SE525019C2 - Anordning för styrning av en hydraulisk motor - Google Patents

Description

25 30 525 019 - . n . .n fig. 2-4 visar ett fördelaktigt exempel på en flödesstyrventil, inrättad för flödesstyrning enligt uppfinningen.

FÖREDRAGEN UTFÖRINGSFORM Ett hydrauiiskt system vid vilken anordningen enligt uppfinningen är tillämp- bar visas således i exemplet enligt fig. 1. l systemet ingår en hydraulvätske- kanal 1 för ett huvudflöde från en ej visad hydraulvätskepump. Dessutom finns en hydraulvätskevolym v, i vilken upprätthålles ett hydraulvätsketryck.

Hydraulvätska under tryck är det drivmedium som är inrättat att driva en i systemet ingående hydraulmotor 2 med en utgående rotationsaxel 3, som är inrättad att driva någon form av aggregat som skall utföra en viss arbetsupp- gift, exempelvis en såg 11, såsom en kedjesåg, i ett skördaraggregat 12 for skogsavverkning, närmare bestämt sågning av timmer. Härvid utsättes såg- aggregatet och hydraulmotorn med sin utgående rotationsaxel för stora mo- mentana variationer i belastning medförande risk för stora momentana varv- talsvariationer. Exempel på en typ av hydraulmotor som används för dylika applikationer är hydrauliska axialkolvmaskiner av typ "bent axis", se exem- pelvis US 6 336 391, alternativt “inline"-typ. Även annan typ av hydraulisk motor är tänkbar, t.ex. en kugghjulsmotor. Hydraulmotorn uppvisar en in- loppssida 4, på vilken hydraulvätskan tillföres under tryck, och en utloppssida 5 från vilken hydraulvätskan strömmar vidare i huvudkanalen 1 efter tryckfall i motorn. l hydraulsystemet ingår vidare en flödesstyrventil 7, som lämpligen är av tvåvägstyp, med ett inlopp 8 och ett utlopp 9 och ett genomlopp 10 i en rörlig ventilkropp, som kan omställas mellan öppet och stängt läge under in- verkan av en elhydraulisk manöverventil 6, som är omställbar mellan frånläge och tilläge, d v s stoppläge och start/driftsläge medelst ett ej visat manöver- don, som manövreras av en operatör/dator.

Flödesstyrventilen 7 enligt uppfinningen är inkopplad efter hydraulmotorn 2 på dess utloppssida 5 och har förutom start/stoppfunktion en konstantflö- 10 15 20 25 30 525 019 Q ~ - . .u desfunktion som är inrättad att, när manöverventilen 6 är i driftsläge och hyd- raulflöde genomströmmar flödesstyrventilen, upprätthålla ett huvudsakligen konstant hydraulflöde genom hydraulmotorn 2, i princip oberoende av belast- ningsvariationer hos motorn. Flödesstyrventilens 7 genomlopp är inrättat att variera sin genomloppsarea i beroende av rådande flöde. Detta avkännes i exemplet genom avkänning av tryckfall över en efterföljande areaföråndring, t.ex. en strypning 15, i huvudkanalen 1 via en styrkanal 16 och via en styrkanal 22, som är ansluten till huvudledningen 1 före strypningen 15, var- igenom flödet genom motorn styres medelst flödesstyrventilen i beroende av tryckskillnaden över strypningen. Tryckavkänningen före strypningen leds via manöverventilen 6. Dock kan strypningen alternativt placeras på andra stäl- len i systemet än efter konstantflödesventilen, såsom visas i figuren, t.ex. före motorn 2 eller mellan motor och ventil. Över motorn 2 är inkopplad en shuntledning 24, i vilken ingår en backventil 25, som är inrättad för tryckav- lastning genom att kunna öppna vid tryckstötar på motorns utloppssida.

Ett exempel på ett utförande av flödesstyrventilen 7 visas i fig. 2-4. Ventil- kroppen i flödesstyrventilen 7 är i detta exempel utförd som en slid 26 i form av en kolv, som år rörlig l ett cylinderlopp 27 linjärt fram och åter under in- verkan dels av tvà motverkande styrtryck via styrkanalerna 16, 20, 22, som leder från ömse sidor om strypningen 15 och till var sin styringång 21, 28, och dels från kraften från fjädern 18. Manöverventilen 6 är inkopplad på samma sätt som beskrivits med hänvisning till flg. 1, dvs inkopplad i den ena styrkanalen 20, 22 mellan strypningen 15, före denna, och styringàngen 28.

Styrtrycken verkar i respektive cylinderkammardel 30, 31 pà ömse sidor om kolven/sliden 26 och skapar en tryckkraft mot respektive kolvyta 32, 33. Fjä- dern 18 som lämpligen år justerbar med avseende på sin fjäderförspänning, ger erforderlig tillskottskraft för att bestämma, vid vilket tryckfall över stryp- ningen 15 och därmed varvtal hos motorn, där sliden börjar röra sig. I ventil- huset är anordnade ett antal kanaler för de hydraulflöden som skall regleras medelst ventilen. Huvudflödet, d v s det flöde som driver motorn 2 och som skall regleras av flödesstyrventilen 7, inkommer via inloppet 8 och utström- 10 15 20 25 30 525 019 .uu o u u v u u u o n u v u u n n . mar via utloppet 9. Flödesregleringen sker genom att slidens genomlopp 10 bildas av en kanal i form av ett ringformigt spår 34 och en bom 35 med en strypkant 36 i slidens 26 mantelvägg 37. Genom spårens axiella förskjutning under inverkan av styrtrycken och fjädern 18 regleras strömningsarean mel- lan inloppet 8 och utloppet 9 varigenom huvudflödet regleras. Som antydes med streokade linjer, kan strypkanten 36 vara utformad med strypspàr 38, vilkas utformning påverkar styrkarakteristiken.

Hydraulsystemets funktion skall nu beskrivas med hänvisning till samtliga figurer. Den övergripande driftsförutsättningen för uppfinningen är att ett så konstant, optimerat varvtal som möjligt hos motorn 2 och dess utgående ro- tationsaxel 3 skall upprätthållas under normal drift och att extrema, momen- tana varvtalsändringar skall motverkas i så hög grad som möjligt, trots mo- mentant belastningsbortfall. Ett exempel på sådan applikation är således ge- nomsågning av en timmerstock 23, där risk för s.k. rusning uppstår p.g.a. ackumulerad energi i slangar m.m. symboliserad med v, när stocken är ge- nomsågad och belastningen bortfaller. Detta löses genom att flödesstyrven- tilen 7 dimensioneras att arbeta med snabb respons och genom att denna ventil är placerad efter motorn 2, d v s på dess ulloppssida 5. När manöver- ventilen 6 befinner sig i stoppläge är flödesstyrventilen 7 styrd att vara stängd genom verkan från systemtryck, dvs fullt vätsketryck via styrkanalen 17, och styrtryck från styrkanalen 20 mot verkan av kraften från ventilfjädern 18. I stoppläget verkar pumptrycket via styrkanalen 20 och via styrventilens 7 ena styringång 28 på slidens ena sida 32, vilket medför att sliden 26 gàri ändläge och stänger av hela huvudflödet, se fig. 4. Av figuren framgår att bommen 35 helt blockerar kommunikationen mellan inloppet 8 och utloppet 9. Den even- tuella LS-avkänningen via en avkänningskanal 19 känner samtidigt av lågtryck. Om pumptrycket skulle falla, minskar kraften som håller flödesstyr- ventilen stängd. Å andra sidan minskar samtidigt den kraft som vill rotera motorn. 10 15 20 25 30 525 019 När från startlä- ge/accelerationsläge, öppnas flödesstyrventilen 7 av fjädern 18 och hàlles manöverventilen 6 omställes stoppläge till öppen, eftersom styrarean nu känner trycket i styrkanalen 22, vilket vid startläget är samma som i styrkanalen 16, se fig. 3. Härav framgår att sliden 26 genom verkan av fjädern (tryckfjäder) befinner sig förskjuten åt höger i figuren så, att bommen 35 med sin strypkant 36 håller öppet mot inloppet.

Under drift arbetar flödesstyrventilen 7 som en konstantflödesventil, varvid eftersträvas att hydraulvätskeflödet genom flödesstyrventilen och därmed genom motorn 2 hålles konstant, genom att ventilen är fullt öppen när flödet är för lågt, och eftersträvar att strypa flödet, d v s bromsa motorn, när flödet är för högt. Om LS-avkänning förekommer avkännes systemtryck vilket ger maxflöde. Vid stopp bromsas motorn på baksidan genom att manöverventi- len 6 åter omställes till stoppläge varvid flödesstyrventilen 7 omställes till stängt läge.

Vid såväl konstantflödesstyrningen som vid stopp säkerställes hela tiden hyd- raulvätsketrycket vid motorinloppet 4 genom systemet enligt uppfinningen till skillnad från kända lösningar med kompensator och stoppventil före motorn med risk för att motorn går fortare än vad flödet räcker till och därmed roterar som kaviterande pump. Genom att start/stoppfunktionen och konstantflö- desfunktionen är integrerad i en och samma ventilkomponent möjliggöres en kompakt uppbyggnad och korta fluidumkanaler för huvudflödet, särskilt mel- lan ventilen och motorn. Exempelvis kan ventilen vara integrerad med motor- blocket, dvs motorhuset.

Uppfinningen är ej begränsad till ovan beskrivna och på ritningarna visade exempel, utan kan varieras inom ramen för efterföljande patentkrav. Exem- pelvis kan lasten vara en linjärmotor, såsom en kolvcylinder. Flödestyrventi- len 7 kan ha en annan uppbyggnad, exempelvis kan ventilkroppen vara in- rättad att vridas under inverkan av två motverkande startflöden, varvid genomloppskanalen ges en annan utformning.

Claims (8)

10 15 20 25 30 « - - n .- 525 019 PATENTKRAV

1. Anordning för styrning av en hydrauliskt driven motor (2), ingå- ende i ett hydraulsystem i vilket hydraulvätska under tryck bildar ett huvud- flöde genom en huvudkanal (1) i vilken motorn är inkopplad, varvid motorn är inrättad att driva en belastning med varierande last och en eller flera ventiler (6, 7) är inrättade för styrning av hydraulvätskeflödet genom motorn dels un- der drift och dels för start och stopp av motorn, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att en av ventilerna utgöres av en flödesstyrventil (7), som är an- sluten i huvudkanalen (1 ) efter motorn (2) och är inrättad för dels start/stopp av motorn och dels konstantflödesstyrning av hydraulvätskeflödet genom motorn.

2. Anordning enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att flödesstyrventilen (7) är inrättad att styra flödet genom huvudkanalen ( 1) i beroende av avkänt tryckfall över en areaförändring (15), som är anordnad i huvudkanalen efter motorn.

3. Anordning enligt patentkrav 2, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att flödesstyrventilen (7) uppvisar två styringàngar (21, 28) för styrning av flödesstyrventilen, varvid den ena styringången (28) är inrättad att mottaga ett styrflöde som växelvis kan anslutas till huvudkanalen (1) före flödesstyr- ventilen för stoppläge hos ventilen, d v s blockering av huvudflödet, eller an- slutas till ett styrflöde för startläge hos ventilen, d v s fullt öppet huvudflöde, respektive konstant flödesstyrning, och den andra styringången (21) är in- rättad att mottaga ett styrflöde via en styrkanal (22) som är ansluten till ett ställe i huvudkanalen på areaförändringens (15) ena sida.

4. Anordning enligt patentkrav 3, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att flödesstyrventilen (7) uppvisar ett ventilhus och en i ventilhuset rörlig ven- tilkropp (26), som är försedd med en genomloppskanal (10) som är inrättad att under inverkan av kraften från de båda styrflödena och en fjäder (18) och 10 15 20 525 019 a o n - .n därmed genom ventilkroppens rörelse variera sin area relativt inloppet (8) eller utloppet (9), att en manöverventil (6) är inrättad för nämnda växling mellan styrflöde till den ena styringången (28) för startläge med öppet flödes- styrventil, konstantflödesstyrning med variabelt huvudflöde i beroende av tryckfallet över areaförändringen och stoppläge med helt stängd flödesstyr- ventil.

5. Anordning enligt patentkrav 4, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att ventilkroppen utgöres av en kolvslid (26) som är rörlig fram och åter i ett cylinderlopp (27) i vars ena ände den ena styringången (28) mynnar och i vars motsatta ände den andra styringången (21) mynnar. 1-3, te c k n a d d ä r a v, att motorn (2) uppvisar en utgående rotationsaxel (3)

6. Anordning enligt något av patentkraven k ä n n e - för drivning av en roterande last.

7. Anordning enligt patentkrav 7, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att lasten utgöres av en såg (11) i ett sågaggregat.

8. Anordning enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att flödesstyrventilen (7) är integrerad med motorhuset.