DE1285271B - Steuervorrichtung fuer mehrere Ventile - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung mit einem etwa starren, schwenkbar angeordneten Kraftübertragungsglied und zumindest drei Ventilbetätigungsgliedern, an denen das Kraftübertragungsglied anliegt, wobei die Ventilbetätigungsglieder von verschiedenen Teilen des Kraftübertragungsgliedes angegriffen werden.
• Es sind bereits Vorrichtungen bekannt, bei denen mehrere Ventile mittels eines gemeinsamen Kraftübertragungsgliedes gesteuert werden. Diese Vorrichtungen weisen einen auf einer Kugel schwenkbar angeordneten Hebel auf, der die Kraft auf ein als Scheibe ausgebildetes Glied überträgt. Mittels Verschwenken der Scheibe werden die Ventilbetätigungsglieder der verschiedenen Ventile angegriffen und gesteuert. Die schwenkbare Lagerung der Steuerhebel auf der Kugel erlaubt es jedoch nicht, den Hebel und damit das Kraftübertragungsglied axial zu bewegen, wie es erforderlich wäre, um z. B. alle Ventile gleichzeitig zu betätigen, mit diesen bekannten Vorrichtungen kann deshalb jeweils nur ein Ventil betätigt werden; ferner muß infolge der Lagerung des Hebels auf der Kugel die Kraft den Hebel seitlich angreifen, und zwar, je nachdem, welches der Ventile betätigt werden soll, jeweils von einer anderen Seite. Die Notwendigkeit, den Hebel seitlich anzugreifen, erfordert jedoch regelmäßig einen größeren Kraftaufwand, als wenn der Hebel senkrecht angegriffen wird.
• Zur Betätigung mehrerer Ventile ist ferner eine Vorrichtung bekannt, bei der die achsparallel zueinander angeordneten Ventile von einem allen Ventilen gemeinsamen Steuerglied betätigt werden, das eine axial verschiebbare Welle aufweist, die über ein Kupplungsglied das jeweils ausgewählte Ventil betätigt. Diese Vorrichtung erlaubt zwar mittels nur eines Handgriffs eine wechselweise Betätigung der Ventile, jedoch kann ebenfalls jeweils nur ein Ventil betätigt werden.
• Schließlich ist es bekannt, auf mechanische Weise mittels eines Kolbens einen Druck zu erzeugen, der für die Betätigung eines Ventils ausgenutzt wird.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuervorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei der mehrere Ventile gleichzeitig mit wählbarer Kraft betätigt werden können, und zwar auch in Auswahl der Ventile.
• Das Kraftübertragungsglied ist nach der Erfindung im wesentlichen eben und senkrecht zu seiner Achse bewegbar, wodurch eine einzige, senkrecht zur Ebene des Kraftübertragungsgliedes wirkende Kraft Betätigungskräfte auf die Ventilbetätigungsglieder ausübt, deren relative Größe von der Stelle des Angriffs der einzigen Kraft relativ zur Lage der verschiedenen Teile abhängt.
• Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
• Die Ausbildung des Kraft-übertragungsgliedes nach der vorliegenden Erfindung erlaubt infolge der Bewegbarkeit senkrecht zu seiner Ebene die gleichzeitige i Betätigung aller Ventile entweder in gleichem Maße oder in verschiedenem Maße, abhängig von dem jeweiligen Angriffspunkt der auf das Kraftübertragungsglied wirkenden Kraft. Wenn bei einer solchen Vorrichtung eine rückwärts wirkende Kraft t auf die Vorderseite einer als Kraftübertragungsglied dienenden Scheibe ausgeübt wird und wenn beispielsweise die Kraft in der Mitte der Scheibe angreift, so wird ein Drittel der angreifenden Kraft auf jedes der Ventübetätigungsglieder wirken. Wenn in einem anderen Falle der Punkt des Kraftangriffs auf einer geraden Linie liegt, die die Berührungspunkte oder die Zentren der Berührungsbereiche zwischen zwei der Ventilbetätigungsglieder und der Kreisscheibe verbindet, dann werden die Kräfte auf diese beiden Ventilbetätigungsglieder in einem Verhältnis wirken, das dem Verhältnis der Abstände zwischen den entsprechenden Berührungspunkten oder den Zentren der Berührungsbereiche und dem Kraftangriffspunkt reziprok ist, wobei das dritte Ventilbetätigungsglied unbeeinflußt bleibt.
• Die mit der Erfindung ermöglichte direkte Anwendung einer Kraft senkrecht auf ein ebenes Kraftübertragungsglied an Stelle der Anwendung einer Kraft seitlich auf ein entsprechendes übertragungsglied mittels eines Handgriffs ist ferner unter anderem dann vorteilhaft, wenn die Vorrichtung zur Steuerung eines künstlichen Gliedes verwendet werden soll. Hat beispielsweise der ein solches künstliches Glied benötigende Mensch keine Hand, die einen Handgriff betätigen kann, so ist er doch zumeist wenigstens in der Lage, eine Kraft auf das ebene Betätigungsglied nach der vorliegenden Erfindung auszuüben. Für einen Menschen ohne normale Hände ist es sehr viel schwerer, einen Betätigungsgriff von verschiedenen Seiten anzugreifen, als ein Kraftübertragungsglied nach der vorliegenden Erfindung zu betätigen, wozu immer nur eine Kraft senkrecht zur Ebene des Übertragungsgliedes, also immer in gleicher Richtung erforderlich ist und wobei die unterschiedliche Betätigung der drei oder mehr Ventile nur durch Verlagerung des Kraftangriffspunktes bewirkt wird.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der Zeichnungen beschrieben, und zwar stellt dar F i g. 1 eine perspektivische Ansicht einer Steuervorrichtung mit drei Servosystemen und F i g. 2 ein Diagramm eines der Servosysteme, die mit der Vorrichtung nach F i g. 1 verwendet werden. Die Steuervorrichtung, die schematisch in F i g. 1 gezeigt ist, besitzt ein Kraftübertragungsglied in Form einer Kreisscheibe 1, deren Rückseite auf drei Ventilbetätigungsgliedern 2, 3 und 4 aufliegt. Jedes der Glieder 2, 3, 4 ist dargestellt mit einem Stößel 5, der gleitend in einem Zylinder 6 sitzt, der durch eine Leitung 7 mit einer hydraulischen Ventilanordnung verbunden ist, die später an Hand von F i g. 2 beschrieben werden wird.
• Die Scheibe 1 liegt auf den Stößeln 5 jedes der Ventilbetätigungsglieder 2, 3, 4. Jeder Stößel 5 ist axial hin- und herbewegbar in seinem zugehörigen Zylinder 6, und die Achsen der Stößel 5 sind senkrecht zu den Stirnflächen der Scheibe 1 und treffen auf die Stirnfläche der Scheibe an Punkten A, B und C, die auf der Scheibe die Eckpunkte eines gleichseitigen Dreiecks bilden, das konzentrisch mit der Stirnfläche ist und das durch die gestrichelten Linien AB, BC, CA angedeutet ist.
• Wenn eine Kraft (z. B. durch Fingerdruck) auf die Vorderseite (das ist die obere Fläche in F i g. 1) der Scheibe 1 wirkt, dann wird diese Kraft auf einen oder mehrere der Stößel 5 der Glieder 2, 3, 4 entsprechend dem Angriffspunkt der Kraft übertragen. Wenn der Angriffspunkt der Punkt A ist, dann empfängt der Stößel 5 des Gliedes 2 die gesamte aufgebrachte Kraft, und die Stößel der Glieder 3 und 4 bleiben unbeeinflußt, da die Scheibe 1 die Linie BC schwenkt, obgleich es vorzuziehen ist, daß die Lageveränderungen der Stößel unter dem Angriff von Kräften gering sind, so daß daher auch eine solche Verschwenkung nur gering sein wird.
• Sollte der Angriffspunkt der Kraft etwa auf der Linie BC liegen, dann schwenkt die Scheibe 1 um eine Linie, die durch den Punkt A und parallel zur Linie BC verläuft; der Stößel 5 des Gliedes 2 wird nicht beeinflußt, aber die angreifende Kraft wird durch die Scheibe 1 auf die Stößel der Glieder 3 und 4 übertragen. Das Verhältnis der auf die Stößel der Glieder 3 und 4 wirkenden Kräfte ist reziprok dem Verhältnis der Abstände zwischen den Achsen dieser Stößel und der Senkrechten auf der Oberfläche der Scheibe 1 in dem Angriffspunkt der Kraft. Alle drei Stößel werden betroffen, wenn der Angriffspunkt sich innerhalb des Dreiecks ABC befindet, wobei die relative Größe der Kräfte, die auf die verschiedenen Stößel wirken, leicht errechenbar ist aus den Daten, die die Stelle des Kraftangriffspunktes relativ zu den Punkten A, B und C bestimmen.
• Ein hydraulisches Servosystem, wie in F i g. 2 gezeigt, ist geeignet zur Verwendung in Verbindung mit jedem der Ventilbetätigungsglieder 2, 3, 4 aus F i g. 1. Bei diesem Beispiel ist das Glied 2 ein Teil des Systems nach F i g. 2.
• In F i g. 2 ist das Ventilbetätigungsglied 2 schematisch als Balg dargestellt, der durch die Leitung 7 mit einem weiteren Balg 8 verbunden ist. Die beiden Einheiten 2 und 8 sowie die verbindende Leitung 7 sind mit einer Flüssigkeit gefüllt, so daß jeder Balg voll ausgedehnt ist, wenn der andere Balg voll zusammengezogen ist. Der Balg 2 kann einen größeren wirksamen Querschnitt haben als der Balg 8, so daß wesentliche Längsbewegungen des Balges 8 durch nur geringe Bewegungen des Balges 2 bewirkt werden. Ein Ende des Balges 8 liegt an einem hydraulischen Ventilglied 9 an, das gleitend in einer Bohrung eines Gehäuses 10 angeordnet ist; eine Längsbewegung des Gliedes 9 in seinem Gehäuse 10 dient in bekannter Weise zur Steuerung einer Verbindung zwischen einer Einlaufleitung 11 und einer Auslaufleitung 12. Die Leitung 11 ist mit einer Pumpe verbunden, während die Leitung 12 mit einer hydraulischen Klaue 13 verbunden ist, die gegenüber einem Gegenglied 14 montiert ist, so daß ein Gegenstand, wie z. B. eine Masse 15, zwischen der Klaue und dem Gegenglied erfaßt werden kann.
• Das Gegenglied 14 besteht aus einem festen Glied 16 und einem schwimmenden Glied 17; letzteres ist so angeordnet, daß es an dem ergriffenen Gegenstand, z. B. der Masse 15, anliegt. Ein Balg 18 ist so mit dem Gegenglied 14 verbunden, daß er zusammengedrückt wird, wenn das schwimmende Glied 17 unter der Wirkung der Klaue 13 gegen das feststehende Glied 16 gedrückt wird, wobei die Kraft durch die Masse 15 oder einen anderen Gegenstand übertragen wird. Der Balg 18 ist durch eine Leitung 19 mit einem weiteren Balg 20 verbunden, der gegen das Ende des Ventilgliedes 9 anliegt, das von dem Balg 8 entfernt ist; die Bälge 18, 20 und das Rohr 19 sind mit Flüssigkeit gefüllt, so daß die Bewegungen und Kräfte von dem schwimmenden Glied 17 auf das Gegenglied 14 an das Ventilglied 9 übertragen werden. Eine Masse 21 aus elastischem Material, die auf dem feststehenden Glied 16 angeordnet ist, bildet die Hauptstütze für die Masse 15, so daß nur ein Teil der Kraft, die auf die Masse wirkt, auf das schwimmende Glied 17 übertragen wird. Ein Drucksammler 22 ist mit der Leitung 19 verbunden, um eine entsprechende Bewegung des Ventilgliedes 9 zu erlauben, wenn nur wenig oder keine Verschiebung des schwimmenden Gliedes 17 möglich ist.
• Eine auf den Stößel 5 wirkende Kraft des Ventilbetätigungsgliedes 2, d. h. auf den in F i g. 2 dargestellten Balg 2, und eine dementsprechende geringe Verschiebung des Stößels, d. h. ein Zusammendrücken des Balges 2, bewirkt eine entsprechende Kraft und Verschiebung, die durch den Balg 8 auf das Ventilglied 9 übertragen wird, das sich bis dahin in seiner Ruhestellung befand, wobei es keine Verbindung zwischen der Leitung 11 und der Leitung 12 erlaubte, das aber jetzt eine solche Verbindung erlaubt. Die Klaue 13 wird entsprechend von Druckflüssigkeit beaufschlagt und übt eine Kraft auf die Masse 15 aus, die durch die Masse auf das Gegenglied 14 übertragen wird, wenn die Masse 15 ergriffen wird. Durch das schwimmende Glied 17 und die Bälge 18 und 20 wird eine weitere Kraft auf das Ventilglied 9 ausgeübt, die es in seine Normalstellung zurückbewegen will. Das Ventilglied 9 nimmt dementsprechend eine Stellung ein, in der es gerade einen ausreichenden hydraulischen Druck auf die Klaue 13 wirken läßt, um eine folgerichtige und entsprechende Kraft durch den Balg 20 auf das Ventilglied 9 wirken zu lassen, so daß die auf das andere Ende des Ventilgliedes durch den Balg wirkende Kraft ausgeglichen wird. Im Endergebnis ist die auf die Masse 15 wirkende Kraft proportional der Kraft, die auf das Ventilbetätigungsglied 2 wirkt. Die Konstante der Proportionalität wird abhängen von dem Verhältnis der Durchmesser der Bälge 2 und 8 sowie 18 und 20.

Claims (6)

1. Patentansprüche: 1. Steuervorrichtung mit einem etwa starren, schwenkbar angeordneten Kraftübertragungsglied und zumindest drei Ventilbetätigungsgliedern, an denen das Kraftübertragungsglied anliegt, wobei die Ventilbetätigungsglieder von verschiedenen Teilen des Kraftübertragungsgliedes angegriffen werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftübertragungsglied (1) im wesentlichen eben und senkrecht zu seiner Achse bewegbar ist, wodurch eine einzige, senkrecht zur Ebene des Kraftübertragungsgliedes (1) wirkende Kraft Betätigungskräfte auf die Ventilbetätigungsglieder (2, 3, 4) ausübt, deren relative Größe von der Stelle des Angriffs der einzigen Kraft relativ zur Lage der verschiedenen Teile abhängt.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftübertragungsglied (1) eine Kreisscheibe ist und die drei Ventilbetätigungsglieder (2, 3, 4) parallel zueinander so angeordnet sind, daß sie in symmetrischer Anordnung an einer Stirnseite der Scheibe (1) anliegen.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilbetätigungsglieder (2, 3, 4) eine Arbeitsverbindung mit Ventilen (9) besitzen, die nur in einer Richtung von ihrer Ruhestellung aus arbeiten.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftübertragungsglied an den Ventilbetätigungsgliedern 80 befestigt ist, daß sowohl Zug- als auch Druckkräfte auf die Ventile übertragen werden können und daß die Ventile in zwei einander entgegengesetzten Richtungen arbeiten können.
5. 5. Hydraulisches Servosystem zur Verwendung mit Steuervorrichtungen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Druckflüssigkeitsquelle, ein Ventil zum Öffnen und Schließen einer Verbindung zwischen der Quelle und einer übersetzungseinrichtung, um eine gewünschte mechanische Kraft in Abhängigkeit vom angreifenden, hydraulischen Druck zu erzeugen, und durch Mittel zum Anwenden der Kraft auf das Ventil in solchem Sinne, daß sie seiner Betätigung entgegenwirkt.
6. 6. Greifvorrichtung mit einem System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Übersetzungseinrichtung eine hydraulische Klaue mit einem bewegbaren Teil aufweist, der, wenn der hydraulische Druck auf die Klaue wirkt, gegen ein relativ fest stehendes Gegenglied gedrückt wird, und daß das Gegenglied einen bewegbaren Teil besitzt, der mit dem Ventil verbunden ist, so daß die von der Klaue auf einen zwischen ihr und dem Gegenglied befindlichen Gegenstand ausgeübte Kraft zu dem Ventil zurückgeleitet wird.