DE1089602B - Steuerschieber mit einem doppelt wirkenden Hilfsventil - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft einen Steuerschieber mit einem doppelt wirkenden Hilfsventil mit vorzugsweise elektromagnetischem Antrieb, dessen Sitze im Schieberkolben angeordnet sind.

Derartige Steuerschieber werden bei Hilfskraft-Steuerungen insbesondere für die Steuerung von Flugzeugen und Werkzeugmaschinen verwendet.

Es sind Vorrichtungen dieser Art bekanntgeworden, in denen ein Hilfsschieber unmittelbar mit Sitzöffnungen zusammenarbeitet, welche von dem Kolben des Steuerschiebers getragen werden. Diese Vorrichtung bietet zwar eine betriebstechnisch sehr einfache und gedrängte Anordnung; sie besitzt jedoch den Nachteil, daß der Hilfsschieber im Innern des Kolbens des Steuerschiebers angeordnet ist, wodurch die Herstellung sich schwierig gestaltet, da die Teile sehr genau bearbeitet werden müssen.

Nach der Erfindung werden bei einer Vorrichtung der eingangs geschilderten Art die vorstehenden Nachteile dadurch vermieden, 'daß sich die Sitzbohrungen ao an der Außenseite des Schieberkolbens in seiner Achsrichtung hintereinander befinden und das vorzugsweise gabelförmige Verschluß stück des Hilfsventils so angeordnet ist, daß es wahlweise eine der beiden Sitzbohrungen verschließt bzw. drosselt.

Das Verschluß stück des Hilfsventils ist ein kleiner, einfach herzustellender Teil, bei dessen Herstellung keine besonderen Genauigkeiten einigehalten zu werden brauchen; auch die beiden Sitzbohrungen, mit denen das Verschlußstück zusammenwirkt, können leicht mit der erforderlichen Genauigkeit eingearbeitet werden, besonders in dein Fall, wenn sie in einem besonderen Einsatz angeordnet sind, welcher unabhängig von dem Sdhieberkolben hergestellt wird. Durch diese vereinfachte Bearbeitung der Einzelteile, die sich durch die Anwendung eines Hilfsventils an Stelle eines Hilfsschiebers ergibt, läßt sich die Herstellung derartiger Vorrichtungen wesentlich verbilligen. Diese Vereinfachung zur Herstellung wird ermöglicht, ohne daß die Abmessungen der Vorrichtung ungünstig verändert werden, was besonders für die Verwendung in -Flugzeugen von Vorteil ist.

Weitere erfindungsgemäße Merkmale ergeben sich aus den Zeichnungen, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigen, und zwar

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung des gesamten Steuerschiebers,-

Fig. 2 eine Ansicht des zerlegten Steuerschiebers, die die einzelnen Bauelemente erkennen läßt,

Fig. 3 einen Schnitt gemäß der Linie 3-3 der Fig. 1,

Fig. 4 einen Schnitt gemäß der Linie 4-4 der Fig. 3,

Fig. 5 eine abgewickelte Darstellung der Hülse (Teil 36 der Fig. 2) und

Steuerschieber mit einem doppelt
wirkenden Hilfsventil

Anmelder:

Bendix Aviation Corporation,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. H. Negendank, Patentanwalt,
Hamburg 36, Neuer Wall 41

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 27. Dezember 1957

Fig. 6 einen Axialschnitt durch den Schieberkolben, welcher in der Fig. 2 das Bezugszeichen 88 trägt.

Der Steuerschieber besitzt ein kastenförmiges Gehäuse 10 und ein darüber angeordnetes Gehäuse 200, welches den vorzugsweise elektromagnetischen Antrieb des Hilfsventils enthält.

Am Boden des Schiebergehäuses 10 befinden sich die Mündungen von vier Kanälen 12, 14, 16 und 18. Die Kanäle 12 und 14 dienen zum Anschluß an eine Druckmittelquelle bzw. an einen, Auslaß, während die Kanäle 16 und 18 mit den beiden Anschlüssen eines zweiseitig wirkenden, nicht dargestellten Druckmittelmotors oder anderen Verbrauchers verbunden sind.

Durch 'das Gehäuse 10 führt, wie Fig. 2 zeigt, eine Bohrung 20 hindurch, die zur Aufnahme einer Hülse 36 dient, in welcher ein zylindrischer Schieberkolben 88 hin- und herverschoben werden kann.

Der Einlaß 12 (Fig. 3) mündet auf halber Länge etwas tangential in die Bohrung 20 ein. Der Auslaß 14 mündet in der Mitte einer zweiten Bohrung 22, die in dem Gehäuse 10 parallel zur Bohrung 20 vorgesehen ist. Die beiden Bohrungen 20 und 22 stehen an ihren beiden Enden über Kanäle 24 und 26 (Fig. 4) in Verbindung. Die beiden Kanäle 16 und 18 münden jeweils mittig zwischen den Kanälen 12 und 14 in die Bohrung 20 ein.

Die Hülse 36 weist auf der Außenseite fünf Nuten auf, deren Tiefe beispielsweise etwa gleich der halben Wandstärke ist. Diese Nuten sind in der Fig. 5 zu er-

009 608/188

kennen. Eine erste rechteckföfmige Nut 38 ist in der Mitte als Anschluß des Einlasses 12 vorgesehen. Mit Hilfe zweier Schlitze 42 und 42, die die Wandung der Hülse 36 an den Enden der Nut 38 durchqueren, steht diese Nut-mit zwei-Ringkanälen 44 und 46 in Verbindung, die nach Fig. 4 in das Innere der Hülse 36 eingearbeitet sind.

Zwei weitere Nuten 48 und 50 sind bezüglich der Ouermittelebene der Hülse 36 symmetrisch angeordnet und dienen als Verbindung zu den Verbraucheranschlüssen 18 und 16. Jede dieser Nuten 48 und 50 ,steht über zwei Schlitze 52 und 54 bzw. 60 und 62, die die Wand der Hülse36 an den Enden der Nuten durchqueren, mit inneren Ringkanälen in Verbindung, und zwar einerseits mit den Ringkanälen 56 und 58, welche auf diese Weise mit dem Verbraucheranschluß 18 in Verbindung stehen, und andererseits mit den Ringkanälen 64 und 66, die mit dem Verbraucheranschluß 16 verbunden sind. Die beiden Ringkanäle 56 und 58 bzw. 64 und 66 sind beidseitig der Ringkanäle 44 und 46 angeordnet.

Letztlich sind noch zwei weitere Nuten 68 und 70 in der Hülse 36 angeordnet. Diese ebenfalls symmetrisch angeordneten Nuten dienen zum Anschluß der Kanäle 24 und 26, die beide mit dem Auslaß 14 in Verbindung stehen. Jede dieser Nuten steht über einen einzigen Schlitz 72 bzw. 76 mit einem inneren Ringkanal 74 bzw. 76 in Verbindung.

In der Hülse 36 ist noch ein mittlerer Ausschnitt 86 vorgesehen, der in der Abwicklung der Fig. 5 in zwei Teilen erscheint, alber ein Ganzes darstellt. Er liegt im oberen Teil der Bohrung 20.

Die Hülse 36 ist in die Bohrung 20 eingepreßt und wird dort von zwei Schraubstopfen 34 und 126 gesichert, wobei zwei Dichtungsringe 83 in die Ringnuten 84 eingesetzt sind.

Der Schieberkolben 88, der in der Hülse 36 gleitet,, wird mit Hilfe eines Querkeiles 82, welcher in eine am Ende des Schieberkolbens 88 neben dem Stopfen 34 eingearbeitete Nut 100 eingesetzt ist, an einer Drehung gehindert, weil der Querkeil 82 auch in zwei entsprechende Ausnehmungen 80 der Hülse 36 eingreifen kann. Der Schieberkolben 88 weist fünf Bunde 90, 92, 94, 96 und 98 von gleichem Durchmesser auf. In der zentrierten Mittelstellung des Schiebers überdeckt der lange mittlere Bund 94 mit seinen Kanten genau die zwei äußeren Trennebenen zwischen den Ringkanälen 58 bzw. 64 und den Ringkanälen 44 bzw. 46. Die beiden Bunde 92 und 96 versperren die Verbindung zwischen den Ringkanälen 44 und 46 und den Ringkanälen 56 und 66. Die beiden außenliegenden Bunde 90 und 98 trennen die beiden Ringkanäle 56 und 66 von den Ringkanälen 74 und 78. Die beiden äußeren Bunde 90 und 98 begrenzen zwei Druckkammern 101 und 103.

In dem oberen Teil des Gehäuses 10 ist eine zylindrische Kammer 28 eingearbeitet, in welche ein zylindrischer Ansatz 204 an der Unterseite des für den Antrieb des Hilfsventil vorgesehenen Gehäuses 200 eingreift. Das Gehäuse 200 ist mit einem Flansch 202 auf die Oberseite des Gehäuses 10 aufgeschraubt. Am Boden der Kammer 28 befindet sich ein Schlitz 30, der über einen Kanal 32 mit der Oberseite der Bohrung 20 im Bereich der Ausnehmung 86 der Hülse 36 in Verbindung steht. Dieser Schlitz 30 steht ferner über einen kleinen, in Fig. 3 sichtbaren vertikalen Kanal mit der Bohrung22 in Verbindung, die mit dem Auslaß 14 verbunden ist.

Die Drehachse 208 des elektromagnetischen Antriebes ragt in der Mitte 'des zylindrischen Vor-Sprunges 204 vor und greift von oben in den Schlitz 30 ein. Auf dieser Achse 208 ist mit einer Madenschraube das Verschluß stück 206 'des Hilfsventils aufgesetzt. Das Verschlußstück 206 ist an seinem freien Ende mit einem umgewinkelten Fuß versehen, welcher durch den Schlitz 86 der Hülse 36 in das Innere der letzteren eingreift und dort mit zwei gabelförmigen, mit Abstand angeordneten Enden 210 und 212 versehen ist.

In die Mitte des Schieberkolbens 88 ist eine Bohrung 106 eingearbeitet, welche zwei gegenüberliegend angeordnete Ausnehmungen 108,110 verbindet. In die Bohrung 106 ist ein düsenartiger Einsatz 114 eingepreßt, dessen Außenflächen 124 noch nicht über die Ausnehmung 108 hinwegragt, so daß es möglich ist, zunächst den düsenartigen Einsatz 114 in die Bohrung 106 einzusetzen, um dann den zusammengesetzten Scbieberkolben 88 in die Bohrung der Hülse 36 einzuschieben. Der düsenartige Einsatz 114, ist in seinem Innern in zwei Kammern unterteilt. Am oberen Ende des düsenartigen Einsatzes befinden sich zwei aufeinander ausgerichtete Sitzlbohrungen 120 und 122 des Hilfsventils, über die die beiden Kammern mit dem Äußeren des Schieberkolben-s 88 in Verbindung stehen. Die beiden inneren Kammern des düsenartigen Einsatzes 114 sind über zwei aufeinander ausgerichtete Öffnungen 116 und 118 mit zwei axialen Kanälen 102 und 104 verbunden, die aufeinander ausgerichtet in den Schieberkolben 88 eingebohrt sind. Diese Kanäle münden an ihren freien Enden in die Druckkammern 101 und 103 ein und stehen über die Radialbohrungen 112 mit den Einschnürungen in Verbindung, die zwischen den Bunden 94 und 92 bzw. 96 angeordnet sind und ständig mit dem Einlaß 12 in Verbindung stehen.

Die beiden Gabelenden 210 und 212 des Verschlußstückes 206 greifen in die Ausnehmung 108 ein und nehmen zwischen sich den oberen Teil 124 des düsenar.tigen Einsatzes 114 so auf, daß sich die Gabelenden 210 und 212 in der Mittelstellung des Verschluß Stückes 206 und des Schieberkolbens 88 mit kleinen, aber gleich großen Abständen vor den Sitzbohrungen 120 und 122 befinden.

Der elektronische Antrieb ist mit der steuernden elektrischen Signalquelle, beispielsweise mit einem Signalerzeuger für Gleichstromsignale wechselnder Polarität verbunden. Bei Fehlen irgendwelcher Signale ist das Verschlußstück 206 gegenüber dem fest mit dem Schieberkolben88 verbundenen düsenartigen Einsatz 114 in einer Mittelstellung zentriert. Unter diesen Bedingungen setzen die beiden Gabelenden 210 und 212 des Verschlußstückes 206 den aus den Sitzbohrungen 120 und 122 kommenden Druckmittelströmen gleich große Widerstände entgegen. Das über den Einlaß 12 zugeführte Druckmittel gelangt über die Nut 38 und die zwei Schlitze 40 und 42 der Hülse 36 in die zwei Ringkanäle 44 und 46 und von dort über die Querbohrung 112 in die Axialbohrungen 102 und 104 des Schieberkolbens 88. Von dort gelangt es einerseits in die Druckkammern 101 und 103 und andererseits über die Öffnungen 116 und 118 in die beiden Innenkammern des düsenartigen Einsatzes 114, um über die zwei Sitzbohrungen 120 und 112, den Schlitz 86, den Kanal 32, den Schlitz 30 und die Bohrung 22 zum Auslaß 14 zu strömen. Auf Grund der gleich großen, sich den Strömungen an den zwei Sitzbohrungen 120 und 122 widersetzenden Widerstände, welche die Gabelenden 210 und 212 des Verschlußstückes 206 hervorrufen, ergibt sich in den zwei Druckkammern 101 und 103 der gleiche Druck, so daß auf den Schieberkolben

88 keine verschiebende Axialkraft ausgeübt wird. In dieser zentrierten Mittelstellung des Schieberkolbens 88 sind einerseits die beiden Ringkanäle 56 und 58, die mit dem Verbraucheranschluß 18 verbunden sind und auch die beiden Ringkanäle 64 und 66, die mit dem anderen Verbraucheranschluß 16 in Verbindung stehen, sowohl vom Einlaß 12 als auch vom Auslaß 14 getrennt, so daß der Verbraucher, z. B. der Druckmittelmotor, nicht betätigt wird.

Wenn man dem elektromagnetischen Antrieb ein Signal von vorbestimmter Polarität zuführt, erzeugt dieses eine Drehung des Verschlußstückes 206 um einen kleinen Winkel, dessen Größe und Richtung der Signalamplitude und -polarität entsprechen. Wenn nun angenommen wind, daß die Drehrichtung so gewählt ist, daß das Gabelende 210 sich der Sitzbohrung 120 nähert und das Gabelende212 sich von der Sitzbohrung 122 entfernt, steigt der Druck in der Druckkammer 101 und fällt der Druck in der Druckkammer 103 um einen entsprechenden Betrag ab, so daß der Schieberkolben 88 einen Axialschub erhält, durch den er bezüglich der Fig. 4 von oben nach unten aus der Mittelstellung herausbewegt wird. Der Ringkanal 58, welcher miit dem Verbraucheranschhiß 18 in Verbindung steht, wird nun mit dem mit dem Einlaß 12 in Verbindung stehenden Ringkanal40 verbunden, während der mit dem Verbraucheranschluß 16 in Verbindung stehende Ringkanal 66 mit dem am Auslaß 14 angeschlossenen Ringkanal 78 in Verbindung kommt, so daß der Kolben des Druckmittelmotors sich in entsprechender Richtung verstellt.

Die axiale Verschiebung des Schieberkolbens 88 bringt die zwei Sitzbohrungen 120 und 122 bezüglich der beiden Gabelenden 210, 212 des Verschlußstückes 206 wieder in die Symmetrielage, so daß die Verschiebung des Schieberkolbens 38 aufhört. Die beiden Teile 206 und 88 bleiben, solange die Zufuhr des elektrischen Signals andauert, aus ihrer zentrierten Mittelstellung entfernt. Sobald dieses Signal aufhört, sorgt eine nicht dargestellte Rückholvorrichtung dafür, daß die Welle 208 das Verschlußstück wieder in die Mittelstellungbewegt. Der hieraus resultierende Druckunterschied zwischen den zwei Kammern 101 und 103, der nunmehr entgegengesetzt ist, sorgt nun dafür, daß der Schieberkolben 88 wieder in die Mittelstellung gelangt, in der sich erneut ein Gleichgewicht einstellt.

Hier wurde zur Erläuterung eine Anordnung mit »geschlossener Mittelstellung«, d.h., daß in der Mittelstellung alle Verbindungswege zwischen den Einlaß-, Auslaß- und Veribraucheranschlüssen abgesperrt sind, dargestellt und beschrieben. In bestimmten Fällen ist eine Anordnung mit »geöffneter Mittelstellung« vorzuziehen, bei der in der Mittelstellung die beiden Verbraucheranschlüsse untereinander und mit dem Einlaß verbunden sind.

Das Verschluß stück 206 läßt sich in verschiedener Weise ausbilden. Beispielsweise kann er auch als einfaches Plättchen ausgebildet sein, dessen gegenüberliegende Flächen mit zwei Sitzbohrungen zusammenarbeiten, die dann aufeinander auszurichten wären und nicht mehr wie beim beschriebenen Beispiel voneinander fort zeigen.

Übrigens können die Sitzbohrungen auch unmittelbar in dem Schieberkolben anstatt in einem besonderen Einsatz vorgesehen sein.

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Steuerschieber mit einem doppelt wirkenden Hilfsventil mit vorzugsweise elektromagnetischem Antrieb, dessen Sitze im Schieberkolben angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Sitzbohrungen (120,122) an der Außenseite des Schieberkolbens (88) in !seiner Achsrichtung hintereinander befinden und das vorzugsweise gabelförmige Verschluß stück (206) des Hilfsventils so angeordnet ist, daß es wahlweise eine der beiden Sitzbohrungen (120,122) verschließt bzw. drosselt.

2. Steuerschieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sitzbohrungen (120,122) symmetrisch zur Längsachse in der Mitte des Schieberkolbens (88) angeordnet sind.

3. Steuerschieber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sitzbohrungen (120, 122) mit zwei Kanälen (102,104) in Verbindung stehen, 'die vorzugsweise axial in den Schieberkolben (88) eingearbeitet sind und mit Druckkammern (101,103) in Verbindung stehen, welche vor den Stirnflächen (90, 98) des Schieberkolbens (88) liegen.

4. Steuerschieber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammern (101,103) ständig mit einer Druckmittelquelle (12) und die Sitzbohrungen (120,122) mit dem Auslaß (14) in Verbindung stehen.

5. Steuerschieber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen den Druckkammern (101, 103) und der Druckmittelquelle über die Kanäle (102, 104) des Schieberkolbens (88) und über Querbohrungen (112) zu den Kanälen (102,104) erfolgt.

6. Steuerschieber nach ainem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sitzbohrungen (120, 122) in einem besonderen düsenartigen Einsatz (114) angeordnet sind, welcher fest mit dem Schieberkolben (88) verbunden ist.

7. Steuerschieber nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (114) in seinem Innern in zwei Kammern unterteilt ist, von denen jede mit einem der Kanäle (102,104) und einer der Sitzbohrungen (120,122) in Verbindung steht.

8. Steuerschieber nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der düsenartige Einsatz (114) in eine Ausnehmung (106,108) des Schieberkolbens (88) so eingesetzt ist, daß er nicht über die maximalen Ouerschnittsabmessungen desScbieberkolbens (88) hinausragt.

9. Steuerschieber nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußstück (206) des Hilfsventils verschwenkbar gelagert ist.

10. Steuerschieber nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Hilfsventil und den Sahieberteil das gleiche Druckmittel fließt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 802 298, 911 686;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1 024 767;
französische Patentschrift Nr. 965 740;
britische Patentschrift Nr. 775 491;
USA.-Patentschrift Nr. 2 319 578.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 009 608/188 9.60