DE1130610B - Rotierend arbeitender Durchfluss-mengenbegrenzer - Google Patents

Rotierend arbeitender Durchfluss-mengenbegrenzer

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DE1130610B
DE1130610B DES56664A DES0056664A DE1130610B DE 1130610 B DE1130610 B DE 1130610B DE S56664 A DES56664 A DE S56664A DE S0056664 A DES0056664 A DE S0056664A DE 1130610 B DE1130610 B DE 1130610B
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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
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D7/00Control of flow
    • G05D7/01Control of flow without auxiliary power
    • G05D7/018Control of flow without auxiliary power using rotary sensing element

Description

  • Rotierend arbeitender Durchflußmengenbegrenzer Die Erfindung betrifft einen Durchfluß-Mengenbegrenzer für Druckflüssigkeiten, der einen in einem Stator von außen verdrehbaren Rotor mit mehreren gleichmäßig verteilten Kammern und außerdem mehrere frei verschiebbare und zugleich je zur gegenseitigen Abtrennung zweier benachbarter Teilräume dienende Kolben aufweist, wobei Zu- und Abflußöffnungen des Mengenbegrenzers durch die Rotordrehung abwechselnd vorübergehend mit den benachbarten Teilräumen verbunden und die Kolben durch die Druckflüssigkeit unter gleichzeitig entsprechend dem Kolbenhub begrenztem Durchfluß hin- und herbewegt werden.
  • Solche Mengenbegrenzer werden z. B. bei hydraulischen Steuervorrichtungen verwendet, wie sie zur Steuerung der Bewegungsgeschwindigkeit eines beweglichen Steuerorgans üblich sind. Der Begrenzer steuert die Durchflußgeschwindigkeit der das Steuerorgan betätigenden Flüssigkeit und es kommt dabei vielfach darauf an, daß neben einer bestimmten durchschnittlichen Durchflußgeschwindigkeit auch die Kontinuität des Durchflusses möglichst genau gewahrt wird.
  • Bei einem bekannten Mengenbegrenzer der eingangs genannten Art ist der Rotor mit drei in einer gemeinsamen axialen Ebene verlaufenden radialen Durchbohrungen versehen, in denen je ein frei verschiebbarer Kolben gelagert ist. Je Rotorumdrehung macht der Kolben lediglich einen einzigen Hub, der zugleich den Durchfluß ermöglicht. Handelt es sich darum, größere Flüssigkeitsmengen zu dosieren, so könnte man allenfalls durch eine geänderte Anordnung der Zu- und Abflußanschlüsse des Stators je Rotorumdrehung drei Förderhübe eines Kolbens erreichen. Auch dann würde man bei größeren Durchflußmengen noch sehr lange Rotoren mit entsprechend vielen nebeneinander angeordneten, quer verschiebbaren Kolben benötigen, zumal eine Steigerung der Rotordrehzahl oder eine Vergrößerung der Kolbenhübe mit Rücksicht auf den aus strömungstechnischen Gründen einzuhaltenden Mindestzeitquerschnitt an den Steueröffnungen und infolge der an den Kolben wirksamen Fliehkräfte und der daraus folgenden Beeinträchtigung des Durchflusses nicht möglich ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Mängel zu vermeiden und den eingangs genannten Durchfluß-Mengenbegrenzer so zu verbessein, daß ein räumlich verhältnismäßig kleiner und insbesondere axial kürzerer Mengenbegrenzer geschaffen wird, der einen wesentlich gleichmäßigeren geregelten Durchfluß als die bisherigen Mengenbegrenzer zuläßt. Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Rotor axial beiderseits einer mittleren, mit einer Zuflußöffnung des Stators in Verbindung stehenden äußeren Ringnut eine Anzahl von dieser ausgehender, um die Rotorachse jeweils entlang einem konzentrischen Kreisbogen gleichmäßig verteilter Kammern aufweist, wobei zwischen zwei in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Kammern jeweils eine weitere Kammer vorgesehen ist, die von der Ringnut getrennt und axial zu einer der an der Ringnut anschließenden Kammern sich befindet und -über weitere Räume ständig mit einer Abflußöffnung des Stators in Verbindung steht, in welchem - ebenfalls auf einem die Rotorachse konzentrisch umgebenden Kreisbogen gleichmäßig verteilt - eine Anzahl Zy- linder mit je einem darin frei verschiebbaren Kolben angeordnet ist, wobei an den stimseitigen Enden der Zylinder Verbindungskanäle einmünden, die über im Rotor befindliche weitere Verbindungskanäle mit den Kammern des Rotors abwechselnd vorübergehend in Verbindung stehen.
  • Bei einer solchen Ausbildung des Mengenbegrenzers bleiben die im Stator angeordneten Kolben frei von Fliehkräften, und es lassen sich unter Einhaltung der für den Durchfluß erforderlichen Zeitquerschnitte ohne weiteres so viele Kolben und mit diesen zusammenwirkende, im Rotor angeordnete Kammern vorsehen, daß je Rotorumdrebung mindestens 28 dosierte Einzeldurchflüsse erfolgen, wobei jeder Zylinder abwechselnd vorübergehend mit den an die Zuflußöffnung und den an die Abflußöffaung angeschlossenen Kammern verbunden wird.
  • Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der axiale Hub der Kolben durch Anschläge begrenzt, die zu den parallel zur Rotorachse verlaufenden Zylindern axial verschiebbar angeordnet und an ihren den Kolben gegenüberliegenden Enden gegen eine vorzugsweise an Teilen des Stators axial verschiebbar gelagerte Scheibe abgestützt sind, deren axiale Stellung stufenlos einstellbar ist.
  • Während bei den eingangs genannten bekannten Durchfluß-Mengenbegrenzem eine Änderung der Durchflußmenge lediglich durch eine Änderung der Rotordrehzahl möglich ist, kann der in der vorgenannten Weise ausgestaltete erfindungsgemäße Mengenbegrenzer stets mit einer genau gleichbleibenden optimalen Drehzahl betrieben und trotzdem in sehr einfacher Weise in seiner Durchflußmenge eingestellt werden.
  • In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht. Es zeigt Fig. 1 den Mengenregler in einem axialen Längsschnitt, Fig. 2 den Regler in einem gleichen Längsschnitt, jedoch bei einem gegenüber Fig. 1 um 90' gedrehten Rotor, Fig. 3 den Regler in einem Querschnitt nach der Linie 111-III der Fig. 1, Fig. 4 den Regler in einem Querschnitt nach der Linie IV-1V der Fig. 2.
  • Der dargestellte Durchfluß-Mengenbegrenzer besteht im wesentlichen aus einem zylindrischen, um seine Längsachse verdrehbaren Rotor 1, der über zwei Kugellager 2 in einem Stator 3 gelagert ist. Der Stator 3 ist aus drei Ringelementen 3 a, 3 b und 3 c zusammengesetzt, die durch stirnseitig an dem Stator 3 angeordnete Flansche 4, 5 über (nicht dargestellte) Zuganker fest zusammengehalten werden.
  • Ein aus dem Flansch 4 axial herausragender Achszapfen 7 des Rotors 1 dient mittels einer in einer entsprechenden Nut gehaltenen Keilfeder 6 zum rotierenden Antrieb des Rotors 1.
  • Der Rotor 1 weist etwa in seiner Mitte eine äußere Ringnut 8 auf, an die außen eine entsprechende Ringnut 9 des mittleren Ringelementes 3 b des Stators 3 anschließt. In die Ringnut 3 b mündet vom äußeren Umfang des Ringelementes 3 b her in etwa radialer Richtung eine Eintrittsöffnung 10 (vgl. Fig. 4) ein, durch welche der Ringnut 8 Druckflüssigkeit zugeführt werden kann.
  • In die Ringnut 8 des Rotors 1 münden außerdem in axialer Richtung des Rotors einerseits zwei diametral gegenüberliegend angeordnete Kammem 11 und andererseits, gegenüber der Ebene der Kammern 11, je- doch um 90' versetzt, zwei weitere Kammern 12 ein, die ebenfalls diametral gegenüberliegend angeordnet sind.
  • Weiterhin sind im Rotor 1 zwei den Kammern 11 entsprechende Kammern 13 vorgesehen, die sich auf der den Kammern 11 in bezug auf die Ringnut 8 gegenüberliegenden Seite des Rotors 1 - mit Abstand von dieser Ringnut 8 - befinden. Diese Kammern 13 münden an ihren der Ringnut 8 gegenüberliegenden Enden in einen Ringraum 14. Ebenso sind im Rotor 1 noch zwei den Kammern 12 entsprechende Kammein 15 vorgesehen, die den Kammern 12 in bezug auf die Ringnut 8 mit Abstand gegenüberliegen und an ihren der Ringnut 8 abgelegenen Enden in einen Ringraum 16 einmünden. Beide Ringräume 14 und 16 stehen über -die jeweils nach außen anschließenden Kugellager 2, je einen weiteren Raum 17 bzw. 18 und einen äußeren, den Stator 3 achsparallel durchsetzenden Kanal 19 miteinander in Verbindung und sind über diesen Kanal 19 an eine Abflußöffnung 20 angeschlossen.
  • Im Ringelement 3 b des Stators 3 sind entlang einem gemeinsamen konzentrischen Kreisbogen sieben Zy- linder 21 in jeweils achsparalleler Richtung angeordnet, in denen je ein Kolben 22 frei verschiebbar angeordnet ist. Der Hub dieser Kolben 22 kann für alle Kolben gleichmäßig über Anschlagstangen 23 eingestellt werden, die einerseits zu den Kolben 22 aus den Zylindern 21 in axialer Richtung hinausführen und andererseits gegen eine axial zum Rotor verschiebbare Scheibe 24 abgestützt sind, die im Flansch 5 gelagert ist. In eine axiale Gewindebohrung der Scheibe 24 greift mit seinem Gewinde 25 ein im Flansch verdrehbar, jedoch axial nicht verschiebbar geführter Gewindebolzen 26 ein, der von seinem äußeren Ende her durch ein beliebiges (nicht dargestelltes) Betätigungsorgan im Sinn einer entsprechenden axialen Verschiebung der Scheibe 24 verdreht werden kann.
  • Die Kammern 11 und 15 sind über äußere Verbindungskanäle 27 des Rotors 1 (vgl. Fig. 1 und 3) mit dem äußeren Umfang des Rotors 1 verbunden, während die Kammern 12 und 13 mit diesem Umfang über entsprechende Kanäle 28 in Verbindung stehen.
  • Die Zylinder 21 stehen ihrerseits an ihren innerhalb der Querebenen der Verbindungskanäle 27 und 28 befindlichen Stimseiten mit der Innenbohrung des Stators 3 über jeweils in den Ringelementen 3 a bzw. 3 c angeordnete Kanäle 29 bzw. 30 in Verbindung.
  • Der beschriebene Durchfluß-Mengenbegrenzer arbeitet folgendermaßen: Bei einer Stellung des_ Rotors 1 gemäß den Fig. 1 und 3 gelangt die durch die Zuflußöffnung 10 in die Ringnut 8 einströmende Druckflüssigkeit über die in Fig. 1 sichtbare Kammer 11 und die Verbindungskanäle 27, 29 in den - ebenfalls in Fig. 1 sichtbaren - Zylinder 21, wobei der in diesem Zylinder 21 befindliche Kolben 22 durch die Druckflüssigkeit nach rechts bis zum Anschlag an die dortige Anschlagstange 23 verschoben wird. Die (in Fig. 1) rechts des Kolbens 22 befindliche Flüssigkeit wird dabei durch die Verbindungskanäle 30 und 28 in die in Fig. 1 sichtbare Kammer 13 verdrängt, von wo aus der verdrängte Flüssigkeitsteil über den Ringraum 14 durch das Kugellager 2, den Raum 17 und den Kanal 19 hindurch zur Abflußöffnung 20 gelangt.
  • Die den vorgenannten, in Fig. 1 oben befindlichen Kammern 11 und 13 diametral gegenüberliegenden (in Fig. 1 unteren) Kammern 11 und 13 stehen bei dieser Rotorstellung mit keinem Zylinder in Verbindung (vgl. auch Fig. 3).
  • Nach einer Viertelumdrehung des Rotors 1, wie sie aus der - übrigens der Fig. 1 gleichenden - Fig. 2 hervorgeht, steht derselbe Zylinder 21 nuninehr über die (in Fig. 1 und 2) rechts des Kolbens 22 befindlichen Verbindungskanäle 30 und 28 mit einer Kammer 12 in Verbindung, die über die Ringnut 8 an die Zuflußöffnung 10 angeschlossen ist, so daß der Kolben 22 nunmehr nach links verschoben wird und dadurch Flüssigkeit nach der in Fig. 2 oberen Kammer 15 - und damit zur Abflußöffnung 20 - hin verdrängt. Bei jeder Umdrehung des Rotors 1 wird jeder der sieben Zylinder 21 mit jedem der beiden Kammerpaare 11, 11 und 13, 13 und mit jedem der beiden Kammerpaare 12, 12 und 15, 15 einmal in Verbindung gebracht, so daß die geförderte Flüssigkeitsmenge dem 28fachen Wert des bei einem eingestellten Hub des Kolbens 22 verdrängten Volumens entspricht.
  • Bei dem beschriebenen Mengenbegrenzer ist wesentlich, daß die in den Zylindern 21 hin- und herbewegten Kolben 22 lediglich geradlinig axial verschoben werden, so daß keine störenden Verkantungen od. dgl. erhöhte Reibungswiderstände auftreten können.
  • Die Erfindung ist nicht an die Einzelheiten des dar-C, Crestellten Ausführungsbeispiels gebunden. Selbstverständlich kann die Zahl der im Rotor befindlichen Kammern und der im Stator befindlichen Zylinder beliebig gewählt werden, solange eine gleichzeitige gegenseitige Verbindung zwischen einem Zylinder und den in Drehrichtung nachfolgenden Kammern des Rotors vermieden wird. Um die Durchflußmenge besser steuern zu können, wird man im übrigen stets eine ungerade Zylinderzahl vorsehen.
  • Abgesehen von einer solchen Änderung kann der beschriebene Mengenregler in seinen Einzelheiten auch noch zahlreiche andere Abwandlungen oder Ergänzungen - etwa durch geeignetes Zubehör - erf ahren, ohne daß dadurch der Schutzumfang der in den nachstehenden Ansprüchen niedergelegten Erfindung verlassen wird.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Durchfluß-Mengenbegrenzer für Druckflüssigkeiten, der einen in einem Stator von außen verdrehbaren Rotor mit mehreren gleichmäßig verteilten Kammern und außerdem mehrere frei verschiebbare und zugleich je zur gegenseitigen Abtrennung zweier benachbarter Teilräume dienende Kolben aufweist, wobei Zu- und Abflußöffnungen des, Mengenbegrenzers durch die Rotordrehun- abwechselnd vorübergehend mit den be-C nachbarten Teilräumen verbunden und die Kolben durch die Druckflüssigkeit unter gleichzeitig entsprechend dem Kolbenhub begrenztem Durchfluß hin- und herbewegt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor axial beiderseits einer mittleren, mit einer Zuflußöffnung (10) des Stators (3) in Verbindung stehenden äußeren Ringnut (8) eine Anzahl von dieser ausgehender, um die Rotorachse. jeweils entlang einem konzentrischen Kreisbogen gleichmäßig verteilter Kammern (11-, 12) aufweist, wobei zwischen zwei in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Kammern (11 bzw. 12) jeweils eine weitere Kammer (15 bzw. 13) vorgesehen ist, die von der Ringnut (8) getrennt und axial zu einer der an der Ringnut anschließenden Kammern (12 bzw. 11) sich befindet und über weitere Räume (16, 18 bzw. 14, 17) ständig mit einer Abflußöffnung (20) des Stators (3) in Verbindung steht, in welchem - ebenfalls auf einem die Rotorachse konzentrisch umgebenden Kreisbogen gleichmäßig verteilt - eine Anzahl Zylinder (21) mit je einem darin frei verschiebbaren Kolben (22) angeordnet ist, wobei an den stirnseitigen Enden der Zylinder (21) Verbindungskanäle (29 bzw. 30) einmünden, die über im Rotor (1) befindliche weitere Verbindungskanäle (27 bzw. 28) mit den Kammern (11, 15 bzw. 12, 13) des Rotors abwechselnd vorübergehend in Verbindung stehen.
  2. 2. Mengenbegrenzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der axiale Hub der Kolben (22) durch Anschläge (23) begrenzt ist, die zu den parallel zur Rohrachse verlaufenden Zylindern (21) axial verschiebbar angeordnet und an ihren den Kolben (22) gegenüberliegenden Enden gegen eine vorzugsweise an Teilen (5) des Stators (3) axial verschiebbar gelagerte Scheibe (24) abgestützt sind, deren axiale SteRung stufenlos einstellbar ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 657 269; Chemical Engineering, Mai 1956, S. 183 und 184.
DES56664A 1957-01-23 1958-01-21 Rotierend arbeitender Durchfluss-mengenbegrenzer Pending DE1130610B (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1928709B1 (de) * 1969-06-06 1970-12-10 Howaldtswerke Deutsche Werft Steuereinrichtung fuer hydraulische Antriebe
DE3210098A1 (de) * 1982-03-19 1983-09-29 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Mess- und regeleinrichtung fuer den durchfluss einer fluessigkeit in einer leitung

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE657269C (de) * 1935-07-16 1938-03-02 Reinhold Frick Steuervorrichtung zum Betrieb von Regelvorrichtungen zum Hinundherbewegen von Maschinenteilen o. dgl.

Patent Citations (1)

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