Hydrostatischer Stromverstärker
Das Hauptpatent betrifft einen hydrostatischen Stromverstärker, der als Drosselorgan ein Sitzventil aufweist und bei welchem das als Doppelsitzventil ausgebildete Drosselorgan eine Drosselplatte aufweist, welche mit einem festen Gehäuseteil sowohl einen Arbeitsdrosselspalt zwischen einer Hochdruckzone und einer Arbeitsdruckzone als auch einen Regeldrosselspalt zwischen der Hochdruckzone und einer über einer Steuerdrossel mit einem Referenzdruck beaufschlagten Zwischendruckzone bildet, derart, dass sich die Höhe des Arbeitsdrosselspaltes und die Höhe des Regeldrosselspaltes bei einer durch Veränderung der Steuerdrossel oder des Referenzdruckes bewirkten Verschiebung der Drosselplatte gleichzeitig verändern.
Die Erfindung betrifft eine weitere Ausgestaltung des Verstärkers nach dem Hauptpatent und bezweckt eine bessere Anpassung dieses Schaltelements an verschiedene regeltechnische Aufgaben, insbesondere an stark ändernde Betriebszustände im Regel- und im Arbeitskreis.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass zur Erzeugung von bestimmten Aus- und Eingangsimpedanzen entsprechenden Druckverteilungen mindestens auf einer Seite der Drosselplatte mindestens ein Balg vorgesehen ist.
Je nach Balganordnung kann die Lage der Drosselplatte auf Arbeitsdruckschwankungen unempfindlich gemacht werden (der Verstärker wird zur vorgesteuerten Drossel) und/oder können die Arbeitskreise voneinander und vom Regelkreis absolut dicht getrennt werden, was die Verwendung verschiedener Arbeitsund Regelflüssigkeiten ermöglicht.
Ein Versetzen der Dichtebene des Regelkreises ergibt eine Schwelle für den Regelstrom, unterhalb welcher der Arbeitskreis dicht geschlossen bleibt, da die Drosselplatte auf dem Arbeitsdichtsteg aufliegt.
Anhand der Zeichnungen werden nachstehend Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch einen hydrostatischen Verstärker,
Fig. 2 einen schematischen Schnitt durch einen hydrostatischen Verstärker mit einstellbarer Regelschwelle.
Fig. 3 einen schematischen Schnitt durch einen hydrostatischen Verstärker, der als vorgesteuerte Drossel eines dichten Arbeitskreises geschaltet ist.
Fig. 4 einen schematischen Schnitt durch einen hydrostatischen Verstärker, der als vorgesteuerte Drossel dreier dichter Arbeitskreise geschaltet ist.
Fig. 5 eine technische Ausführungsform des schematischen Schnittes der Fig. 1.
Den Fig. 1 bis 4 sind die entsprechenden Ersatzschaltschemata beigegeben, die mit bekannten Elementen die Funktionen des jeweiligen Verstärkertyps wiedergeben.
Die Anordnung der Fig. 1 ist ähnlich der im Hauptpatent beschriebenen und dargestellten Ausführungsform, wobei einander entsprechende Teile gleich bezeichnet sind.
Eine Druckzuleitung 1 mündet durch eine untere Sitzplatte 2 in eine Hoch- oder Speisedruckzone 3.
Eine senkrecht zur ruhenden unteren Sitzplatte 2 bewegliche Drosselplatte 4 bestimmt einen Regeldrosselspalt 5 und einen Arbeitsdrosselspalt 6. Mit 7 ist eine Zwischendruckzone und mit 8 eine Arbeitsdruckzone bezeichnet. Die Drosselplatte 4 ist von einem Gehäuse 9 umschlossen, in welches bei einem Anschluss 17 je nach Bedarf ein geeignetes Drosselelement eingeschraubt werden kann. Mit 12 ist die Hochdruckzuführung und mit 13 die Arbeitsdruckzuführung bezeichnet.
Ein Regelsitz 19 ist hier jedoch radial innerhalb eines Arbeitssitzes 14 angeordnet, was eine Trennung der Arbeitsdruckzone 8 von der Zwischendruckzone 7 durch einen Balg 16 erforderlich macht. Damit wird der Regelkreiswiderstand infolge kürzester Dichtlänge automatisch ein Vielfaches des Arbeitskreiswiderstandes, was eine wesentlich einfachere Ausbildung des dichtlängenvergrössernden Labyrinthsteges des Hauptpatentes erlaubt. Eine gute Verstärkung kann schon durch einen ringförmigen Arbeitssitz 14 erreicht werden.
Das zugehörige Ersatzschema, das ebenfalls für die Ausführungsform des Hauptpatentes gilt, zeigt eine Zusammenschaltung klassischer Elemente, die ein dem Verstärker ähnliches Verhalten aufweisen würde. Hierbei wird der Regeldrosselspalt 5 mit einer variablen Regeldrossel 5' und der Arbeitsdrosselspalt 6 mit einer variablen Arbeitsdrossel 6' dargestellt, wobei Drosseln 5' und 6' durch einen Differentialkolben 4' betätigt werden.
Die elektronische Analogie zu diesem System ist der bipolare Transistor, wobei der Steueranschluss 17 der Basis, der Arbeitsanschluss 13 dem Emitter, und der Speiseanschluss 1 dem Kollektor entsprechen.
Die in Fig. 2 dargestellte Anordnung ist dieselbe wie in Fig. 1, jedoch kann der Regeldrosselspalt 5 durch das Verschieben des Regelsitzes 19 mit einer Schraube 20 verändert werden. Dadurch kann ein Teil des Steuerstromes der Drosselwirkung der Drosselplatte 4 entzogen werden, was sich dadurch äussert, dass unterhalb eines gewissen Steuerstromwertes der Arbeitskreis dicht verschlossen bleibt. Somit kann ein nicht dicht schliessendes Steuerelement, z. B. Düse Prallplatte, durch Zwischenschalten dieses Verstärkers einen Arbeitskreis bei Nennleckstrom ganz sperren.
Diese Zusatzeinstellmöglichkeit wird im Ersatzschema durch eine der gesteuerten Regeldrossel 5' parallelgeschaltete Drossel 5" dargestellt, deren Drosselwert von aussen, z. B. mittels der Schraube 20, verändert werden kann.
Die in Fig.3 dargestellte Anordnung entspricht dem Grundsystem der Fig. 1, wobei jedoch durch zusätzliche Bälge eine Druckverteilung erzwungen wird, die die Lage der Drosselplatte vom Arbeitsdruck unabhängig macht. Die auf der Drosselplattenoberseite vom Steuer beaufschlagte Fläche wird auf der Drosselplattenunterseite durch Bälge 23 und 24 in zwei Zonen aufgeteilt, nämlich in die schon angeführte Hochdruckzone 3 und in eine durch eine Entlüftung 21 druckfrei gehaltene Zone 25. Somit arbeitet der Steuerdruck nur gegen den Speisedruck, und der Regelkreis ist vom Arbeitskreis hermetisch getrennt. Um eine Kraftwirkung auf die Drosselplatte im Arbeitskreis zu verhindern, wird der zu drosselnde Arbeitsdruck im Raum 26 durch eine Leitung 27 einem Kompensationsvolumen 28 zugeführt, das zwischen den Bälgen 16 und 22 entsteht.
Es kann im Arbeitskreis zwischen den Leitungen la und 13a eine andere Flüssigkeit als die im Regelkreis vorhandene geregelt werden. Fällt der Arbeitskreis jedoch weg, so kann die Anordnung als Druckteiler mit sehr kleiner Impedanz verwendet werden, da der Speisedruck der Leitung 1 ausschliesslich in Funktion der Druckbeaufschlagung der Drosselplatte am Anschluss 17 geteilt erscheint.
Im Ersatzschema äussert sich die Unempfindlichkeit der Drosselplatte gegenüber dem Arbeitsdruck durch den Wegfall der Arbeitsdruckrückführung zum Drosselsteuerkolben 4' und durch die totale Trennung von Regel- und Arbeitskreis durch die separaten Anschlüsse 1, 17 bzw. la, 13a.
Die in Fig. 4 dargestellte Anordnung zeigt, dass auf Grund des Systems von Fig. 3 mehrere Arbeitskreise mit einem Regelkreis gesteuert werden können, wozu mehrere Bälge und mehrere Leitungen la, lb, lc bzw.
13a, 13b, 13c vorgesehen sind. Um eine Rückwirkung der Arbeitskreise auf die Drosselplatte zu verhindern, müssen alle auf der einen Seite auftretenden Druckbeaufschlagungen auf der Gegenseite kompensiert werden.
Die drei Arbeitskreise werden im Ersatzschema durch die Drosseln 6a', 6b', und 6c' gesteuert.
Fig. 5 zeigt eine technische Ausführungsform des in Fig. 1 aufgeführten Modelles dar, wobei entsprechende Teile gleich bezeichnet sind. Diese Ausführungsform entspricht funktionsmässig einem Elektro-3 -Weg-S er- voventil. Die Steuerdrosselung am Steueranschluss 17 wird hier durch eine viskothermische Drossel gewährleistet, die aus einem Heizdraht 29 besteht, der koaxial in einem Drosselzylinder 30 durch einen Verteilerhalter 31 und einen Kontakthalter 32 aufgehängt ist. Das Ganze wird durch eine aus Isolierstoff hergestellte Hülse 33 zusammengehalten. Der Steuerstrom, der durch den über die Viskositätsschwankungen elektrisch veränderbaren hydraulischen Widerstand der Steuerdrossel beeinflusst wird, ist ausserordentlich klein.
Da jedoch das zugeschaltene Element ein Stromverstärker ist, kann das elektrische Signal in grosse hydraulische Schwankungen umgewandelt werden.
Aus herstellungstechnischen Gründen müssen Gehäuse und untere Sitzplatte zweiteilig konzipiert werden (Gehäuse 9a, 9b - Sitzplatte 2a, 2b). Ausserdem sind ein Arbeitsrohranschluss 18 und der Regelrohranschluss 17 eingezeichnet.
Hydrostatic current booster
The main patent relates to a hydrostatic flow booster which has a seat valve as a throttle element and in which the throttle element designed as a double seat valve has a throttle plate which, with a fixed housing part, has both a working throttle gap between a high pressure zone and a working pressure zone and a regulating throttle gap between the high pressure zone and one above Control throttle with a reference pressure acts on intermediate pressure zone forms such that the height of the working throttle gap and the height of the control throttle gap change at the same time when the control throttle or the reference pressure is shifted.
The invention relates to a further embodiment of the amplifier according to the main patent and aims to better adapt this switching element to various control-related tasks, in particular to strongly changing operating conditions in the control and working circuits.
According to the invention, this is achieved in that at least one bellows is provided for generating certain output and input impedances corresponding pressure distributions at least on one side of the throttle plate.
Depending on the arrangement of the bellows, the position of the throttle plate can be made insensitive to fluctuations in working pressure (the amplifier becomes a pilot-controlled throttle) and / or the working circuits can be separated from each other and from the control circuit so that different working and control fluids can be used.
Moving the sealing plane of the control circuit results in a threshold for the control current, below which the working circuit remains tightly closed because the throttle plate rests on the working sealing web.
Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawings. Show it:
1 shows a schematic section through a hydrostatic booster,
2 shows a schematic section through a hydrostatic booster with an adjustable control threshold.
3 shows a schematic section through a hydrostatic booster, which is connected as a pilot-controlled throttle of a tight working circuit.
4 shows a schematic section through a hydrostatic booster, which is connected as a pilot-controlled throttle of three dense working circuits.
FIG. 5 shows a technical embodiment of the schematic section of FIG. 1.
The corresponding equivalent circuit diagrams are attached to FIGS. 1 to 4, which reproduce the functions of the respective amplifier type with known elements.
The arrangement of FIG. 1 is similar to the embodiment described and illustrated in the main patent, with parts corresponding to one another being denoted identically.
A pressure supply line 1 opens through a lower seat plate 2 into a high pressure or feed pressure zone 3.
A throttle plate 4 that is movable perpendicular to the stationary lower seat plate 2 defines a control throttle gap 5 and a working throttle gap 6. 7 denotes an intermediate pressure zone and 8 denotes a working pressure zone. The throttle plate 4 is enclosed by a housing 9, into which a suitable throttle element can be screwed at a connection 17 as required. With 12 the high pressure feed and 13 the working pressure feed is designated.
A regulating seat 19 is here, however, arranged radially inside a working seat 14, which makes it necessary to separate the working pressure zone 8 from the intermediate pressure zone 7 by a bellows 16. As a result of the shortest sealing length, the control circuit resistance automatically becomes a multiple of the working circuit resistance, which allows a much simpler design of the labyrinth web of the main patent, which increases the sealing length. A good reinforcement can already be achieved by an annular working seat 14.
The associated replacement scheme, which also applies to the embodiment of the main patent, shows an interconnection of classic elements which would behave similarly to the amplifier. Here, the control throttle gap 5 is shown with a variable control throttle 5 'and the working throttle gap 6 with a variable working throttle 6', with throttles 5 'and 6' being actuated by a differential piston 4 '.
The electronic analogy to this system is the bipolar transistor, the control connection 17 corresponding to the base, the working connection 13 corresponding to the emitter, and the supply connection 1 corresponding to the collector.
The arrangement shown in FIG. 2 is the same as in FIG. 1, but the regulating throttle gap 5 can be changed by moving the regulating seat 19 with a screw 20. As a result, part of the control current of the throttling effect of the throttle plate 4 can be withdrawn, which is expressed in that the working circuit remains tightly closed below a certain control current value. Thus, a not tightly closing control such. B. Nozzle baffle plate, completely block a working circuit at nominal leakage current by connecting this amplifier.
This additional setting option is represented in the substitute diagram by one of the controlled regulating throttles 5 'connected in parallel, the throttle value of which can be changed from the outside, for example by means of the screw 20.
The arrangement shown in FIG. 3 corresponds to the basic system of FIG. 1, but a pressure distribution is enforced by additional bellows, which makes the position of the throttle plate independent of the working pressure. The area acted upon by the control on the upper side of the throttle plate is divided into two zones on the lower side of the throttle plate by bellows 23 and 24, namely into the already mentioned high pressure zone 3 and into a zone 25 that is kept pressure-free by a vent 21. and the control circuit is hermetically separated from the working circuit. In order to prevent a force from acting on the throttle plate in the working circuit, the working pressure to be throttled in space 26 is fed through a line 27 to a compensation volume 28 that is created between the bellows 16 and 22.
In the working circuit between the lines la and 13a, a different liquid than that present in the control circuit can be regulated. However, if the working circuit is omitted, the arrangement can be used as a pressure divider with a very low impedance, since the feed pressure of line 1 appears to be divided exclusively as a function of the pressurization of the throttle plate at connection 17.
In the substitute scheme, the insensitivity of the throttle plate to the working pressure is expressed by the omission of the working pressure return to the throttle control piston 4 'and by the total separation of control and working circuits through the separate connections 1, 17 or 1a, 13a.
The arrangement shown in FIG. 4 shows that, due to the system of FIG. 3, several working circuits can be controlled with one control circuit, including several bellows and several lines la, lb, lc or
13a, 13b, 13c are provided. In order to prevent the working circuits from affecting the throttle plate, all pressures occurring on one side must be compensated for on the other side.
The three working groups are controlled by the throttles 6a ', 6b', and 6c 'in the substitute scheme.
FIG. 5 shows a technical embodiment of the model shown in FIG. 1, with corresponding parts being labeled identically. In terms of function, this embodiment corresponds to an electric 3-way S valve. The control throttling at the control connection 17 is ensured here by a viscothermal throttle which consists of a heating wire 29 which is suspended coaxially in a throttle cylinder 30 by a distributor holder 31 and a contact holder 32. The whole is held together by a sleeve 33 made of insulating material. The control current, which is influenced by the hydraulic resistance of the control throttle, which can be changed electrically via the fluctuations in viscosity, is extremely small.
However, since the connected element is a current amplifier, the electrical signal can be converted into large hydraulic fluctuations.
For manufacturing reasons, the housing and lower seat plate must be designed in two parts (housing 9a, 9b - seat plate 2a, 2b). In addition, a working pipe connection 18 and the regulating pipe connection 17 are shown.