DE1211944B

DE1211944B - Hydraulic servo system with several pumps

Info

Publication number: DE1211944B
Application number: DEB62655A
Authority: DE
Inventors: Georg Bruce
Original assignee: GEORG BRUCE
Current assignee: GEORG BRUCE
Priority date: 1960-05-27
Filing date: 1961-05-26
Publication date: 1966-03-03

Description

Hydraulische Servoanlage mit mehreren Pumpen Die Erfindung bezieht sich auf eine Servoanlage, bei der zwei oder mehrere parallel geschaltete Pumpen zum Speisen eines Servomotors vorgesehen sind, wobei eine Pumpe eine im Vergleich mit den anderen Pumpen geringere Leistung aufweist und bei der in die Druckleitung jeder Pumpe ein Steuerventil eingeschaltet ist, welches ein direktes Verbinden von Druckleitungen und Rückleitungen ermöglicht.Hydraulic servo system with multiple pumps The invention relates on a servo system in which two or more pumps connected in parallel are provided for feeding a servomotor, with a pump in comparison with the other pumps has lower performance and with the in the pressure line each pump has a control valve switched on, which allows direct connection of Allows pressure lines and return lines.

Eine bekannte Servoanlage der obengenannten Art dient zum Heben von Lasten und weist einen einfach wirkenden hydraulischen Kolbenmotor auf, der zum Arbeitshub gleichzeitig durch zwei voneinander unabhängige Druckleitungssysteme beaufschlagbar ist. Das erste der Druckleitungssysteme ist den Pumpen größerer und das zweite der Pumpe geringerer Leistung zugeordnet,wobeiRückschlagventile diebeiden Systeme trennen. Dem ersten Druckleitungssystem. ist ein erstes Überdruckventil zugeordnet und auf einen für die Anlage zulässigen Höchstwert einstellbar, bei dessen Erreichen dieses Ventil geöffnet und anschließend mit sehr geringem öffnungsdruck offengehalten wird. Durch das offene Überdruckventil strömt die Druckflüssigkeit bei entlasteten Pumpen zu einem Mediumsammelbehälter.A known servo system of the type mentioned above is used for lifting Loads and has a single-acting hydraulic piston motor that is used for Working stroke at the same time through two independent pressure line systems can be acted upon. The first of the pressure piping systems is the larger and larger pumps the second is assigned to the lower power pump, with check valves being the two Separate systems. The first pressure pipe system. is a first pressure relief valve assigned and adjustable to a maximum permissible value for the system at which Reaching this valve opened and then with very low opening pressure is kept open. The hydraulic fluid flows through the open pressure relief valve with unloaded pumps to a medium collecting tank.

Ein zweites Überdruckventil zum Sammelbehälter ist dem zweiten Druckleitungssystem der Pumpe geringerer Leistung zugeordnet und auf einen Überdruck einstellbar, der der möglichen Dauerleistung dieser Pumpe entspricht. Die Pumpe geringerer Leistung dient also lediglich dem Zweck-, um bei Ansprechen des ersten überdruckventils, beispielsweise infolge Blockierung des Kolbenmotors nach Erreichen der Arbeitsbewegungsendlage, den Kolben in dieser Lage festzuhalten bzw. bei Ausfall der Pumpen größerer Leistung, wenn auch mit geringerer Geschwindigkeit, zu bewegen. Eine Blockierun- des Kolbens in einer mittleren Neutralstellung ist nicht möglich, da, entsprechend einer der beiden möglichen Stellungen der Steuerventile, die Last entweder bis in die obere Endlage gehoben oder in die untere End-C b lage abgesenkt wird. Weiterhin arbeiten sämtliche Pumpen während der Absenkbewegung oder -stellung des Kolbenmotors drucklos, so daß zum Aufbau des erforderlichen Servomanöverdruckes eine -ewisse Zeitspanne notwendig und keine ständige Bereitschaft zur Ausführung schneller Servomanöver vorhanden ist.A second pressure relief valve to the collecting tank is assigned to the second pressure line system of the pump with lower power and can be set to an excess pressure which corresponds to the possible continuous power of this pump. The lower power pump is only used to hold the piston in this position when the first pressure relief valve responds, for example as a result of the piston motor being blocked after reaching the end position of the working movement, or to close the piston in this position if the higher power pumps fail, albeit at a lower speed move. A Blockierun- the piston in a central neutral position is not possible, because, according to one of the two possible positions of the control valves, the load either to sophisticated in the upper end position or b in the lower end position C is lowered. Furthermore, all pumps work without pressure during the lowering movement or position of the piston motor, so that a certain period of time is necessary to build up the necessary servo maneuver pressure and there is no constant readiness to carry out fast servo maneuvers.

In der Praxis finden weiterhin Servoanlaaen Verwendung, deren Steuerventileinrichtung jeweils als Drehschieber mit einem Steuerprofil ausgebildet und in einem, den jeweils vorhandenen Pumpen gemeinsam, Steuerraum angeordnet ist. Das Steuerprofil ist so ausgebildet, daß die Steuerventileinrichtung in der einen Grenzstellung sämtliche Druckleitungen mit dem Servomotor verbindet, während in der anderen Grenzstellung sämtliche Druckleitungen mit dem Rücklauf kurzgeschlossen sind. Zwischen den Grenzstellungen sind beliebige übergangsstelhingen einstellbar, in denen ein Teil der Druckleitungen mit dem Servomotor verbunden und der Rest kurzgeschlossen ist. Wenngleich auf diese Weise eine stufenlose Regelung der Pumpenleistung sowie eine gleichmäßige Laufgeschwindigkeit des Servomotorkolbens erzielbar ist, kann weder ein doppelt wirkender Servomotor gesteuert noch mit einem Mindestmaß an Energie eine ständige Bereitschaft für schnelle Servomanöver gewährleistet werden.In practice, servo systems and their control valve devices continue to be used each designed as a rotary valve with a control profile and in one, the each existing pumps in common, control room is arranged. The tax profile is like this designed that the control valve device in the one limit position all Pressure lines connects to the servo motor while in the other limit position all pressure lines are short-circuited with the return. Between the border positions Any transition pieces can be set in which a part of the pressure lines connected to the servo motor and the rest is shorted. Albeit on this one Way a stepless regulation of the pump output as well as a steady running speed of the servomotor piston can be achieved, neither a double-acting servomotor controlled with a minimum of energy, a constant readiness for fast Servo maneuvers are guaranteed.

Die Erfindung verfolgt daher das Ziel, eine Servoanlage der eingangs definierten Gattung so weiterzubilden, daß mit einem Mindestmaß an Energie eine ständige Bereitschaft zur Ausführung schneller Servo-ID manöver gewährleistet ist.The aim of the invention is therefore to provide a servo system of the initially mentioned defined genus so that with a minimum of energy a constant readiness to perform faster servo ID maneuvers is guaranteed.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß bei Verwendung eines doppeltwirkenden Servomotors die Steuerventile mit zwei Außenstellunaen zum wahlweisen Verbinden je einer Seite des Servomotors mit einer Druckleitung und der anderen Seite mit einer Rückleitung und mit einer Neutralstellung versehen sind, und daß in der Neutralstellung der Steuerventile einerseits der Servomotor blockiert ist und andererseits bei dem der leistungsschwachen Pumpe zugeordneten Steuerventil die Druckleitung gesperrt ist, während bei den übrigen Pumpen die Druckleitung mit dem Rücklauf verbunden ist. Die Pumpe geringerer Leistung arbeitet somit in der Neutralstellung des ihr zugeordneten Steuerventils bei gesperrter Druckleitung unter Gegendruck, wodurch bei der Servoanlage nach der Erfindung eine rasche Betriebsbereitschaft gewährleistet ist. Der Leistungsbedarf der dauernd unter Gegendruck arbeitenden Pumpe ist gegenüber den in der Neutralstellung der Steuerventile entlasteten sowie leistungsstärkeren Pumpen minimal. This is achieved according to the invention in that, when using a double-acting servomotor, the control valves are provided with two external positions for optionally connecting one side of the servomotor to a pressure line and the other side with a return line and a neutral position, and that in the neutral position of the control valves on the one hand the servomotor is blocked and, on the other hand, the pressure line is blocked in the control valve assigned to the low-power pump, while in the other pumps the pressure line is connected to the return. The low-power pump thus works in the neutral position of the control valve assigned to it when the pressure line is blocked and under counter pressure, which ensures rapid operational readiness for the servo system according to the invention. The power requirement of the pump, which is constantly working under counter pressure, is minimal compared to the more powerful pumps that are relieved in the neutral position of the control valves.

Hierdurch wird mit einfachen Mitteln und geringem Aufwand eine Möglichkeit geboten, Servoanlagen, beispielsweise zum raschen und exakten Steuern verstellbarer Schiffssehraubenflügel, in technisch fortschrittlicher Weise auszubilden und mit geringem Energiebedarf zu betreiben.This becomes a possibility with simple means and little effort Required servo systems, for example for quick and precise control, adjustable Ship propeller blades, to be trained in a technically advanced manner and with to operate with low energy consumption.

Zur weiteren Ausgestaltung der Erfindung dient es, daß die Steuerventile in an sich bekannter Weise zu gemeinsamer Bewegung mechanisch gekoppelt sind, und daß das der leistungsschwachen Pumpe zugeordnete Steuerventil bei Umstellen aus der Neutralstellung in eine der Außenstellungen die zugeordnete Druckleitung früher mit dem Servomotor verbindet als die übrigen Steuerventile. Der Servomotor wird somit zuerst durch die leistungsschwache Pumpe beaufschlagt, so daß starke Druckschläge durch die leistungsstarken Pumpen während der Initialbewegung des Motorkolbens unterbunden sind und ein geschmeidiger Arbeitseinsatz gewährleistet ist.For a further embodiment of the invention, it is used that the control valves are mechanically coupled to common movement in a manner known per se, and that the control valve assigned to the inefficient pump is switched off the assigned pressure line earlier from the neutral position to one of the outer positions connects to the servomotor than the remaining control valves. The servo motor will thus first acted upon by the underpowered pump, so that strong pressure surges prevented by the powerful pumps during the initial movement of the motor piston and smooth work is guaranteed.

Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dar.The drawing represents an embodiment of the subject matter of Invention.

Das in der Zeichnung veranschaulichte System enthält einen Servomotor in der Form eines doppeltwirkenden Kolbenmotors, bestehend aus einem Zylinder 1 mit einem Kolben 2, dessen Kolbenstange 3 mit einer Stange 4 verbunden ist, welche das Abtriebsglied der Servoanlage darstellt und durch ihre Verschiebung beispielsweise die Umstellung von Schiffsschraubenflügeln bewerkstelligt.The system illustrated in the drawing contains a servomotor in the form of a double-acting piston motor, consisting of a cylinder 1 with a piston 2, the piston rod 3 of which is connected to a rod 4, which represents the output member of the servo system and, through its displacement, for example, the changeover from Propeller blades accomplished.

Drei Pumpen A 1, A 2 und A 3, welche durch eine gemeinsame abgezweigte und mit einem Sieb 7 versehene Saugleitung 6 Öl aus einer Wanne 5 ansaugen und es durch je eine Druckleitung B 1, B 2 bzw. B 3 weitergeben, versorgen den Servomotor mit Öl. Die mit Rückschlagklappen 8 und Überströmventilen 9 ausgerüsteten Druckleitungen führen zu je einem Steuerventil C 1, C 2 bzw. C 3. Three pumps A 1, A 2 and A 3, which draw in oil from a pan 5 through a common branched off suction line 6 provided with a sieve 7 and pass it on through a pressure line B 1, B 2 and B 3 each, supply the servo motor with oil. The pressure lines equipped with check valves 8 and overflow valves 9 each lead to a control valve C 1, C 2 and C 3.

Die Pumpe A 1 ist beträchtlich kleiner als die anderen. Ihre Leistung beträgt nur einen kleinen Bruchteil der gesamten Pumpenleistung. Ihr Steuerventil Cl ist ein Schieberventil mit drei Stellungen I, II, III. Das Ventil hat vier öffnungen, an welche die Druc'kleitung B 1 der Pumpe A 1, eine Rückleitung 10 zur Wanne 5, sowie zwei Motorleitungen 11, 12 zu je einem Ende des Servozylinders 1 angeschlossen sind. In den Außenstellungen 1 und Ill setzt das Ventil das eine Ende des Zylinders mit der Druckleitung B 1 und das andere Ende mit der Rückleitung 10 in Verbindung, und bei der Umstellung aus der einen Außenstellung in die andere werden diese Verbindungen umgekehrt. In der Zwischenstellung II, die in der Zeichnung gezeigt ist, sperrt das Ventil sämtliche Verbindungen.The pump A 1 is considerably smaller than the others. Their output is only a small fraction of the total pump output. Your control valve Cl is a slide valve with three positions I, II, III. The valve has four openings to which the pressure line B 1 of the pump A 1, a return line 10 to the tub 5, and two motor lines 11, 12 each to one end of the servo cylinder 1 are connected. In the outer positions 1 and III, the valve connects one end of the cylinder to the pressure line B 1 and the other end to the return line 10 , and when changing from one outer position to the other, these connections are reversed. In the intermediate position II, which is shown in the drawing, the valve blocks all connections.

Die Steuerventile C 2 und C 3 für die großen Pumpen A 2 bzw. A 3 sind ebenfalls Schieberventile und bezüglich der Außenstellungen in derselben Weise angeordnet wie das Ventil C1, so daß alle drei Ventile bei gleicher Einstellung in irgendeiner Außenstellung von ihren zugehörigen Pumpen Öl parallel an ein und dasselbe Ende des Zylinders 1 und vom anderen Ende des Zylinders an die Rückleitung 10 führen. Bezüglich der Neutralstellung unterscheiden sich aber die Ventile C 2 und C 3 dadurch vom Ventil C 1, daß sie ihre Druckleitun-en B 2 und B 3 mit der Rückleitung 10 in Verbindung setz-en, so daß die großen Pumpen A 2 und A 3 entlastet werden.The control valves C 2 and C 3 for the large pumps A 2 and A 3 are also slide valves and are arranged with respect to the external positions in the same way as the valve C1, so that all three valves with the same setting in any external position of their associated pumps oil in parallel lead to one and the same end of the cylinder 1 and from the other end of the cylinder to the return line 10 . With regard to the neutral position, however, the valves C 2 and C 3 differ from the valve C 1 in that they connect their pressure lines B 2 and B 3 to the return line 10 , so that the large pumps A 2 and A 3 be relieved.

Die Ventile werden gemeinsam betätigt, indem ihre Schieber mittels Stangen 13 in einer Linie miteinander zusammengekuppelt und mittels einer Stange 14 und eines Gelenks 15 gemeinsam mit einem Betätigungs-"lied verbunden sind, das aus einem Hebel 16 be steht, welcher an seinem einen Ende auf der Kolbenstange 3 des Servomotors gelagert ist, während sein anderes Ende von Hand betätigt werden und/oder an einen Regler oder andere Steuervorrichtung gekuppelt sein kann. Wenn der Hebel beispielsweise nach links in der Zeichnung geschwenkt wird, hat er anfangs sein oberes Ende als Festpunkt und zieht infolgedessen die Schieber der Steuerventile nach links, um Drucköl an das linke Ende des Zylinders 1 strömen zu lassen und Öl vom rechten Ende desselben abzuleiten. Hierdurch wird der Servomotorkolben 2 nach rechts verschoben. Gleichzeitig wird diese Bewegung auf das Abtriebsglied 4 der Servoanlage übertragen und stellt durch Versetzung der Schwenkachse des Hebels 16 die Ventilschieber in die Neutralstellung um, sobald die einleitende Bewegung aufgehört hat, und danach ist der Servomotor blockiert, solange das untere Ende des Hebels bewegungslos bleibt. Sollte der Servomotor dennoch seine Lage ändern, z. B. durch Austreten von Drucköl, so werden die, Steuerventile betätigt, so daß im die Lage automatisch berichtigt wird.The valves are operated jointly by their slides being coupled together in a line by means of rods 13 and by means of a rod 14 and a hinge 15 being connected together with an actuating element consisting of a lever 16 which is open at one end the piston rod 3 of the servo motor is supported, while its other end can be operated by hand and / or coupled to a regulator or other control device as a result pulls the slide of the control valves to the left to allow pressure oil to flow to the left end of the cylinder 1 and to drain oil from the right end of the same. This shifts the servomotor piston 2 to the right puts the valve slide in the Neut by offsetting the pivot axis of the lever 16 As soon as the initial movement has stopped, the servomotor is blocked as long as the lower end of the lever remains motionless. Should the servomotor change its position anyway, e.g. For example, by leakage of pressure oil, the, control valves are operated so that is automatically corrected by the location.

Damit das System geschmeidig sowie ohne unnötigen Kraftaufwand und starke Druckschläge arbeitet, sind erfindungsgemäß die drei Steuerventile C 1, C 2 und C3 insofern etwas verschieden bemessen, als das Ventil Cl eine sehr kurze überdeckung hat, so daß es seine Verbindungen bei einer sehr geringen Bewegung des Hebels 16 öffnet, während das Ventil C2 eine etwas längere und das Ventil C3 eine noch längere Überdeckung hat. Hierdurch werden die Ventile bei einer großen einleitenden Bewegung des Hebels 16 ihre Pumpen eine nach der anderen in Tätigkeit setzen und sie bei der Rückführung der Reihe nach entlasten. Bei kleinen einleitenden Bewegungen, wie die oben erwähnten Berichtigungen, kann die kleine Pumpe A 1, welche ohnehin stets unter Gegendruck arbeitet, allein dem Servomotor die erforderliche Menge Drucköl zuführen, ohne daß irgendeine andere Pumpe belastet wird.So that the system works smoothly and without unnecessary expenditure of force and strong pressure surges , according to the invention the three control valves C 1, C 2 and C3 are dimensioned somewhat differently, as the valve Cl has a very short overlap, so that its connections with a very small movement of lever 16 opens, while valve C2 has a somewhat longer and valve C3 an even longer overlap. As a result, the valves will activate their pumps one after the other in the event of a large initial movement of the lever 16 and relieve them one after the other as they return. In the case of small introductory movements, such as the corrections mentioned above, the small pump A 1, which anyway always works under counter pressure, can supply the required amount of pressure oil to the servomotor alone, without any other pump being loaded.

Claims

Claims: 1. Hydraulic servo system in which two or more pumps connected in parallel are provided for feeding a servo motor, one pump having a lower power than the other pumps and in which a control valve is switched on in the pressure line of each pump, which is a directly connecting pressure lines and return lines ennöglicht, characterized in that when using a double-acting servo motor (1), the control valves (C1 to C3) with two outer positions (I, III) for selectively connecting each side of the servo motor with a pressure line (11) and the other side are provided with a return line (10) and a neutral position (11) , and that in the neutral position of the control valves, on the one hand, the servomotor is blocked and, on the other hand, the pressure line is blocked for the control valve (C1) assigned to the low-power pump (A 1) is,, While the other pumps (A 2, A 3) the pressure line with the Return is connected.

2. Servo system according to claim 1, characterized in that the control valves (C1 to C3) are mechanically coupled to common movement in a manner known per se, and that the control valve (C1) associated with the low-power pump (A 1 ) when changing over from the neutral position (II) in one of the outer positions C (1, 111) connects the associated pressure line to the servomotor (1) earlier than the other control valves (C2, C3). 3. Servo system according to claim 2, characterized in that the control valves (C 1 to C 3) are designed in a manner known per se so that the pumps (A 1 to A 3) when switching from the neutral position (II) to one of the both external positions (1, 111) are loaded one after the other.

Documents considered: German Patent No. 852 658; French patents nos. 833 635, 1214749.