DE1230315B

DE1230315B - Reversible hydraulic fluid piston motor

Info

Publication number: DE1230315B
Application number: DES64147A
Authority: DE
Inventors: Hugh Graham Conway; Frank Desmond Taylor
Original assignee: Short Brothers and Harland Ltd
Current assignee: Short Brothers PLC
Priority date: 1959-07-28
Filing date: 1959-07-28
Publication date: 1966-12-08

Description

Umsteuerbarer Druckflüssigkeits-Kolbenmotor Gegenstand der Erfindung ist ein umsteuerbarer Druckflüssigkeits-Kolbenmotor mit einer Haupt-Druckflüssigkeitsquelle und einer Not-Druckflüssigkeitsquelle und mit einem beiderseits beaufschlagbaren Kolben, dessen wirksame Kolbenfläche auf der einen Seite ]deiner ist als auf der anderen Seite, mit Anschlüssen der Haupt-Druckflüssigkeitsquelle an den Zylinder auf beiden Seiten des Kolbens und einem beliebig regulierbaren Stäuerventil in demjenigen Anschluß, der die Druckflüssigkeit auf die Seite des Kolbens mit der größeren wirksamen Kolbenfläche leitet, wobei durch das Steuerventil wahlweise der Anschluß dieser Zyli n-derseite an die Haupt-Druckflüssigkeitsquelle oder an den Auslaß hergestellt werden kann.Reversible hydraulic fluid piston engine is the subject of the invention is a reversible hydraulic fluid piston motor with a main hydraulic fluid source and an emergency hydraulic fluid source and one that can be acted upon on both sides Piston whose effective piston area is on one side] yours than on the other side, with connections of the main hydraulic fluid source to the cylinder on both sides of the piston and an adjustable control valve in that one Connection, which the hydraulic fluid on the side of the piston with the larger effective Piston surface conducts, with the connection of this optionally through the control valve Cylinder side made to the main pressure fluid source or to the outlet can be.

Umsteuerbare Druckflüssigkeits - Kolbenmotoren werden in großem Umfang zum Antrieb irgendwelcher Teile oder Gegenstände in Hin- und Herbewegung benutzt. Beim Gegenstand der Erfindung ist insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, an die Anwendung des Motors in Flugzeugen zur mechanischen Bewegung bestimmter Organe nach Maßgabe von durch den Piloten erzeugten Steuersignalen gedacht. Beispielsweise kann in einem Senkrechtstart-Flugzeug, das eine Batterie von Hubstrahldüsen aufweist, ein hydraulischer Zylinder zur Schwenkung der einzelnen Düsen in der vertikalen Längsebene vorgesehen werden, um durch diese Verschwenkung eine Komponente der Düsen-Rückstoßkraft zur Unterstützung der Beschleunigung oder Verzögerung des Flugzeuges während des übergangs zwischen vertikalem Steigen und Vorwärtsflug und zwischen Vorwärtsflug und Sinken nutzbar zu machen.Reversible pressure liquid - piston motors are used widely to drive any parts or objects in reciprocation. The subject matter of the invention is particularly, but not exclusively, intended for the use of the engine in aircraft for the mechanical movement of certain organs in accordance with control signals generated by the pilot. For example, in a vertical take-off aircraft that has a battery of lift jet nozzles, a hydraulic cylinder can be provided for pivoting the individual nozzles in the vertical longitudinal plane in order to use this pivoting to produce a component of the nozzle recoil force to support the acceleration or deceleration of the aircraft during the to make the transition between vertical ascent and forward flight and between forward flight and descent usable.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen umschaltbaren Druckflüssigkeits-Kolbenmotor zu schaffen, der, sollte die Druckmittelquelle selbst oder auch die Steuerung der Motorkolben einmal ausfallen, durch eine Not-Druckmittelquelle in eine vorher festgelegte Stellung gebracht werden kann, die die Sicherheit der Gesamtanlage gewährleistet und es ermöglicht, Schäden der Gesamtanlage - wie z. B. Absturz des Flugzeuges - infolge Ausfalls der Druckmittelquelle zu vermeiden und dem Bedienungsmann Zeit gibt, den aufgetretenen Fehler zu beheben. Dabei soll die Vorrichtung leicht und raumsparend und demnach auch in Flugzeugen anwendbar sein.The object of the invention is to create a switchable hydraulic fluid piston motor which, should the pressure medium source itself or the control of the motor pistons fail, can be brought into a predetermined position by an emergency pressure medium source, which ensures the safety of the entire system and it enables damage to the entire system - such as B. Crash of the aircraft - to avoid failure of the pressure medium source and give the operator time to correct the error that has occurred. The device should be light and space-saving and therefore also applicable in aircraft.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß durch einen willkürlich betätigbaren Umschalthahn die Not-Druckflüssigkeitsquelle geöffnet wird, wenn die Haupt-Druckflüssigkeitsquelle versagt, wobei die Not-Druckflüssigkeitsquelle die Seite des Zylinders mit der kleineren wirksamen Kolbenfläche beaufschlagt und die große Kolbenfläche über ein Hilfsauslaßventil mit dem Ablauf verbindet, wodurch der Kolben in eine vorher bestimmte Stellung gebracht wird, in der er durch eine durch die Not-Druckflüssigkeitsquelle hydraulisch betätigte, an sich bekannte Hubbegrenzungseinrichtung festgehalten wird.To solve this problem it is proposed according to the invention, that the emergency hydraulic fluid source is operated by an arbitrarily operated switchover valve is opened when the main hydraulic fluid source fails, the emergency hydraulic fluid source applied to the side of the cylinder with the smaller effective piston area and connects the large piston area with the drain via an auxiliary outlet valve, whereby the piston is brought into a predetermined position in which it is by a known stroke limiting device, hydraulically operated by the emergency pressure fluid source is being held.

Die Erfindung und ihre Merkmale werden nachstehend näher beschrieben unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, die die Anwendung der Erfindung auf die Düsen-Schwenkeinrichtung eines Senkrechtstart-Flugzeuges zeigen, bei dem eine Batterie von Strahldüsen derart angeordnet ist, daß diese für das Steigen und Fallen des Flugzeuges eine Hubkraft in vertikaler Richtung ausüben, jedoch auch gemeinsam um quer verlaufende Achsen geschwenkt werden können, um eine Komponente ihrer Vortriebskraft aus den bereits geschilderten Gründen in Vorwärts-oder Rückwärtsrichtung zur Anwendung bringen zu können.The invention and its features are described in more detail below with reference to the drawings showing the application of the invention to the nozzle pivot device show a vertical take-off aircraft in which a battery of jet nozzles is arranged that this has a lifting force for the climb and fall of the aircraft exercise in the vertical direction, but also together around transverse axes Can be pivoted to take a component of their propulsive power from the already to apply the reasons described in the forward or backward direction can.

In den Zeichnungen ist F i g. 1 ein Schema des hydraulischen Zylinders und seiner Ventile und Anschlüsse, F i g. 2 eine vergrößerte Darstellung des mechanischen Anschlages in Arbeitsstellung. In dem feststehenden Zylinder 10 arbeitet ein Kolben 11, der an einer rohrförmigen Kolbenstange 1.2 befestigt ist, deren nach außen herausragendes Ende 121 mit einem (nicht dargestellten) geeigneten Gestänge verbunden werden kann, über das die Schwenkung der Strahldüsen erfolgt. Die hydraulische Betätigungseinrichtung arbeitet nach dem »Differential-Flächen«-Verfahren, d. h., die wirksame Fläche des Kolbens 11 auf der Seite A des Zylinders ist kleiner als die der SeiteB zugewandte Seite des Kolbens 11. Die Seite A des Zylinders ist über ein Umschaltventil 13 und den Anschluß 14 dauernd mit- der Haupt-Druckflüssigkeitsquelle 15 verbunden, während die SeiteB des Zylinders entweder über einen Anschluß 16 und ein einstellbares Steuerventil 17 mit der Haupt-Druckflüssigkeitsquelle 1.5 oder über den Anschluß 16 und ein Steuerventil 18 mit dem Ablauf 19 verbunden ist.In the drawings, F i g. 1 is a diagram of the hydraulic cylinder and its valves and connections, FIG. 2 shows an enlarged illustration of the mechanical stop in the working position. A piston 11, which is attached to a tubular piston rod 1.2, whose outwardly protruding end 121 can be connected to a suitable linkage (not shown) via which the jet nozzles are pivoted, works in the stationary cylinder 10. The hydraulic actuation device works according to the "differential surface" method, i. h., the effective area of the piston 11 on the side A of the cylinder is smaller than that facing the PageB side of the piston 11. The side A of the cylinder is connected via a changeover valve 13 and the terminal 14 frequently the main source of pressurized fluid with- 15 connected while the PageB of the cylinder either via a terminal 16 and an adjustable control valve 17 to the main-pressure fluid source 1.5 and through the terminal 16 and a control valve 18 to the outlet 19 is connected.

Der Kolben 11 befindet sich normalerweise etwa in Mittelstellung, und der Druckflüssigkeits-Kolbenmotor wird eingezogen, indem das Steuerventil 17 geschlossen und das Steuerventil 18 geöffnet wird, wodurch der konstante Druck auf der Seite A des Zylinders wirksam wird und den Kolben 11 in Richtung des Pfeiles X bewegt, während die Kammer B mit dem Ablauf 19 verbunden ist. Die Umkehrung der Bewegungsrichtung, d. h. das Ausfahren des Motors, erfolgt durch Schließen des Steuerventils 18 und öffnen des Steuerventils 17, wodurch der Kolben 11 in Richtung des Pfeiles Y bewegt wird, weil die auf die jetzt wirksame Kolbenfläche, die größer ist als die gegenüberliegende Kolbenfläche, ausgeübte Gesamtkraft überwiegt.The piston 11 is normally approximately in the middle position, and the hydraulic fluid piston motor is drawn in by closing the control valve 17 and opening the control valve 18 , whereby the constant pressure on side A of the cylinder becomes effective and the piston 11 in the direction of the arrow X moves while chamber B is connected to drain 19 . The reversal of the direction of movement, i.e. H. The engine is extended by closing the control valve 18 and opening the control valve 17, whereby the piston 11 is moved in the direction of arrow Y because the total force exerted on the now effective piston area, which is larger than the opposite piston area, predominates.

In einem von außen am Ende der Zylinderseite B befestigten Gehäuse 20 befindet sich ein Hilfszylinder 21, in dem ein federbelasteter Kolben 22 vorgesehen ist, der mit seinem Bolzen 23 in Längsrichtung in ein Rohr 24 hinein verläuft, das in axialer Richtung in den Zylinder 10 hineinragt und auf dem die rohrförmige Kolbenstange 12 des Kolbens 11 gleitet. Die Wandung des Rohres 24 ist an einer gegenüber der Längsmitte des Zylinders 10 gering-fügig versetzten Stelle geschlitzt, um eine Art Aufnahmegehäuse für eine Anzahl von in Umfangsrichtung gegeneinander versetzten Segmenten 25 zu bilden, wobei die Anordnung derart getroffen ist, daß bei Bewegung des Kolbens 23 in axialer Richtung gegenüber dem Rohr 24 das Bolzenende auf die Innenflächen der Segmente 25 auftrifft und diese in radialer Richtung derart verschiebt, daß sie nach außen bis in den Zylinder 10 hervortreten und gemeinsam einen Anschlag bilden, gegen den der Kolben 11 beim Einwärtshub der hydraulischen Betätigungseinrichtung zur Anlage kommt.An auxiliary cylinder 21 is located in a housing 20 fastened from the outside at the end of cylinder side B, in which a spring-loaded piston 22 is provided, which extends with its bolt 23 in the longitudinal direction into a tube 24 which protrudes in the axial direction into the cylinder 10 and on which the tubular piston rod 12 of the piston 11 slides. The wall of the tube 24 is slotted at a point slightly offset from the longitudinal center of the cylinder 10 in order to form a type of housing for a number of segments 25 offset from one another in the circumferential direction, the arrangement being such that when the piston moves 23 in the axial direction opposite the tube 24, the end of the pin strikes the inner surfaces of the segments 25 and moves them in the radial direction so that they protrude outward into the cylinder 10 and together form a stop against which the piston 11 on the inward stroke of the hydraulic Actuating device comes to rest.

Der Hilfszylinder 21 ist über eine Rohrleitung 26 mit einer Not-Druckflüssigkeitsquelle 27 verbunden, und zwar über einen Umschalter 28, der bei Verdrehung ein Eintreten des Druckes in den Hilfszylinder 21 und damit eine Verschiebung des Bolzens 23 entgegen der Kraft der Feder 221 bewirkt, derart, daß die Segmente 25 nach außen in ihre Arbeitsstellung geschoben werden. Es können Federn oder andere (nicht dargestellte) Elemente vorgesehen werden, um die Segmente 25 bei Zurückziehen des Hilfsbolzens 23 durch die Feder 221 bei Schließen des Umschalters 28 zurückzuziehen. Der Hauptspeiseanschluß 14 und die Notspeiseleitung 26 sind an gegenüberliegende Seiten des Umschaltventils 13 angeschlossen, das automatisch diejenige Leitung öffnet, die unter Druck steht.The auxiliary cylinder 21 is connected via a pipeline 26 to an emergency pressure fluid source 27 , namely via a changeover switch 28 which, when rotated, causes the pressure to enter the auxiliary cylinder 21 and thus a displacement of the bolt 23 against the force of the spring 221, in such a way that the segments 25 are pushed outward into their working position. Springs or other elements (not shown) can be provided in order to retract the segments 25 when the auxiliary bolt 23 is withdrawn by the spring 221 when the changeover switch 28 is closed . The main feed connection 14 and the emergency feed line 26 are connected to opposite sides of the switching valve 13 , which automatically opens the line that is under pressure.

Das Steuerventil 17 und das Steuerventil 18 werden normalerweise mittels eines Elektromagneten oder mittels eines anderen Mechanismus nach Maßgabe der Steuersignale des Piloten betätigt. Falls jedoch ini Notfall, beispielsweise durch Ausfall der Haupt-Druckflüssigkeitsquelle 15, die Ventile 17 und 18 unwirksam werden sollten, so ist der Anschluß 16 auch mit dem Ablauf 19 über ein Hilfsauslaßventil 29 verbunden, das durch einen Schwimmkolben 30 automatisch geöffnet wird, wenn der Hilfs-Druckflüssigkeitsumschalter 28 geöffnet wird.The control valve 17 and the control valve 18 are normally operated by means of a solenoid or some other mechanism in accordance with the pilot's control signals. If, however, in an emergency, for example due to failure of the main pressure fluid source 15, the valves 17 and 18 should become ineffective, the connection 16 is also connected to the outlet 19 via an auxiliary outlet valve 29 which is automatically opened by a floating piston 30 when the Auxiliary hydraulic fluid switch 28 is opened.

Bei Eintreten eines solchen Notfalls wird der Umschalter 28 geöffnet, und der Druck gelangt über das Umschaltventil 13 zum Druckflüssigkeitsmotor und bewirkt eine Verschwenkung der Strahldüsen nach rückwärts. Gleichzeitig wird durch den Bolzen 23 der Anschlag 25 wirksam gemacht, und der Druckflüssigkeitsmotor wird in einer von zwei mög lichen Stellungen arretiert, je nachdem in welcher Stellung sich der Kolben 11 bei Eintreten dieses Notfalls befindet. Wenn das Flugzeug gerade verzögert wird, so wird verhindert, daß der Druckflüssigkeitsmotor sich mehr in Richtung X bewegt als es erforderlich ist, um die Strahldüsen um etwa 5' nach hinten zu schwenken. Wenn das Flugzeug dagegen beschleunigt, so kann der Druckflüssigkeitsmotor sich bis in die voll eingezogene Lage bewegen, wobei die Strahldüsen um das maximale Maß nach vorn geschwenkt werden; er kann sich jedoch nicht in Richtung Y bewegen.When such an emergency occurs, the changeover switch 28 is opened and the pressure reaches the hydraulic fluid motor via the changeover valve 13 and causes the jet nozzles to pivot backwards. At the same time, the stop 25 is made effective by the bolt 23 , and the hydraulic fluid motor is locked in one of two possible union positions, depending on the position in which the piston 11 is when this emergency occurs. If the aircraft is in the process of decelerating, the hydraulic fluid motor is prevented from moving more in direction X than is necessary to pivot the jet nozzles backwards by approximately 5 '. If, on the other hand, the aircraft accelerates, the hydraulic fluid motor can move into the fully retracted position, the jet nozzles being pivoted forward by the maximum amount; however, it cannot move in the Y direction.

Auf diese Weise wird der Druckflüssigkeitsmotor im normalen Schwebeflug in einem Bereich von 5' der vertikalen Strahldüsenstellung zentriert. Wenn ein Schaden auftritt, wenn das Flugzeug bereits beschleunigt, so bewirkt das Arbeiten des Notsystems eine Verstärkung der Beschleunigung, wodurch dem Piloten Zeit gegeben wird, eine ausreichendeHöhe und Geschwindigkeit für den Normalflug zu erreichen.In this way, the hydraulic fluid motor is centered in normal hovering in a range of 5 'of the vertical jet nozzle position. If damage occurs when the aircraft is already accelerating, the emergency system operation will cause the acceleration to increase, giving the pilot time to reach sufficient altitude and speed for normal flight.

Claims

Claims: 1. Reversible hydraulic fluid piston motor with a main hydraulic fluid source and an emergency hydraulic fluid source and with a piston that can be acted upon on both sides, the effective piston area of which is smaller on one side than on the other side, with connections of the main hydraulic fluid source to the cylinder both sides of the piston and an arbitrarily adjustable control valve in the connection that directs the pressure fluid to the side of the piston with the larger effective piston area, whereby the connection of this cylinder side to the main pressure fluid source or to the outlet can be established by the control valve can, characterized in that the emergency hydraulic fluid source (27) is opened by an arbitrarily actuatable switchover valve (28) if the main hydraulic fluid source (15) fails, the emergency hydraulic fluid source (27) the side (A) of the cylinder ( 10) with the smaller effective piston area and connects the large piston area via an auxiliary outlet valve (29, 30) with the outlet (19) , whereby the piston is brought into a predetermined position in which it is hydraulically actuated by an emergency pressure fluid source known stroke limiting device (25) is held.

2. Hydraulic fluid piston engine according to claim 1, characterized in that the stroke limiting device consists in a manner known per se of several segments (25 ) which are mounted in recesses of a tube (24) fastened centrally in the cylinder, the segments in per se known Way by a piston piece (23) sliding inside the tube when it is acted on to the outside of the tube and protrude into the stroke length of the piston and the piston piece is pushed back out of engagement with the segments by a helical spring, and that the piston piece with one of the Emergency pressure medium source controlled piston is firmly connected and the tube with the segments is on the piston side with the larger effective area.