SE511633C2 - Fluiddrivet manöverorgan och användning av detsamma - Google Patents

Description

10 511 633 SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN: Det är därför ett syfte med uppfinningen att tillhandahålla ett ventilarrangemang lämpat för användning i krävande miljöer, och där ventilarrangemanget är enklare än traditionella ventilarrangemang.

Detta syfte uppnås med ett ventilarrangemang enligt kravet 1.

Uppfinningen är baserad pà den insikten, att flertalet manöverorgan endast erfordras för att åstadkomma förskjut- ning av en komponent mellan två förutbestämda ändlägen. En typisk applikation för ett sådant manöverorgan är drift eller manövrering av en till- från- ventil, d v s ventilen är antingen helt öppen eller helt stängd. I sådana ventiler sker kolvens rörelse mellan de två ändlägena mycket snabbt.

Vad gäller behovet av högkvalitativ tätning föreligger sådant enbart i ändlägena, eftersom eventuellt läckage som uppkommer under kolvens förskjutning kommer att vara av ringa volym beroende på den korta tid som åtgår för kolven att förflytta sig från det ena ändläget till det andra.

Föredragna utföringsformer av ventilarrangemanget enligt uppfinningen finns detaljerat beskrivna i de beroende kraven.

Uppfinningen avser ytterligare användning av ventilarrangemanget enligt kraven för att driva eller manövrera ventiler i dieselmotorförsett fordon.

KORTFATTAD BESKRIVNING AV RITNINGARNA: Uppfinningen kommer att beskrivas i. det följande mera i detalj, som exempel enbart, med hänvisning till de bifogade ritningarna, där: 511 633 är en förenklad schematisk tvärsektionsvy genom ett fluiddrivet manöverorgan enligt föreliggande upp- finning, Fig. 1 är en schematisk tvärsektionsvy genom en andra utföringsform av ett manöverorgan enligt före Fig. 2 liggande uppfinning, och är en schematisk tvärsektionsvy genom en installa tion som har ett manöverorgan enligt föreliggande Fig. 3 uppfinning.

DETALJERAD BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMEN: allmänt ett ingår i På ritningarna avser hänvisningssiffran 10 fluiddrivet vilket ventilarrangemanget föreliggande Manöverorganet 10 omfattar ett hus 15, cylinder 14 med en cylindrisk vägg 16 sträckande sig utefter en längsaxel 18. En kolv 20 är inrättad för fram- och återgàende rörelse i cylindern utefter längsaxeln 18.

Kolven 20 är inrättad att drivas av en drivande fluid, exempelvis komprimerad luft, som införs i cylindern 14 via ett inlopp 22 anordnat i huset 12, företrädesvis vid den ena axiella änden därav. Införing av den drivande fluiden medför att kolven 20 förskjuts från ett första ändläge, i vilket kolven ligger intill inloppet 22, till ett andra ändläge på avstånd från inloppet. manöverorgan, enligt uppfinning. som bildar en För att översätta kolvens användbart förskjutning till samverkar kolven 20 med en manöverorganstáng 24. utefter arbete, Manöverorganstången sträcker sig väsentligen längsaxeln 18 och ut genom en öppning 26 i huset vid en ände motbelägen den för fluidinloppet 22. På sätt som manöverorganstångens utsträckning avvika nägra få grader i förhållande till icke desto mindre senare kommer att förklaras, kan axeln 18. Manöverorganstången 24 är Uli . ...__ .mik .v i. llll I 511 633 inrättad att av kolven 20 förskjutas väsentligen utefter längsaxeln 18.

En första tätningsanordning 28 är inrättad i huset 12 för att åstadkomma tätande kontakt med ett första område 30 av kolven 20, då denna är i sitt första ändläge. Den första tätningsanordningen 28 är företrädesvis ett ventilsäte utformat i husets cylindriska vägg 16 vid den ände av huset som ligger intill inloppet 22. Såvida kolven ej påverkas av den drivande fluiden, förblir kolven 20 i sitt första ändläge beroende på den belastande verkan från en fjäder- anordning, exempelvis en skruvspiralfjäder 32, verkande på kolven i huset.

En andra tätningsanordning 34 finns även inrättad i huset 12, och denna andra anordning tjänar till att åstadkomma tätande kontakt med ett andra område 36 av kolven 20, då kolven är i sitt andra ändläge. Såsom framgår av rit- ningarna, är kolvens andra område 36 axiellt nwtbeläget dess första område 30. Den andra tätningsanordningen 34 ingår företrädesvis i en axiell ände av en väsentligen cylindriskt utformad insats 38 i huset 12. Såsom tydligast framgår av fig. 2 , kan insatsen 38 antingen vara skruvad in i huset eller kan vara insatt med presspassning.

Insatsens 38 axiella ände bildar ett ventilsäte 34 mot vilket kolvens 20 andra område 36 anligger, då kolven är i sitt andra ändläge, d v s då den drivande fluiden har förskjutit kolven från dess första ändläge. De första och andra tätningsanordningarna 28, 24 tjänar till att för- hindra läckage av drivande fluid förbi kolven 20, då denna är i det första ändläget respektive det andra ändläget.

Kolven 20 och huset 12 är emellertid enligt uppfinningen inrättade så, att då kolven befinner sig mellan det första ändläget och det andra ändläget, tillåts den drivande fluiden att läcka mellan kolven och cylinderväggen 16.

Denna position för kolven visas i fig. l och 2. Beroende på snabb förskjutning av kolven mellan dess ändlägen, kommer 511 633 läckage normalt att inträffa enbart under en bråkdel av en sekund.

Istället för att betraktas som spill och icke önskvärt, tjänar den snabba genomströmningen av den drivande fluiden förbi kolven till att kyla kolven och huset, samt ävenledes till att blåsa bort eventuellt smuts som kan ha ansamlats på ventilsätena 28, 34. Kylningsaspekten vad gäller detta speciellt fördelaktigt för den avsedda an- dieselmotorer, läckage är vändningen av föreliggande uppfinning i speciellt i närheten av avgasgrenröret, där höga temperatu- rer föreligger.

I en föredragen utföringsform av uppfinningen, och enligt vad som visas på ritningarna, har kolvens 20 första och andra områden 30, 36 konvex eller avrundad form. Detta arrangemang tillförsäkrar att adekvat tätning erhålls i ändlägena, även om kolven är något axiellt felorienterad.

Detta kan exempelvis inträffa om manöverorganstàngen 24 bringas att åstadkomma en förskjutning som ej är .kon- centrisk i förhållande till längsaxeln 18. I en ej visad vara utföringsform av uppfinningen, kan kolven t.o.m. väsentligen sfärisk.

Gemensamt för alla former för kolven 20 är att kolven kan ha en obruten, axiellt och periferiellt runtomgående yta vänd mot cylinderväggen 16, d v s inga kolvringar erfor- dras.

Den konvexa eller avrundade formen hos de första och andra områdena 30, 36 av kolven bidrar även till att upprätthålla tätande kontakt med den första 28 respektive den andra i händelse av att manöverorganet applikationer där tätningsanordningen 34, skulle avsevärda vibrationer kan uppkomma, och i enlighet med en utsättas för vibrationer. I föredragen utföringsform av uppfinningen enligt vad som visas i fig. 2 och 3, samverkar manöverorganstàngen 24 med 511 633 kolven 20 via en flexibel koppling, allmänt betecknad med hänvisningssiffran 40. Kopplingen 40 är inrättad för att tillåta relativt kolven 20. axiell förskjutning av manöverorganstàngen 24 Den flexibla kopplingen 40 är sålunda företrädesvis inrymd i en axiellt sig sträckande öppning i kolven 20, där öppningen består av en första kammare 42 och en andra kammare 44, och den första kammaren har en diameter större än den hos den andra kammaren. På detta sätt bildas en skuldra 45 på kolven vid övergången mellan de första och andra kamrarna. Öppningen är tillsluten av en krage, 46 som kan vara fastsatt genom presspassning i öppningen i kolven 20. I insatt position har kragen 46 en ändyta 47 vänd in mot den första kammaren 42. Kragen 46 har en axiellt sig sträckande genomgående borrning 48 längs Inuti öppningen skruvad eller vilken manöverorganstàngen. 34 kan glida. har manöverorganstàngen 24 en sektion- 50 av reducerad diameter, exempelvis 60% .av diametern för resten av manöverstàngen. En ansättningsskuldra 52 bildas sålunda på manöverorganstàngen inuti öppningen. En första glidkrage 54 är anordnad på manöverstångens sektion 50 av reducerad diameter och är belastad mot stàngens ansättningsskuldra 52 och kragens 46 ändyta 47 medelst en fjäder 56, exempelvis en skruvspiralfjäder. Den fjäderkraft som alstras av fjädern 46 i den flexibla kopplingen är mindre än den som alstras av den fjäder 32 som verkar på kolven 20. Fjädern 56 i den flexibla kopplingen verkar även på en andra glidkrage 58 inrättad på sektionen 50 av reducerad diame- ter. Fjädern belastar den andra glidkragen 58 mot skuldran 45 i kolven och en låsring 60 är placerad i närheten av den fria axiella änden av sektionen 50 av reducerad diameter.

Den andra kammarens 44 diameter är sådan att làsringen 60 kan passera däri.

Funktionen för den flexibla kopplingen kommer nu att beskrivas. 511 633 Med kolven 20 i dess första ändläge, d v s med det första området 30 av kolven i tätande relation. med den första tätningsanordningen 28, kommer förskjutning av manöveror- ganstàngen 24 i en riktning angiven med pilen 62 att resultera i att anläggningsskuldran 52 på stången verkande på den första glidkragen 54 komprimerar fjädern 56 i den flexibla kopplingen. Eftersom den andra glidkragen 58 är förhindrad att förflyttas i pilens 62 riktning av skuldran 45 utformad i kolven, kommer ett parti av manöverstångens sektion 50 av reducerad diameter att tvingas glida genom den andra glidkragen, så att làsringen 60 på manöverstången förskjuts inuti den andra kammaren 44.

Detta händelseförlopp föreligger även i det fall där kolven hålls i sitt andra ändläge av tryck rådande i cylindern 14. Tätande samverkan kommer sålunda att upprätthållas mellan det andra området 36 av kolven och den andra tätningsanordningen 34, förutsatt att manöverorganet förskjuts i riktning för pilen 62 i fig. 2 med en kraft som kan upptas av fjädern 56 i den flexibla kopplingen och utan att den kraft som verkar på kolven av den drivande fluiden överskrids.

Med kolven 20 i dess första ändläge, och i händelse av att manöverstàngen 24 skulle förskjutas i en riktning angiven av pilen 64 i fig. 2, kommer làsringen 60 på manöverstången att verka på den andra glidkragen 58, vilket medför att fjädern 56 i den flexibla kopplingen blir komprimerad.

Kolven kommer att kvarhållas i sitt första ändläge och samverkan med den första tätningsa- sàlunda i tätande nordningen 28, av den kraft som pàföres av fjädern 32 i huset 12, riktning med en kraft, som överstiger den som alstras av fjädern 32, kompressionslängden för fjädern 56 i den flexibla kopp- såvida manöverorganet ej förskjuts i pilens 64 samtidigt som förskjutningen är större än lingen. 511 633 Av ovanstående framgår, att inrättandet av den flexibla kopplingen tillförsäkrar att tätande samverkan upprätthålls i endera ändläget även om manöverstången utsätts för vibrationer eller även om manöverstången utsätts för andra förskjutningar av kortare amplitud än kompressionslängden för fjädern 56 i den flexibla kopplingen. Detta senare förhållande kommer att förklaras mera i detalj med hän- visning till utföringsformen som visats i fig. 3.

I fig. 3 visas sålunda en utföringsform av ett aktiverings- organ 10 enligt föreliggande uppfinning för användning i ett ventilarrangemang allmänt betecknat. med. hänvisnings- siffran 70. Ventilarrangemanget 70 omfattar ett ventil- tillslutningsorgan 72 som sträcker sig ut från en öppning i ett ventilhus 74. En ledarm 76 är lagrad för svängnings- rörelse i ventilhuset 74 kring en axel 78. Ledarmen har formen av en väsentligen L-formad hävarm med en första fri ände 80 och en andra fri ände 82, med axeln 78 belägen där- emellan. Ett parti av ventiltillslutningsorganet 72 som sträcker sig in i ventilhuset 70 är lagrat i den första fria änden 80 av ledarmen 76.

Manöverorganet 10 samverkar med ventilhuset 74 på sådant sätt, att änden av manöverorganstången 24 utanför manöver- organhuset 12 sträcker sig in i ventilhuset 74 och är lagrad i den andra fria änden 82 av ledarmen 76. I fig. 3 är manöverorganet visat med kolven 20 i dess första ändläge och ventiltillslutningsorganet 72 i ventilarrangemanget 70 i en position maximalt utskjutet från ventilhuset 74, i vilken position ventiltillslutningsorganet 72 hålls tätande mot ett ventilsäte 84 utformat i en passage 86 som skall tillslutas.

Komponenterna i det i fig. 3 visade manöverorganet kan vara tillverkade av' vilket son1 helst lämpligt. material. Van- ligtvis föredras emellertid rostfritt stål. Kolvens 511 633 diameter kan typiskt vara omkring 50 mm och cylinderns längd omkring 110 mm.

Införande av drivande fluid i manöverorganet 10 kommer att medföra att kolven 20 förskjuts mot ventilhuset 74. Initial förskjutning av kolven 20 kommer att medföra att fjädern 56 i den flexibla kopplingen komprimeras och därefter ini- tiering av förskjutning av' manöverorganstàngen 24. För- skjutning av manöverstàngen 24 kommer att medföra att ledarmen 76 i ventilhuset 74 svänger kring lagringsaxeln dras mot 78, varigenom ventiltillslutningsorganet 72 ventilhuset 74.

Beroende pà att led- eller lagringsaxeln 78 är fixerad, medför rotation av ledarmen 76 kring axeln att manöveror- ganstàngen 24 ej följer en exakt rät linje under förskjut- ning av kolven 20 fràn dess första ändläge till dess andra ändläge. Uttryckt med andra ord, manöverorganstàngen kommer ej att exakt följa cylinderns 14 längsaxel 18. Eftersom manöverorganet enligt uppfinningen är konstruerat att tillåta läckage mellan kolven och cylinderväggen under dess ëndlägen, är den förskjutning av kolven mellan relativt stora radiella frigången mellan kolven och cylinderväggen. tillräcklig för att tillåta avvikelse för manöverstàngen fràn längsaxeln 18. Det inses, att om kolven är avrundad utefter dess axiella utsträckning i närheten av cylinderväggen 16, kommer i sådant fall avvikelse för manöverorganstàngen från längsaxeln att vara möjlig även med mycket ringa radiell frigàng mellan kolven och cylin- derväggen.

Ventiltillslutningsorganet 72 dras mot ventilhuset 74 tills att ett säte 88 på ventiltillslutningsorganet 72 kontaktar 90 på ventilhuset 74. förekomsten av den flexibla kopplingen 40, ett stoppande säte Beroende på kan ventil- tillslutningsorganet kontakta det stoppande sätet 90 innan kolven 20 när sitt andra ändläge, förutsatt att kolvens 40 511 633 återstående rörelse kan upptas av fjädern 56 i den flexibla kopplingen. Detta betyder att manöverorganets slaglängd ej behöver exakt avstämmas till slaglängden hos ventilarrange- manget, vilket möjliggör flexibilitet vid val av manöveror- gan för ventilarrangemang i industriella tillämpningar.

Då man önskar återföra ventiltillslutningsorganet 72 till den i. fig. 3 visade positionen, där ventiltillslutnings- organet anligger mot ventilsätet 84, reduceras trycket för den drivande fluiden i cylindern 14 på sådant sätt, att det tryck som utövas av fjädern 32 i huset på kolven 20 överstiger trycket hos den drivande förskjuts därvid från sitt andra ändläge till det första fluiden. Kolven manöverorganstàngen 24 åstadkommer som resultat av detta ledarmen 76. Återigen, ventiltillslutningsorganet 72 kan kontakta ventilsätet 84 innan kolven 20 antagit sitt första ändläge, förutsatt att kolvens återstående rörelse kan 'upptas av fjädern 56 i den flexibla kopplingen. ändläget och svängningsrörelse av Uppfinningen är naturligtvis ej begränsad till de ovan beskrivna och på ritningarna visade utföringsformerna, utan kan varieras inom ramen för de bifogade kraven. I vissa kolven vara försedd med gejdringar, vilka tillåter att den drivande fluiden kan läcka mellan kolven och cylinder- utföringsformer kan exempelvis icke desto mindre väggen.

Claims (6)

10 15 20 25 30 35 11 511 107391 BER 1999-07-02 PATENTKRAV:

1. Ventilarrangemang (70), innefattande: som sträcker sig ut - ett ventiltillslutningsorgan (72) från ett ventilhus (74); - ett fluiddrivet manöverorgan (10) omfattande ett hus (12) bildande en cylinder (14) -med cylindrisk vägg (16) sträckande sig kring en längsaxel (l8); en kolv (20) inrättad för fram- och àtergående rörelse i cylindern (14) utefter nämnda längsaxel (18) mellan ett första ändläge och ett andra ändläge; en nmnöverorganstång (24) samverkande med kolven (20) för förskjutning väsentligen utefter nämnda längsaxel, och en första tätningsanordning (28) i huset (12) för åstadkommande av tätande kontakt med ett första område (30) av kolven (20) i det nämnda första ändläget och andra tätningsanordning (34) i huset (12) för åstadkommande av tätande kontakt med ett andra område (36) av kolven i nämnda andra ändläge, för att därigenom förhindra läckage av drivande fluid förbi kolven (20) då kolven är i nämnda första ändläge och nämnda andra ändläge; där kolven (20) och huset 812) är inrättade så, att då kolven (20) befinner sig mellan nämnda första ändläge och nämnda andra ändläge, tillåts fluid att kolven (20) cylinderväggen (16), drivande läcka mellan k ä n n e t e c k n a t a v, att - en ledarm (76) är lagrad för svängningsrörelse i ventilhuset (74) kring en axel (78), där nämnda ledarm (76) uppvisar en första fri ände (80) och en andra fri ände (82), med axeln (78) belägen däremellan; 633 10 15 20 25 30 35 42, 511 633 - ett parti av ventiltillslutningsorganet (72) som sträcker sig in i ventilhuset (70) är lagrat i den första fria änden (80) av ledarmen (76); - att änden av manöverorganstången (24) utanför manöverorganhuset (12) och är lagrad i den andra fria änden (82) av ledarmen (76); sträcker sig in i ventilhuset (74) samt - att en radiell frigång' finnes mellan kolven (20) och cylinderväggen (16), förskjutning tillåts avvika från längsaxeln (18). varigenomr manöverorganstàngens (24)

2. Ventilarrangemang (70) enligt krav l, att ledarmen (76) av en väsentligen L-formad hävarm. k ä n n e t e c k n a d av, har formen

3. Ventilarrangemang (70) enligt något av föregående krav, a v, att nämnda manöverorganstàng via en flexibel koppling k ä n n e t e c k n a t (24) samverkar med kolven (20) (40), varvid den flexibla kopplingen är inrättad att tillåta axiell förskjutning av manöverorganstången relativt kolven.

4. Ventilarrangemang (70) enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t a v, att nämnda flexibla koppling (40) är inrymd inuti kolven (20).

5. Ventilarrangemang (70) enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a t a v, att nämnda flexibla koppling (40) omfattar en skruvspiralfjäder (56). \3 511 633

6. Användning av ett ventilarrangemang (70) enligt något av föregående krav för drift av ventiler i ett dieselmotorförsett fordon.