DE1255816B

DE1255816B - Electro-hydraulic control device

Info

Publication number: DE1255816B
Application number: DEL39086A
Authority: DE
Inventors: Ferdy Mayer
Original assignee: ELECTRONIQUE ET D AUTOMATIQUE
Current assignee: ELECTRONIQUE ET D AUTOMATIQUE
Priority date: 1960-05-27
Filing date: 1961-05-27
Publication date: 1967-12-07

Description

Elektrohydraulische Steuereinrichtung Die Erfindung betrifft eine elektrohydraulische Steuereinrichtung, bei welcher in einer elektrisch leitenden Flüssigkeit durch elektromagnetische Induktion die Flüssigkeit bewegende Kräfte erzeugt werden.Electro-hydraulic control device The invention relates to a electrohydraulic control device in which an electrically conductive Liquid by electromagnetic induction forces the liquid to move be generated.

Bei vielen Steuereinrichtungen und insbesondere bei Hochleistungssteuerungen werden lineare oder umlaufende hydraulische Antriebsvorrichtungen verwendet.With many control devices and especially with high-performance controls linear or rotating hydraulic drive devices are used.

In allen Fällen, bei denen die Steuerung dieser Antriebsvorrichtungen auf elektrischem oder elektronischem Wege erfolgt, geht es darum, eine Umwandlung von elektrischer in mechanische Energie vorzunehmen. Durch Einwirkung auf die Verteilung einer flüssigen Strömung wirkt dabei die mechanische Energie auf einen hydraulischen Verstärker. Diese elektrisch-mechanisch-hydraulische Umformung geschieht durch die Steuereinrichtung, welche bezüglich ihrer Aufgabe und ihrer Eigenschaften das wichtigste Element der Steuervorrichtung bildet.In all cases where the control of these drive devices If done electrically or electronically, it is about a conversion from electrical to mechanical energy. By acting on the distribution In a liquid flow, the mechanical energy acts on a hydraulic one Amplifier. This electrical-mechanical-hydraulic conversion takes place through the Control device, which is the most important in terms of its task and its properties Forms element of the control device.

Es sind zahlreiche Steuereinrichtungen bekannt. Bei allen wird eine elektrische Antriebsvorrichtung verwendet, z. B. eine solche mit beweglicher Spule wie bei einem Lautsprecher, ein Umlauf-Drehmomenterzeuger oder ein Drehmomenterzeuger mit magnetischem Anker von differentiellem Fluß. In den meisten Fällen wirkt die elektrische Antriebsvorrichtung über eine Achse, eine Spindel, einen Hebel oder eine Lamelle auf die Strömung eines hydraulischen Verstärkerrelais, welches schließlich den Verteilerschieber der hydraulischen Antriebseinrichtung betätigt.Numerous control devices are known. With all there will be one electric drive device used, e.g. B. one with a movable coil like a loudspeaker, a rotary torque generator or a torque generator with magnetic armature of differential flux. In most cases, it works electric drive device via an axis, a spindle, a lever or a slat on the flow of a hydraulic booster relay, which eventually actuates the distributor slide of the hydraulic drive device.

Es sind auch Ausführungsformen bekannt, bei denen die mechanische Verbindung zwischen der elektrischen Antriebsvorrichtung und dem Verteilerschieber fortfällt. Dabei bildet der ebene, aus magnetischem leitendem Metall bestehende Schieber den Anker eines besonderen Asynchronmotors.There are also known embodiments in which the mechanical Connection between the electric drive device and the distributor slide no longer applies. This forms the flat, made of magnetically conductive metal Slide the armature of a special asynchronous motor.

Des weiteren ist eine hydraulische Steuereinrichtung bekannt, bei der ein Steuerschieber, dessen Betätigung durch wechselnden Druck auf eine seiner Stirnflächen durch einen mittels eines elektrischen Impulses auslösbaren Hilfsschieber steuerbar ist, durch magneto- oder elektrostriktive Mittel gesteuert wird.Furthermore, a hydraulic control device is known at the one control slide whose actuation by alternating pressure on one of its Front faces by an auxiliary slide that can be triggered by means of an electrical pulse is controllable, is controlled by magnetostrictive or electrostrictive means.

Ferner ist eine Betätigungsvorrichtung mit einer elektrisch leitenden Betätigungsflüssigkeit bekannt, wobei sich diese Betätigungsflüssigkeit in einem abgeschlossenen Behältersystem der Betätigungsvorrichtung befindet und das Behältersystem einen Vorratsraum enthält, in den die Flüssigkeit über einen Kanal während des Arbeitsvorganges übergeführt wird und bei Stillstand wieder zurückfließt. Die Wirkungsweise der Vorrichtung gemäß der Erfindung beruht auf dem bekannten Prinzip, daß auf ein leitendes Strömungsmittel, welches von einem elektrischen Strom durchflossen und von einer magnetischen Induktion durchsetzt wird, eine senkrecht zu dem Strom und zu der Induktion gerichtete Kraft ausgeübt wird. Der elektrische Strom kann dabei direkt durch die Flüssigkeit geschickt werden; die Arbeitsweise ist dann analog der eines Gleichstrommotors. Der elektrische Strom kann jedoch auch durch eine veränderliche Induktion hervorgerufen werden, die durch ein Wechselfeld erzeugt wird; die Arbeitsweise entspricht in diesem Fall der eines Asynchronmotors.Furthermore, an actuator with an electrically conductive Known actuating fluid, this actuating fluid in one closed container system of the actuating device is located and the container system Contains a storage space in which the liquid via a channel during the work process is transferred and flows back when it comes to a standstill. How the device works according to the invention is based on the known principle that a conductive fluid, which is traversed by an electric current and by a magnetic induction is penetrated, a force directed perpendicular to the current and to the induction is exercised. The electric current can be sent directly through the liquid will; the mode of operation is then analogous to that of a DC motor. The electric one However, current can also be caused by a variable induction, which is generated by an alternating field; the way of working is the same in this case that of an asynchronous motor.

Eine elektrohydraulische Steuereinrichtung, bei welcher in einer elektrisch leitenden Flüssigkeit durch elektromagnetische Induktion die Flüssigkeit bewegende Kräfte erzeugt werden, ist gemäß der Erfindung so ausgebildet, daß eine - gegebenenfalls in einem Rohrsystem befindliche - elektrisch leitende Flüssigkeitssäule zwischen den Statorelementen einer linearen asynchronen Induktionseinrichtung angeordnet ist und an beiden Enden mit druckbeweglichen Elementen, z. B. mit Membranen oder Kolben, in Berührung steht, welche ihrerseits Steuerkräfte auf ein elektrisch nichtleitendes hydraulisches System übertragen.An electro-hydraulic control device, in which in an electrically conductive liquid moving the liquid by electromagnetic induction Forces are generated, is designed according to the invention so that one - if necessary located in a pipe system - electrically conductive liquid column between the stator elements of a linear asynchronous induction device arranged is and at both ends with pressure-movable elements such. B. with membranes or Piston, is in contact, which in turn control forces on an electrically non-conductive transfer hydraulic system.

Gemäß der Erfindung können die druckbeweglichen Elemente direkt differentiell auf die Strömung in dem hydraulischen Kreis einwirken. Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Steuereinrichtung zur Lenkung des Strömungsmittels in einen der beiden Zweige einer Leitungsgabelung verwendet, wobei unmittelbar vor der Gabelung zwei von der leitenden Flüssigkeit in entgegengesetztem Sinn betätigte druckbewegliche Elemente in der Wandung des Strömungsmittelrohres vorgesehen sind, so daß das Strömungsmittel je nach der auf die leitende Flüssigkeit ausgeübten Kraft in den einen oder anderen Gabelzweig fließt.According to the invention, the pressure-movable elements can be directly differential act on the flow in the hydraulic circuit. After a Another embodiment of the invention is the control device for steering the Fluid used in one of the two branches of a line bifurcation, wherein just before the fork two of the conductive liquid in opposite Sinn actuated pressure-moving elements in the wall of the fluid pipe are provided so that the fluid depending on the on the conductive liquid exerted force flows into one or the other fork branch.

Die Erfindung betrifft weiter die verschiedenen Anwendungen der beschriebenen Steuereinrichtungen, und zwar nicht nur die Anwendungen auf die erwähnte Steuerung hydraulischer Antriebsvorrichtungen, sondern auch die Anwendung auf alle Geräte, die dazu geeignet sind, die Verschiebungen einer hydraulischen Flüssigkeit entweder mittels Membranen oder anderer äquivalenter Organe oder direkt auszunutzen. So gestatten es die beschriebenen Steuereinrichtungen gemäß der Erfindung z. B., einen hydraulischen Strom auf den einen oder anderen von zwei Strömungswegen zu lenken. Ein besonderes Ziel der Erfindung besteht darin, diese Lenkungswirkung bei der Bildung von logischen Kreisen und von elektrohydraulischen Rechenanlagen anzuwenden.The invention further relates to the various uses of those described Control devices, and not just the applications to the control mentioned hydraulic drive devices, but also the application to all devices, which are suitable for the displacements of a hydraulic fluid either by means of membranes or other equivalent organs or directly. So allow me it the control devices described according to the invention z. B., a hydraulic Direct current on one or the other of two flow paths. A special The aim of the invention is to have this steering effect in the formation of logical Circles and from electrohydraulic computing systems.

Die Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im folgenden an Hand der Zeichnung beispielsweise beschrieben; in dieser zeigt F i g. 1 den Schnitt eines ersten Ausführungsbeispiels einer Steuereinrichtung gemäß der Erfindung, wobei das Schaltbild eines elektrischen Steuerkreises mit eingezeichnet ist, F i g. 2 das Schnittbild einer abgewandelten Ausführungsform der Steuereinrichtung nach F i g. 1, F i g. 3 das Schnittbild einer zweiten abgewandelten Ausführungsform, F i g. 4 und 5 geschnittene Einzelansichten des Verteilerschiebers, wobei die Schnitte entlang den Linien IV bzw. V in F i g. 3 genommen sind, F i g. 6 den Schnitt einer dritten Ausführungsform der Steuereinrichtung gemäß der Erfindung mit einer durch diese gesteuerten hydraulischen Antriebsvorrichtung, F i g. 7 den Schnitt einer vierten Ausführungsform gemäß der Erfindung mit einer zugeordneten hydraulischen Antriebsvorrichtung, F i g. 8 eine abgewandelte Ausführung der Vorrichtung nach F i g. 7, die eine bistabile elektrohydraulische Anordnung bildet, F i g. 9 die schematische Darstellung einer binären elektrohydraulischen Additionsanordnung, F i g. 10 bis 13 schematische Darstellungen von Anwendungen der Erfindung auf eine hydraulische Winde, auf einen Schreiber, auf ein Perforiergerät bzw. auf eine Membranpumpe und F i g. 14 ein erläuterndes Diagramm.The details and advantages of the invention are set out below Hand of the drawing described for example; in this FIG. 1 the cut a first embodiment of a control device according to the invention, wherein the circuit diagram of an electrical control circuit is also drawn in, FIG. 2 the sectional view of a modified embodiment of the control device according to F. i g. 1, Fig. 3 shows the sectional view of a second modified embodiment, F i g. 4 and 5 individual sectional views of the distributor slide, the sections along lines IV and V in FIG. 3 are taken, FIG. 6 the section of a third embodiment of the control device according to the invention with a through this controlled hydraulic drive device, FIG. 7 the section of a fourth embodiment according to the invention with an associated hydraulic Drive device, FIG. 8 shows a modified embodiment of the device according to FIG F i g. 7, which forms a bistable electrohydraulic arrangement, FIG. 9 the schematic representation of a binary electrohydraulic addition arrangement, F i g. 10 to 13 are schematic representations of applications of the invention to a hydraulic winch, on a recorder, on a perforating device or on a membrane pump and F i g. 14 is an explanatory diagram.

In F i g. 1 ist ein Verteiler 10 schematisch dargestellt, der an beiden Seiten über Leitungen 11a und 11 b mit einer nicht dargestellten hydraulischen Antriebsvorrichtung verbunden ist. Das unter Druck stehende Strömungsmittel wird durch die Leitung 12 zugeführt, während es durch die Leitungen 13 a und 13 b abfließt. Der Verteilerkolben 14 weist zwei äußere Kolbenstege15a, 15b und zwei mittlere Kolbenstege 16 a, 16 b auf.In Fig. 1, a distributor 10 is shown schematically, which is connected on both sides via lines 11 a and 11 b to a hydraulic drive device, not shown. The pressurized fluid is supplied through line 12 while it flows out through lines 13 a and 13 b. The distributor piston 14 has two outer Kolbenstege15a, 15b and two central piston webs 16 a, 16 b on.

Die beiden Enden des Verteilers sind über eine Leitung 17 verbunden, die eine Flüssigkeit mit möglichst großer Leitfähigkeit enthält. Außer Quecksilber, das sich auf Grund seiner großen Dichte schlecht eignet, kommen bei normaler Temperatur im flüssigen Zustand vorliegende metallische Legierungen in Frage. Zum Beispiel kann die eutektische Legierung Na-K wegen ihrer geringen Dichte verwendet werden; diese Legierung ist oberhalb -19° C flüssig.The two ends of the distributor are connected by a line 17, which contains a liquid with the greatest possible conductivity. Except for mercury, which is poorly suited due to its high density, come at normal temperature Metallic alloys present in the liquid state are in question. For example the eutectic alloy Na-K can be used because of its low density; this alloy is liquid above -19 ° C.

Die Statorelemente 18 eines linearen Asynchronmotors sind in der Nähe eines geradlinigen Teiles der Leitung 17 angeordnet. Sie weisen zwei getrennte Wicklungen 19 a und 19 b auf, die mit einer Verschiebung von einem Viertelpolschritt angeordnet sind. Die beiden Wicklungen werden durch um 90° gegeneinander phasenverschobene Wechselspannungen gespeist. Die eine von ihnen, Ui, ist fest und bildet die Bezugsphase. Die andere, U2, ist gegenüber Ui zweckmäßigerweise phasenverschoben; ihre Amplitude hängt von einer Steuer- oder Signalspannung US ab.The stator elements 18 of an asynchronous linear motor are arranged in the vicinity of a rectilinear part of the line 17. They have two separate windings 19 a and 19 b , which are arranged with a displacement of a quarter pole step. The two windings are fed by alternating voltages that are 90 ° out of phase with one another. One of them, Ui, is fixed and forms the reference phase. The other, U2, is expediently out of phase with Ui; their amplitude depends on a control or signal voltage US.

In F i g. 1 ist das Prinzipschema eines Schaltungsbeispieles dargestellt, mit dem eine derartige elektrische Steuerung möglich ist. Die die Bezugsphase bildende Spannung Ui wird über ein Phasenverschiebungsglied mit einem Reihenkondensator C1 und einem Parallelkondensator C2 von einer Wechselspannungsquelle Uo abgenommen. Die Spannung Ui ist also bezüglich U, um 90° phasenverschoben. Die andere Spannung, U2, wird am Ausgang eines Modulationsverstärkers A mit zwei Eingängen abgenommen. Die Spannung U, wird an einen dieser Eingänge angelegt, der durch die Klemmen der Primärwicklung eines Transformators To gebildet wird, während eine Steuer- oder Signalspannung US an den anderen Eingang angelegt wird, der durch die Klemmen der Primärwicklung eines Transformators T, gebildet wird. Die Steuergitter zweier Trioden Al. A2 sind über geeignete Vorspannungsquellen P1, P2 mit den Klemmen der symmetrischen Sekundärwicklung des Transformators T, verbunden, dessen Mittelabgriff an Masse liegt. Die Kathoden der beiden Trioden liegen an Masse, während ihre Anoden mit den Klemmen der ebenfalls symmetrischen Sekundärwicklung des Transformators To verbunden sind. Die Ausgangsspannung U2 wird zwischen dem Mittelabgriff dieser Wicklung und Masse abgenommen.In Fig. 1 shows the basic diagram of an example circuit, with which such an electrical control is possible. The one forming the reference phase Voltage Ui is a phase shift element with a series capacitor C1 and a parallel capacitor C2 taken from an AC voltage source Uo. The voltage Ui is thus phase-shifted by 90 ° with respect to U,. The other tension U2, is picked up at the output of a modulation amplifier A with two inputs. The voltage U, is applied to one of these inputs, which is fed through the terminals of the Primary winding of a transformer To is formed while a control or Signal voltage US is applied to the other input, which is connected to the terminals of the Primary winding of a transformer T is formed. The control grid of two triodes Al. A2 are connected to the terminals of the symmetrical via suitable bias sources P1, P2 Secondary winding of the transformer T, connected, its center tap to ground lies. The cathodes of the two triodes are connected to ground, while their anodes are connected to connected to the terminals of the also symmetrical secondary winding of the transformer To are. The output voltage U2 is between the center tap of this winding and Mass decreased.

Wenn die Änderungen der Steuerspannung US bezüglich der Frequenz der Wechselspannung Uo genügend langsam verlaufen, hat die durch eine derartige Schaltung gelieferte Wechselspannung U2 die gleiche Grundfrequenz wie die Spannung U,; sie liegt dabei in Phase oder gegen Phase mit dieser und hat eine Amplitude, die derjenigen der Steuerspannung Us proportional ist.If the changes in the control voltage US with respect to the frequency of the AC voltage Uo has to run slowly enough due to such a circuit AC voltage U2 supplied has the same basic frequency as voltage U ,; she is in phase or against phase with this and has an amplitude that of that is proportional to the control voltage Us.

Durch die induzierenden Ströme in der leitenden Flüssigkeit in der Leitung 17 entsteht also eine in dem einen oder anderen Sinn gerichtete Antriebskraft mit veränderlicher Amplitude. Diese durch die Flüssigkeit übertragene Kraft wirkt direkt auf den Verteilerkolben 14.By the inducing currents in the conductive liquid in the Line 17 thus creates a driving force directed in one sense or the other with variable amplitude. This force transmitted through the liquid works directly onto the distributor piston 14.

In Ruhestellung verschließen die Stege 16a und 16 b die Leitungen 11 a und 11 b. Die durch die Wicklungen 19 ausgesandten elektrischen Steuersignale erzeugen eine bestimmte Antriebskraft im Innern der leitenden Flüssigkeit; dadurch wird eine Verschiebung des Verteilerkolbens 14 hervorgerufen. Die Öffnungen der Leitungen 11a und 11b werden teilweise freigegeben. Auf diese Weise tritt die Leitung 11 a mit der Leitung 12 für das unter Druck stehende Strömungsmittel und die Leitung 11 b mit der Abflußleitung 13 b oder umgekehrt die Leitung 11 b mit der Leitung 1.2 und die Leitung 11 a mit der Leitung 13 in Verbindung.In the rest position the ridges 16a closed and 16 11 b the lines a and b. 11 The electrical control signals sent by the windings 19 generate a certain driving force inside the conductive liquid; this causes a displacement of the distributor piston 14. The openings of the lines 11a and 11b are partially exposed. In this way, the line 11 a with the line 12 for the pressurized fluid and the line 11 b with the discharge line 13 b or vice versa, the line 11 b with the line 1.2 and the line 11 a with the line 13 in connection.

F i g. 2 stellt eine weitere Ausführungsform mit den folgenden wiederkehrenden Teilen dar: einem Verteiler 20, Leitungen 21 a und 21 b zur Verbindung mit der hydraulischen Antriebsvorrichtung, einer Leitung 22 zur Zuführung des unter Druck stehenden Strömungsmittels, Abflußleitungen 23 a und 23 b, einem Verteilerkolben 24 mit zwei äußeren Kolbenstegen 25 a und 25 b und einem einzigen mittleren Kolbensteg 26, einer mit einer leitenden Flüssigkeit gefüllten Verbindungsleitung 27 und schließlich Statorelementen 28 eines linearen Asynchronmotors.F i g. 2 shows a further embodiment with the following recurring parts: a distributor 20, lines 21 a and 21 b for connection to the hydraulic drive device, a line 22 for supplying the pressurized fluid, drain lines 23 a and 23 b, a distributor piston 24 with two outer piston webs 25 a and 25 b and a single central piston web 26, a connecting line 27 filled with a conductive liquid and finally stator elements 28 of a linear asynchronous motor.

Bei dieser Ausführungsform ist die leitende die Leitung 27 ausfüllende Flüssigkeit jedoch durch nachgiebige Membranen 27 a und 27 b z. B. aus rostfreiem Stahl von dem Hauptverteilerkreis getrennt. Der Zwischenraum zwischen jeder Membran und dem entsprechenden Ende des Verteilerkolbens ist mit dem Antriebsströmungsmittel gefüllt, auf das die Membran die Antriebskraft des leitenden Strömungsmittels überträgt.In this embodiment, however, the conductive liquid filling the line 27 through flexible membranes 27 a and 27 b z. B. stainless steel separated from the main distribution circuit. The space between each diaphragm and the corresponding end of the manifold piston is filled with the driving fluid to which the diaphragm transmits the driving force of the conductive fluid.

Weiter gestatten von außen durch Schrauben V regelbare Federn R die Einstellung der neutralen Lage des Kolbens und der Rückstellkraft der Federn R. Diese Rückstellkraft bringt die Proportionalität in die hydraulische Steuerung hinein.Furthermore, springs R which can be regulated from the outside by means of screws V permit Adjustment of the neutral position of the piston and the restoring force of the springs R. This restoring force brings the proportionality into the hydraulic control.

Bei allen Anordnungen gemäß der Erfindung wird versucht, eine möglichst vollkommene Symmetrie der Geräte zu verwirklichen, um den Einfluß von durch äußere Einflüsse hervorgerufenen Beschleunigungen und Schwingungen zu verringern oder sogar zu beseitigen. F i g. 3 stellt eine weitere Ausführungsform dar, die für den Fall geeignet ist, wo für die gesteuerte hydraulische Antriebsvorrichtung als Antriebsströmungsmittel die gleiche leitende Flüssigkeit wie für die Steuereinrichtung verwendet wird. Der mit der hydraulischen Antriebsvorrichtung durch die Leitungen 31 a und 31 b mit der hydraulischen Antriebsvorrichtung verbundene Verteiler 30 weist zwei Leitungen 32 a und 32 b zur Zuführung des unter Druck stehenden Strömungsmittels und eine einzige Abflußleitung 33 auf.In all arrangements according to the invention, an attempt is made to achieve the most perfect possible symmetry of the devices in order to reduce or even eliminate the influence of accelerations and vibrations caused by external influences. F i g. Fig. 3 illustrates another embodiment suitable for the case where the same conductive liquid as the control device is used as the driving fluid for the controlled hydraulic drive device. The distributor 30 connected to the hydraulic drive device by the lines 31 a and 31 b with the hydraulic drive device has two lines 32 a and 32 b for supplying the pressurized fluid and a single discharge line 33.

Der Kolben des Verteilers besitzt fünf Kolbenstege: zwei äußere Kolbenstege 35 a und 35 b, deren Durchmesser etwas geringer als die Bohrung ist, in der sie angeordnet sind, zwei Zwischenkolbenstege 36a und 36b und einen Mittelkolbensteg36c, über dem ein Kanal 39 liegt, der die mit leitender Flüssigkeit gefüllte Leitung und die Leitung 33 in direkte Verbindung bringt.The piston of the distributor has five piston webs: two outer piston webs 35 a and 35 b, the diameter of which is slightly smaller than the bore in which they are arranged, two intermediate piston webs 36a and 36b and a central piston web 36c, above which a channel 39 is located with conductive liquid filled line and the line 33 brings in direct connection.

Die Statorelemente 38 a und 38 b bilden zwei auf beiden Seiten der Leitung 37 angeordnete Steuerelektroantriebe.The stator elements 38 a and 38 b form two on both sides of the Line 37 arranged control electric drives.

Diese Ausführungsform arbeitet wie folgt: Es gibt zwei dauernde Ausflüsse, die die Asynchronmotoren durchlaufen und in der Mitte der Steuereinrichtung bei 39 und 33 wieder austreten; diese Ausflußmengen kommen von den Zuleitungen 32 a und 32 b der unter Druck stehenden Flüssigkeit und durch den zwischen den Kolbenstegen 35 a und 35 b und den entsprechenden Bohrungen vorhandenen Zwischenraum. Wenn kein elektrisches Signal an den beiden elektrischen Antriebsvorrichtungen vorhanden ist, sind die Ausflüsse auf beiden Seiten gleich, und der Kolben 34 bleibt in seiner mittleren Ruhestellung. Wenn ein differentielles Signal vorhanden ist, z. B. in Form von Feldern, die zu einem Anwachsen der Antriebskraft der leitenden Flüssigkeit in der einen elektrischen Antriebsvorrichtung in derselben Richtung wie die Strömung und in der anderen in der entgegengesetzten Richtung wie die Strömung führen, sind die hydraulischen Druckverluste verschieden, und der Kolben 34 verschiebt sich, bis die neue Verteilung der Durchflußmengen das Druckgleichgewicht auf die Kolbenenden wiederherstellt. Die auf diese Weise erhaltene Kolbenverschiebung ist der Steuergröße proportional. Es handelt sich dabei um einen hydrodynamischen Effekt, der die in F i g. 2 dargestellten Federn der Steuereinrichtung ersetzt.This embodiment works as follows: there are two permanent outflows that pass through the asynchronous motors and exit again in the middle of the control device at 39 and 33; these outflows come from the supply lines 32 a and 32 b of the pressurized liquid and through the space between the piston webs 35 a and 35 b and the corresponding bores. If there is no electrical signal on the two electrical drive devices, the outflows are the same on both sides and the piston 34 remains in its central rest position. When a differential signal is present, e.g. B. in the form of fields which lead to an increase in the driving force of the conductive liquid in one electric drive device in the same direction as the flow and in the other in the opposite direction as the flow, the hydraulic pressure losses are different, and the piston 34 shifts until the new distribution of the flow rates reestablishes the pressure equilibrium on the piston ends. The piston displacement obtained in this way is proportional to the control variable. This is a hydrodynamic effect that has the effect shown in FIG. 2 replaced springs of the control device shown.

In dem Körper und den Kolbenstegen des Kolbens 34 sind axiale und radiale Kanäle angeordnet (F i g. 4 und 5). Die Anordnung der radialen exzentrischen Kanäle in den drei Kolbenstegen 36 (F i g. 4) ist derart, daß die darin entstehende Strömung auf Grund der an sich bekannten Reaktion den Verteilerkolben in Drehung versetzt, um die Reibungswirkungen zu beseitigen. Die radialen Kanäle der beiden Endkolbenstege 35 (F i g. 5) sind dagegen symmetrisch und dienen einfach dazu, die Strömung in die umgebenden ringförmigen Zwischenräume zu verteilen.Axial and radial channels are arranged in the body and the piston webs of the piston 34 (FIGS. 4 and 5). The arrangement of the radial eccentric channels in the three piston webs 36 (FIG. 4) is such that the flow created therein sets the distributor piston in rotation due to the reaction known per se in order to eliminate the frictional effects. The radial channels of the two end piston webs 35 (FIG. 5), on the other hand, are symmetrical and simply serve to distribute the flow into the surrounding annular spaces.

F i g. 6 stellt eine weitere Ausführungsform ohne einen sich unter Reibung verschiebenden Kolben dar. Das unter Druck stehende Strömungsmittel wird durch eine Leitung 72 und kalibrierte Öffnungen 72a und 72 b auf beiden Seiten eines Kolbens P einer hydraulischen Antriebsvorrichtung M zugeführt. Zwei Leitungen 71 a und 71 b verbinden die beiden Enden der Antriebsvorrichtung M mit dem Körper des Verteilers 70, der zwei Abflußleitungen 73 a und 73 b aufweist. Ein durch zwei Membranen 77a und 77b befestigtes und zentriertes Teil 74 weist einen mittleren Kolbensteg 75 auf, der die aus den Leitungen 71 a und 71 b austretenden Durchflußmengen regelt. Die mit einer leitenden Flüssigkeit gefüllte Leitung 77 erstreckt sich zwischen den Statorelementen 78 der elektrischen Antriebsvorrichtung.F i g. 6 illustrates another embodiment without a frictionally sliding piston. The pressurized fluid is supplied to a hydraulic drive device M through a line 72 and calibrated ports 72a and 72b on either side of a piston P. Two lines 71 a and 71 b connect the two ends of the drive device M to the body of the manifold 70, which has two drain lines 73 a and 73 b. A fortified by two membranes 77a and 77b and centered portion 74 has a central piston land 75, which governs the out of the lines 71 a and 71 b exiting flow. The line 77 filled with a conductive liquid extends between the stator elements 78 of the electric drive device.

In der mittleren Ruhestellung des Teiles 74 sind die durch die Leitungen 71 a und 71 b hindurchströmenden Mengen gleich, und der auf beiden Seiten dem gleichen Druck unterworfene Kolben P bewegt sich nicht. Wenn ein elektrisches Signal gegeben ist, wirkt die in dem leitenden Strömungsmittel erzeugte Antriebskraft auf die Membranen 77a und 77b ein. Dadurch wird eine axiale Verschiebung des Teiles 74 bewirkt. Jetzt sind die durch die Leitungen 71 a und 71 b strömenden Mengen verschieden und auf beiden Seiten des Kolbens P entsteht als Folge der Differenz der Druckverluste in den kalibrierten Öffnungen 72a und 72b eine Druckdifferenz.In the middle rest position of the part 74 , the quantities flowing through the lines 71 a and 71 b are the same, and the piston P, which is subjected to the same pressure on both sides, does not move. When an electrical signal is given, the driving force generated in the conductive fluid acts on the diaphragms 77a and 77b. This causes an axial displacement of the part 74. Now the quantities flowing through the lines 71a and 71b are different and a pressure difference arises on both sides of the piston P as a result of the difference in the pressure losses in the calibrated openings 72a and 72b.

F i g. 7 stellt eine Steuereinrichtung gemäß der Erfindung dar, bei der kein Verteilerschieber oder ein analoges Teil vorgesehen ist.F i g. Figure 7 illustrates a control device according to the invention at which no distributor valve or an analog part is provided.

Die hydraulische Antriebsvorrichtung M wird über eine Leitung 82 mit einem unter Druck stehenden Strömungsmittel gespeist. Diese Leitung 82 gabelt sich in zwei Leitungen 83 und 84, die zu den beiden Enden der Vorrichtung M führen. An iedem dieser beiden Enden ist eine kalibrierte Auslaßöffnung 85, 86 vorgesehen. Die mit einer leitenden Flüssigkeit gefüllte, zwischen den Statoren 88 der elektrischen Antriebsvorrichtung angeordnete Leitung 87 endet auf beiden Seiten der Leitung 82 in der Nähe der Leitungsabzweigungen 83 und 84 an nachgiebigen Membranen 87 a und 87 b.The hydraulic drive device M is fed via a line 82 with a pressurized fluid. This line 82 forks into two lines 83 and 84 which lead to the two ends of the device M. A calibrated outlet port 85, 86 is provided at each of these two ends. The line 87, which is filled with a conductive liquid and arranged between the stators 88 of the electric drive device, ends on both sides of the line 82 in the vicinity of the line branches 83 and 84 at flexible membranes 87 a and 87 b.

Wenn kein elektrisches Signal vorhanden ist, nehmen die Membranen 87 a und 87 b symmetrische Lagen ein, und die Durchflußmenge durch die Leitung 82 verteilt sich gleichmäßig auf die Leitungen 83 und 84. Der Kolben P bleibt unbeweglich. Die durch ein elektrisches Signal erzeugte Antriebskraft bewirkt Deformationen der Membranen 87a und 87b, was zur Folge hat, daß ein größerer Teil der unter Druck stehenden Strömungsmittelmenge auf die eine oder andere der Leitungen 83 oder 84 gelenkt wird. So wird das Druckgleichgewicht auf beiden Seiten des Kolbens P gestört. .When there is no electrical signal, the membranes take off 87 a and 87 b symmetrical layers, and the flow rate through line 82 is distributed evenly over the lines 83 and 84. The piston P remains immobile. The driving force generated by an electrical signal causes deformations of the Diaphragms 87a and 87b, with the result that a larger part of the under pressure standing amount of fluid on one or the other of the lines 83 or 84 is steered. The pressure equilibrium on both sides of the piston P is thus disturbed. .

F i g. 8 stellt eine abgewandelte Ausführungsform der Vorrichtung nach Fig. 7 dar, durch welche ihre Verwendung als hydraulische bistabile Anordnung mit elektrischer Steuerung möglich wird. Die bereits in F i g. 7 verwendeten Bezugszahlen bezeichnen in F i g. 8 identische oder äquivalente Elemente. Die Abwandlung besteht im wesentlichen aus zwei sogenannten Rückwirkungskanälen 91 und 92. Diese Kanäle münden in dem eine Verlängerung der Zuführungsleitung 82 für das unter Druck stehende Strömungsmittel bildenden Rohransatz 90 senkrecht über den Membranen 87a bzw. 87b und stromaufwärts der Gabelung der Leitungsabzweigungen 83 und 84. Der senkrecht über der linken Membran 87a mündende Kanal 91 kommt von der rechten Leitung 84 her, während der senkrecht über der rechten Membran 87b mündende Kanal 92 umgekehrt von der linken Leitung 83 abzweigt, Wie aus der Zeichnung hervorgeht, sind diese Abzweigungen vorzugsweise so geneigt, daß sie mit der entsprechenden Leitungsachse einen spitzen, gemäß der normalen Strömungsrichtung gerichteten Winkel bilden.F i g. 8 shows a modified embodiment of the device according to FIG. 7, by means of which it can be used as a hydraulic bistable arrangement with electrical control. The already in F i g. 7 denote reference numbers used in FIG. 8 identical or equivalent elements. The modification essentially consists of two so-called feedback channels 91 and 92. These channels open into the pipe socket 90, which forms an extension of the supply line 82 for the pressurized fluid, vertically above the membranes 87a and 87b and upstream of the fork of the line branches 83 and 84. The channel 91 opening perpendicularly over the left membrane 87a comes from the right line 84, while the channel 92 opening perpendicularly over the right membrane 87b branches off the other way round from the left line 83. As can be seen from the drawing, these branches are preferably inclined so that that they form an acute angle directed according to the normal flow direction with the corresponding line axis.

Die Vorrichtung arbeitet wie folgt: Bei einer im Sinn des Pfeiles wirkenden elektrischen Steuerung wird die linke Membran 87a nach rechts gedrückt. Der aus der Leitung 82 austretende hydraulische Fluß wird zu dem rechten Ausgang 84 hin abgelenkt. Ein Teil dieses Flusses tritt in den Rückwirkungskanal 91 ein und legt den Fluß in der Rechtslage fest. Die hydraulische Antriebsvorrichtung M wird in ihrer Linkslage stabilisiert. Um den Fluß auf den linken Ausgang 83 umzulenken, genügt es, eine Steuerung im umgekehrten Sinn anzulegen. Die Vorrichtung besitzt also zwei stabile Zustände, wie sie das Grundelement logischer Kreise, das bistabile Organ, kennzeichnen.The device works as follows: With an electrical control acting in the direction of the arrow, the left membrane 87a is pressed to the right. The hydraulic flow exiting line 82 is diverted to the right outlet 84. Part of this flow enters the feedback channel 91 and defines the flow in the right position. The hydraulic drive device M is stabilized in its left position. In order to divert the flow to the left output 83, it is sufficient to apply a control in the opposite direction. The device thus has two stable states, as they characterize the basic element of logic circles, the bistable organ.

In dem besonderen Fall, wo die hydraulische Flüssigkeit selbst leitend ist, kann die Umlenkung des Flusses auf den einen oder anderen der beiden Wege direkt durch die Antriebsvorrichtung mit linearer Induktion bewirkt werden.In the special case where the hydraulic fluid is self-conductive is, the diversion of the river can be direct in one or the other of the two ways be effected by the linear induction drive device.

F i g. 9 zeigt ein Anwendungsbeispiel von so ausgebildeten Organen auf die Bildung einer binären Additionseinrichtung mit elektrischer Steuerung und hydraulischer Darstellung. Parallel zueinander liegende, von einer Hauptzuführungsleitung 100 für die hydraulische Flüssigkeit abzweigende Leitungen 101, 102, 103, 104 sind jeweils mit einer Steuereinrichtung gemäß der Erfindung ausgestattet. Diese Steuereinrichtungen sind schematisch bei 111, 112, 113, 114 dargestellt. Sie steuern gemäß der Richtung des angelegten Steuersignals die Umlenkung des hydraulischen Flusses auf die eine oder andere der beiden nach links (G) bzw. nach rechts (D) abzweigenden Leitungen. Wenn kein Steuersignal vorhanden ist, fließt der hydraulische Fluß durch eine Rückleitung R ab. Zweckmäßigerweise entsprechen die binären Bezeichnungen 11, 01 und 00 diesen drei Möglichkeiten. Die Schemazeichnung zeigt andererseits, wie die Ausgänge G und D der vier aufeinanderfolgenden Steuereinrichtungen 111 bis 114 durch ein Leitungssystem mit den fünf Hauptausgängen 121 bis 125 verbunden sind. Diese Hauptausgänge bilden hier die hydraulischen Darstellungsmittel von aufeinanderfolgenden Ziffern einer binären Zahl.F i g. 9 shows an example of the application of organs designed in this way to the formation of a binary addition device with electrical control and hydraulic representation. Lines 101, 102, 103, 104 which are parallel to one another and branch off from a main supply line 100 for the hydraulic fluid are each equipped with a control device according to the invention. These control devices are shown schematically at 111, 112, 113, 114. According to the direction of the applied control signal, they control the diversion of the hydraulic flow to one or the other of the two lines branching off to the left (G) or to the right (D). When there is no control signal, the hydraulic flow drains through a return line R. Expediently, the binary designations 11, 01 and 00 correspond to these three possibilities. On the other hand, the schematic drawing shows how the outputs G and D of the four successive control devices 111 to 114 are connected to the five main outputs 121 to 125 by a line system. These main outputs form the hydraulic means of representation of consecutive digits of a binary number.

Der Ausgang 121 bildet das Darstellungsorgan der »Einer«; er ist an dem Ausgang D der Stufe 111 abgezweigt und stellt die »Null« oder »Eins« dar, je nachdem, ob er eine Strömung führt oder nicht. Der Ausgang 122 bildet das Darstellungsorgan der »Zehner«. Er kann die Strömung entweder von dem Ausgang G der Stufe 111 oder von dem Ausgang D der Stufe 112 empfangen. Wenn diese beiden Ausgänge (G von 111 und D von 112) gleichzeitig liefern, werden ihre vereinigten Ströme durch eine übertragleitung RPi aufgefangen und durch diese zu dem Ausgang G der Stufe 112 geleitet usw.The exit 121 forms the organ of representation of the "one"; it is branched off at the output D of the stage 111 and represents the “zero” or “one”, depending on whether or not it leads a flow. The output 122 forms the display organ of the "tens". It can receive the flow either from the exit G of the stage 111 or from the exit D of the stage 112. If these two outputs (G of 111 and D of 112) deliver at the same time, their combined currents are collected by a transmission line RPi and passed through this to the output G of the stage 112, and so on.

Die die Stufen 111 bis 114 bildenden Steuereinrichtungen sind nebeneinander angeordnet, um zwei elektrische Steuersignale zu empfangen, die jeweils die aufeinanderfolgenden Ziffern zweier binärer Zahlen mit vier Ziffern darstellen, und um weiterreine Steuerung auf G auszuüben, wenn die beiden Ziffern »1« und »1« sind, eine Steuerung auf D, wenn die eine der beiden Ziffern »1« und die andere »0« ist, sowie keine Steuerung, wenn die beiden Ziffern »0« sind.The control devices forming the stages 111 to 114 are adjacent to one another arranged to receive two electrical control signals, each successive To represent digits of two binary numbers with four digits, and to provide further control exercise on G if the two digits are "1" and "1", a control on D, if one of the two digits is "1" and the other is "0" and there is no control, if the two digits are "0".

Die Figur stellt also den Fall der Addition der beiden binären Zahlen 0101 und 1101 dar, die durch Abzweigungen der hydraulischen Flüsse in den Steuereinrichtungen dargestellt werden. Die Summe, in diesem Fall 10010, erscheint an den Ausgängen 121 bis 125.The figure thus represents the case of the addition of the two binary numbers 0101 and 1101 , which are represented by branches of the hydraulic flows in the control devices. The sum, in this case 10010, appears at outputs 121 to 125.

Wenn die hydraulische Flüssigkeit insbesondere selbst leitend ist, kann die Antriebsvorrichtungen mit linearer Induktion direkt auf die Flüsse R1 und RE einwirken.If the hydraulic fluid is particularly self-conductive, can direct the linear induction drive devices to the rivers R1 and RE act.

Zahlreiche andere Anwendungen bezüglich der Leistungsantriebsvorrichtung sind möglich. In bezug auf bekannte elektrische Antriebsvorrichtungen werden also die Vorteile des sehr schnellen Ansprechens und der Möglichkeit ausgenutzt, Pumpenschaufeln oder -schieber oder normale hydraulische Antriebsvorrichtungen zu vermeiden. Oft ist es auch angebracht, statt dessen eine mechanische Antriebsvorrichtung geringer Abmessungen (also einen hydraulischen Motor) zu verwenden.Numerous other uses for the power drive device are possible. With respect to known electric drive devices the advantages of the very quick response and the possibility of using pump blades or slide valves or normal hydraulic drive devices. Often it is also appropriate to use a mechanical drive device instead Dimensions (i.e. a hydraulic motor) to be used.

F i g. 10 stellt eine durch die Antriebsvorrichtung der Steuereinrichtung gesteuerte hydraulische Winde dar. Dabei ist der bewegliche Kolben der Winde mit 131, die Steuereinrichtung mit 132 und eine Abdichtungsmembran mit 133 bezeichnet. An Stelle des Kolbens kann selbstverständlich eine bekannte hydraulische Antriebsvorrichtung treten, um eine Drehbewegung zu erhalten.F i g. 10 represents one by the driving device of the control device controlled hydraulic winch. The moveable piston of the winch is with it 131, the control device with 132 and a sealing membrane with 133. A known hydraulic drive device can of course be used in place of the piston pedal to obtain a rotary motion.

F i g. 11 zeigt eine auf dem gleichen Grundgedanken beruhende Anordnung zur schnellen Registrierung elektrischer Steuersignale. Der Anzeigearm eines Schreibers 135 ist drehbar auf einer Achse 136 angebracht. Er ist bei 137 mit zwei Elementen 138, 139 gekuppelt. Diese Elemente können Membranen oder Kolben sein, welche sich auf ein Steuersignal der Steuereinrichtung 140 hin mechanisch verschieben. Selbstverständlich können weitere bekannte Kupplungs- und übertragungstechniken angewandt werden.F i g. 11 shows an arrangement based on the same principle for quick registration of electrical control signals. The indicator arm of a writer 135 is rotatably mounted on a shaft 136. He's at 137 with two elements 138, 139 coupled. These elements can be membranes or pistons, which are on a control signal of the Move control device 140 mechanically. Of course, other known coupling and transmission techniques can be used can be applied.

F i g. 12 stellt ein Gerät zur schnellen Lochung von Lochstreifen dar. Ein Lochstempel 141 ist am Ende einer axialen Stange 142 angebracht. Diese Stange wird durch zwei Membranen 143, 144 getragen, welche die Böden eines Gefäßes 145 bilden, durch das eine hydraulische leitende Flüssigkeit in einer Antriebsvorrichtung 146 eingeschlossen wird. Der notwendige Hub in der Größenordnung von 1 mm bei einem Druck von einigen Kilogramm kann durch einen kleinen Aufbau von etwa der doppelten Größe der Figur verwirklicht werden. Perforationsfrequenzen bis zu 250 Stanzungen pro Sekunde scheinen möglich.F i g. 12 shows a device for the rapid punching of punched strips. A punch 141 is attached to the end of an axial rod 142. This rod is carried by two diaphragms 143, 144 which form the bottoms of a vessel 145 through which a hydraulically conductive liquid is enclosed in a drive device 146. The necessary stroke of the order of magnitude of 1 mm at a pressure of a few kilograms can be achieved by a small structure about twice the size of the figure. Perforation frequencies of up to 250 punchings per second seem possible.

In diesem Fall muß natürlich eine Hin- und Herbewegung erfolgen, d. h. eine elektrische Steuerung mit der Steuerphase des elektrischen Kreises.In this case, of course, there must be a to-and-fro movement; H. an electrical control with the control phase of the electrical circuit.

Das ist ebenfalls bei der Ausführungsform nach F i g. 13 der Fall, die eine Pumpe mit zwei Membranen 151, 152 darstellt. Diese Membranen bewegen sich bezüglich der jeweiligen schematisch bei 151A, 151B und 152A, 152B dargestellten Ventile hin und her. Sie steuern also jeweils den Zufluß einer Eingangsleitung A und einer Ausgangsleitung B. This is also the case with the embodiment according to FIG. 13 is the case, which shows a pump with two diaphragms 151, 152 . These diaphragms reciprocate with respect to the respective valves shown schematically at 151A, 151B and 152A, 152B. So you control the inflow of an input line A and an output line B.

F i g. 14 zeigt in vollen Linien die Form der Durchflußmenge Q bei einer derartigen Pumpe und bei sinusförmiger Erregung. Es ist einfach, die Ausgänge mehrerer dieser Pumpen parallel miteinander zu koppeln. Wenn die elektrischen Kreise »vielphasig« erregt werden, erhält man eine vollständige Regelmäßigkeit des Durchflusses. Der punktierte Kurvenverlauf entspricht z. B. dem mit drei parallelgeschalteten und dreiphasig gespeisten Pumpen erhaltenen Durchsatz.F i g. 14 shows in full lines the shape of the flow rate Q at such a pump and with sinusoidal excitation. It's easy to get the exits to couple several of these pumps in parallel with each other. When the electrical circuits Are excited "multi-phase", one obtains a complete regularity of the flow. The dotted curve corresponds z. B. the one with three connected in parallel and three-phase fed pumps.

Selbstverständlich sind zahlreiche Abwandlungen dieser Systeme möglich. Insbesondere können sie überall dort Anwendung finden, wo die Vorteile dieser Technik ausgenutzt werden können: die direkte schnelle Wirkung eines durch einen elektrischen Strom erregten magnetischen Feldes auf eine leitende Flüssigkeit.Of course, numerous modifications of these systems are possible. In particular, they can be used wherever the advantages of this technology can be exploited: the direct rapid effect of an electric Electricity excited magnetic field on a conductive liquid.

Claims

Claims: 1. Electro-hydraulic control device in which in an electrically conductive liquid by electromagnetic induction die Liquid moving forces are generated, d u r c h characterized that a - possibly located in a pipe system - electrically conductive liquid column arranged between the stator elements of a linear asynchronous induction device is and at both ends with pressure-movable elements such. B. with membranes or Piston, is in contact, which in turn control forces on an electrically non-conductive transfer hydraulic system.

2. Control device according to claim 1, characterized in that that the pressure-movable elements (87a, 87b) have a direct differential effect on the flow act in the hydraulic circuit.

3. Control device according to claim 2 for the steering of the fluid in one of the two branches of a line bifurcation, characterized in that immediately before the junction of two operated by the conductive liquid in the opposite sense pressure moving elements (87a, 87 b) in the wall of the fluid tube (90 ) are provided so that the fluid flows into one or the other fork branch (83, 84) depending on the force exerted on the conductive liquid.

4. Control device according to claim 3, characterized by return loops (91, 92) which return fluid under pressure from the one fork branch (84, 83) to the side of the fluid pipe (90) facing away from the branch in question before the bifurcation to a bistable Organ to form.

5. Control device according to claim 1, characterized in that the pressure-movable elements are formed by membranes (138, 139) mechanically connected to a pointer (135) ( Fig. 11).

6. Control device according to claim 1, characterized in that the pressure-movable elements are formed by membranes (143, 144) mechanically connected to a punch (141) and that an alternating force is exerted on the conductive liquid by alternating electrical signals (FIG. 12 ).

7. Control device according to claim 1 and 5, characterized in that the membranes (151, 152) form parts of a membrane group and that an alternating force is exerted on the conductive liquid by alternating electrical signals. Considered publications: German Auslegeschriften No. 1002 887, 1037 789; British Patent No. 586,501; USA. Patent Specification No. 2,655,940. Earlier patents considered: German Patents No. 1 094 105, 1133 196. A priority document was laid out when the application was published.