Druckregelsystem Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische
Steuereinrichtung, bei der es erwünscht ist, ein Steuerteil mit Genauigkeit in die
richtige Zage zu bringen oder einzuregulieren, wie z.B. ein Ventil, eine Drossel
oder dergleichen. Diese Einrichtung umfasst einen hydraulischen Betätiger in Verbindung
mit einer Druckquelle; der von ihr stammende Druck wird in einfacher Weise einreguliert.
Zu diesem Zweck wird die Druckquelle durch Zeitungsmittel abgezapft, in welche ein
sogenanntes Verstärker- oder Reglerventil und ein Steuerventil in Form eines Düsenventiles
derart eingefügt sind, dass Flüssigkeit von der Druckquelle zuerst durch das Reglerventil
und dann durch das Steuerventil fliesst. In die Zeitungsmittel ist auch eine Kammer,
die durch eine Membran begrenzt wird, eingefügt. Die Membran ist mechanisch mit
dem Reglerventil verbunden, um dieses in Übereinstimmung mit dem Druck in der Kammer
durch ein Bewegungsvervielfachungssystem so zu steuern, dass kleine Bewegungen der
Membran grosse Bewegungen am Reglerventil ergeben. Umgekehrt steuert das Steuerventil
den Druck in der Kanimer.Durch Verwendung dieser Einrichtung können grosse Drücke
gesteuert und einreguliert werden durch verhältnismässig kleine Kräfte oder Drehungen,
die an das Steuerventil gelegt werden, um relativ grosse Verstärkung im System zu
erhalten. Das Steuerventil kann so durch kleine Kräfte gesteuert werden, die z.B;
in einem D'Arsonval-Gerät entwickelt werden, in welchem das Steuerventil ein Düsenventil
ist, das eine Klappe besitzt, die zu der Düse durch einen Arm des D'Arsonval-Gerätes
bewegt wird. Dadurch wird eine geringe Stromänderung einen grossen Steuerdruck ergeben.
Wegen der erforderlichen kleinen Kräfte, die benötigt werden, um die Klappe des
Düsenventils zu bewegen, kann,
wie beschrieben wird, diese in einem
Servo-System ain`;efügt werden, bei dem der Stromfluss durch die Spulen automatisch
geregelt werden kann, in Übereinstimmung mit der Zage des Betätigers, der durch
den Druck, welcher durch das Steuerventil eingeregelt wird, betätigt wird. Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind anhand der Figuren 1 bis 6 näher erläutert: Die Figuren 1 bis
4 stellen ein praktisches Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Figur 1 zeigt die
Seitenansicht einer Apparatur innerhalb des schraffiert dargestellten Gehäuses;
Figur 2 ist ein Schnitt entlang der Linie 2-2 der Fig.1 und Figuren 3 und 4 geben
eine Ansicht der Apparatur von oben wieder, bei dem gewisse Teile im Schnitt dargestellt
sind; Figur 5 zeigt schematisch und schaubildlich erfinderische Merkmale, welche
in den Figuren 1 bis 4 schon dargestellt sind; Figur 6 zeigt ein abgewandeltes System
der Erfindung. Figur 5 zeigt das System teils in baulicher und teils in schematischer
Form; der Teil, welcher gesteuert wird, wird als 'das Ventil 10 dargestellt, das
einen festen Teil 11 hat und ein sorgfältig angeordnetes Ventilteil 12, welches
durch die Spiraldruckfeder 13 offengehalten wird, deren eines Ende gegen den festen
Anschlag 14 liegt und deren anderes Ende gegen den Ventilangriflskolben 15 im Zylinder
16 liegt. Der Kolben 15 ist an dem Ventilteil 12 angebracht. Der Zylinder 16 wird
mit einer Betätigungsflüssigkeit bespült, beispielsweise Ö1 durch eine Röhrenleitung
17; der. Druck solcher Flüssigkeit in der Leitung 17 wird in Übereinstimmung mit
bedeutenden Merkmalen der Erfindung reguliert, um den beweglichen Ventilteil 12
genau in die richtige Lage zu bringen oder einzustellen. Diese Druckleitung 17 steht
in Verbindung mit dem Pumpenauslasskanal 18 und die Rohrleitung 20 erstreckt sich
von dem Kanal 18 bis zu einem membrangeregelten Ventil 22. Das Ventil 22 steuert
den Flüssigkeitsfluss vom Pumpenauslasskanal 18 zur Kammer 23, die teilweise
durch
eine bewegliche Wandung begrenzt ist, die die federvorgespannte Membran 24 enthält.
Der Druck wird dem System durch eine Druck-. pumpe 25 zugeführt, die mit ihrer Auslaßseite
mit dem Kanal -18 in Verbindung steht. Wie aus der Abbildung zu ersehen ist, wird
die Pumpe 25 durch eine dauernd umlaufende Motorwelle 28-angetrieben, die einen
einzigen Nockenbuckel 29 hat, der federvorgespannte Kolben 32 und 33 beeinflusst,
die verschiebbar in feststehenden Zylindern 34 und 35 angeordnet sind. Die Kolben
32 und 33 werden gegen den Nocken 29 durch Spiraldruckfedern 36 und 37 gedrückt.
Die Kolben 32 und 33 sind von gleicher Konstruktion und sind in der Art eines offen
endenden Holzzylinders, der einen Einlaßschlitz 32A und Auslaßschlitz 32B hat mit
einem federvorgespannten Kugelventil 38 dazwischen. Solches Kugelventil $8 umfasst
eine Kugel 39, die durch eine Spiraldruckfeder 40gegen einen abgerundeten Teil der
Kolbenbohrung gedrückt wird. Der Kolbenauslass 32B steht mit dem Hochdruckkanal
durch ein Ventil 42 in Verbindung, das eine Platte 43, die durch eine Spiraldruckfeder
45 vorgespannt ist, enthält, deren eines Ende sich gegen die bewegliche Abschlußschraube
47 und deren anderes Ende sidh gegen die Platte 42 legt. Es ist zu vermerken, dass
Flüssigkeit unter Druck sowohl an den Kol-. ben 15 als auch anldie Zeitung 20, die
zur Kammer 23 führt, liegt; und dieser Druck, der an dem Kolben 15 liegt, ist einstellbar
in einfacher Art und Weise, die ein wichtiger Faktor der Erfindung ist. Die Flüssigkeit
unter Druck in der Zeitung 20 fliesst über das Ventil 22 in die Kammer 23. Das Ventil
22 dient zum automatischen Drosseln des Druckes durch Wirkung der Membran 24. Zu
diesem Zweck ist die Membran 24 durch die Spiraldruckfeder 50 vorgespannt, deren
eines Ende gegen die einstellbare Stütze 51 und deren.anderes Ende gegen die Membränrückplatte
52 liegt, die mit einem Stab 54 verbunden ist, der bei 55 mittels eines Stiftes
mit einem Kniehebel oder Hebel 56 verbunden ist; der Hebel 56 ist mit dem Hebelende
56A bei 57 drehbar, um das Kugelventilglied 59,unterteilt in unterschiedlichen eingeteilten
Abständen von der Ventilöffnung 60,zu halten, um den Flüssigkeitsfluss durch das
Ventil 22 in Übereinstimmung mit dem Druck in der Kammer 23 zu regulieren, z.B.
dem Druck, der auf die Membran 24 einwirkt.
Die Kammer 23 hat eine
Auslassöffnung 62, die über eine Rohrleitung 63 mit einem geregelten Überstromventil
65 in Verbindung steht; dieses Ventil 65 besteht aus einer feststehenden Öffnung
67 und einer Klappe 69, die sich von der Mitte des um den Punkt 73 drehbaren Ankers
72 erstreckt, und der mit Kernen 75 und 76 zusammenarbeitet, die in den Spulen 77
und 78 angeordnet sind. Diese Spulen 77, 78 sind in einem Brückenkreis 79 miteinander
verbunden mit einem Potentiometerwiderstand 80 und 81; der Abgriff 80A am Widerstand
80 kann durch Hand eingestellt werden, während der Abgriff 81A am Widerstaad 81
mechanisch durch die mechanische Verbindung 84 mit dem Ventilglied 12 gekuppelt
ist. Die Spule 78 ist einerseits mit dem Widerstand 80 und andererseits mit dem
Widerstand 81 verbunden. Die anderen Seiten der Widerstände 80 und 81 sind mit der
9,1echselstromenergiequelle 84 verbunden. Wie aus der Figur 5 zu ersehen ist, wird
der Abgriff 80A von Hand in eine besondere Zage eingestellt, die geeicht sein kann,
um einer entsprechenden Zage des Ventiles 12 zu entsprechen. Würde das Ventilglied
12 dazu neigen, sich von dieser Zage zu bewegen, neigt die Zage des mechanisch gekuppelten
Abgriffs 81A auch dazu, sich zu ändern. Jedoch wird dieser Neigung, sich zu bewegen,
durch einen automatischen Wechsel des Druckes in der Zeitung 17 entgegengearbeitet,
z.B. Zeitung 20 und der mit ihr verbundene Kanal 18. Angenommen, dass dort eine
leichte Abwärtszunahmebewegung-des Ventilgliedes 12 von seiner durch die Feder 13
eingestellten Zage ist, bewegt sich der Abgriff 81A nach links (Fig.5), wodurch
ein geänderter Zustand in der Brückenschaltung 79 hervorgerufen wird, so dass ein
grösserer Strom durch die Spule 77 und ein kleinerer Strom durch die Spule 78 fliesst,
so dass die drehbare Ventilklappe 69 sich gegen die feststehende Öffnung 67 bewegt,
um einen kleineren Flüssigkeitsfluss durch*das Überstromventil 65 zu erlauben, wodurch
der Druck in der Kammer 23 anwächst, beispielsweise steigt der Druck an der Membran
24 an. Das Anwachsen des Membrandruckes verursacht, dass der Stab sich aufwärts
entgegen der Wirkung der Feder 50 bewegt, wodurch das Reg lerventil 22 geschlossen
wird, wodurch fernerhin ein zunehmender Druck in der Rohrleitung 20, Kanal 18 und
Rohrleitung 1,7 entsteht. Dieses Anwachsen des Druckes in der Zeitung 17 veranlasst,
dass
der Kolben 15 und das damit verbundene Ventilglied 12 lind Abgriff 81A in ihre Normallage
zurückkehren, die durch Handeinstellung des Abgriffs 80A vorhanden ist. Umgekehrt
kann nachgewiesen werden, dass, wenn das Ventil 12 die Neigung hat, sich aufwärts
zu bewegen, eine Korrektion des Druckes in der Zeitung 17 automatisch erfolgt, um
den Druck in der Zeitung 17 herabzusetzen, und somit das Ventil 12 in seiner eingestellten
Zage zu halten. Der Abgriff 81A wird immer zurückgestellt in eine-Mittel- oder aus
-geglichene Zage, über welche er bewegt werden kann, um Wechseln in der Zage des
Ventiles 12 entgegenzuarbeiten. Diese Mittel- oder ausgeglichene Zage des Abgriffs
81A und des damit verbundenen Ventilgliedes 12 wird durch Einstellung des AbgriffH
80 hergestellt. So würde beispielsweise, wenn der 'abgriff 80A nach rechte bewegt
,@jürde (fig.5) der Stromfluss durch die Opule 78 ansteigen und zu gleicher Zeit
würde ein kleinerer Strom durch die Spule 77 fliessen, wodurch die Klappe 69 dem
Uhrzeiger entgegengesetzt sich dreht, wodurch das Ventil 65 weiter geöffnet wird
und der Druck an der i4Iembran 24 abnimmt. Durch die Verminderung des Membrandruckes
öffnet das Ventil 22, wodurch der Druck in der Zeitung 20, Kanal 18 und Zeitung
17 vermindert wird, so dass der Kolben 15 unter dem Einfluss der Feder 13 sich abwärts
bewegt. Durch die Bewegung des Kolbens 15 bewegt sich der Abgriff 81A nach links
(Fig.5) in eine Richtung, um ein teilweises neues Ausgleichen der Brückenschaltung
79 zu bewirken, z.B. der oben erwähnte Stromanstieg in Spule 78 wird etwas vermindert,
mit anderen Worten: Bei einer Anfangsbewegung des Abgriffs 80A wird das Ventil 65
um einen relativ grossen Betrag geöffnet, um eine relativ schnelle Bewegung des
Kolbens 15 zu erhalten; aber auf solche Kolbenbewegungen wird das Ventil 65 absatzweise
gegen die Schliessungslage zurückgeführt und eine neue Mittellage hergestellt, die
der neuen Einstellung des Abgriffs 80A entspricht, und das Ventil 12 wird in solcher
eingestellten Zage durch Einstellung des Drudkes in der Leitung 17 gehalten. Ein
wichtiges Merkmal der Erfindung umfasst die Reihenverbindung der Ventile 22 und
65 und die Bewegungsvervielfachung des Ventils
22
die dure=.>
die Lembran 24 und das Verbindungsgestänge zwischen der Membran und dem Ventil 24"'
bewirkt wird. Für diese Zwecke ist die Flussfördermenge des Ventils 65 grösser als
die Flussfördermenge des Ventils 22', so dass ein Dauerfluss des Druckes durch das
Ventil 65 gewährleistet ist.
| Diese Einric,#,lUl-ung, die Xraftve.rvielfachung enthält, gez3tat-tet |
| die. Verwendung einer kl(z=@.nen Xraftt, die an las Ventil
65 geleL;t |
| wird, um gro,2e Eir ',clLe g.@nau zu regeln, mit anderen @7orten:
Tiedrige |
| Drücke werden an dez.I Ventil 65 geregelt, um eine Regelung
von holen |
| Drücken am Ventil "?G durch Druckverstärkung zu erreichen.
Diese |
| Druckverstärkung wird im wesentlichen bestimmt durch das Verhält- |
| nis der Meiubranflä,_:he, vermehrt durch das mechanische Mehrgewicht |
| des Verbindungsgestängesysteu!s zu der Fläche der Düse, die
die |
| Ven t--;.löffnüng 67 enthält. |
| In einen musterhaf tE>@i System kann der Durchmesser der Öffnung
67 |
| 0,0047 Inch sein; ;per Durchmesser der Öffnung 60 kann 0i0031
Inch |
| sein, die FPderkon-lan-te der Feder 50 kann 1,5 Pfund pro Quadratzoll |
| sein und der Druck - j:. der Zeitung 17 einen Nominalwert von |
| 100 -pro ',#uadr.tzrr;17. sein.. Durch das vorgesehene Verbindungs- |
| ge-t-.inge 54x56 kann die yembran von relativ kleiner Fläche
gemacht |
| werden zur Dichth(#a'.-t einer kleinren Struktur, wie in den
Figuren |
| 1 bis 4 angegeben. |
| In deni biE 4 |
| Arztsprechende Elemente zur Fig,. 5 |
| gleiche Bez ci.nhn@a@@ _:. |
| In den F'tguren 1 bj., 4 #3in;3 die Teile in. einem ölabgedichteten |
| Gehäuse 100 cir@;ub;z@t so da.^-q das das von dem Ventil 65
hinaus- |
| geht, in einen 3a.iu;,nel.behälter , der sich im Gehäuse befindet,
sinkt, |
| von wo es durch die Pumpe 25 wieder umläuft. Die Pumpenwelle
28. |
| wird über Zahnräder 105 und 106 durch einen 2#ll.ektx#omotor
102 ange- |
| trieben, der an dem Pumpengehäuse 103 befestigt ist. Das Gehäuse
103 |
| ist im Gehäuse 100 befestigt und das kleinere Zahnrad 105 ist
auf |
| der Motorwelle angeordnet und das grössere Zahnrad 106 auf
der Pum- |
| penwelle 28. |
| In diesem Beispiel ist eine umlaufende Ausgangswelle 110 vorgesehen, |
um umlaufende Teile einzuregulieren und in Stellung zu bringen,
wie beispielsweise Ventile, Klappen oder andere Vorrichtungen, die ein umlaufendes
Steuerelement haben, welches an der Ausgangswelle 110 angeordnet sein kann. Auf
der Ausgangswelle 110 ist, wie aus Fig.2 zu erkennen ist, ein Antriebszahnrad 111
aufgekeilt, das in die Zahnstange 114 der Kolbenstange 115 eingreift; die Kolbenstange
115 ist in dem Kolben 15 befestigt und wird. durch Führungsrollen 118 geführt. In
diesem Fall wird der Kolben 15 durch die Spiraldruckfeder 13 auf der Ausgangswelle
110 vorgespannt, die Feder 13 ist mit ihrem einen Ende an der Ausgangswelle festgelebt
und das andere Ende wird durch den feststehenden Arm 120 gehalten. Der Abgriff 81A
des Widerstandes 81 ist an der Ausgangswelle 110 bei 84 befestigt. Auf dem Pumpengehäuse
103 ist eine Stromausfallvorrichtung 125 befestigt, die aus einer Solenoidspule
126 besteht, um das Ventil 130 zu schliessen (Fig.1 und 5). Dieses Ventil 130 kann
durch die Spiralzugfeder 127 geöffnet werden. Dieses Ventil 130, wie in Fig.5 gezeigt,
ist normalerweise durch den magnetisierten Kern 128 geschlossen und wenn dieses
geöffnet wird durch den fehlenden Strom an der Spule 126, dreht sich das Ventilbetätigungsglied
132 um die Abstützung 134 unter dem Einfluss der Feder 127, wodurch die Kugel 136
sich von der Öffnung 138 des Hochdruckkanals 18 abhebt, in welchem Fall der hohe
Druck abgeladen und das Ventil 10 automatisch geschlossen wird. Es muss erwähnt
werden, dass das Ventil 65 durch andere Mittel gesteuert werden kann und nicht unbedingt
ein Teil eines Servo-Systems, wie in Fig.5 beschrieben, sein muss. Z.B. kann die
Ventilklappe 69 von Hand oder elektrisch eingestellt werden durch Befestigung der
Klappe an einem beweglichen. Element eines D'Arsonval-Gerätes und von Hand durch
Regelung des Stromflussee durch die Spulen des D'Arsonval-Gerätes: So werden druck-
und temperaturempfindliche Geräte sowie kleine Aus-. dehnungestangenanlagen oder
flüseigkeitawechselnde Druckdosen, Apparatesätze oder kleine Druckteile verwendet,
um die Zage der Klappe
69
zu steuern, um leicht halbwegs grössere Kräfte,
wie beschrieben, zu
regeln durch Verwendung einer variablen Kraft,
die an de.-- 1.-lappe aufgebracht wird und beispielsweise einen Mittelwert von 5
Gramm hat.