<Desc/Clms Page number 1>
Hydraulische Stelleinrichtung
Es sind hydraulische Stelleinrichtungen bekannt, bei denen die Druckflüssigkeit von einem Kolbenschieber zwischen zwei Strömungskanälen umgesteuert wird, die je an eine Seite des zu verstellenden Arbeitskolbens angeschlossen sind. Die Flüssigkeit wird dabei von einer Pumpe mit einsinniger Drehrichtung unter Druck gesetzt. Der Kolbenschieber dieser bekannten Einrichtungen ist ein kompliziert herzustellendes und teures Bauelement.
Es sind weiters hydraulische Stelleinrichtungen vorgeschlagen worden, bei denen die Druckflüssigkeit im Kreislauf mittels einer Pumpe mit umkehrbarer Förderrichtung geführt ist, so dass ein Kolbenschieber entfallen kann. Bai solchen Einrichtungen können im Betrieb Flüssigkeitsverluste im an sich geschlossenen Kreislauf auftreten, so dass Luft eindringt. Die eingedrungene Luft bewirkt einen unruhigen Lauf oder überhaupt ein Versagen der Pumpe.
Gegenstand der Erfindung ist eine hydraulische Stelleinrichtung, bei der die Druckflüssigkeit im Kreislauf mittels einer Pumpe mit umkehrbarer Förderrichtung geführt ist. Zur Vermeidung der oben ge- nannten Nachteile ist erfindungsgemäss zu beiden Seiten der Pumpe im Strömungsweg des Druckmittels wenigstens je ein von diesem mit verminderter Geschwindigkeit durchströmtes Leitungsstück (Gasabscheidestrecke) vorgesehen, die beide mit einem vorteilhaft gemeinsamen Vorratsbehälter für das Druckmittel in Verbindung stehen, wodurch vorn Druckmittel mitgeführte Gaseinschlüsse inden Vorratsbehälter entweichen
EMI1.1
Stellgeschwindigkeit oder des Stillsetzens Nachteile ergeben würden.
Die Stellgeschwindigkeit hängt bei Einrichtungen mit Kolbenschieber und solchen mit Drehrichtungsumkehr der Förderpumpe in erster linie vom Vor* hältnis des Volumens des Stellzylinders und der Förderleistung der Pumpe ab. Das Stillsetzen erfolgt bei der erfindungsgemässen Einrichtung deshalb rasch, weil die rotierenden mechanischen Massen (Anker des Antriebsmotors, Teile der Pumpe) sehr klein sind und das Öl im Druckmittelkreislauf eine sehr starke, auf denAntriebsmotor bremsend, wirkende Dämpfung darstellt. Die Erfindung ist insbesondere bei der Regelung industrieller Öfen zur Steuerung der schweren und grossen Klappen z. B. in der Abgasleitung oder in der Gas- und Luftzuleitung zur Feuerung anwendbar.
Darüber hinaus lässt sich die Erfindung bei vielen Regelaufgaben vorzugsweise überall dort anwenden, wo es auf eine besonders rasche Möglichkeit einer Umschaltung der Stelleinrichtung des Druckkolbens gar nicht ankommt.
Für einen geschlossenen hydraulischen Kreislauf mit einer Pumpe mit umkehrbarer Förderrichtung ist es bekannt, parallel zu einem Leitungsteil von einer Pumpenseite zum Arbeitskolben einen Behälter vorzusehen, der, durch Ventile gesteuert, auf der Saugseite liegend. Druckflüssigkeit in den Kreislauf speist und auf der Druckseite liegend überschüssiges Druckmittel aufnimmt. Der für die Gäsabscheldung bei einer Stelleinrichtung nach der Erfindung vorgesehene, an die Gasabscheidestrecke angeschlossene Vorratsbehälter kann auch für diese an sich bekannten Funktionen herangezogen werden.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist dazu zwischen Gasabscheidestrecke und Vorratsbehälter eine weitere durch zwei Ventile hergestellte Verbindung vorgesehen, von denen eine als Flüssigkeitsergänzungsventil mit geringer Schliesskraft des Ventiltellers ausgebildet ist und bei der auf der Saugseite liegenden Gasabscheidungsstrecke die Verbindung mit dem Vorratsbehälter öffnet, während das andere ein Sicherheit-
<Desc/Clms Page number 2>
ventil ist, das bei auf der Druckseite liegender Gasabscheidungsstrecke die Verbindung mit dem Vorratsbehälter öffnet. Der den Gasdurchtritt von der Abscheidestrecke in den Vorratsbehälter ermöglichende Kanal ist dabei vorteilhaft als Bohrung im Ventilkörper wenigstens einer dieser Ventile ausgebildet.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Figuren der Zeichnung näher erläutert. Fig. 1 zeigt ein Prinzipbild einer hydraulischen Stelleinrichtung nach der Erfindung, während die Fig. 2 und 3 eine praktische Ausführungsform der erfindungsgemässen Stelleinrichtung zeigen.
In Fig. 1 bedeutet 1 den Arbeitskolben der hydraulischen Stelleinrichtung und 2 eine Pumpe mit umkehrbarer Förderrichtung. Zu beiden Seiten der Pumpe ist gemäss der Erfindung je ein Leitungsstlick 3,4 vorgesehen, das vom Druckmittel mit verminderter Geschwindigkeit durchströmt wird. In diesen Leitungsstrecken steigen vom Druckmittel mitgeführte Gas- insbesondere Lufteinschlüsse auf und gelangen in den vorteilhaft beiden Gasabscheidestrecken gemeinsamen, am höchsten oder annähernd höchsten Ort des Druckmittelkreislaufes liegenden Vorratsbehälter 5. Die Verbindungen 6, 6'zum Vorratsbehälter 5 sind jeweils an das Ende dieser Gasabscheidestrecken angeschlossen, von wo auch die Druckmittelleitungcn 7, 7'zum Arbeitskolben 1 abgezweigt sind.
Durch die ständig offenen Verbindungen zwischen den Gasabscheidestrecken und dem gemeinsamen Vorratsbehälter ergibt sich ein Nebenschluss zum Flüssigkeitsstrom in den Druckmittelleitungen zum Arbeitskolben, der durch geeignete Querschnittsbemessung dieser Verbindung klein gehalten werden kann.
Die Pumpe 2 ist eine Drehkolbenpumpe, z. B. eine Zahnradpumpe. Als Antrieb für diese Pumpe dient zweckmässig ein Drehstrommotor 8 oder ein Einphasenwechselstrommotor mit Hilfsphase. Die Drehrichtung dieser Motoren ist leicht umkehrbar und ihre D-ehgeschwindigkeit regelbar, so dass die Förderrichtung und-geschwindigkeit des Druckmittels in weiten Grenzen verändert und damit der Arbeitskolben in beiden Richtungen mit unterschiedlicher Stellgeschwindigkeit verstellt werden kann. Als Arbeitskolben kann jeder doppelseitig beaufschlagbare Kolben benützt werden. Die Bewegung kann dabei geradlinig oder drehend hin-und hergehend sein.
Müssen auch bei Stillstand des Arbeitskolbens von diesem Kräfte aufgebracht werden, so tritt auf der belasteten Seite ein Überdruck in der Druckflüssigkeit auf. Da insbesondere Zahnradpumpen im Stillstand bei einseitigem Überdruck erhebliche Flüssigkeitsmengen durchlassen, ist es vorteilhaft, in einem von der Pumpe zum Arbeitskolben lührenden Leitungszweig ein in beiden Strömungsrichtungen des Druckmittels wirkendes Festhalteventil 9 einzubauen.
Die Fig. 2 und 3 zeigen zwei Schnitte durch eine vorteilhafte konstruktive Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes. Die Gasabscheidestrecken sind als im Vorratsbehälter 5 für das Druckmittel liegende Kammern 3,4 ausgebildet. Die für die Gasabscheidung ständig offene Verbindung zwischen den Kammern 3 und 4 und der Druckflüssigkeit im Vorratsbehälter wird durch den Kanal 10 hergestellt. Ausser dieser ständig offenen Verbindung ist zwischen den Gasabscheidekammern und dem Vorratsbehälter eine weitere durch zwei Ventile 11,12 hergestellte Verbindung vorgesehen. Das eine Ventil 11 ist ein Flüssigkeitsergänzungsventil mit geringer Schliesskraft des Ventiltellers, der von einer schwachen Feder 13 belastet wird.
Es gibt die Verbindung zwischen Vorratsbehälter und Gasabscheidekammer frei, wenn letztere auf der Saugseite der Pumpe liegt, so dass der Druck im Vorratsbehälter 5 grösser ist als in der Kammer 3. Dadurch wird die Flüssigkeitsmenge im Kreislauf zum Arbeitskolben ergänzt. Das andere Ventil 12 ist ein durch die Feder 14 belastetes Sicherheitsrückschlagventil, das bei auf der Druckseite liegender Gasabscheidekammer öffnet und dadurch überschüssige Druckflüssigkeit aus dem Kreislauf zum Arbeitskolben in den Vorratsbehälter einströmen lässt. Der ständig offene Kanal 10 zwischen Abscheidekammern und Vorratsbehälter ist als Bohrung durch die Ventilplättchen 11,12 der genannten Ventile ausgebildet.
Die Gasabscheidekammer 4 ist mit einer analogen, eine konstruktive Einheit bildenden Ventilkombina- tion 15 ausgerüstet.
Die Pumpe, vorzugsweise Zahnradpumpe 2 zur Förderung des Druckmittels ist in einer zweiten Bodenplatte 16 des Vorratsbehälters 5 untergebracht. In der Platte befinden sich auch die zu den Gasabscheidekammern führenden Kanäle 17,18. Die Druckmittelleitungen für den Arbeitskolben werden bei 19,20 angeschlossen. Der Antriebsmotor 8 für die Pumpe ist, wie bei hydraulischen Stelleinrichtungen mit Kolbenschieber an sich bekannt, auf den Vorratsbehälter 5 aufgesetzt und die Antriebswelle 21 zur Pumpe, wie bei den oben genannten Stelleinrichtungen ebenfalls bekannt, durch diesen hindurchgeführt.
Das in den Fig. 2 und 3 dargestellte Aggregat zeichnet sich durch besonders kleinen Flüssigkeitsverlust aus und verhindert auch weitgehend das Eindringen von Luft bei der Pumpenstopfbuchse 22, da diese unter der Druckflüssigkeit im Vorratsbehälter angeordnet ist.
Die zweite Bodenplatte 16 mit der Antriebspumpe2 ist vorteilhafterweise auswechselbar angebracht. Eine Veränderung der Fördermenge des Druckmittels ist dann durch Auswechseln der Pumpenzahnräder und der
<Desc/Clms Page number 3>
Grundplatte, in der diese Räder liegen, möglich. Die Fördermenge des Druckmittels kann damit auf die gewünschte Zeitspanne zur Verstellung des Arbeitskolbens und auch auf seinen Durchmesser abgestimmt werden. Es ist dadurch weiters möglich, die für einen bestimmten Stellweg des Arbeitskolbens notwendige Einschaltdauer des Antriebsmotors beliebig zu wählen.
Wird der Antriebsmotor der Pumpe von einem Regler gesteuert und die Bewegung des Arbeitskolbens auf ein mit dem Regelprozess zusammenhängendes Stellglied übertragen, so lassen sich dadurch zu häufige Einschaltungen des Antriebsmotors verhindern.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Hydraulische Stelleinrichtung, bei der die DruckflUssigkeit im Kreislauf mittels einer Pumpe mit umkehrbarer Förderrichtung geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass zu reiden Seiten der Pumpe im Strömungsweg des Druckmittels wenigstens je ein von diesem mit verminderter Geschwindigkeit durchströmtes Leitungsstück (Gasabscheidestrecke) vorgesehen ist, die beide mit einem vorteilhaft gemeinsamen Vorratsbehälter für das Druckmittel in Verbindung stehen, wodurch vom Druckmittel mitgeführte Gaseinschlüsse in den Vorratsbehälter entweichen können.