Steuerung an Reglern mit hydraulischem Servomotor, insbesondere für Kraftmaschinen. Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuerung an Reglern mit. hydraulischem Servomotor, insbesondere für Kraftmaschi nen, bei der von einem die zu regelnde Be triebsgrösse messenden Instrument ein Flüs sigkeitsstrom gesteuert wird, welcher-seiner- seits erst die Einstellung eines Hauptsteuer- schiebers für den Servomotor bewirkt,
wäh rend der den Hauptsteuerschieber betätigende Flüssigkeitsstrom von einem in Abhängigkeit von der .Stellung des Messinstrumentes betä tigten Vorsteuerschieber geregelt wird.
Gemäss der Erfindung sind die Stellungen des Hauptsteuerschiebers für den Servomotor und des Vorsteuerschiebers abhängig von der Spannung auf sie einwirkender Federn und dem Druck eines Vorsteuerflüssigkeitsstro- mes, der seinerseits abhängig ist von der Re lativstellung des Vorsteuerschiebers gegen den dazugehörigen Schieberspiegel, der von dem Anker des die zu regelnde Betriebsgrösse messenden Instrumentes getragen wird.
Man kann beide Steuerschieber als Kol ben ausbilden und gegen besondere Federn arbeiten lassen. Die beiden Steuerschieber nehmen dann unter dem Druck der Vor steuerflüssigkeit Stellungen" ein, welche von dem Verhältnis ihres unter Druck stehenden Querschnittes und der Spannung .der auf sie einwirkenden Federn bestimmt wird. Es ist dabei lediglich erforderlich, die beiden Räume, innerhalb der die Vorsteuerflüssig- keit den Druck auf die Steuerschieber aus übt, durch eine Rohrleitung zu verbinden. Im übrigen arbeiten diese Schieber mecha nisch unabhängig voneinander und können deshalb beliebig weit getrennt voneinander angeordnet sein.
Das hat den Vorteil, dass man zum Beispiel den Vorsteuerschieber mit dem dazugehörigen Messinstrument am Schaltbrett anordnen kann, während der Hauptsteuerschieber unmittelbar an ,dem irn Maschinenhaus stehenden Servomotor unter gebracht sein kann. .
Ein Vorteil der Steuerung gemäss dar Erfindung besteht darin, dass die Empfind lichkeit der Steuerung fast beliebig erhöht werden kann. Wenn man gleich grosse Kol benflächen beider S.chieher voraussetzt, dann kann man nämlich durch verschiedene Steif- heit der auf die Kolben einwirkenden Federn erreichen, dass eine bestimmte Erhöhung des Druckes auf die beiden Kolbenflächeil die gegen den Hauptsteuerkolbeil arbeitende Fe der um einen -wesentlich grösseren Betrag zu- saminendrückt, als die auf den Vorsteuer kolben wirkende Feder.
Infolgedessen wird also der Hauptsteuerschieber bei allen Steuer bewegungen einen sehr viel grösseren Weg zurücklegen, als der Vorsteuersehieber. Man Imnn deshalb Messinstrumente mit sehr klei nen Verstellwegen benutzen und trotzdem grosse Ausschläge des Hauptsteuerschiebers damit erreichen.
Anstatt die gegen die Steuersellieber ar beitenden Federn verschieden steif zii ma chen, kann man naturgemäss auch die Kol benfläche verschieden gross machen und die Federn gleichmässig bemessen. Man kann naturgemäss auch beide Möglichkeiten mit einander verbinden.
In den Fig. 1 und 2 sind zwei Ausfüll- runbsbeispiele gezeigt, bei denen beide Steuerschieber als Kolbens,cliieber ausgebil det sind und gegen Federn arbeiten. In der Fig. 1 ist 1 ein S.chiebergehäuse, in dein die beiden als Schwebekolben 2 und 3 ausgebil deten Steuerschieber gelagert sind. Dieses Schiebergehäuse 1 kann, wie oben schon an gegeben, auch unterteilt werden und die bei den. je einen Schwebekolben enthaltenden Teile können beliebig weit entfernt vonein ander untergebracht sein.
Die die beiden Kolben verbindende Bohrung des Gehäuses 1 wird dann durch eine Rohrleitung ersetzt. Oberhalb der Schwebekolben liegen in dein Gehäuse 1 Räume 4 und 5, die voll der Vor steuerflüssigkeit erfüllt werden und durell eine Bohrung 6 miteinander in Verbindung stehen. Die Vorsteuerflüssigkeit wird durch den Kanal 7 stetig zugeführt.
Der Kolben \? wird von dem Flüssigkeitsdruck auf seine Fläche 8 und durch den Gegendruck einer Feder 9, und der Kolben 3 durch den Flüs sigkeitsdruck auf seine Fläche 10 und den Gegendruck einer Feder 11 im Gleiehgewiclit gehalten. Zum Austritt der Vorsteuerflüssig- keit dient eine Bohrung 12 in der Verlänge rung des Seliwebekolbens ? mit einer Aus trittsöffnung 13.
Die Offnung 13-kann durch eine bewegliche Hülse 14 ganz oder teilweise geschlossen werden, dü-ren Innenfläche somit den Spiegel des Vorsteuerscliiebers 2 bildet.
Die Hülse 14 ist an dein steuernden Organ, zum Beispiel dein Anker 15 eines Strom- oder Spannungsmessers aufgehängt und zweckmässig voll der Rückwirkung der V or- steuerflüssigkeit entlastet. Der Schwebe kolben 3 dient als Ha.uptsteuerscllieber für den Servomotor. Dem obern Ringkanal 16 wird durch ein Rohr 33 die Druckfliissigkeit von der Pumpe zugeführt.
Aus dem untern Ringkanal 18 kann die Druckflüssigkeit ab fliessen. Der mittlere Ringkanal 17 dient zur Regelung der und -abfuhr für den Servomotor. Der Servo motor besteht aus zwei Zylindern 19 und 20, in denen zwei Kolben 21 und 22 verschiebbar sind, und zwei Zylindern 23 und 24, von etwa doppeltem Querschnitt, in denen zwei Kolben 25 und 26 gelagert sind. Die Zylin der 19 und 20 sind an dem einen Ende durch Offnungen 27 und ?8 mit der Aussenluft . verbunden. Die Zylinder 23 und 24 stehen durch Rohre 29 und 30 mit dem Ringkanal 17 des Schiebergehäuses 1 in Verbindung.
Das andere Ende aller vier Zylinder läuft in einen gemeinsamen Raum 31 aus, der durch ein Rohr 3? mit dem Ringkanal 16 des Schiebergehäuses 1 in Verbindung stellt. In dieses Rohr 32 mündet das Rohr 33, durch das die zur Betätigung des Servomotors er forderliche Druckflüssigkeit zugeführt -wird. Die Zylinder des Servomotors sind so ange ordnet, dass je .ein Zylinder von kleinerem Querschnitt. einem Zylinder voll grösserem Querschnitt.
gegenüberstebt. Die einander ge genüberstehenden Kolben 21 und 26 und \_?? und 25 sind durch Zahnstangen 34 und 35 miteinander verbunden. Diese Zahnstangen greifen in ein Zahnrad 36 ein, voll dem die gewünschte Regelbewegung abgenommen wird.
Der oben beschriebene Servomotor wirkt wie folgt: In der Mittelstellung des Hauptsteuer schiebers 3 ist der Ringkanal 17 abgeschlos-- en. Die Zylinder 2.3 und 24 sind- also mit, einer hach aussen abgeschlossenen Flüssig--. keitsmenge gefüllt, so dass die darin gleiten den Kolben sich nicht bewegen können. Wird nun zum Beispiel der Hauptsteuerkolben 3- angehoben, dann tritt der Ringkanal 1"7 mit dem Ringkanal -18 in Verbindung.
Die in den Zylindern 23 und 24 enthaltene Flüssig keitsmenge kann also in das Freie ausfliessen. Es stehen also alle vier Kolben auf der Au-- ssenflä,che jetzt nur noch unter dem Druck der Atmosphäre. Die an den Raum 31 an grenzenden Innenflächen stehen dagegen un ter dem vollen Flüssigkeitsdruck. Da dieser Druck auf die grösseren Kolben 2 5 und 26 überwiegt, wird die Zahnstange 34 eine Be wegung nach unten und die Zahnstange 35 eine Bewegung nach oben mache--, so dass das Zahnrad 36 rechts herumgedreht wird.
Wird umgekehrt der Hauptsteuerschieber 3 gesenkt, dann tritt der Ringkanal 17 mit dein Ringkanal 16 in Verbindung, so dass die Zy linder 23 und 24 unter dem vollen Druck der Antriebsflüssigkeit stehen. Infolgedessen stehen die Kolben 25 und 26 beiderseits unter dem vollen Flüssigkeitsdruck, \während die Kolben 21 und 22 nur auf der dem Raum' 31 zugekehrten Seite unter dpui vollen Druck stehen.
Es wird also die Zahnstange 34 an gehoben und die Zahnstange 35 gesenkt, so dass das Zahnrad .36 links herumgedreht -wird, das heisst also in entgegengesetztem Sinne wie 'v orlier beschrieben.
Die Steuerung wirkt wie folgt: In der Mittelstellung, bei welcher der Steuerschieber 3 gerade den Ringkanal 17 abschliesst, wird der stetig durch die Öffnung 7 zufliessende Flüssigkeitsstrom an der Aus- strömöffnung 13 durch die Hülse 14 gerade so stark gedrosselt, dass der dadurch in dem Raum 9: und 5 erzeugte Flüssigkeitsdruck den Gegendruck der Federn 9 und 11 auf hebt. Wird nun durch eine Aufwärtsbewe gung der Hülse 14 die Öffnung 13 vergrö ssert, dann sinkt der Flüssigkeitsdruck in den Räumen 4 und 5.
Die Federn 9 und 11 drük- ken die beiden Kolben 2 und 3 nach oben, bis durch die = zunehmende Drosselung- der Öffnung 13 durch -die Hülse 14 ein neuer Gleichgewichtszustand niedrigeren Druckes erreicht ist., Senkt sieh umgekehrt die Hülse 14, so wächst der Flüssigkeitsdruck in ,den .Räumen 4 und 5. Die Kolben werden nach unten gedrückt, bis durch abnehmende Dros selung der Öffnung 13 ein anderer Gleich- gewiclitszusta_nd höheren Druckes- erreicht ist. Abgesehen von, kleinen Relativbewegun gen folgt 'also der Kolben 2 im wesentlichen den Bewegungen der Hülse 14.
Dabei steigt und sinkt der Druck innerhalb des Raumes 4 mit zunehmender b ezw. abnehmender Span nung der Feder 9. - Da die Räume 4 und 5 durch das Rohr 6 miteinander in Verbindung stehen, wird auch der Druck im Raum 5 ebenso wie im Raum 4 sinken. und steigen und deshalb der. Kolben 3 den Bewegungen desKolbens 2 und somit ebenfalls- den Be wegungen der Hülse 14 folgen. Solange das Rohr 6 nicht so:, lang wird,- dass, ein wesent licher Druckfall in ihm auftritt, sind also die Bewegungen des Kolbens<B>-3</B> durch das Rohr 6. mit denen des. Kolbens 2 .gekuppelt.
Man kann nun, wie schon oben gesagt, durch verschiedene Steifheit der Federn oder verschiedene Grösse der gegen die Federn wirkenden Kolbenflächen ausserdem noch jede gewünschte Übersetzung zwischen den Weg längen der beiden Kolben- erzielen, so.dass:die Anordnung, nicht nur eine beliebig weite räumliche Trennung der beiden Steuerschie ber, sondern auch eine beliebige Vergrösse rung der Empfindlichkeit der Steuerung er möglicht.
Wenn man nämlich -zum Beispiel gleiche Kolbenflächen 8 und 10, -voraussetzt und die Feder 9 zehnmal so steif macht wie die Feder 11; dann wird bei einer Druck erhöhung innerhalb der Räume 4 und 5 die Gleichgewichtslage des Kolbens 2 bereits nach dem zehnten Teil desjenigen Weges er reicht, den der Kolben 3 - zur Erlangung- seiner Gleichgewichtslage zurücklegen muss. Mit ausserordentlich kleinen Bewegungen der Hülse 1-4 kann man dann also grosse Aus- Schläge des Ha.uptsteuerschiebers für den Servomotor erreichen.
In den Fig. 2 bis 4 ist der Servomotor der Übersichtlichkeit halber fortgelassen. Er ist an sich in genau ,derselben Ausführungs form wie in der Fig. 1 an genau dieselben Ringkanäle des Hauptschiehergehäuses an geschlossen zu denken.
Bei der in der Fig. 2 dargestellten Aus führungsform ist der Vorsteuerschieber 2 konzentrisch zu dem Hauptsteuerschieber 3 angeordnet. Die Druckräume 4 und 5 der Fig. 1 sind hier in einem einzigen Druck raum 4' vereinigt. Der Hauptsteuerschieber 3 arbeitet gegen die über ihm angeordnete Feder 11 und der Vorsteuerschieber 2 gegen die unten angeordnete Feder 9. Die Kolben fläche 8 des Vorsteuerschiebers 2 ist kleiner als die Kolbenfläche 10 des Hauptsteuerkol- bens 3.
Bei gleicher Steifheit der Federn 9 und 11 würden also die Kolbenwege dem Verhältnis der Kolbenflächen 8 und 10 ent sprechen, das heisst der die Kolbenfläche 8 tragende V orsteuerschieber 2 würde einen kleineren Weg zurücklegen als der Haupt steuerschieber 3. Ausserdem ist noch die Fe der 9 wesentlich steifer als die Feder 11 be messen, so dass der bereits durch die verschie dene Grösse der Kolbenflächen erzielte Er folg noch vervielfacht wird.
Die Wirkungsweise der eben beschriebe nen Vorrichtung entspricht derjenigen der Fig. 1. Wenn zum Beispiel die Steuerhülse 14 gesenkt wird, dann wird die Ausflussöff- nung für den durch die Bohrung 7 in den Raum 4' eintretenden Vorsteuerflüssigkeits- strom verkleinert. Infolgedessen steigt der Druck innerhalb des Raumes 4', so da13 der Schieber 2 entgegen dem Druck der Feder 9 nach unten gedrückt wird.
Infolgedessen wird aber die Öffnung 13 wieder erweitert, und zwar solange, bis ein Gleichgewichtszu stand zwischen dem Druck in dem Raum 4' auf die Kolbenfläche 8 und dem entgegen wirkenden Druck der Feder 9 erreicht ist. Entsprechend -dem neu eingestellten höheren Druck in dem Raum 4' ist aber gleichzeitig auch der Hauptsteuerschieber 3 nach oben gedrückt worden, und zwar um einen wesent lich grösseren Betrag. Es genügen also ebenso wie bei dem in der Fig. 1 dargestellten Aus führungsbeispiel. bereits geringe Wege der Steuerhülse 14, um grosse Verstellwege des Hauptsteuerschiebers 3 auszulösen.
Ein we sentlicher Vorteil. gegenüber dem Ausfüh rungsbeispiel gemii.ss F ig. 1 besteht darin, dass die Kolbenfhichen 8 und 10 Begren zungsflächen desselben Raumes 4' bilden. Statt der in der Fig. 1 erforderlichen zwei Druckräume ist also hier nur noch ein ein ziger Druckraum vorhanden.
Naturgemäss ist die Verwendung der eben beschriebenen Ausführungsform nur dort möglich, wo auf eine räumliche Trennung von Hauptsteuerschieber 3 und Vorsteuer schieber 2 kein Wert gelegt wird.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Er findung ist in der Fig. 3 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind der Vor steuerschieber ? und der Hauptsteuerschieber 3 ebenso wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2 konzentrisch zueinander ange ordnet. Es ist ebenfalls nur ein einziger Druckraum 4' vorhanden. Die Kolbenflächen 8 und 10 bilden Begrenzungsflächen dieses einen gemeinsamen Druckraumes.
Das Aus führungsbeispiel unterscheidet sich von den bisher beschriebenen Anordnungen im we sentlichen dadurch, dass die Federn 9 und 11 nicht mehr unab.hä.ngig voneinander gegen je eine Kolbenfläche wirken, sondern dass ihre Wirkung miteinander kombiniert ist. Der Hauptsteuerschieber 3 stützt sich näm lich über beide Federn 11 und 9 gegen einen festen Punkt 38. Die Feder 11 dient gl:eieh- zeitig dazu, um den Steuerschieber 2 gegen den Hauptsteuerkolben 3 abzustützen.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende: Wenn beide Kolbenflächen 8 und<B>1,0</B> gleich gross wären, dann würde die Feder 9 überhaupt nicht belastet werden. Es würden vielmehr die auf die beiden Kolbenflächen 8 und 10 wirkenden Drücke lediglich eine ent sprechende Spannung der Feder 11 hervor- rufen. Da nun aber die Kolbenfläche 8 we sentlich kleiner bemessen ist als die Kolben fläehe 10, so gehen zum Beispiel bei einer I)rucl;stf@igerung folgende Wirkungen neben cinander her. Infolge der Drucksteigerung im Rahm 4' wird der Druck auf die Kolben flächen 10 wachsen. Dieser Druck pflanzt sich zunächst einmal auf die Feder 11 fort. Er wird zum Teil aufgenommen von der mit dem Schieber 2 fest verbundenen Scheibe 37.
Auf die Feder 9 geht nur noch die Differenz des Druckes auf die Kolbenfhichen 1.0 und 8 über. Zur Erklärung dieser Vorgänge sei einmal angenommen, dass die Fläche der Kol ben 8 und 10 sich wie 1 : 2 verhält, dass ferner bei einem Druck von 20 kg die Feder 11 eine Länge von 50 mm hat und bei einem Druck von 10 kg die Feder 9 eine Länge von 10 mm hat. In dem Raum 4' möge ein Druck herrschen, der die Kolbenfläche 10 gerade mit 20 kg und die Kolbenfläche 8 gerade mit 10 kg belastet. Bei den oben unterstellten Annahmen würde das System sich im Ruhe zustande befinden.
Dem Druck der Feder 11 von 20 kg nach oben würde nämlich die Kol benfläche W das Gleichgewicht und dem Druck der Feder 11 auf die Platte 37 ab wärts würde zur einen Hälfte die Kolben fläche 8 und zur andern Hälfte die Feder 9 das Gleichgewicht halten. Unter der Vor aussetzung, dass die Feder 11 bei einer Last von 10 kg um 10 mm verkürzt wird und die Feder 9 bei derselben Last um 1 mm, möge einmal nachgeprüft werden, welche Wege die Schieber 2 und 3 zurücklegen, wenn der Druck innerhalb des Raumes 4' sich auf das Doppelte erhöht. In diesem Fall wirkt auf die Kolbenfläche 10 ein Druck von 40 -kg.
Infolgedessen erfährt die Feder 11 eine der 2Zehrbelastung von 20 kg entsprechende Zu- sammendrückung von 20 mm. Da. von der Mehrbelastung von 20 kg auf die Platte 37 die Hälfte von der Kolbenfläche 8 aufge nommen wird, erhält die Feder 9 nur eine Mehrbelastung von 10 kg, das heisst sie er fährt eine Verkürzung \von 1 mm. Die Summe der Verkürzungen beider Federn, das heisst 21 mm ist der Weg, welchen der Haupt- steuers,chieber 3 nach abwärts zurücklegt.
Die Verkürzung der Feder 9, das heisst 1 mm ist der Weg, den der Vorsteuerschieber 2 nach unten zurücklegt. Die Weglängen bei der Schieber verhalten sich in diesem Falle also wie 21 : 1.
In der Fig. 4 ist gezeigt, dass man die Kolbenfläche 8 des Vorsteuerschiebers auch ganz fortlassen kann. Der Druck der Vor steuerflüssigkeit wirkt in diesem Fall nur noch ,auf die Fläche 10 des Hauptsteuer schiebers. Dieser stützt sich über die beiden Federn 9 und 11 gegen einen festen Punkt 38 ab. Zwischen den beiden Federn 9 und 11 ist eine Platte 37 angeordnet, die mit dem Vorsteuerschieber fest verbunden ist. Das Übersetzungsverhältnis der Weglängen bei der Schieber ist in diesem Falle lediglich durch die Steifheit der Federn 9 und 11 be stimmt.
Wenn zum Beispiel die Feder 9 zehnmal so steif ist wie die Feder 11, dann wird bei einer Abwärtsbewegung des Ilaupt- steüerschiebers 3 um 11 mm die Feder 11 um 10 mm, und die Feder 9 um 1 mm verkürzt, so @dass der Vorsteuersahieber 2 nur einen Weg von 1 mm macht.
Am einfachsten kann man sich eine Vorstellung von dem durch die beiden Federn 9 und 11 erzielten Überset zungsverhältnis dadurch machen, dass! man sich. beide Federn durch eine einzige Feder ersetzt denkt, über die der Hauptsteuerschie- ber 3 geben. den festen Punkt 38 abgestützt wird.
Dann, kann man nämlich das Über setzungsverhältnis zwischen dem Wege des Hauptsteuerkolbens 3 und dem des stangen- förmigen Vorsteuerschiebers 2 dädürch be liebig einstellen, dass man den Vorsteuer schieber 2 mit einer beliebigen Stelle dieser einen einzigen Feder verbindet. Hat die Fe der 20 Windungen und verbindet man den Vorsteuersclhieber mit der zweiten Windung der Feder vom festen Stützpunkte 38 .aus. ge rechnet, dann werden die Hübe des Haupt steuerschiebers und Vorsteuerschiebers in dem Verhältnis von 10 : 1 stehen.
In der Pra:is wird man mit Rücksicht auf die un bequeme Befestigung des Vorsteuerschiebers an einer .glatt durchlaufenden Spiralfeder diese Spiralfeder in der Regel unterteilen und zwischen beide Teile eine Scheibe an ordnen, mit welcher der Vorsteuerschieber verbunden ist. Dabei kann inan dann die un bequem grosse Länge der zwischen dieser Scheibe und dem Ha.uptsteuerkolben liegen den Feder dadurch verringern, dass man sie an sich steifer macht, als den zwischen dem Stützpunkt 38 und der Scheibe liegenden Teil.
Die Anorrdnunb "gemäss Fi". a hat deii Vorteil, dass nur noch ein Sehielier als Kol ben ausgebildet zu werden braucht, während der zweite Schieber als dünne Stange ausge bildet werden kann, die lediglich dick genug sein muss, um die zur Fortleitung der Druch- flüssigheit dienende Bohrung 12 aufzu nehmen.
Control of regulators with hydraulic servo motors, in particular for prime movers. The invention relates to a control with regulators. Hydraulic servomotor, especially for engines, in which an instrument that measures the operating variable to be controlled controls a flow of liquid which, in turn, only sets a main control slide for the servomotor,
while the liquid flow actuating the main control spool is regulated by a pilot spool actuated depending on the position of the measuring instrument.
According to the invention, the positions of the main control slide for the servomotor and the pilot slide are dependent on the tension of springs acting on them and the pressure of a pilot fluid flow, which in turn depends on the relative position of the pilot slide against the associated slide which is controlled by the armature of the The instrument measuring the operating size to be controlled is worn.
You can train both spools as Kol ben and work against special springs. The two control slides then take positions under the pressure of the pilot fluid, which is determined by the ratio of their pressurized cross-section and the tension of the springs acting on them. It is only necessary to define the two spaces within which the pilot fluid - Ability exerts the pressure on the control slide, to be connected by a pipeline.For the rest, these slides work mechanically independently of one another and can therefore be arranged as far apart from one another as desired.
This has the advantage that, for example, the pilot valve with the associated measuring instrument can be arranged on the control panel, while the main valve can be placed directly next to the servomotor in the machine house. .
An advantage of the control according to the invention is that the sensitivity of the control can be increased almost at will. If one assumes the same size of the piston surfaces of both pistons, then one can achieve through different stiffness of the springs acting on the pistons that a certain increase of the pressure on the two piston surface parts the spring working against the main spool valve by a significant amount compresses a larger amount than the spring acting on the pilot piston.
As a result, the main control spool will cover a much larger path for all control movements than the pilot valve. You should therefore use measuring instruments with very small adjustment paths and still achieve large deflections of the main control slide.
Instead of making the springs working against the control valve different stiffness, the piston area can naturally also be made different in size and the springs can be dimensioned evenly. Of course, you can also combine both possibilities.
In FIGS. 1 and 2, two fill-in examples are shown in which both control slides are designed as pistons, cli sliders and work against springs. In Fig. 1, 1 is a S. slide valve housing in which the two as floating piston 2 and 3 ausgebil Deten control slide are stored. This slide housing 1 can, as already given above, also be divided and the. Each part containing a floating piston can be housed as far away from each other as desired.
The bore of the housing 1 connecting the two pistons is then replaced by a pipeline. Above the floating piston are in your housing 1 spaces 4 and 5, which are fully met the control fluid before and through a hole 6 are in communication with each other. The pilot control fluid is continuously supplied through channel 7.
The piston \? is held by the liquid pressure on its surface 8 and by the counter pressure of a spring 9, and the piston 3 by the liq sigkeitsdruck on its surface 10 and the counter pressure of a spring 11 in the equilibrium weight. A hole 12 in the extension of the selector piston serves for the pilot fluid to exit. with an outlet opening 13.
The opening 13 can be completely or partially closed by a movable sleeve 14, the inner surface thus forming the mirror of the pilot valve 2.
The sleeve 14 is suspended from your controlling organ, for example the armature 15 of an ammeter or voltmeter, and expediently fully relieved of the reaction of the pilot control fluid. The floating piston 3 serves as the main control for the servomotor. The pressure fluid from the pump is fed to the upper annular channel 16 through a pipe 33.
The hydraulic fluid can flow from the lower annular channel 18. The middle ring channel 17 is used to regulate and discharge for the servomotor. The servo motor consists of two cylinders 19 and 20, in which two pistons 21 and 22 are displaceable, and two cylinders 23 and 24, of approximately double cross-section, in which two pistons 25 and 26 are mounted. The cylinders 19 and 20 are at one end through openings 27 and 8 with the outside air. connected. The cylinders 23 and 24 are connected to the annular channel 17 of the valve housing 1 through tubes 29 and 30.
The other end of all four cylinders runs out into a common space 31, which through a pipe 3? with the annular channel 16 of the valve housing 1 in connection. In this pipe 32 opens the pipe 33, through which the hydraulic fluid required to actuate the servomotor is supplied. The cylinders of the servo motor are arranged in such a way that each cylinder has a smaller cross-section. a cylinder full of larger cross-section.
faces. The opposing pistons 21 and 26 and \ _ ?? and 25 are connected to each other by racks 34 and 35. These racks mesh with a toothed wheel 36 from which the desired control movement is removed.
The servomotor described above works as follows: In the middle position of the main control slide 3, the ring channel 17 is closed. The cylinders 2.3 and 24 are - so with, an externally closed liquid -. amount filled so that the pistons slide in it cannot move. If, for example, the main control piston 3- is now raised, then the ring channel 1 ″ 7 connects with the ring channel -18.
The amount of liquid contained in the cylinders 23 and 24 can therefore flow out into the open. So all four pistons on the outside are now only under the pressure of the atmosphere. The inner surfaces adjoining the space 31, however, are under the full liquid pressure. Since this pressure on the larger pistons 2 5 and 26 predominates, the rack 34 will move downwards and the rack 35 will move upwards - so that the gear 36 is rotated clockwise.
Conversely, if the main control slide 3 is lowered, the ring channel 17 connects to your ring channel 16, so that the cylinders 23 and 24 are under the full pressure of the drive fluid. As a result, pistons 25 and 26 are under full pressure on both sides, while pistons 21 and 22 are under full pressure only on the side facing space 31.
The rack 34 is raised and the rack 35 is lowered so that the gear 36 is rotated to the left, that is to say in the opposite sense to that described earlier.
The control works as follows: In the middle position, in which the control slide 3 just closes the annular channel 17, the liquid flow flowing continuously through the opening 7 is throttled at the outflow opening 13 by the sleeve 14 just enough that the thereby in the Space 9: and 5 generated liquid pressure the counter pressure of the springs 9 and 11 cancels. If the opening 13 is now enlarged by an upward movement of the sleeve 14, the fluid pressure in the spaces 4 and 5 drops.
The springs 9 and 11 push the two pistons 2 and 3 upwards until the = increasing throttling of the opening 13 through the sleeve 14 reaches a new state of equilibrium of lower pressure. Conversely, if the sleeve 14 lowers, it grows the liquid pressure in the spaces 4 and 5. The pistons are pressed downwards until the opening 13 is reduced in a state of equilibrium and a higher pressure is reached. Apart from “small relative movements”, the piston 2 essentially follows the movements of the sleeve 14.
The pressure rises and falls within the space 4 with increasing b ezw. decreasing tension of the spring 9. - Since the spaces 4 and 5 are connected to each other through the pipe 6, the pressure in space 5 as well as in space 4 will decrease. and rise and therefore the. The piston 3 follows the movements of the piston 2 and thus also the movements of the sleeve 14. As long as the tube 6 is not so long that a substantial pressure drop occurs in it, the movements of the piston -3 through the tube 6 are coupled to those of the piston 2 .
As already said above, through different stiffness of the springs or different sizes of the piston surfaces acting against the springs, any desired translation between the path lengths of the two pistons can be achieved, so that: the arrangement, not just an arbitrarily wide one spatial separation of the two control slides, but also any enlargement of the sensitivity of the control is possible.
If, for example, the same piston areas 8 and 10 are assumed and the spring 9 is made ten times as stiff as the spring 11; then with a pressure increase within the spaces 4 and 5, the equilibrium position of the piston 2 is already enough after the tenth part of the path that the piston 3 - to achieve its equilibrium position must cover. With extremely small movements of the sleeve 1-4, large deflections of the main control slide for the servomotor can then be achieved.
In FIGS. 2 to 4, the servomotor has been omitted for the sake of clarity. He is in exactly the same execution form as in Fig. 1 to think of exactly the same ring channels of the main slide housing to be closed.
In the embodiment shown in FIG. 2, the pilot valve 2 is arranged concentrically with the main control valve 3. The pressure chambers 4 and 5 of FIG. 1 are here combined in a single pressure chamber 4 '. The main control slide 3 works against the spring 11 arranged above it and the pilot slide 2 against the spring 9 arranged below. The piston surface 8 of the pilot slide 2 is smaller than the piston surface 10 of the main control piston 3.
With the same stiffness of the springs 9 and 11, the piston paths would correspond to the ratio of the piston surfaces 8 and 10, that is, the pilot slide 2 supporting the piston surface 8 would cover a smaller distance than the main control slide 3 Be much stiffer than the spring 11, so that the success already achieved by the different sizes of the piston surfaces is multiplied.
The mode of operation of the device just described corresponds to that of FIG. 1. If, for example, the control sleeve 14 is lowered, the outflow opening for the pilot fluid flow entering the space 4 'through the bore 7 is reduced. As a result, the pressure within the space 4 'rises, so that the slide 2 is pressed downward against the pressure of the spring 9.
As a result, however, the opening 13 is widened again until a balance was reached between the pressure in the space 4 'on the piston surface 8 and the counteracting pressure of the spring 9. Corresponding to the newly set higher pressure in the space 4 'but at the same time the main control slide 3 has also been pushed upwards by a substantial amount. So it is sufficient as in the exemplary embodiment from Off shown in FIG. already short travel of the control sleeve 14 in order to trigger large adjustment travel of the main control slide 3.
A major advantage. compared to the exemplary embodiment according to Fig. 1 consists in that the piston areas 8 and 10 form boundary surfaces of the same space 4 '. Instead of the two pressure chambers required in FIG. 1, there is only one pressure chamber available here.
Naturally, the use of the embodiment just described is only possible where a spatial separation of the main control slide 3 and pilot control slide 2 is not important.
Another embodiment of the invention is shown in FIG. In this embodiment, the pre-control spool? and the main control slide 3, as in the embodiment according to FIG. 2, is arranged concentrically to one another. There is also only a single pressure space 4 '. The piston surfaces 8 and 10 form the boundary surfaces of this one common pressure space.
The exemplary embodiment differs from the arrangements described so far mainly in that the springs 9 and 11 no longer act independently of one another against one piston surface each, but that their effects are combined with one another. The main control slide 3 is supported by both springs 11 and 9 against a fixed point 38. The spring 11 also serves to support the control slide 2 against the main control piston 3.
The mode of operation of the device is as follows: If both piston surfaces 8 and <B> 1.0 </B> were of the same size, then the spring 9 would not be loaded at all. Rather, the pressures acting on the two piston surfaces 8 and 10 would only produce a corresponding tension in the spring 11. But since the piston area 8 is dimensioned much smaller than the piston area 10, the following effects, for example, go hand in hand with an increase in pressure. As a result of the increase in pressure in the cream 4 ', the pressure on the piston surfaces 10 will grow. This pressure is initially propagated to the spring 11. It is partially taken up by the disk 37 firmly connected to the slide 2.
Only the difference in pressure on piston areas 1.0 and 8 is transferred to spring 9. To explain these processes it is assumed that the area of the pistons 8 and 10 is 1: 2, that furthermore, at a pressure of 20 kg, the spring 11 has a length of 50 mm and at a pressure of 10 kg the spring 9 has a length of 10 mm. In the space 4 'there may be a pressure which loads the piston surface 10 with just 20 kg and the piston surface 8 with just 10 kg. With the assumptions made above, the system would be at rest.
The pressure of the spring 11 of 20 kg upwards would namely the Kol benfläche W the equilibrium and the pressure of the spring 11 on the plate 37 downwards would on one half the piston surface 8 and the other half, the spring 9 keep the balance. Assuming that the spring 11 is shortened by 10 mm with a load of 10 kg and the spring 9 by 1 mm with the same load, it should be checked once which paths the slides 2 and 3 cover when the pressure is within the Room 4 'doubles. In this case, a pressure of 40 kg acts on the piston surface 10.
As a result, the spring 11 experiences a compression of 20 mm corresponding to the additional load of 20 kg. There. Half of the additional load of 20 kg on the plate 37 is taken up by the piston surface 8, the spring 9 only receives an additional load of 10 kg, that is to say it is shortened by 1 mm. The sum of the shortening of both springs, that is to say 21 mm, is the distance that the main control slide 3 covers downwards.
The shortening of the spring 9, that is to say 1 mm, is the path that the pilot valve 2 covers downwards. In this case, the path lengths for the slide are like 21: 1.
In Fig. 4 it is shown that the piston surface 8 of the pilot valve can also be omitted entirely. The pressure of the control fluid before acts in this case only on the surface 10 of the main control slide. This is supported by the two springs 9 and 11 against a fixed point 38. A plate 37 is arranged between the two springs 9 and 11 and is firmly connected to the pilot valve. The transmission ratio of the path lengths in the slide is in this case only through the stiffness of the springs 9 and 11 be true.
If, for example, the spring 9 is ten times as stiff as the spring 11, then when the main control slide 3 moves downward by 11 mm, the spring 11 is shortened by 10 mm and the spring 9 by 1 mm, so that the pilot valve 2 only makes a path of 1 mm.
The easiest way to get an idea of the gear ratio achieved by the two springs 9 and 11 is that! you yourself. thinks both springs replaced by a single spring via which the main control spool 3 gives. the fixed point 38 is supported.
Then, you can set the transmission ratio between the path of the main control piston 3 and that of the rod-shaped pilot valve 2 by connecting the pilot valve 2 to any point of this single spring. The spring has 20 turns and you connect the pilot valve with the second turn of the spring from the fixed support points 38. calculated, then the strokes of the main control spool and pilot spool will have a ratio of 10: 1.
In practice, taking into account the uncomfortable attachment of the pilot valve to a smooth spiral spring, this spiral spring will usually be subdivided and a disk to which the pilot valve is connected will be arranged between the two parts. In this case, the uncomfortably large length of the spring lying between this disk and the main control piston can then be reduced by making it more rigid than the part lying between the support point 38 and the disk.
The anorrdnunb "according to Fi". a has the advantage that only one Sehielier needs to be designed as a piston, while the second slide can be designed as a thin rod that only needs to be thick enough to accommodate the bore 12 serving to convey the flow .