CH168361A - Umlaufender hydraulischer Servomotor. - Google Patents

Umlaufender hydraulischer Servomotor.

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CH168361A
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CH
Switzerland
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pump
piston
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servo motor
control
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English (en)
Inventor
Storek Firma Ignaz
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Ignaz Storek Fa
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B11/00Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
    • F15B11/02Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member
    • F15B11/04Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member for controlling the speed
    • F15B11/042Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member for controlling the speed by means in the feed line, i.e. "meter in"

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)

Description


      Zusatzpatent    zum Hauptpatent Nr. 147552.    Umlaufender hydraulischer Servomotor.    Im Hauptpatent ist ein umlaufender hy  draulischer Servomotor beschrieben, bei     wel-.          chem    für jede Verschiebungsrichtung des  Arbeitskolbens je eine in das umlaufende  System eingebaute     Druckmittelpumpe    vor  gesehen ist. Zwecks Verschiebung des Kol  bens arbeitet jeweils nur eine der Pumpen  auf Druck, während die andere entlastet  läuft. Die Verschiebungsgeschwindigkeit des  Arbeitskolbens ist der Förderleistung der  Pumpe proportional. Wird daher eine hohe  Arbeitsgeschwindigkeit des Servomotors ge  fordert, so muss durch reichliche Bemessung  der Pumpen für eine entsprechend grosse  Förderleistung vorgesorgt werden.

   Dies  bringt jedoch Nachteile insbesondere dann  mit sich, wenn der     Servomotorkolben    dauernd  durch grosse äussere Kräfte belastet ist, die  ihn zu verschieben trachten. Um den Kol  ben in einer gegebenen Lage festzuhalten,  muss diese grosse Fördermenge der Pumpe  zwecks Aufbringung des Haltedruckes in  dauerndem Kreislauf durch den engen Spalt  hindurchgetrieben werden, welchen die    Steuerkante freigibt. Die hierbei auftreten  den Drosselverluste bewirken einerseits einen  erheblichen Leistungsverbrauch des Servo  motors, anderseits rufen sie eine starke Er  hitzung des Arbeitsmittels hervor.

   Während  sonach im Hinblick auf hohe Arbeits  geschwindigkeiten des Servomotors eine  möglichst grosse Förderleistung der Pumpen  erwünscht ist, verlangt die Rücksichtnahme  auf die beim Kolbenstillstand auftretenden  Drosselverluste eine möglichst kleine     Förder-          leistung.     



  Die vorliegende Erfindung erfüllt diese  widersprechenden Forderungen dadurch, dass  bei Verstellungen des Steuerorganes unter  halb einer gegebenen Grenze jeweils nur eine  Pumpe     bezw.    Pumpengruppe den     Servo-          motorkolben    durch Förderung von Druck  mittel verstellt, während die andere entlastet  läuft, wogegen bei Verstellungen des     Steuer-          organes    über die gegebene Grenze hinaus  beide Pumpen     bezw.    Pumpengruppen ge  meinsam den     Servomotorkolben    durch Förde  rung von Druckmittel verstellen.

   Gegenüber      der bisher bekannten Anordnung kann hier  durch ohne Erhöhung der Drosselverluste  bei Kolbenstillstand die Arbeitsgeschwindig  keit des .Servomotors verdoppelt werden. Die  konstruktive Durchbildung des Servomotors  wird hierbei vorteilhaft so gewählt, dass min  destens bei einer der beiden Pumpen     bezw.     Pumpengruppen in die Druckleitung eine       Hilfssteuervorrichtung    eingeschaltet ist, die  zugleich mit der     Hauptsteuervorrichtung    be  tätigt wird und bei deren Verstellung über  ein gegebenes Mass hinaus die Druckleitung  mit dem gleichen Zylinderraum in Verbin  dung bringt, in welchen zur selben Zeit die  zweite Pumpe     bezw.        Pumpengruppe    fördert.  



  Die Erfindung soll anhand der Abbil  dung näher erläutert werden. Diese stellt  schematisch ein Ausführungsbeispiel dar, wie  es bei der     Laufschaufelregulierung    von     Ka-          planturbinen    vorteilhaft Anwendung findet.  Bei diesen Turbinen ist neben der Lauf  schaufelregulierung auch noch eine     Leit-          schaufelregulierung    vorgesehen. Tritt im  Betriebe plötzlich eine Entlastung ein und  soll demgemäss der     Wasserdurchfluss    durch  die Turbine rasch verringert werden, so ge  nügt es, wenn zunächst die     Leitschaufelregu-          lierung    mit entsprechender Geschwindigkeit  geschlossen wird.

   Die Laufschaufeln können  ihre neue, dem verringerten     Wasserdurchfluss     entsprechende Lage erheblich langsamer ein  nehmen. Steigt jedoch plötzlich der Lei  stungsbedarf, so genügt ein rasches     Offnen     der     Leitschaufelregulierung    allein nicht  mehr, um sofort die erforderliche Leistungs  zunahme zu bewirken, da die geschlossenen       Laufschaufeln    noch auf kleine Leistung ein  gestellt sind. Erst entsprechend ihrer Öff  nungsbewegung kann die Leistung zuneh  men.

   Ist demnach für die Schliessbewegung  der     Laufradschaufeln    unbedenklich eine ge  ringe     Arbeitsgeschwindigkeit    des Servo  motors zulässig, so verlangt die Einhaltung  kurzer Regulierzeiten doch eine erhöhte Ar  beitsgeschwindigkeit bei der     Öffnungsbewe-          gung.    Entsprechend dieser Forderung ist der  in der     Abbildung    dargestellte Servomotor so  ausgebildet, dass für die Schliessbewegung    (Aufwärtsgang des Kolbens) stets nur eine  einzige Pumpe das Druckmittel liefert, wäh  rend für die Öffnungsbewegung     (Abwärts-          ö*ang    des Kolbens) je nach der Grösse der  Steuerbewegung entweder nur     eint:

          Pumpe     auf Druck arbeitet oder aber beide Pumpen  gemeinsam zur     Druckmittellieferung    heran  gezogen werden.  



  In der Abbildung stellt 1 den Zylinder  des Servomotors dar, welcher als Erweite  rung der Turbinenwelle 2 ausgebildet ist.  Der Arbeitskolben 3, welcher mit der Tur  binenwelle umläuft, ist mit einer Kolben  stange 4 versehen, die zur     Verstellvorrieh-          tung    der drehbaren     Laufradschaufeln    führt.  Im Kolben 3 sind die beiden Zahnradpum  pen 5 und 5'     untergebracht.    Sie greifen in  das Zahnrad 6 ein, welches mit dem Rohr 7       a.us    einem Stück besteht und     unverdrehbar,     jedoch in     axialer    Richtung     verschieblich,    ge  lagert ist.

   Diese Art der Lagerung wird  durch die feste Führung 9 und den Keil 8  gewährleistet. Im Innern des Rohres 7 ist  gleitbar und gegebenenfalls auch drehbar der       ,Steuerschieber    10 geführt. Er bildet mit  seinen Steuerkanten 12, 1.3 die Hauptsteuer  vorrichtung, während seine Steuerkanten 11,  14 und die Umlaufleitung 22 die Hilfssteuer  vorrichtung darstellen.  



  Wird der Zylinder 1 samt Welle 2 und  Kolben 3 in Drehung versetzt, so rollen die  Pumpenräder 5 und 5' auf dem stillstehen  den Zahnrad 6 ab. Die Pumpe 5 saugt aus  dem gemeinsamen Saugraum 15 durch Ka  nal 18 Arbeitsflüssigkeit an und drückt sie  durch Kanal 19 in die Kammer 20, von da  weiter in die Kammer 25 und an den Steuer  kanten 14, 13 vorbei zurück in den Saug  raum 15, womit der Kreislauf geschlossen     ist.     



  Zur gleichen Zeit saugt die Pumpe 5'  Arbeitsflüssigkeit aus dem Saugraum 15  durch Kanal 16, drückt sie durch Kanal 17  in die Kammer 24 und an der .Steuerkante  12 vorbei in den Saugraum 15 zurück. Diese  Kreisläufe bringen keine Änderung in der  Lage des Arbeitskolbens 3 hervor. Ist der  Kolben durch äussere Kräfte unbelastet, also  zu seinem Festhalten in der gezeichneten      Stellung kein erheblicher Flüssigkeitsdruck  in den Räumen     Ki        bezw.    K2 erforderlich, so  benötigt die     Aufrechthaltung    der beiden  Kreisläufe nur ganz geringe Energiemengen,  die     Pumpen    laufen leer.

   Wäre hingegen der  Kolben 3 durch eine äussere Kraft ständig  belastet, die ihn etwa nach aufwärts drückt,  so würde er sich bei gleicher Lage des  Steuerschiebers 10 ein wenig nach aufwärts  bewegen, bis der Spalt an der Steuerkante  7 2 so weit verengt ist, dass der Haltedruck  im Zylinderraum     K2,    der durch die Bohrung  23 mit der Kammer     2.1    in Verbindung steht,  der Kolbenbelastung das Gleichgewicht hält.  n diesem Falle     müsste    daher auch bei Kol  benstillstand die Pumpe 5' auf Druck arbei  ten und nur die Pumpe 5 würde auch wei  terhin entlastet laufen.  



  Nunmehr sei vorausgesetzt, dass der  Steuerschieber 10, zwecks Einleitung einer  Kolbenbewegung, nach abwärts verschoben  werde, und zwar zunächst nur um ein so  kleines Stück, dass die Steuerkante 11 noch  immer in Überdeckung bleibt, das heisst, die  Kammer     2.1    nach oben absperrt. Dann saugt  die Pumpe 5' durch Kanal 16 aus dem Saug  raum 15, drückt durch Kanal 17 in die Kam  mer 24 und, da     jetzt    der Durchgangsquer  schnitt an der Steuerkante 12 abgesperrt  oder zumindest verengt ist, so steigt der  Druck in der Kammer 24 und die Flüssig  keit wird durch Bohrung 23 in den Zylin  derraum     K2    gedrückt. Der Kolben 3 bewegt  sich nach abwärts, bis wieder die frühere  relative Lage zwischen ihm und dem Steuer  schieber 10 hergestellt ist.

   Die Pumpe 5 hat  zur gleichen Zeit den Kreislauf über     Saug-          raum    15, Kanal 18, Pumpe 5, Kanal 19,  Kammer 20, Steuerkante 14, Kammer 25,  Steuerkante 13, Saugraum 15 aufrecht er  halten. Infolge der Abwärtsbewegung des  Kolbens 3 ist gleichzeitig aus dem Zylinder  raum     Ki    Flüssigkeit verdrängt worden und  durch Bohrung 21 und Kammer 25 über  Steuerkante 13 in den Saugraum 15 über  getreten. Lediglich Pumpe 5' hat auf Druck  gearbeitet, Pumpe 5 war entlastet. Die Ver  schiebungsgeschwindigkeit des Kolbens 3    war durch die Förderleistung der Pumpe 5'  bestimmt.  



  Anschliessend sei der Fall betrachtet, dass  der Steuerschieber 10 um ein grösseres Stück  als bisher nach abwärts verschoben werde,  derart, dass Steuerkante 11 die Kammer 2-1  oben öffnet, Steuerkante 12 sie unten  schliesst und Steuerkante 14 die Kammer 25  unten     äbsperrt.    Dann arbeitet die Pumpe 5'  so wie früher auf Druck, und zwar erfolgt  die Förderung aus Saugraum 15 über Kanal  16, Pumpe 5', Kanal 17, Kammer 24, Boh  rung 23 in Zylinderraum K2. Aber auch  die Pumpe 5 arbeitet jetzt auf Druck, da  die     Steuerkante    14 den     Durchfluss    in die  Kammer 25 sperrt.

   Die Pumpe saugt aus  dem Saugraum 15, durch Kanal 18, drückt  durch Kanal 19 in die Kammer 20, von da  durch die Bohrung 22 des Schiebers 10 an  der .Steuerkante 11 vorbei in die Kammer 24  und durch die Bohrung 23 in den Zylinder  rauen     K2.    Da somit beide Pumpen 5 und 5'  gemeinsam in den Zylinderraum     K2    fördern,  vollzieht sich die Arbeitsbewegung des Kol  bens 3 mit der doppelten Geschwindigkeit  wie früher. Diese rasche Kolbenbewegung,  welche nur bei grösseren Verstellungen des  Steuerschiebers     10,    eintritt, dauert so lange,  bis der die Bewegung des Steuerschiebers 10  kopierende Kolben 3 die Überdeckung an  der Steuerkante 14 aufhebt.

   In diesem  Augenblick hört die Pumpe 5 auf, Druck  flüssigkeit in den Raum     K2    zu fördern,  allein die Pumpe 5' arbeitet noch auf Druck,  bis nach Erreichen der neutralen Lage auch  diese entlastet wird, es sei denn, dass sie bei  belastetem Kolben dauernd den     Haltedruck     aufzubringen hat.  



  Bei der Aufwärtsbewegung des Steuer  schiebers 10 ist es gleichgültig, ob derselbe  um ein grösseres oder kleineres Stück ver  schoben wird. Stets wird nur die Pumpe 5  allein     Druckmittel    in den Zylinderraum     Ki     fördern, die Pumpe 5' wird entlastet laufen.  Selbstverständlich wäre es ohne weiteres  möglich, auch die Steuerung für den Auf  wärtsgang des Arbeitskolbens derart einzu-           richten,        wie    dies für den     Abwärtsgang    ge  schehen ist.  



  Die Schaltung der Pumpen auf     Parallel-          bezw.    Einzelbetrieb braucht nicht unbedingt  durch die beschriebene, beispielsweise Aus  führung des Steuerschiebers zu erfolgen, son  dern es können hierzu andere geeignete  Steuerorgane an sieh bekannter Art, zum  Beispiel Drehschieber oder Ventile, Verwen  dung     finden.  

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Umlaufender hydraulischer Servomotor nach dem Patentanspruch des Hauptpaten tes, mit je einer Pumpe bezw. Pumpen gruppe für jede Bewegungsrichtung des Kolbens, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verstellungen des Steuerorganes unterhalb einer gegebenen Grenze jeweils nur eine Pumpe bezw. Pumpengruppe den Servo- motorkolben durch Förderung von Druckmit tel verstellt, während die andere entlastet läuft,
    wogegen bei Verstellungen des Steuer- organes über die gegebene Grenze hinaus beide Pumpen bezw. Pumpengruppen ge meinsam den Servomotorkolben durch För derung von Druckmittel verstellen.
    UNTERANSPRUCH: Umlaufender hydraulischer Servomotor nach Patentanspruch hiervor, dadurch ge kennzeichnet, dass mindestens bei einer der beiden Pumpen bezw. Pumpengruppen (5) in die Druckleitung (19, 20, 25, 21) eine Hilfs- steuervorrichtung (22, 11, 14) eingeschaltet ist, die zugleich mit der Hauptsteuervorrich- tung (10, 12,<B>13)</B> betätigt wird und bei deren Verstellung über ein gegebenes Mass hinaus die Druckleitung (19) mit dem gleichen Zy linderraum (K2) in Verbindung bringt, in welchen zur selben Zeit die zweite Pumpe bezw. Pumpengruppe (5') fördert.
CH168361D 1932-11-10 1932-11-10 Umlaufender hydraulischer Servomotor. CH168361A (de)

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