NO123671B - - Google Patents

Description

Stillingsindikator for fjernangivelse

av stillingen av en styrt mekanisme.

Foreliggende oppfinnelse angår en stillingsindikator for fjernangivelse av stillingen av en styrt mekanisme, såsom en hydraulisk aktuator for betjening av ventiler, nærmere bestemt en indikator av den typen hvor det i fluidumskretsen i serie med arbeidssylinderen er innkoplet en målesylinder eller såkalt volum-måler for å skaffe en angivelse av den posisjonsmessige stillingen til stemplet i arbeidssylinderen.

Oppfinnelsen er utviklet med særlig henblikk på å skaffe et system for angivelse av stillingen til fjernbetjente hydraulisk styrte ventiler, såsom spjeldventiler. Det skal imidlertid forstås at oppfinnelsen kan utnyttes med de samme fordeler, så lenge det dreier seg om et hydraulisk system hvorved det er av Kfr. kl. 74b-9 betydning å kontrollere posisjonen til den eller de mekaniske elementer som styres av det hydrauliske trykkmedium.

Ved slike installasjoner er det kjent å anordne en målesylinder på betjeningsstedet som har nøyaktig samme volum som arbeidssylinderen som styrer ventilen. Målesylinderen er ivanligvis anordnet med et stempel anordnet med en stempelstang som føres ut av sylinderen og påvirker en angivelsesinnretning på utsiden av

sylinderen, eksempelvis på vanlig gradert måleskive med en viser.

Det er også kjent målesylindere med et seglass, slik at stempelets stilling kan avleses visuelt.

I

Målesylindere med stempel forsynt med en stempelstang som føres ut av sylinderen utgjør en mekanisk sett uheldig løs-ning, fordi slike sylindere med tilhørende deler må bygges meget solid og nøyaktig, bl.a. for å unngå lekkasjer langs stempelstangen ved utgangen gjennom sylinderen.

Oppfinnelsen tar først og fremst sikte på å skaffe en ny utførelse for slike målesylindere, slik at delene kan utføres enklere og rimeligere samtidig som det kan oppnås en nøyaktig angivelse av stillingen til angjeldende mekaniske element.

Et videre formål er å skaffe en indikator med målesylinder som er særlig egnet for fjernbetjente hydrauliske opplegg, såsom hydraulisk styrte ventiler, og hvorved riktigheten av indi-katorens stillingsangivelse kan kontrolleres og justeres på en enkel og hurtig måte uten å kreve særskilt utstyr eller tilbehør.

I

Et særlig formål er å skaffe en indikator av denne typen som er godt egnet for direkte montasje i panel eller pult.

Stillingsindikatoren ifølge oppfinnelsen er således av den typen hvor det i fluidumskretsen i serie med arbeidssylinderen

er innkoplet en målesylinder anordnet med et forskyvbart i stempel som oppdeler målesylinderens volum i to atskilte rom hvert av hvilke kommuniserer med respektive rørledningsdel, samt anordninger hvorved stemplets bevegelser kan overføres til en pk utsiden av målesylinderen anordnet indikatormekanisme, og indikatoren ifølge foreliggende oppfinnelse karakterise-res ved at stemplet i målesylinderen er dreiefast anordnet og at aksielt gjennom målesylinderen gjennom en fluidumsavtettet åpning i stemplet strekker seg en dreibart opplagret, skruelinje-

formet aksel med ikke-rundt tverrsnitt slik at akselen under stemplets bevegelser meddeles en dreiebevegelse i overensstemmelse med skruelinjen, hvilke dreiebevegelser overføres til den på utsiden av målesylinderen anordnet indikatormekanisme, og at det gjennom målesylinderen gjennom respektive endevegger gjennom en avtettet åpning i stemplet strekker seg en styrestang som for det første gjør stemplet dreiefast i sylinderen og for det andre er hul og tjener som passasje for trykkmedium, idet passasjen fører trykkmedium fra målesylinderens ene endedeksel til sylin-derrommets andre ende hvorved målesylinderens begge to tilslut-ningsstusser for trykkmedium kan anordnes i det ene endedekslet.

Ved en foretrukket utførelsesform for oppfinnelsen er stemplet i målesylinderen på i og for seg kjent måte anordnet med to motsatt rettete, fjærbelastete enveisventiler idet aktuatorens arbeidssylinder har et effektivt volum som er identisk med målesylinderens effektive totale volum.

Oppfinnelsen skal i det følgendebeskrives under henvis-ning til vedlagte tegninger, som viser to foretrukne utførelses-former for oppfinnelsen, og hvor: Fig. 1 viser et sentralt langsgående snitt langs linjen C-C på fig. 3 gjennom målesylinderen ifølge oppfinnelsen samt et skjematisk riss i mindre målestokk av et tilkoplet hydraulisk system innbefattende en arbeidssylinder,

Fig. 2 viser et langsgående snitt langs linjen B-B

på fig. 3, og

Fig. 3 viser et tverrsnitt langs linjen A-A på fig. 2

På fig. 1 betegner tallet 1 målesylinderen, tallet 4 betegner arbeidssylinderen, mens tallet 6 betegner styreventilen. Av praktiske hensyn er arbeidssylinderen, som er av konvensjonell type, vist i en mindre målestokk, men det skal forstås at arbeidssylinderen og målesylinderen ved de fleste utførelsesformer vil tilpasses med nøyaktig samme effektive volum.

I målesylinderen 1 er som vist anordnet et forskyvbart stempel 3 samt en dreibar aksel eller spindel 2. Stemplet 3 er anordnet med vanlige tetningsringer 7 til anlegg mot sylinderens innside, samt to enveisventiler eller såkalte overstrømnings-ventiler 8 og 10, hensiktsmessig av kuletypen som vist med kuler 12 belastet med skruefjærer 14, slik at ventilene er bestemt for

I

■ gjennomstrømning i hver sin retning.

I målesylinderen er videre opplagret en spindel eller

aksel 2. Akselen 2 er utført med et ikke-rundt tverrsnitt, eksempelvis som vist på fig. 3, med et rektangulært tverrsnitt og akselen er som vist meddelt en dreining eller tildannet med en valgfri skruelinjeform, f.eks. med slik stigning at skrue-

linjen dreier seg ca. 360° mellom sylinderens ender. Det skal forstås at akselens tverrsnittsform ikke er kritisk så lenge den bibeholder et konstant ikke-rundt tverrsnitt, f.eks. en trekantet . eller oval tverrsnittsform. Videre utgjør heller ikke, akselens dreining eller stigning en kritisk faktor.

Stemplet er over et kort parti utført med en gjennom-

gående åpning hvis form svarer til tverrsnittsformen på akselen,

men er over resten av stempellengden utført som en fril åpning større enn stempelstangen. videre er det anordnet en særskilt styreplate 16 festet til stemplet ved hjelp av skrueorganer 17. Styreplaten er utført med en åpning hvis form svarer til akselens tverrsnittsform. Langs åpningen gjennom stemplet er videre anordnet pakninger 18 som tett omslutter og ligger an mot akselen 2.

i

Ved målesylinderens ene ende er akselen 2 anordnet med

en forlengelse 19 i form av en forholdsvis tynn spindel som er vist ført igjennom sylinderens innervegg, hvilken spindel på utsiden er anordnet med måleorganer, eksempelvis i form av en viser 20 som på en ikke vist skala på sylinderens endedeksel kan angi

akselens vinkelmessige stilling i sylinderen. Akselens 2 andre endedel 25 er opplagret i en forsenkning 27 som som vist har noe større tverrsnittsdimensjon enn akselen. Akselen 2 er nemlig allerede opplagret såvel ved gjennomføringen i stemplet som ved akselens andre ende. En fordel ved denne opplagringsmåten er at derved kreves det ikke at akselen 2 er dreiet eller: meddelt en skruelinjeform omkring en nøyaktig rett senterlinje slik at akselen kan bevege seg noe omkring den teoretiske senterlinjen under stemplets frem- og tilbakegående bevegelse i sylinderen.

I målesylinderen er videre anordnet et stangformet ele-

ment 26 som, som vist, er ført gjennom stemplet 3 via én gjennom-føring 28 anordnet med pakninger 30. Det stangformete\ elemen-

tet 26 er i begge ender opplagret i respektive endedeksler 36,

38 på sylinderen og som videre vist er elementet 26 utført med en gjennomgående passasje 30. Ved den ene enden er passasjen tilknyttet en anslutningsstuss 32 for trykkmedium mens ved den andre enden er elementet utført med tverrboringer 40 som munner ut i en forsenket del av sylinderdekslet 38. Det stangformete elementet 26 tjener to formål, nemlig for det første som styre-

stang for stemplet slik at dette ikke kan dreie seg i sylinderen,

og for det annet tjene passasjen 30 for føring av trykkmedium til og fra målesylinderens motsatte ende. Derved kan begge an-slutningsstusser for trykkmedium 32 og 42, som vist på tegningen, anordnes i det ene endedekslet 36 på målesylinderen, noe som bl.a. forenkler ledningsopplegget og monteringen.

Anslutningsstussen 32 for trykkmedium er via en rør-

ledning 44 forbundet til den ene enden av en dobbeltvirkende arbeidssylinder 4 med et stempel 56 og en gjennomgående stempel-

stang 57. Som tidligere nevnt skal henholdsvis målesylinder og arbeidssylinder ha nøyaktig samme effektive volum. Fra den andre .enden av arbeidssylinderen fører videre en ledning 48 til en styreventil 50 og fra denne fører ledninger 57 og 59 til og fra trykkmediumkilden. Fra ventilen fører videre en ledning 52 til den andre anslutningsstussen 42 på målesylinderen.

Styreventilen 6 består av en vanlig 4-veis ventil med

tre stillinger betegnet henholdsvis med romertall I, II og III.

Stillingsindikatorsystemet ifølge oppfinnelsen vil ha

følgende arbeidsmåte:

Av den foregående detaljbeskrivelse vil det forstås at

når stemplet 3 beveges i målesylinderen av trykkmediet, samtidig som stemplet er dreiefast anordnet i sylinderen, så vil akselen 2 meddeles en dreiebevegelse i overensstemmelse med skruelinje-formen eller stigningen. SyStemet fungerer for øvrig på føl-

gende måte: Ved den på figuren viste stillingsposisjon (ventilen i stilling I) har trykkmedium passert gjennom ventilen 6 og inn i arbeidssylinderen 4. Trykkmediet eller trykkoljen som befant seg på den andre siden av stemplet 56 i arbeidssylinderen er presset ut gjennom ledningen 44, inn gjennom anslutningsstussen 42 i dekslet 36 gjennom passasjen 30 i stangelementet 26 og ut

gjennom tverrboringene 39 og inn i målesylinderen, slik at stemplet 1 som vist er presset til den motsatte endestillingen under tilsvarende dreining av akselen 2. Som det vil forstås vil de respektive stemplers bevegelser gå helt parallelt og viserorganet 20 vil til ethvert tidspunkt angi stillingen til stemplet i ar-

I

beidssylinderen og derved stillingen av det* organ eller liknende som styres av stempelstangen 57, eksempelvis en ventilspindel.

Ved omkastning av 4-veisventilen 6 til stilling III vil den mot-

satte bevegelse foregå. Da vil trykkmedium føres direkte inn i målesylinderen via ledningen 52 og derved trykke stemplet 3 mot den andre endestillingen hvorved trykkmediet på den andre siden av sylinderen vil presses ut gjennom ledningen 44 via passasjen 30# og derfra føres til arbeidssylinderen slik at stemplet her i tilsvarende grad presses mot den andre endestillingei i arbeidssylinderen. Også under denne bevegelsen vil viserorganet 20 naturligvis angi stillingen til stemplet i arbeidssylinderen.

Ønsker man å stoppe stemplet i arbeidssylinderen i en mellomstilling, settes ventilen i midtstillingen II hvorved begge ledninger 48 og 52 stenges. Derved stoppes trykkmediestrømmen og begge stempler vil fastlåses i sine respektive sylindere i ønsket stilling.

i

Dersom det skulle oppstå en mindre lekkasje i lednings-systeroet eller i arbeidssylinderens eller målesylinderens<1>stempel-pakninger m.v., så vil stemplet i arbeidssylinderen underjenhver omstendighet settes i sine respektive endestillinger som følge av anordningen av enveis- eller overstrømningsventilene 8 i og 10

(se fig. 2) . Hvis en nemlig eksempelvis forutsetter at arbeidssylinderens stempel ikke har nådd sin endestilling, til tross for at styreventilen er innstillet på dette, mens derimot imåle-sylinderens stempel har nådd sin endestilling, så vil trykket umiddelbart bygge seg opp på angjeldende side av stemplet i i målesylinderen og angjeldende kuleventil vil åpnes og holdes åpen inntil en tilstrekkelig mengde trykkmedium har strømmet gjennom ventilen slik at stemplet i arbeidssylinderen når endestillingen.

Det vil forstås at den omstendighet at ytterligere trykkmedium

kan strømme gjennom respektive gjennomstrømningsventiler 8 og 10 vil ikke påvirke arbeidsmåten til indikatoren eller det hydrau-

liske systemet, men vil tvert imot tjene som en automatisk regu-lering eller eventuell gjeninnstilling av de respektive stiempler. Kuleventilene tjener også en viktig funksjon ved fylling av det hydrauliske system og gjør vanlig lufting av indikatoren over-

flødig.

Fra et mekanisk synspunkt er det en stor fordel at man

ved å omdanne stemplets rettlinjete bevegelse til en dreiebeve-

geise på akselen unngår at et resiproserende element føres ut gjennom målesylinderens endeaksel. Ved å utføre akselens forlengelse gjennom sylinderdekslet i form av en tynn spindel slik som vist, reduseres ytterligere faren for lekkasjer.

Det vil forstås at en målesylinder og et indikatorsystem ifølge oppfinnelsen kan monteres på flere måter. Ved svært mange opplegg er det aktuelt å fjernstyre arbeidssylinderen, f.eks. i forbindelse med fjernbetjening av ventiler ombord på skip. Ved slike installasjoner anordnes vanligvis målesylinderen på betjeningsstedet slik at man til enhver tid kan avlese ventilens vinkelstilling. Ved fjernbetjente anlegg hvor imidlertid også styreventilene fjernbetjenes, eksempelvis ved hjelp av trykkluft eller elektrisitet, er det i og for seg unødvendig å føre det hydrauliske ledningssystemet til betjeningsstedet, f.eks. en styretavle. Ved et slikt anlegg anordnes det hensiktsmessig elektrisk overføring fra indikatororganene 20 og som styrer et elektrisk indikatorinstrument på styretavlen.

Claims (2)

1. Stillingsindikator for fjernangivelse av stillingen av en styrt mekanisme, såsom en hydraulisk aktuator for betjening av ventiler innbefattende en dobbeltvirkende hydraulisk arbeidssylinder som via trykkfluidumsledninger betjenes med en flerveis manøvreringsventil og hvor det i fluidumkretsen i serie med arbeidssylinderen er innkoplet en målesylinder anordnet med et forskyvbart stempel som oppdeler målesylinderens volum i to atskilte rom hvert av hvilke kommuniserer med respektive rør-ledningsdel, samt anordninger hvorved stemplets bevegelser kan overføres til en på utsiden av målesylinderen anordnet indikatormekanisme, karakterisert ved at stemplet (3) i målesylinderen er dreiefast anordnet og at aksielt gjennom målesylinderen gjennom en fluidumsavtettet åpning i stemplet strekker seg en dreibart opplagret, skruelinjeformet aksel (2) med ikke-rundt tverrsnitt slik at akselen under stemplets bevegelser meddeles en dreiebevegelse i overensstemmelse med skruelinjen,

hvilke dreiebevegelser overføres til den på utsiden av målesylinderen anordnete indikatormekanisme, og at det gjennom målesylinderen gjennom respektive endevegger gjennom en avtettet åpning

i stemplet strekker seg en styrestang (26) som for det første gjør stemplet dreiefast i sylinderen og for det andre er|hul og tjener som passasje (30) for trykkmedium, idet. passasjen i (30) fører trykkmedium fra målesylinderens ene endedeksel til;sylin-derrommets andre ende hvorved målesylinderens begge to tilslut-ningsstusser (32,42) for trykkmedium kan anordnes i det éne endedekslet.

j

2. Stillingsindikator som angitt i krav 1, karakterisert ved at på i og for seg kjent måte er stemplet i målesylinderen anordnet med to motsatt rettete, fjærbelastete enveisventiler (8,10), og at aktuatorens arbeidssylinder har et

effektivt volum som er identisk med målesylinderens effektive totale volum.