Hydraulische Reglereinrichtung Die Erfindung betrifft eine hydraulische Regel einrichtung, die sich für Antriebsvorrichtungen mit konstanter Drehzahl verwenden lässt, z. B. für den Antrieb eines elektrischen Wechselstromgenerators oder eines anderen, einen Antrieb mit im wesent lichen konstanter Drehzahl erfordernden Gerätes.
Die erfindungsgemässe hydraulische Regeleinrich tung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie eine mit mindestens angenähert konstanter Geschwindigkeit angetriebene Rotationspumpe und einen in einem Zylinder verschiebbaren Differentialkolben mit zwei ungleich grossen Flächen aufweist, welche Rotations pumpe mit dem Zylinder des Differentialkolbens derart verbunden ist, dass der Druck des geförderten Mediums auf die kleinere Fläche des Differential kolbens wirkt, ferner, dass zwischen dem Zylinder des Differentialkolbens auf der Seite der grösseren Fläche des letzteren und der Druckseite der Rotationspumpe ein von der Welle, deren Geschwindigkeit konstant zu halten ist,
in Rotation versetztes Steuerorgan mit einer regulierbaren Durchflussöffnung angeordnet ist und dass das Verhältnis zwischen den beiden Flächen des Differentialkolbens so gewählt ist, dass der Kolben stillsteht, wenn die Welle deren Ge schwindigkeit konstant oder mindestens angenähert konstant zu halten ist, mit der gewünschten Ge schwindigkeit dreht.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes .dargestellt. Es zeigt: Fig. 1 schematisch die erste Ausführungsform der hydraulischen Reglereinrichtung, während die Fig. 2 die zweite Ausführungsform zeigt.
Die hydraulische Reglereinrichtung nach Fig. 1 weist eine Welle 1 .auf, die mittels eines nicht ge zeichneten Antriebsmittels mit einer bestimmten kon stanten Drehzahl in Umdrehung versetzt wird. Die Welle 1 ist einenends mit einer Zahnradpumpe 2 und andemends mit einer hohlen Reglerwelle 3 ver bunden.
Die Reglerwelle kann auch mit der Welle 1 identisch sein .oder koaxial zur letzteren und'/oder mit einer .der Wellen der Zahnradpumpe 2 angeordnet sein. Die Zahnradpumpe 2 fördert eine Flüssigkeit mit im wesentlichen, konstant bleibender Menge nach einer Druckleitung 4, aus welcher ,eine bestimmte Menge, die vom Druck in der Leitung 4 abhängig ist, durch die Bohrung eines als Drossel ausgebildeten Kontrollorganes 6 in :eine Leitung 5 übertritt, um nach der Eintrittsseite der Pumpe 2 zurückzufliessen.
Der Hohlraum der Reglerwelle 3 steht einenends über eine Bohrung 8 mit der Druckleitung 4 in Verbindung zum Zwecke der überleitung von Druck flüssigkeit nach einer Bohrung mit veränderbarer Austrittsöffnung, die sich in einem Ventilsitz 15 be findet, welche Austrittsöffnung durch einen Ventil körper 16 abschliessbar ist. Der Ventilkörper 16 ist .reit der Welle 3 mittels einer Feder 7 verbunden, die den Ventilkörper auf seinen Sitz drückt.
Ventil körper 16 und Feder 7 rotieren mit der Hohlwelle 3 und sind somit der Zentrifugalkraft unterworfen. Auf den Ventilkörper 16 ist ein Druck wirksam, .der dem Druck der Druckflüssigkeit entspricht, welcher im Hohlraum der Hohlwelle 3 herrscht, zuzüglich der Zentrifugalkraft, die den Ventilkörper 16 von seinem Sitz 15 abzuheben bestrebt ist, welchen Kräf ten aber die Federkraft der Feder 7 und .ein Druck entgegenwirkt, der in einer Kammer 9 herrscht, innerhalb welcher .der das Ventil<B>16,
</B> 15 tragende Teil der Reglerwelle 3 rotiert. Der Ventilkörper 1-6 wird von seinem Sitz 15 abgehoben, sobald die Summe der Kräfte aus dem Flüssigkeitsdruck inner halb der Reglerwelle .3 und der Zentrifugalkraft grösser wird als die Summe .der Gegenkraft, gebildet aus der Kraft der Feder 7 und dem Druck innerhalb der .Kammer 9.
Die Kammer 9 steht mit einer Kammer 10 in Verbindung, die sich auf der die grössere Fläche besitzenden Seite eines zwei ungleich grosse Flächen aufweisenden Differentialkolbens 11 befindet. Auf der die kleinere Fläche besitzenden Seite des Kolbens 11 befindet sich eine Kammer 12, die an die Druckleitung 4 angeschlossen ist. Die beiden Kammern 9 und 10 sind über eine Bohrung eines Kontrollorganes 13 mit der an die Eintrittsseite der Pumpe angeschlossenen Leitung 5 verbunden, so dass aus diesen Kammern eine bestimmte Flüssig keitsmenge, die von den in den Kammern 9 und 10 herrschenden Drücken abhängig ist, nach der Pumpe zurückfliessen kann.
In jede der beiden Kammern 10 und 12. ist eine am Kolben 11 anliegende Feder 14 bzw. 15' eingesetzt, die zur Aufrechterhaltung der Stabilität der Reglereinrichtung vorgesehen sind. Die beiden Federn 14 und 15' können auch weggelas sen sein.
Bei der Inbetriebsetzung der Reglereinrichtung vom Stillstand aus steigt die Geschwindigkeit der Welle 1 an und bleibt zunächst kleiner als die Ge schwindigkeit, bei welcher der Ventilkörper 16 von seinem Sitz abgehoben wird und das Ventil öffnet. Der in den Kammern 9 und 10 herrschende Druck ist im wesentlichen gleich dem Druck auf der Ein trittsseite der Pumpe 2, während der Druck in der Kammer 12 gleich ist dem Druck auf der Druck seite der Pumpe. Bei diesem Zustand bewegt sich der Kolben 11, unabhängig davon, ob die Federn 14 und 15' vorhanden sind oder nicht, in der Richtung der grösseren Fläche, d. h. von rechts nach links in Fig. 1, und gelangt bis an das Ende seiner Bewe gungsbahn, wenn das Ventil 15, 16 geschlossen bleibt.
Wenn das Ventil 15, 16 sich öffnet, stellt sich in den Kammern 9 und 10 eine Druckerhöhung ein, die abhängig ist vom Verhältnis der Grösse der Bohrung, die durch den Ventilkörper 16 freigegeben worden ist, zur Bohrung im Kontrollorgan 13. Der Kolben 11 kommt zum Stillstand, wenn die resul tierende Druckkraft auf die grössere Kolbenfläche zusammen mit der Kraft der Feder 14 gleich ist der erhöhten Druckraft, die auf die kleinere Fläche auf der Rückseite des Kolbens 11 zusammen mit dem Druck der Feder 15' wirksam ist.
Für den Fall, dass die Federn 14 und 15' weg gelassen sind, wird der Druckausgleich auf die grö ssere Vorderseite und auf die kleinere Rückseite des Kolbens 11 erst dann erreicht, wenn die Welle 1 ihre normale Geschwindigkeit angenommen hat, wo hingegen bei Anwesenheit der beiden Federn 14 und 15' der Ausgleich der auf die Vorderseite und die Rückseite des Kolbens wirkenden Kräfte nicht nur dann erzielt wird, wenn der Kolben 11 in seiner in Fig. 1 gezeichneten Mittelstellung zum Stillstand kommt, sondern auch bei Geschwindigkeiten der Welle 1, die etwas oberhalb oder unterhalb der normalen Geschwindigkeit liegen, in welchen Fällen der Kolben 11 am Abstand von seiner Normalstellung zum Stillstand kommt,
wobei dieser Abstand von der Grösse der Abweichung der Geschwindigkeit von der Normalgeschwindigkeit abhängig ist. Je nach dem die Geschwindigkeit etwa oberhalb oder unter halb der Normalgeschwindigkeit liegt, kommt der Kolben rechts oder links seiner Normalstellung zum Stillstand. Der Ventilkörper 16 schliesst erst dann vollständig ab, wenn der Kolben 11 eine solche Stellung erreicht hat, die einer extrem kleinen Ge schwindigkeit entspricht. Bei der Ausführungsform der Einrichtung nach Fig. 2 ist eine durch eine Steuerwelle 22 angetriebene Zahnradpumpe 21 vorgesehen, die<B>öl</B> oder eine andere Flüssigkeit durch einen Einlass 23 ansaugt und nach der Druckseite 24 fördert, an die zwei Leitungen 25 und 26 angeschlossen sind.
Die Lei tung 25 führt nach einem Auslass 27, wobei die aus tretende Flüssigkeitsmenge durch ein einstellbares Regelventil 28 geregelt werden kann. Die Leitung 26 führt über ein Regelorgan 29 nach einer zweiten Austrittsöffnung 31, hinter welcher ein unter Feder druck stehendes Entlastungsventil 30 eingebaut ist, wobei der Druck in der Leitung 32 vom Regler organ 29 nach dem Entlastungsventil 30 im wesent lichen konstant bleibt. In einem Zylinder 34 ist ein Differentialkolben 33 angeordnet, der dazu benutzt werden kann, eine Antriebsvorrichtung mit konstanter Drehzahl zu steu ern. Auf der Seite des Kolbens mit der grösseren Fläche befindet sich eine Kammer 35, die mit der Leitung 32 verbunden ist, in welcher Kammer ein konstanter Druck herrscht.
Auf der Seite des Kol bens mit der kleineren Fläche ist eine Kammer 36 vorgesehen, die an die Leitung 25 angeschlossen ist und in der ein Druck entsprechend dem Druck auf der Druckseite der Pumpe herrscht, der grösser ist als der Druck in der Leitung 32 zufolge des Druck abfalles im Reglerorgan 29. In der Kammer 36 be findet sich noch eine Schraubenfeder 37, derzufolge der Kolben 33 in einer bestimmten Stellung inner halb des Zylinders festgestellt wird, welche einer Differenz der hydraulischen Kräfte, die auf den beiden Kolbenseiten wirksam sind, entspricht.
Es sei angenommen, es stehe der Kolben 33 in der Mitte des Zylinders 34 still, wenn die Welle 22 mit der gewünschten Geschwindigkeit umläuft. Eine Abnahme der Geschwindigkeit an der Welle 22 hat eine Zunahme des Druckäbfalls innerhalb des Reglerorgans 29 zur Folge. Das Ergebnis davon ist, dass der in der Kammer 36 herrschende Druck den Kolben 33 aus seiner Normalstellung heraus von rechts nach links verschiebt, um die Kraft der Feder 37 zu verändern, und diese das Gleichgewicht der Kräfte wiederherstellt. Umgekehrt hat eine Er höhung der Geschwindigkeit an der Welle 22 eine Reduktion des Druckabfalles im Reglerorgan 29 zur Folge.
Dieser verminderte Druckabfall bewirkt eine Verschiebung des Kolbens 33 von links nach rechts in Fig. 2 und eine Erhöhung der Kraft der Feder 37 auf den Kolben zufolge des verminderten, in der Kammer 36 herrschenden Druckes.
Hydraulic control device The invention relates to a hydraulic control device that can be used for drive devices with constant speed, for. B. for driving an electric alternator or another, a drive with in wesent union constant speed device requiring.
The hydraulic control device according to the invention is characterized in that it has a rotary pump driven at at least approximately constant speed and a differential piston displaceable in a cylinder with two surfaces of different sizes, which rotary pump is connected to the cylinder of the differential piston in such a way that the pressure of the pumped Medium acts on the smaller surface of the differential piston, further that between the cylinder of the differential piston on the side of the larger surface of the latter and the pressure side of the rotary pump a shaft, whose speed is to be kept constant,
Rotating control member is arranged with an adjustable flow opening and that the ratio between the two surfaces of the differential piston is selected so that the piston is stationary when the shaft whose speed is to be kept constant or at least approximately constant, rotates at the desired speed .
The drawing shows two exemplary embodiments of the subject matter of the invention. It shows: FIG. 1 schematically the first embodiment of the hydraulic regulator device, while FIG. 2 shows the second embodiment.
The hydraulic regulator device according to Fig. 1 has a shaft 1 .auf, which is set in rotation by means of a drive means not drawn ge at a certain constant speed. The shaft 1 is ver one end with a gear pump 2 and at the other end with a hollow controller shaft 3 connected.
The regulator shaft can also be identical to the shaft 1 or coaxially to the latter and / or to one of the shafts of the gear pump 2. The gear pump 2 conveys a liquid with an essentially constant amount to a pressure line 4, from which a certain amount, which is dependent on the pressure in the line 4, passes through the bore of a control element 6 designed as a throttle into: a line 5 to flow back to the inlet side of pump 2.
The cavity of the regulator shaft 3 is at one end via a bore 8 with the pressure line 4 in connection for the purpose of transferring pressure fluid to a bore with a variable outlet opening, which is located in a valve seat 15, which outlet opening can be closed by a valve body 16. The valve body 16 is connected to the shaft 3 by means of a spring 7 which presses the valve body onto its seat.
The valve body 16 and spring 7 rotate with the hollow shaft 3 and are therefore subjected to centrifugal force. A pressure acts on the valve body 16, which corresponds to the pressure of the hydraulic fluid which prevails in the cavity of the hollow shaft 3, plus the centrifugal force which tends to lift the valve body 16 from its seat 15, but which forces are the spring force of the spring 7 and. a pressure that prevails in a chamber 9, within which. which the valve <B> 16,
</B> 15 supporting part of the regulator shaft 3 rotates. The valve body 1-6 is lifted from its seat 15 as soon as the sum of the forces from the liquid pressure within the regulator shaft .3 and the centrifugal force is greater than the sum of the counterforce, formed from the force of the spring 7 and the pressure within the Chamber 9.
The chamber 9 communicates with a chamber 10 which is located on the side of a differential piston 11 which has the larger area and which has two areas of unequal size. On the side of the piston 11 with the smaller area there is a chamber 12 which is connected to the pressure line 4. The two chambers 9 and 10 are connected via a bore of a control member 13 to the line 5 connected to the inlet side of the pump, so that a certain amount of liquid from these chambers, which is dependent on the pressures prevailing in the chambers 9 and 10, follows the pump can flow back.
In each of the two chambers 10 and 12, a spring 14 or 15 ′ resting on the piston 11 is inserted, which spring is provided to maintain the stability of the regulator device. The two springs 14 and 15 'can also be weggelas sen.
When the regulator device is started up from a standstill, the speed of the shaft 1 increases and initially remains lower than the speed at which the valve body 16 is lifted from its seat and the valve opens. The pressure prevailing in the chambers 9 and 10 is essentially equal to the pressure on the A side of the pump 2, while the pressure in the chamber 12 is equal to the pressure on the pressure side of the pump. In this state, regardless of whether the springs 14 and 15 'are present or not, the piston 11 moves in the direction of the larger area, i.e. H. from right to left in Fig. 1, and arrives at the end of its movement path when the valve 15, 16 remains closed.
When the valve 15, 16 opens, a pressure increase occurs in the chambers 9 and 10, which is dependent on the ratio of the size of the bore, which has been opened by the valve body 16, to the bore in the control element 13. The piston 11 comes to a standstill when the resulting pressure force on the larger piston area together with the force of the spring 14 is equal to the increased pressure force which is effective on the smaller area on the back of the piston 11 together with the pressure of the spring 15 '.
In the event that the springs 14 and 15 'are omitted, the pressure equalization on the larger front side and on the smaller rear side of the piston 11 is only achieved when the shaft 1 has assumed its normal speed two springs 14 and 15 'the compensation of the forces acting on the front and rear of the piston is achieved not only when the piston 11 comes to a standstill in its central position shown in FIG. 1, but also at speeds of the shaft 1, the lie slightly above or below normal speed, in which cases the piston 11 comes to a standstill at the distance from its normal position,
This distance depends on the size of the deviation of the speed from the normal speed. Depending on whether the speed is about above or below the normal speed, the piston comes to a standstill on the right or left of its normal position. The valve body 16 only closes completely when the piston 11 has reached such a position that corresponds to an extremely low speed. In the embodiment of the device according to FIG. 2, a gear pump 21 driven by a control shaft 22 is provided, which sucks in oil or another liquid through an inlet 23 and delivers it to the pressure side 24 to the two lines 25 and 26 are connected.
The line 25 leads to an outlet 27, whereby the amount of liquid exiting can be regulated by an adjustable control valve 28. The line 26 leads via a control element 29 to a second outlet opening 31, behind which a spring-pressurized relief valve 30 is installed, the pressure in the line 32 from the regulator organ 29 after the relief valve 30 remains essentially constant. In a cylinder 34, a differential piston 33 is arranged, which can be used to steer a drive device at constant speed. On the side of the piston with the larger area is a chamber 35 which is connected to the line 32, in which Chamber there is a constant pressure.
On the side of the Kol ben with the smaller area, a chamber 36 is provided which is connected to the line 25 and in which there is a pressure corresponding to the pressure on the pressure side of the pump, which is greater than the pressure in the line 32 according to the Pressure drop in the regulator organ 29. In the chamber 36 there is still a coil spring 37, according to which the piston 33 is determined in a certain position within the cylinder, which corresponds to a difference in the hydraulic forces that are effective on the two piston sides.
It is assumed that the piston 33 stands still in the center of the cylinder 34 when the shaft 22 rotates at the desired speed. A decrease in the speed at the shaft 22 results in an increase in the pressure drop within the regulator element 29. The result of this is that the pressure prevailing in the chamber 36 moves the piston 33 from its normal position from right to left in order to change the force of the spring 37, and this restores the balance of forces. Conversely, an increase in the speed of the shaft 22 results in a reduction in the pressure drop in the regulator element 29.
This reduced pressure drop causes a displacement of the piston 33 from left to right in FIG. 2 and an increase in the force of the spring 37 on the piston as a result of the reduced pressure prevailing in the chamber 36.