DE1450769A1

DE1450769A1 - Hydraulisches Servo-System

Info

Publication number: DE1450769A1
Application number: DE19641450769
Authority: DE
Inventors: Jean Mercier
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1964-04-23
Filing date: 1964-04-23
Publication date: 1969-03-06
Also published as: DE1450769B2

Description

Hydraulisches Servo-System Die Erfindung bezieht sich auf Servo-Systeme und insbesondere auf hydraulische Servo-Systeme.
Es gehört gu den Zielen der Erfindung,@ein hydraulisches Servo-Byatem zu schaffen, welches verhältnismässig wenig Teile aufweist, die auch bei langem Betrieb nicht beachädigt werden, wobei dieses Servo-System einfach aufgebaut ist und einen Übertrager oder Q-aber aufweist, der durch eine verhältnismässig einfache Handhabung betätigt werden kann, um ein fluides Druckmedium an eine hydraulisch gesteuerte Einrichtung abzugeben, um eine Verschiebung dieser Einrichtung um eine Strecke zu bewirken, die proportional der Verschiebung des Übertragers oder Gebers ist, wobei automatisch die Variationen in der Umgebungstemperatur kompensiert werden, die eine thermische Ausdehnung oder Zusammenziehung des hydraulischen fluiden Mediums im System bewirken können, wobei der Übertrager oder Geber und das System zum Zwecke der Kalibrierung in einfacher Weise eingestellt werden können. Gemäss der Erfindung werden diese Ziele durch die Anordnung und Kombination von Elementen erreicht, die im folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung beschrieben werden.
In den Figuren der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform der Erfindung und Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Ansicht einer anderen Ausführungsform.
Es sei nun auf die Figuren der Zeichnung Bezug genommen. Das Servo-System weist einen hydraulischen Druckübertrager 10 auf, der vorzugsweise ein im wesentlichen zylindrisches Gehäuse 11 aufweist, welches Endwandungen 12 und 13 hat. und der ferner einen Kolben 14 aufweist, der gleitbar in dem Zylinder angeordnet ist, wobei eine Kolbenstange 15 vorgesehen ist, die mit einem Ende am Kolben befestigt ist und das andere Ende dieser Kolbenstange 15 erstreckt E.ch durch die Endwandung 13 hindurch. Geeignete Steuereinrichtungen 16 sind vorgesehen, um den Kolben 14 von einem Ende des Zylinders 11 zum anderen zu bewegen.
Jede der Endwandungen 12 und 13 des Zylinders 11 weist eine Öffnung 17 und 18 auf. Die Öffnung 17 ist über eine Leitung 19 mit der Öffnung 21 eines Auswahlschiebers 22 verbunden. Dieser Schieber weist zusätzliche Öffnungen 23 und 24 auf.. In einer Stellung des Schiebers sind die Öffnungen 21 und 24 miteinander verbunden und in einer anderen Stellung des Schiebers sind die Öffnungen 23 und 24 miteinander verbunden.
Die Öffnung 23 des Schiebers 22 und die Öffnung 18 des Zylinders 11 sind über Leitungen 25 und 26 mit einem Verbindungsstück 27 verbunden, welches über eine Zeitung 28 mit der Ölaustrittsöffnung 29 eines Druckgefässes 31 verbunden ist. Beispielsweise kann dieses Druckgefäss 31 ein an sich bekannter Drucksammler sein.
Wie beispielsweise dargestellt, weist der Drucksammler ein festes Gehäuse 32 auf, in welohom eine deformierbare Trennwandung 33: torsugeweiee eine@bläee, angeordnet ist. Diese Blase ist derart.ausgebildet und angeordnet, dass diese mit einem fluiden Druckmedium, wie beispielsweise mit einem unter Druck stehenden Gas, durch die Öffnung 34 hindurch gefüllt werden kann. Das Druckgefäss ist derart ausgebildet und angeordnet, dass dieses mit einem fluiden Medium, wie beispielsweise unter Druck stehendem Öl, gefüllt werden kann, wobei der Druck des Öles etwas über dem Atmosphärendruck liegt. Die Füllung des Druckgefässes erfolgt über die-Leitung 35, die-dann durch einen Absperrhahn 36 abgesperrt werden kann.
Der Druckübertrager oder Druckgeber 10 ist#derart ausgebildet und angeordnet dass dieser eine hydraulische Einrichtung 41 steuern kann, die vorzugsweise ebenfalls im wesentlichen eir£zZylinder 42 aufweist, der Endwandungen 43 und 44 hat und einen Kolben 45, der gleitbar in diesem Zylinder montiert ist. Dieser Kolben 45 weist eine Kolbenstange 46 auf, die mit einem Ende am Kolben befestigt ist, wobei das andere Ende dieser Kolbenstange 46 sich durch die Endwandung 44 hindurch erstreckt. Die Kolbenstange steuert oder betätigt irgendein bewegliches Glied. Die Endwandung 43 der hydraulischen Einrichtung 41 weist eine Öffnung 47 auf, die über eine Zeitung 48 mit der Öffnung 24 des Schiebers 22 verbunden ist. Die Endwandung 44 weist eine Öffnung 49 auf, die über eine Zeitung 51 mit einer Öffnung 52 in der Endwandung 13-des Druckgebers 10 verbunden ist, Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Abmessungen des Druckgebers 10 und der hydraulischen Einrichtung 41 derart gewählt, dass, wenn die Kolben 14 und,45 in den Zylindern 11 und 42 sich in der Mittelstellung befinden,' das Volumen der Kammer Al im wesentlichen gleich dem Volumen der Kammer B1 ist und das Volumen der Kammer A2 im wesentlichen gleich dem Volumen der Kammer B2 ist, wobei der wirksame Oberflächenbereich einer jeden der Oberflächen der Kolben 14 und 45 in den Kammern # B1 # grösser ist als der der Oberflächen der Kolben in den Kammern A 2i B2 und gwar wegen der Kolbenstangen, die in ,diesen Kammern angeordnet sind.
Im Betrieb der Einrichtung sei angenommen, dass die Kammern .äli A2 und Bli B2 mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt sind und dass sibh die Kolben 14 und 45 in ihrer Mittelstellung, wie dargestellt, befinden. Es sei ferner angenommen, dass der Schieber.22 die Öffnungen 21 und 24

verbindet#enn der Kolben 14 nach links bewegt wird,

so drückt diese Bewegung des Kobens 14 fluides Medium aus der Kammer A1 in die Kammer Bi. Dadurch wird der Kolben 45 um eine entsprechende Strecke nach rechts be-wegt.
Wenn der Kolben 14 aus der Mittelstellung nach rechts bewegt wird, fällt der Druck in der Kammer Bi auf der 'linken Seite des Kolbens 45 auf Null ab, da die Kammer B 2 sowohl dem Druck im Sammler 31 als auch dem Druck in der Kammer A2 ausgesetzt ist. Der Kolben 45 bewegt sich um eine Strecke nach links, die in Beziehung zur Bewegung des Kolbens 14 nach rechts steht, Wenn beispielaweisg(durch ein Vorbeisickern an den Kolben in den Zylindern 10 und 41 die Zylindereinheiten aua ihrer ausgefluchteten Zage herausgebracht werden, d. h. wenn der Kolben 14 des Druckgebers 10 sich in der Mittelstellung befindet und wenn der Kolben 45 der hydrau-lisohen Einheit 41 sich rechts oder links von seiner Mittelstellung befindet, kann das System in einfacher Weise geeicht werden.
Zu diesem Zweck wird der Schieber derart eingestellt, dass dieser die Öffnungen 21 und 24 miteinander verbindet. Der Kolben 14 wird in seine Endlage nach links bewegt. Danach wird der Schieber 22 gedreht, um die Öffnungen 23 und 24 miteinander zu verbinden, Zu dieser Zeit ist die Kammer B1 direkt mit dem Sammler verbunden und die Kammer A ist abgeschaltet und die Kammer B2 ist ebenfalls mit 1 dem Sammler verbunden. Durch die grössere wirksame Ober-

Fläche auf der linken Seite des Kolbens 45d@gie Kolben-

stange 46 nicht aufweist, wird der Kolben 45 durch den Sammlerdruck in der Kammer Blin seine rechte Endstellung bewegt. Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform, die im wesentlichen mit der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform übereinstimmt, sind gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen, die einen Beistrich erhalten haben. Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ist der Schieber 22' derart ausgelegt, dass dieser in einer Stellung die Öffnungen 21' und 24' miteinander verbindet und in einer zweiten Stellung die Öffnungen 21' und 23'.
Im normalen Betrieb der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform wird, wenn die Öffnungen 21' und 24' des Schiebers 22' miteinander verbunden sind und wenn der Kolben 14' nach links bewegt wird, der Kolben 45' nach rechts bewegt. Wenn der Kolben 14' nach rechts bewegt wird, fällt der Druck in der Kammer B'1 links vom Kolben 45' auf Null ab und da die Kammer B'2 mit dem Sammler 31' verbunden ist, wird der Kolben 45' nach links bewegt. Um das in Fig. 2 dargestellte System in dem Fall, in dem die Kolben aus ihrer fluhtenden Lage herausgebracht sind, wieder einzustellen, wird der Schieber 22' derart eingestellt, dass die Öffnungen 21' und 23' verbunden sind. Dadurch wird die Öffnung 471 der Kammer Bi abgeschlossen, so dass kein fluides Medium in die Kammer eintreten oder aus der Kammer ausströmen iegn. Der Kolben 14' des Gebers 10 wird dann durch die Handhabe 16' in eine Stellung am Zeiger 60'a bewegt, der der Stellung des Kolbens 45' der Einheit 41' an seinem Zeiger 60'b entspricht. Danach wird für den normalen Betrieb der Vorrichtung der Schieber 22' derart eingestellt, dass die Öffnungen 21' und 24' verbunden sind.
Aus den vorstehenden Ausführungen ist zu erkennen,@dass, wenn der Kolben 14, 14' des Druckgebers 10, 10' entweder nach links oder nach rechts in normalem Betrieb der Einrichtung bewegt wird, der Kolben 45, 45' der hydraulischen Einrichtung 41, 41' in der entgegengesetzten Richtung um eine Strecke bewegt wird, die direkt proportional der Bewegungsstrecke des Kolbens 14, 14' des Druckgebers 10, 10' ist und die Stellung des Kolbens 45, 45' und des beweglichen Gliedes, welches von diesem Kolben gest.ert oder betätigt wird, wird durch die Anzeiger 60a, 60b, 60'a, 60'b angezeigt.' Auf diese Weise kann in einfacher Weise eine Fernsteuerung des beweglichen Gliedes durchgeführt werden, beispielsweise die Steuerung eines Schotts,von der Brücke eines Schiffes aus. :., Im Falle einer thermischen Ausdehnung der hydraulischen Flüssigkeit im System führt die Volumenzunahme und die Druckzunahme des fluiden Miediums dazu, dass überschüssige Flüssigkeit zum Sammler 31, 31' strömt, um die Möglichkeit des Reissens in irgendeinem Teil des Systems auszuschalten. Falls sich die hydraulische Flüssigkeit im System thermisch zusammenzieht, bewirkt die Volumenabnahme des fluiden Mediums eine Druckabnahme, so dass durch die Einwirkung des Druckes auf die Flüssigkeit im Sammler 31, 31' Druckmedium vom Sammler in die Kammern A2 und B2; A'2 und B'2 des Systems einströmt, wenn der Sohieber 22, 22' sich in der dargestellten Stellung befindet. Danach kann das System wieder in der oben beschriebenen Weise geeicht oder eingestellt werden, um den Flüssigkeitsüberschuss in den Kammern Al, B1 und All, H#1 zu kompensieren.
Es ist selbstverständlich, dass die Stellung des hydraulischen Gerätes 41, 41' in einfacher Weise zum Ort des Gebers 10, 10' durch irgendein geeignetes elektrisches System übertragen werden kann.
Mit dem im Vorstehenden beschriebenen verhältnismässig einfachen System kann die Bewegung einer hydraulisch gesteuerten Einrichtung um eine Strecke bewirkt werden, die proportional der Verschiebung des Gebers ist und es kann eine Rückführung derartiger Einrichtungen in der gleichen einfachen Weise durch eine einfache Betätigung durchgeführt werden.
Es können vielerlei Abänderungen in den dargestellten und beschriebenen Systemen durchgeführt werden, die im Rahmen der Erfindung liegen. Die Erfindung ist auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele nicht beschränkt.

Claims

P a t e n t ans pr ü c h e 1 Hydraulisches Servo-System, gekennzeichnet durch einen Druckgeber oder Druckizbertrager, der ein Gehäuse aufweist, in welchem ein Kolben gleitbar montiert ist, eine hydraulische Einheit, die ein Gehäuse aufweist, in welchem ebenfalls ein Kolben gleitbar mo-£tiert ist, wobei die Kolben auf jeder Seite in den entsprechenden Gehäusen eine Kammer öegrenzen, Mittel, welche die Kammern auf den entsprechenden Seiten der Kolben miteinander verbinden, wobei die Volumen der Kammern, die auf jeder Seite des Kolbens des Druckgebers gebildet werden, wenn sich dieser Kolben in seiner Mittellage befindet, wenigstens gleich dem Volumen der entsprechenden Kammern ist, die auf jeder Seite des Kolbens der hydraulischen Einrichtung gebildet werden, wobei eine Bewegung des Kolbens des Druckgebers eine Bewegung des Kolbens der hydraulischen Einrichtung um eine Strecke bewirkt, die proportionäl zur zuerst genannten Bewegung ist, Mittel, die eine Quelle für ein fluides Niedium bilden, welches sieh unter einem Druck befindet, der grösser ist als der Atmcphärendruck, wobei die Mittel, die die Kammern auf den entsprechenden Seiten der Kolben miteinander verbinden, eine permanente Verbindung zwischen entsprechenden Kammern auf einer Seite der Kolben und der Druckquelle aufweisen. wobei ein Schieber zwischen der Druckquelle und den Kammern des Gebers und der hydraulischen Einrichtung auf der anderen Seite der Kolben vorgesehen ist, wobei der Schieber eine Verbindung abwechselnd zwischen wenigstens zwei Kammern und zwischen einer der besagten letzten beiden Kammern und der Druckquelle bildet, um den Druckgeber und die hydraulische Einrichtung bei einer Verminderung des Volumens des fluiden lJediums wieder aufzufüllen.
2. Hydraiisehes Servo-System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Kolben eine Kolbenstange aufweist, die am Kolben befestigt ist, und die sich durch ein Ende des zugeordneten Zylinders erstreckt, wodurch die wirksame Oberfläche der Kolben den Kammern, die auf der einen Seite gebildet werden, grösser ist als die wirksame Oberfläche der Kolben in den Kammern, die auf der anderen Seite gebildet werden, dass der Schieber ein Zwei-Stellungsschieber ist, der wenigstens drei Öffnungen hat, dass Mittel vorgesehen sind, die die erste und die zweite dieser Öffnungen mit den Kammern des Druckübertragers und der hydraulischen Einrichtung verbinden, und zwar mit den Kammern, in denen die grössere wirksame Oberfläche der zugeordneten Kolben angeordnet ist, dass Mittel vorgesehen sind, die die dritte der besagten Öffnungen mit der Druckflüssigkeitsquelle und mit der Kammer des Drucküberträgers verbinden, in der die kleinere wirksame Oberfläche des zugeordneten Kolbens angeordnet ist, dass Mittel vorgesehen sind, die dauernd die zuletzt genannte Kammer des Druckübertragers und die entsprechende Kammer der hydraulischen Einheit verbinden, dass Mittel vorgesehen sind, die in einer Stellung des Schiebers die ersten und zweiten Öffnungen verbinden und die besagte dritte Öffnung abschliessen und die in einer zweiten Stellung die Druckquelle mit der Kammer einer der hydraulischen Einheiten verbinden, in der die grössere wirksame Oberfläche der Kolben angeordnet ist.
3, Hydraulisches Servo-System nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Stellung den Schiebers die zweiten und dritten Öffnungen miteinander verbunden und die erste Öffnung abgeschlossen ist. Hydraulisches Servo-System nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Stellung des Schiebers die erste und dritte Öffnung miteinander verbunden und die zweite Öffnung abgeschlossen ist.