en andra sätesventil samt av att en svag returfjäder förefinns anordnad att trycka kolven mot dess översta läge.

Nedan beskrives uppfinningen närmare i samband med bifogade ritning där - fig. 1 visar ett snitt genom en omvandlare enl. uppfinningen. - fig. 2 visar en modifierad utföringsform av en magnets tryckpinne. - fig. 3 visar en modifierad utföringsform av en kolvs övre ände. l fig. l visas en omvandlare 1 enl. uppfinningen i en första utförings- form innefattande ett hus Z, en tryckpinne 3 tillhörig en icke visad elektormagnet, en kolv 4 och en returfjäder 5.

En tryckkanal P för tillförsel av tryckmedium, en reglerkanal C för ut- och inflöde av reglertryckmedium till och från exempelvis en väljarventil hos en hydrauliskt arbetande maskin samt en dräneringskanal T för dränering av omvandlaren l förefinns borrade i huset.

Kolven 4 löper i ett cylinderlopp 6, i vilket tryckkanalen P mynnar. Under nämnda lopp 5 förefínns ett nedre hålrum 7, till vilket reglerkanalen C är ansluten.

I detta hålrum förefinns även returfjädern 5. över kolvens lopp 6 förefínns ett hålrum 8, till vilket dräneringskanalen T är ansluten. l sistnämnda övre hålrum är även en elektromagnets tryckpinne 3 för- skjutbar från och mot kolvens Ä översida.

Kolven Ä har formen av ett cylíndriskt rör med ett övre parti med ytter- diameterna Dl och innerdiameterna D2. Ett undre parti av kolven har en mindre ytter- diameter än ytterdiametern D1 i den övre änden, så att ett rörformat utrymme eller hålrum 9 är utbildat mellan kolv Å och lopp 6. Kolvens Ä nedersta del är utformad med en utvidgning bestående av en utvikt konisk del 10 bildande en första sätesventil Sl tillsammans med nämnda nedre hålrums 7 övergång till loppet 6.

Kolvens Ä övre ände ll är plan, varvid denna tillsammans med tryckpinnens 3 plana ändyta bildar en andra sätesventil S2. 79Û8íi52-'i 3 Tryckkanalens P mynnande i det rörformade hâlrummet 9 medför att kolven Å är helt hydrauliskt utbalanserad, vilket medför att inga snedkrafter uppkommer på kolven, varför denna löper helt lätt fastän tryck genom kanalen P råder i hål- rummet 9. Vidare är utrymmet 9så utformat att den effektiva kolvarean, i kolvens longitudinella riktning, som begränsar utrymmet 9 uppåt och nedåt är densamma.

Genom att den första sätesventilen Sl har en diameter lika med cylinder- loppsdiametern och nämnda koniska utvidgning 10 bildar omkring ÅBO med kolvens h longitudinella axel erhålles för en relativt liten förskjutning av kolven nedåt från sitt översta läge en stor genomströmningsarea i sätesventilen Sl. Även den andra sätesventilen S2 ger för ett litet avstånd mellan tryckpinnen 3 och kolvens Å övre ände en stor genomströmningsarea för tryckmedium genom att kolvens ytterdi- ameter Dl endast något-överstiger dess innerdiameter DZ. Omvandlarens principiella funktion är följande.

Vid en elektrisk signal att reglerkretsen, exempelvis en väljarventil för det hydrauliska systemet hos en lastmaskin, skall sättas under tryck förses den icke visade elektromagneten med ström, varvid tryckpinnen 3 trycks ut och mot kolven Å, som därvid trycks ned. Tryckmedium strömmar härvid genom kanalen P, lop- pet 6, den första sätesventilen Si och ut via reglerkanalen C.

Vid omvandlarens grundfunktíon där likström omvändes för styrning av en proportionalmagnet (elektromagneten) trycker magneten tryckpinnen 3 med en kraft F mot kolven 4. Reglertrycket, d.v.s. trycket i hälrummet 7, stiger_härvid till en nivå som bestäms av magnetkraftens F balanserande mot den fulla återkopplings- kraften, som är lika med reglertrycket x ¶QDl)2/Å.

När återkopplingskraften vuxit över magnetkraften F förskjutes kolven upp, varvid den första sätesventilen S1 stänger.

Reduceras därefter magnetkraften på grund av att ett lägre reglertryck önskas öppnas den andra sätesventilen S2 till dess balans råder mellan magnetkraf- ten F och den härvid reducerade återkopplingskraften lika med reglertrycket x TÉD2)2/Å. Vid dränering bildas ett avstånd mellan kolvens Ä övre ände och tryck- pinnens 3 fria ändyta på grund av att tryckpinnen 3 dras in. Dräneringen sker snabbt från det nedre hålrummet 7 genom kolvens Ä inre kanal 12, via den andra sätesventilen S2 och ut genom dräneringskanalen T.

Hysterespåverkande faktorer är returfjädern samt olikheter i den fulla resp. den reducerade återkopplingsarean. Enär returfjädern är svag och skillnaden i sistnämnda areor är liten är hystereseffekten liten. Vidare är omvandlaren inte smutskänsllg tack vare stora kanaler. Tryckuppbyggnad och dränering sker snabbt tack vare stora genomströmningsareor. Vidare sker ingen kontinuerlig oljeförbruk- ning genom att tryckkanalen P är stängd mot båda kanalerna C och T i kolvens övers- ta läge. Överlapp mellan in- och utlopp förekommer inte. Således är samtliga de in- ledningsvis nämnda nackdelarna med kända omvandlare undanröjda.

Enl. en andra och en tredje utföringsform elimineras hystereseffekten i huvudsak helt. '7908452-1 Enl. den andra utföringsformen, visad i fig. 2, avhjälpes hystereseffekten p.g;a. olikheterna i återkopplingsareor.

En på tryckpinnen 3 anbringad sko 13 är utformad så att den tillsammans med kolvens ü övre yttre kant 14 utbildar ett hålrum 15 över kolven, varigenom den effektiva kolvarean, återkopplingsarean, när tryckpinnen anligger mot kolven blir densamma både när den första sätesventilen är stängd och öppen.

Enl. den tredje utföringsformen, visad i fig. 3, utföres omvandlaren så att den arbetar med tryckuppbyggnad, d.v.s. en viss kontinuerlig oljeförbrukning tillåtes, genom att ett litet hål 16 eller en liten slits upptages nära kolvens Ä övre ände ll. Enl. denna-utföríngsform reduceras också returfjäderns 5 hysteresef- fekt. A Emellertid erhålles ingen hystereseffekt när omvandlaren används med en on-off-magnet i stället för en proportionalmagnet vid pulserad spänningsmatning, vilket är föreliggande omvandlarens egentliga arbetssätt.

Vid utnyttjande av en funktion, där fast frekvens och fast pulsförhål- lande men varierande spänning råder är hystereseffekten p.g.a. skillnad i återkopp- lingsareorna helt betydelselös eftersom en dränering sker automatiskt p.g.a. pulsa- tionen, d.v.s. tryckpinnen 3 går an och släpper mot kolven vid pulsationen. Magne- ten behöver vid denna funktion ej vara av proportionaltyp beroende på att när tryck- pinnen 3 når kolven Å fordras ytterligare kraft för att öppna den första sätesventi- len S1. Detta beror i sin tur på att efter det att tryckpínnen övervunnit kraften motsvarande arean 1tD2)2/Ä skall den ytterligare övervinna kraften motsvarande arean 'Ir/i - (wnz - (02%). l detta läge jämföras nämligen magnetkraften F med återkopplingsarean, varvid det avgöres om nedskjutning av kolven Ä kommer att ske eller ej. Tryckpinnens 3 läge relativt magneten är således alltid detsamma när jämförelse sker, d.v.s. tryckpinnens 3 fria ändyta anligger mot den helt uppskjutna kolvens 4 övre ände ll, varför en proportionalmagnet icke behövs. On-off-magneter har i stället en fördel genom att kraften ökar vid ökat slag. öppnandet, d.v.s. nedtryckning av kolven, sker då mycket snabbt och påminner om en mekanisk mikrobrytarfunktíon.

För dränering är det önskvärt med en skillnad i nämnda återkopplingsareor, för att säkerställa att den andra sätesventilen S2 är stängd och att kolven Å skju- ter tillbaka tryckpinnen 3, med sådan kraft att tryckpinnen fortsätter in mot magne- ten efter det att kolven Å tvärstannat i och med att den första sätesventilen S1 stänges. Då blir öppningen av den andra sätesventilen S2 mycket snabb utan att de bå- da sätesventilerna Sl,S2 är öppna samtidigt i något skede.

Vid utnyttjande av en funktion där fast frekvens och fast spänning, men varierande pulslängd råder anpassas företrädesvis motståndet för in- och utlopp så att vid pulslängder med en längd mitt emellan maximal och minimal längd erhålles ett reglertryck C lika med halva matartrycket P. Givetvis kan detta förhållande ändras för att erhålla annan karakteristik. Vid korta styrpulser blir då medeltrycket lågt eftersom tiden för dränering vida överstiger tryckuppbyggnadstiden. Motsatt förhål- lande ger ett högt medeltryck. Återkopplingen saknar vid denna funktion betydelse. 7998452-1 Det är således helt tydligt att föreliggande omvandlare undanröjer ovan nämnda nackdelar, samtidigt som den tillåter två olika arbetssätt under utnyttjan- de av pulserad spänníngsmatníng, varvid en väsentligt billigare on-off-magnet er- sätter en relativt dyr proportionalmagnet.

Vidare är omvandlaren enkel i sin uppbyggnad och är utformad så att sto- ra genomströmningsareor bildas, vilket medger ett snabbt reglertörlopp.

Uppfinníngen skall dock inte anses begränsad till ovan angivna utförings- former utan kan givetvis varieras inom dess av bifogade patentkrav angivna ram.

Claims (3)

_- 7908452-1 PATENTKRAV

1. Omvandlare för elektrohydraulisk eller elektropneumatisk omvandling, in- nefattande ett hus (2), en i nämnda hus (2) rörlig kolv (Ä), en medelst en magnet fram och åter mot kolven (Ä) rörlig tryckpinne (3) samt en kanal (P) för tillför- sel av tryckmedium, en reglerkanal (C) för ut- och inflöde av reglertryckmedium samt en dräneringskanal (T) för dränering av omvandlaren, k ä n n e t e c k n a d a v, att kolven (H) är rörformig med en genom kolven axiellt löpande kanal (12), vilken kolv (Ä) löper i ett cylínderlopp (6) över och under vilket ett resp. hålrum (7,8) förefinns, där i det övre hålrummet (8) nämnda tryckpinne (3) finns anordnad samt nämnda dräneringskanal (T) mynnar och där i det nedre hålrummet (7) regler- kanalen (C) mynnar och av att tryckkanalen (P) mynnar i nämnda cylïnderlopp (6), vid vilken mynning ett utrvmme (9) förefinns på kolven mellan densamma och cylinderlopps- väggen, vilket utrymme sträckersig ned mot kolvens (Ä) nedre ände, där kolvens nedre ände har en företrädesvis koniskt formad utvidgning (10) så att utvidgningen och det nedre hålrummets övergång till cylinderloppet (6) bildar en första sätesventil (Si), som är stängd när kolven är i sitt översta läge samt av att kolvens inre kanals (12) övre ände (11) tillsammans med tryckpinnens (3) fria ände bildar en andra sätesventil ~ (S2) samt av att en svag returfjäder (S) förefinns anordnad att trycka kolven (ä) mot dess översta läge.

2. Omvandlare enl. krav 1, k ä n n e t e c k n a d a v, att nämnda utrymme (9) är utbildat genom att kolvens (4) yttre diameter är mindre vid utrymmet (9) än kolvens diameter i övrigt, varvid ett rörformat utrymme (9) är utbildat där den effekt- iva kolvarean, i kolvens longitudinella riktning, som begränsar utrymmet (9) uppåt och nedåt är densamma.

3. Omvandlare enl. krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d a v, att kol- vens (4) ytterdiameter (D1) endast överstiger dess innerdiameter (D2) något, var- vid den andra sätesventilen (S2) har stor genomströmningsarea för ett litet av- stånd mellan tryckpinnen (3) Och kolven (Ä). Ä. Omvandlare enl. krav 1,2 eller 3, k ä n n e t e c k n a d a v, att nämnda utvidgning (10) är konisk och bildar omkring h5° med kolvens (H) longitudi- nella axel, varvid den första sätesventilen (S1) har stor genomströmningsarea för en liten förskjutning av kolven (Å) nedåt från dess översta läge. S. Omvandlare enl. något av kraven 1,- 4, k ä n n e t e c k n a d a v, att ett litet hål (16) är upptaget eller en liten slits är upptagen genom kolvens (Å) vägg nära kolvens (Ä) övre ände (11).