DE1614315A1 - Elektromagnetischer Antrieb fuer Servo-Absperrorgan - Google Patents

Description

• Elektromagnetischer Antrieb für Sexvo- Absperrorgan

  Die Erfindung betrifft eine elektrohydraulische Steuer-

  einrichtung, insbesondere einen neuartigen elektromagnetischen

  Antrieb für ein Servo-Absperrorgan, wobei dieser Antrieb be-

  sonders für elektrohydraulische Servo-Absperrorgane zweck-

  mäßig ist. -

  Moderne Servo-Absperrorgane werden häufig in automatischen

  Steuerungssystemen verwendet. Das bekannte elektrohydraulische

  Servo-Absperrorgan zeichnet sich durch einen relativ hohen Frequenz=

  gang und eine hohe Stabilität der Steuerung aus. Diese Eigen-

  schaften werden durch eine eingebaute Gegenkopplung erzielt.

  Derartige Absperrorgane sind jedoch sehr kompliziert in

  der Konstruktion und in der Herstellung und sehr teuer. Auch

  eine zuverlässige Wartung der bekannten Absperrorgane-an der

  Gebrauchsstelle kann nur schwer erreicht werden.

  Die bekannten Absperrorg ans sind Betriebsstörungen

  durch Ventnrenigunoen in .den zu steuernden 3trürauni,!smittel ..

  unterworfen, Eine ;äuf die Verunreinigung zurückzuführende Be-

  triebsstörung, bei, dem Iiitfs,41,bsperrorgan eines mit hüc-Zkopplung

  versehenen- zweistufigen eleltrohydraulieehen U'ervo-Abeperr-

  c:ran.s wurde*- bisher durch ein Filtrieren des von den Hilf c-

  Absperrorgan gesteuerten Strömungsmittels vermieden.

  Die bekannten Absperrorgane sind für eine gegebene

  Ausgangs-3teuerkennlinie ziemlich groß. Beispielsweise w4egt

  ein Absperrorgan, zur Steuerung eines maximalen Auecailgsstrona

  von 37v8 1 pro Minute bei einem Druck von 70 kg/cm bis zu 227 :.

  Um nun eine optimale Ansprache und #&agfindlichkeit zu

  erzielen, ist ein elektromagnetischer Drehantrieb erforderlich,

  der eine. Ausgangskraft von über >ü0 g erzeugen tann. ßi.n oear@n.-

  ter Motor dieser Axt wiegt 65 g. 1A-rfixidun..gj@eriäl2 wird dieselbe

  Ausgangskraft.bei einer Gewchtsnerabsetzunc vor- minc?eQtens

  33 1/3 % erreicht. Es ist sehr erwünscht, den _.orrafah tor so zu

  optimierent daß das Gerät- möglichst klein ist, ohne dei3 das J,:r-

  halten des Absperrorgans beeinträchtigt wird.

  . Die Erfindung hat daher die Aufgabe,einen verbesserten

  Antrieb für ein Servo-fibsperrorgan zu schaffen.

  Eine weitere Aufgabe der oirfind.ung besteht in der

  Schaffung eines elektromagnetischen Antriebes für ein Servo-

  Absperrorgant wobei. dieser Antrieb bei einer ;seebenen ele@_t-riH

  sehen Stromstärke eine relativ groie @:us@angs@Lre.ft oder einen

  relativ großen Ausgangaweg erzeugt.

  Ferner stellt sich die Erfindung die Aufgabe, einen relativ

  kompakten-elektromagnetischen Antrieb für ein Servo-Absperr-#

  organ zu schaffen.

  Eine Aufgabe der Erfindung besteht außerdem in der Schaffung

  eines verbesserten elektromagnetischen Antriebes für e.n@Servo-

  .Absperrörgan, wobei dieser Antrieb wirtachaftlich.hergestellt

  werden kann:

  Weiterbesteht eine Aufgabe der Erfindung darin, einen `

  verbesserten elektromagnetischen Antrieb für ein Servo-Absperr-

  organ zu schaffen, wobei dieser Antrieb mit einem sehr hohen

  Wirkungsgrad und sehr zuverlässig arbeitet.

  Die Erfindung schafft ecmit°enen elektromagnetischen

  Antrieb für ein Bervo-Absperrorgan; Der Antrieb besitzt einen

  ferromagnetischen Kern mit geringem magnetischem Widerstand.

  Dieser Kern hat einen Schenkel, der eine, elektrische Spule trägt,

  die den Schenkel umgibt. Mit-dem Kern ist ein beweglicher Anker

  verkettet, der sich gegenüber dem Kern bewegt, wenn der Kern

  durch einene elektrischen Strom magnetisiert wird. Ein Hebel ist

  mit dem Kern und dem Anker verdrehbar gekuppelt und bewegt sich

  mit dem Anker relativ zu dem Kern.

  Andere und weitere Zwecke der Erfindung gehen aus der

  nachstehenden Beschreibung anhand der Zeichnungen hervor. Der

  Erfindungsgedanke selbst ist auch in den PatentansprUchen ge-

  kennzeichnet.

  In den Zeichnungen zeigt ,-- ' -

  fig. 1 im Schnittteilweise schematisch ein elektro-

  hydraulisches Servo=Absperrorgan gemäß der Erfindung,

  Fig. lA im ,Schnitt, teilweise schematisch, eine Abge-

  änderte Ausführungsform des Absperrorgans nach Fig. 1,

  Fig. 2 ein Schaltschema des elektromagnetischen Notors

  in den Absperrorganen nach Fig. 1 und 1A,

  Fig. 3 im Schnitt, teilweise schemätisch, eine abge-

  änderte Ausführungoform des Absperrorgans nach Fig. 1,

  Fig. -3A als Einzelheit, teilweise geschnitten, einen .

  Druckkompensator der Anordnung nach Fig. 3,

  Fig. 3B im Schnitt, teilweise schematisch, eine abge-

  änderte Ausführungsform des.Absperrorgans nach Fig. 3 und

  . Fig. 4 in größere, Maßstab als Einzelheit einen

  Strömungskanal in den.ibsperrorganen nach Fig. 3 und 313.

  Fig. 5, 6 und 7 zeigen im Schnitt, teilweise schema-

  tsch, einen elektromagnetischen Antrieb zur Verwendung, in den

  Absperrorganen nach den :Figuren 1, 1A, 3 und* 3B.

  Fig. S zeigt in einer Stirnansicht den Antrieb nach

  den Figuren 5-?.

  Figf 9-3.1 zeigen eine abgeänderte Ausführun;sform des

  Antriebes nach den Figuren 5-7 im Schnitt.

  . Fig. 1 °zeigt ein zweistufiges elektrohydraulisches

  Servo-Absperrorgan mit einer Hilfsdruck-Steuerstufe und einer

  Fndsteuerstufe in Form eines Kolbenschiebers.

  Ein Schieber ist all:-einein mit 20 be2leicjine t.r be-

  sitzt. ein Schiebergehäuse 21, in dein eine druckveränderliche

  ' Hilfssteuerkammer 22, eine Endsteuerstufe 23 und ein =Kohlraum .

  für einen-elektromagnetischen Motor 24 angeordnet sind. jer

  Schieber ist mit einer Druckmittelauelle durch eine Druck-

  mittel-Eintrittsöffnung und einen Kanal 25 sowie eine Druckmittel-.

  Rückströmöffnung und einen Kanal 26 verbunden. Die Kanäle 25.und

  26.führen durch das Gehäuse in das Innere des Zylinders der End-

  steuerstufe. Der Kanal 26 wird von einer Steuerrippe 30 und ein

  Kanal 27 wird von einer Steuerrippe 31 eines Schieberkolbens 33

  der Endsteuerstufe gesteuert. Der Kolben 33 ist in dem Zylinder

  der Endsteuerstufe verschiebbar angeordnet. Dieser Zylinder wird =

  von einer Hülse 34 gebildet. Der Kanal 25 führt durch eine Öffnung

  in der Hülse 34 zu einer Rippe 36 des Kolbens-33.

  Druckmittel wird "durch eine Öffnung der Hülse 34 i@.ber einen

  Kanal 38 und ein Filter 39 an eine Steuerdüse 40 mit gesteuerter

  Düsenöffnung abgegeben. Die Düse 40 ist durch ihre Düsenöffnung 41

  mit der Hilfskammer 22 verbunden. Mit einem Drehstab 43 ist

  ein Hebel 42 einstöckig ausgebildet, der durch ein Kupplungsglied 44

  mit einem Anker 45 des Motors 24 verbunden ist. Eine Rückkopplungs-

  feder 46 ist mit dem Hebel 42 und einem Ende des Kolbens 33 ver-

  bunden, so daß diese beiden Teile miteinander gekoppelt sind. Der

  Kolben 33 bewegt sich gegen die Wirkung einer Vorbelastungsfeder

  47, die mit dem Schiebergehäuse und dem anderen Ende des Kolbens

  33 verbunden ist. Die Eingangskraft wirkt auf den Hebel 42'länge

  der Mittelachse ein. Der Angriffspunkt wird im Abstand von dem

  Drehpunkt gewählt, der von dem Drehstab 43 gebildet wird. Der

  Abstand von dem Drehstab zu dem Angriffspunkt ist beträchtlich

  kleiner als der Abstand zwischen dem freien. oder Steuerende des

  Hebels 42 und dem von dem Drehstab gebildeten Drehpunkt..

  Eine Verschiebung 1e der Mittellinie oder Eingangsachse kaue

  beispielsweise die dreifache Auslankung im Bereich-der DUnenöffnung

  41 erzeugen. Die Düsenöffnung 41 wird als gesteuert bezeich'ne't;

  ihre Steuerung erfolgt durch Veränderung der Drosselung der

  Düsenöffnung durch den Hebel 42.

  Die Endsteuerstufe ist hydraulisch in bekannter Weise als

  Vierwegschieber geschaltet. Die Steuerkammer 48 und eine

  Steuerkammer 49 werden von den Rippen des Kolbens 33 und der

  Innenwandung der Hülse 34 begrenzt. Die Kammer 48 ist durch

  einen.Kanal 50 und die Steueröffnung 51 mit einem Verbraucher

  verbunden. Die Kammer 49 ist durch einen Kanal 52 und eine

  Ausgangs-Steueröffnung 53 mit einem Verbraucher verbunden. Die

  Hilfssteuerkammer 22 ist über eine feste Blende 54 mit dem

  Rückströmkanai 26 verbunden.

  Die Spulen des Motors 24 sind in Reihe gegeneinanderge-

  schaltet, wie aus Fig. 2 hervorgeht. Die Zuleitungen des Motors

  sind in der gezeigten Weise an die Klemmen a, b und c ange-

  schlossen. Die Motorspulen 55 und 56 sind beispielsweise gemäß

  Fig. 2 geschaltet, so daß eine sogenannte doppelseitige Eingangs-

  schaltung erhalten wird. Bei einseitigen Schaltungen können die

  Spulen in Reihe oder parallelgeschaltet sein.

  Der Motor 24 ist beispielsweise an eine Gegentakt-

  Ausgangsschaltung angeschlossen, so daß zwischen den Klemmen a

  und b und den Klemmen b und c Ströme in einander entgegenge-

  setzten Richtungen fließen. Im Ruhezustand erzeugen die einander

  entgegengesetzten Ströme kein resultierendes Ausgangssignal,

  so daB der Anker 45 in der Nullstellung bleibt. Der Hebel 42 ist

  am einen Ende an dem Drehstab 43 befestigt, so daß die Bewegung

  für die Hilfssteuerung ins Schnelle übersetzt wird. Dies wird'

  nachstehend ausführlicher beschrieben. Druckmittel gelanfet durch

  die Eintritts-Steueröffnung 25 und den Kanal 27# den Kanal 38

  und das gilter 39 in die IIilfseteuerdüse 40 und die gesteuerte

  Düsenöffnung 41. In der Nullstellung wird die'Otrömung des

  Strömungsmittels durch die Düsenöffnung '41 durch die tcllung

  des Ilebels 42 so gesteuert, daß in der Kammer 22 ein Druck er-

  zeugt wird, mit aem das in der Zeichnung linke Ende des Kolbens

  33 beaufschlugt wird. Dieser Druck wird durch die Vorhelastungs-

  fpder 47 genau ausgeglichen, so daß der Kolben in ,der gezeigten

  Iwullstellung gehalten wird. Die Tippe 30 des Kolbens 33 steuert

  den Durchlaßquerschnitt zwischen dem Strömungskanal 2? und der

  Steuerkammer 48. Die Rippe 31 Steuert den Durchlaßquerschnitt

  zwischen der Kammer 49 und dem Iciickströmkanal '26. Die mittlere

  Rippe 36 steuert die Durchlaßquerschnitte zwischen den Kammern

  48 und 49 und dem zentral angeordneten Druckeintrittgkanal 25.

  Durch eine Auslenkung des freien oder Steuerendes des

  Hebels 42 gegenüber »der Düsenöffnung 41 aus der Nullstellung

  wird der Druck in der Kammer 22 entsprechend verändert. Durch

  die liueleiL:ttn;ss Hebels 42 nach recht3.wircl die Düsenöffnung

  41 gedrosselt und der Druck in der Kammer 22 herabgesetzt. Die

  auf das in der'::eiciinung linke Unde: des Kolbens 33 wirkende

  Kraft wird daher herabgesetzt und der Kolben nach links bewegt.

  Bei einer Bewegung des Kolbens nach links gibt die

  jiippe 31 eine Verbindung zwischen der i;ammer 49.und dem Rück-

  strömkanal 26 frei. Die Rippe 36 gibt eine Verbindung zwischen

  der Kammer 48 und dein Druckkanal 25 frei. Die Austritts-Steuer-

  kanäle, 51 und 53 -sind daher jetzt derart mit- der Kammer 48 bzw.

  49 'verbunden, daB Druckmittel aus der Kammer 48 durch den Kanal

  51 zu dem Verbraucher strömt und durch dehKanal 53, die Kammer

  49 und den Rüekströmkanal 26 zu der Druckmittelquelle zurück-

  kehrt.

  Die Bewegung des _Kolbehs 33 nach links .wird durch die

  nückkopplungsfeder 46 auf den Hebel 42 übertragen und trachtet,

  den Hebel 42 nach links auszulenken. Die Auslenkung des Hebels 42

  nach links in Richtung der Nullstellung setzt die Drosselung der

  Düsenöffnung 41 herab. Dadurdh wird der Druck in der Kammer 22

  erhöht ünd der Kolben 33 zum-Stehen gebracht.

  Die.anfängliohb Auslenkung des Hebels 42 nach links

  netzt die Drosselung der Düsenöffnung 41 herab und erhöht den

  Druck in der Kammer 22. Der Kolben 33 wird dann gegen die Kraft

  der Vorbelastungsfeder 47 nach rechts bewegt. In diesem 1'a11.

  Wird die Kammer 48 mit dem Rückströmkanal 27 und die Kammer 49

  mit dem Druckkanal 25 verbunden.

  Zur Erzielung einer möglichst hohen Empfindlichkeit

  voll die Steifheit des Drehstabes 43' so niedrig sein, daß er eine

  Übersetzung der Bewegung des Ankers ins Schnelle durch den Hebel

  42 gestattet. uur Erzielung eines maximalen Prequenzganges soll

  dagegen die Steifheit der Feder 46 relativ hoch sein. Dieses

  Problem wird bei dem gezeigten Schieber dadurch gelöst, daß die

  Rüekkogplungskraft durch eine reli4tiv steife Feder übertragen ,

  wird, die .direkt längs der Achse der Bewegung des Ankers des

  Motors 24 wirkt. Die Auslenkung des freien oder Steuerendes des

  Hebels 42 ist größer als die Auslenkung jenes Punktes des Hebels

  42#-4a den die Kraft der Feder 46 angreift.

  Wenn daher der Hebel _42 räch rechte ausgelenkt wird,

  . - bewirkt die dadurch hervorgeruferp- Bewegung das Kolben9. 33'izach

  links, daß über die Pederr 46 eine Rücketellkraft äusgeUbt wirdg,

  - die nur der von dem Motor 24 erzeugten Kraft entgegenwl&t* Die

  Auslenkung des freien Endes des Hebels 42 wird dagegen infolge

  des Hebelarms vergrößert, so daß dieser Bewegung nur die. relativ

  geringe Drehkraft entgegenwirkt, die von dem Dreliatab 43 ausge-

  übt wird. . -

  _ - In dem erfindungsgemäßen Schieber Wird die auf den

  Kolben 33 ausgeübte meclanische Reibungskraft-durch eine neu-

  artige-Ausbildung beseitigt. Die gesteuerte Düsenöffnung 41 ist

  auf der Eingangs- oder Hochdruckseite der Kammer"22 angeordnet,

  in welcher der Draök'garegelt wird. Die feste Biende ist am, Aus-

  - gang der Kammer 22 angeordnet. Wenn der Söheber be3spielsweise

  an eine typische hydraulische Fumpe angeschlossen ist, pUleiert

  der Druck am Eintritt der-Düse 4U-mit der Pumpfrequenz, We,nun _

  die gesteuerte Düaenöf fnung an dem Busgang der Hilfasteuerkaer

  i.

  und die feste Blende am Eingang der Bilfssteuerkammer angeof= xiet

  iot, werden diese. kleinen Sehwanku@ eu unterdrückt... lm ZZUPy

  .3

  hang mit der Übersetzung ins Sehne, e durch' den: Hebg1- 42 4.4#`

  wirken in dem vorliegenden 2a11 k14s -Yoxähderun,ezdes Drüakes

  des durch die Düse 40 enggleitetentr@ittsm.t`e1.s's@öch °in

  Ausl enkun des Hebels 42, Diese kleüen . Aus1@taänld

  den Druck in der Kammer 22o 13.e D,kerä,rd@xige' worden et

  den Kolben 33 übertragen, ea - da;ß sinn di esee Mit einer rea''f

  t.

  ,hohen rrequenz um- einen sehr kle;dse Be tbtgu.nd cadu:edie mechnni#sche Reibung beseitigt w@:rd.ß lsfoldee neu

  Kombination, die in dem erfindurngsgemäßen Schieber vorgesehen

  ist, braucht man bei normalen Pumpen als ütrömungsmittelquelle

  den Schieber nicht von außen in Schwingungen zu versetzen, während

  bei den bekannten Einrichtungen der Kolben der Endsteuerstufe

  durch ein meohhanischps oder elektrisches Signal in Schwingungen

  versetzt werden muß.

  Fig. 1A zeigt eine abgeänderte Ausführungsform des

  Schiebers nach Pig. 1. Hier ist das Filter 39 in Reihe zwischen

  dem Zingangs-Druckkanal 85 und dem Kanal 38 geschaltet, der zu

  dem Zylinder der Steuerstufe führt.

  Das Druckmittel für die iiilfssteuerung gelangt durch

  das Filter in die Düse 40 und die Jüsenöf fnung 41. Das zu steu-

  ernde Druckmittel umströmt das Filter 39 und wäscht es st#*-:;.ndig,

  so daß sich in dem Filter Beine Verunreinigungen sammeln können.

  Infolgedessen braucht das Filter viel seltener erneuert zu werden.

  Fig. 3 zeigt im Schnitt eine abgeänderte Äusführun-.3-

  form des in Fig. 1 dargestellten Schiebers.

  ' In dem in Pia-. 3 gezeigten Schieber wird eine neu-

  artige Abdichtanordnung verwendet, durch welche die Zuverlässig-

  keit des Schiebers stark verbessert wird. Ferner wird eine abge-

  änderte Ausführungsform des in Fig. 1 gezeigten drehmomenter-

  zeugenden Antriebes ausführlicher beschrieben. in Reihe mit dem

  Hilfpateuerorgag ist ein Druckkompensator geschaltet, der dazu

  diente den Eingangsdruck angemessen konstant zu halten.

  Der Schieber 60 besitzt ein Schiebergehäuse 60a. Das

  unter Drück zugeführte Strömungsmittel gelangt in eine ring-

  förmge Druckleitung 57 und die ringförmigen :iüekströmlei Lungen

  58 und 59Die Steueröffnungen 61 und 62 sind durch die ring-'

  förmigen Steuerkammern 64 und 65 miteinander verbunden. Die Kam'

  mern 57, 58,. 599 64 und 65 werden von einer Hülse 66- gebildet,

  die mit radialen Metallringen versehen ist, die mit vorstehenden

  Dichträndern 66a an dem Schebergehäuse anleaen$ Diese Dicht-

  ränder erstrecken sich in der Richtung tü der-Quelle des relativ

  hohen Druckes. .3ei spielswei se ist der Druck in der Kammer 57

  stets mindestens so hoch wie in jeder der Steuerkammern 64 und .

  65. Der Druck in der Kammer 65 ist stets--mindestens so hoch wie

  in der Kammer 59. Der Druck in der Kammer 64 ist stets minde-

  stens so hoch wie der Druck in der iCammer 58. Eine Innenhülse

  67 bildet den Steuerschieberzylinder. Die Hülse 67 ist von der

  Hülse 66 umgeben und besitzt Öffnungen, 'die mit den Kammern 57,

  58, 59, 64 und 65-korrespondieren.

  Der Kolben 69 hat Rippen 70, 71 und 72# 'welche die

  ;Dru ckbeauf schlageng und die Rückströmung über die Steuerkanäle

  steuern.

  Druckmittel gelangt über die Rinkammer 57 und einen

  Kanal in dem .Schiebergehäuse zu einem Druckkompens4tor 73. Das

  Druckmittel tritt durch den Filter 74 und den uckkompensator,

  die Hilfssteuerdüse 75 und die gesteuerte Düsenöffnung 76 in die

  hilfssteuerkamter 68. Das Druckmittel verläßt die Ka,Ytimer 68 über .'

  eine feste Blende 76a, die in den Rückströmkanal 59 führt.

  Über einen Kanal 79 ist ein Vorbelasturgszylinder 77 mit einem

  Kolben 78 an eine Druckmittelquelle angeschlossen. Der Kolben

  78 greift direkt am einen Ende des Schieberkolbens 69 an.

  Im stationären. Zustand gleicht der Druck in der ianmer

  68 genau die ihm entgegengesetzte Vorbelastungskraft aus, die

  von dem Kolben 78 ausgeübt wird, der mit einem Druckmittel beauf-

  schlagt wird. Der drehmomenterzeugende Hotor steuert hier den

  Hebel 80, der oinstückig. mit einem Drehstab 83 ausgebildet ist.

  Ein Anker 89 nimmt eine Rückkopplungsfeder 81 auf, die mit dem

  Anker 89 und mit einem Ende des Kolbens 6 9 verbunden ist. Ein

  Ende der Hülse 66 ist von einem Filterelement 82 um;eba3 welches

  vor der festen Blende 76a eine zweite Filtrierung durchführt,

  so daß diese Blende bei ausgebautem Motor geschützt ist. Der

  drehmomenterzeugende Motor besitzt hier einen Dauermagneten

  in Form eines zylindrischen Rohrstücks, dessen Nordpolin der

  Zeichnung unten angeordnet ist. Der Dauermagnet ist mit einem

  Weicheisen-Polschuh 90 von geringer Remanenz und geringem magne-

  tischem Widerstand verbunden. Dieser Polschuh trägt die Spulen

  85 und 86, die durch ein Element 91 abgedichtet sind:, so daß

  kein Druckmittel in direkte Berührung mit den Spulen gelangt.

  Ein Polschuh 92 lenkt den Kraftfluß zu dem Anker 89. Es wird

  darauf hingewiesen, daß der Dauermagnet mit dem ötrömungsmittel

  in der Hilfssteuerkammer 68 in Berührung steht und als ein

  magnetisches Filter dient, das ferromaönetische Verunreinigungen

  entfernt. Diese Maßnahme ist besonders im Bereich des Luftspal-

  tes zweckmäßig, der in dem Motor zwischen dem Anker 89 und dem

  Poiachuh 92 vorhanden ist. Der Dauermagnet 84 hat ein Außenge-

  winde, Das Schiebergehäuse ist innen im Bereich des Hohlraums

  für den Motor mit eihem Innengewindä versehen, in das der dreh-

  momenterzeugende Klotor hineingeschraubt ist. Auf diese Weise

  kann der Motor leicht aus dem Schieber herausgenommen werden.

  Fig. 3A zeigt in größerem Maßstab als Einzelheit den

  Druckkcmpensator. Das Druckmittel gelangt durch das Filter 74

  in den Kompensator 73. In dem Kompensatorblock 93 ist ein Zylin-

  der ausgebildet, in dem ein Kolben 94 verschiebbar ist. Die

  Stellung des Kolb ens wird durch den in der Düse 75- vorhandenen

  Druck bestimmt, der auf die in der Zeichnung linke Seite des Kol-

  bens 94 wirkt. Die Vorbelastungsfeder 95 des Kompensators wirkt

  auf die andere Seite des Kolbens 94 und erzeugt bei einem vorbe-

  stimmten Druckzustand eine,festgelegte Vorbelastung. Die Kraft

  der Feder 95 kann von außen mittels einer Schraube 96. verstellt

  werden. Bei abnehmendem Druck in der Düse 75 wird der Kolben 94

  so verschoben, daß der Druck erhöht und das Gleichgewicht wieder-

  hergestellt wird.

  Die Sichtung ist-in Pik. 4 genauer gezeigt, in welcher

  der Kolben 6a, insbesondere die Rippenfläche, in: der Steuerstel=

  lang gegenüber der Ausnehmung in der Hülse 67 dargestellt ist.

  Das Druckmittel übt auf das Schiebergehäuse eine-konstante Dicht-i'

  kraft aus. I

  fig.- 3B zeigt im Schnitt einen gegenübel der Fig. 3

  z

  abgeänderten Servo-Schieber. Der in Pik. 3 gezeigte Sexvo-Schie-

  ber arbeitet einseitig, während-der in Fig. 3B gezeigte Schieber

  doppelseitig bzw. symmetrisch arbeitet. In der in Pik. 3B gezeige

  ten Ausführungsform besitzt- der Schieben zwei Hilfssteuerstufen

  und zwei drehmomenterzeugende Motoren. Die Endsteuerstufe ist im

  wesentlichen ebenso ausgebildet wie die Bndsteuerstufe des

  r

  Schiebers in Fig. -3. Der Schieberlcolben ist an seinen entgegen-

  gesetzten Snüen durch zwei Rückkopplungsledern mit den. beweg..

  liehen Hebeln verbunden, welche die Abdeckung von zwei Eingangs-

  düsen steuern. Der gezeigte Schieber ist ein Vierwegschieber,

  der ein, zugeführtes Druckmittel und zwei zu einer Druckmittel-

  quelle, beispielsweise einer hydraulischen Pumpe, führende Rück-

  strömleitung en steuert. Zwei Steuerkanäle sind an einen Verbrau-

  eher, beispielsweise einen Flüssigkeitismot or, anschließbar. Das

  Schiebergehäuse und seine Elemente sind allgemein zylindrisch

  ausgebildet und längs der Schieberachse koa,-Yal angeordnet.

  In dem Schie bergehäuse 101 des Jchiebers 100 sind an

  entgegengesetzten Enden in mit Gewinden versehenen Hohlräumen

  zwei drehmomenterzeugende Motoren 102 und 103 angeordnet, die

  bewegliche Anker 104 und 105 besitzen, die je einen Hebel 106

  bzw. 107 tragen. In dem Schiebergehäuse sind Hilfssteuerkammern

  10$ und 109 ausgebildet. An eine Druckmittelquelle sind Hilf s-

  steuerdüsen 110 lind 111 angeschlossen* durch deren Düsenöff-

  nungen 112 und 113- das DrucltMittel tritt. Das Druckmittel

  strömt von der welle über einen Eingangskanal 114, eine Ring-

  lqitung 115, Kanäle 116 und 117 und ein Filter 118 zu der Düse

  111 und über einen Kanal 119 und das Filter 120 zu der Düse 110.

  Die Hebel 106 und 107 sind am einen Ende an je einem Drehstab

  120 bzw. 121. befestigt. Die auf den Hebel ausgeübten Kräfte

  wirken längs der Mittellinie des-Schiebers.

  Der Endsteuerschieber ist in einem zylindrischen -Eoh1-

  raum angeordnet, der in dem Schiebergehäuse ausgebildet und zu

  dessen Nittellinie koaxial ist. Die äußere zylindrische Hülse

  1.22 ist mit Dichträndern 1.23 versehen, die mit dem Schieberge-

  häuse in Berührung stehen. Die Hülse 122 ist so angeordnet, daß

  sie Ringleitungen für den Durchtritt der Flüssigkeit bildet.
• Die Hülse 122 besitzt Öffnungen, die mit einer inneren Hülse 124 in Verbindung stehen. Die -Öffnun_en in der inneren Hülse 124 und der äulg-eren Hülse 122 stehen mit Steuerkammern in Verbindung, die von den Rippen des Steuer-Schieberkolbens 125 begrenzt werden. Die Enden des Schieberkolbens 125 sind über Rückkopplungsfedern 126 und 127 mit' den Hebeln 106 bzz..a. 10`l verbunden. Die Steuerkammern stehen über Rückströmkanäle 128 und 129 mit der' Druckmittelquelle in Verbindung. Die Steuerkammern sind durch Öffnungen in den Hülsen 124 und 122 direkt mit den Ausgangs-Steuerkanälen 130 und 1.31 verbunden. Zwei feste l1ustrittsblenden 132 und 133 stehen direkt mit den Rüchströmkanälen 129 bzw. 128 in Verbindung.
• - Bei einer Verschiebung des Kolbens 125 nach links wird. der Rückströmkanal 128 über den Steuerkanal 131, den Druckkante -114 und die andere Druckkammer mit dem Steuerkanal .130 verbunden. Bei einer'ersclliebung des Schieberkolbens 125 nach rechts wird die 3,tröraungsri chtung in den Steuerkanälen und Steueröffnungen umgesteuert. -Beim Anlegen eines geeigneten Eingangssignals an die beiden drehmomenterzeugenden Klotoren werden :die Hebel 106 und 107 .n derselben Richtung ausgelenk t. Bei einer Auslenkung der Hebel nach rechts nimmt- der Druck in der Kammer 1.08 zu und der Druck in der Kammer 109 ab, so daß der Schieberkolben nach links verschoben wird. Wenn dagegen die Hebel nach links Busgelenkt werden, nimmt der Druck in der iiammer 108 ab und der Druck in der Uammer 109 zu, so daß der Schieberkolben 125 nach rechts

  verschoben wird. Der Schieber arbeitet a so hinsichtlich der

  I.

  Verschiebung des Kolbens 125 im Gegentakt. Bei einer Bewegung

  des Kolbens 125 nach links wird der Rüekströmkanal 128 mit dem

  Steuerkanal 131 'und der Druckkanal 114 mit Gera Steuerkanal 130

  verbunden. Die 'küclzköppl.ungsfeder' 126 trachtet, den Hebel 106

  in die Nullstellung zurückzustellen. Die Feder 127 trachtet, den

  Hebel 107 in di.e Nullstellung zurückzustellen.

  In einer anderen Betriebsart sind die Hebel 106 und

  107 normalerweise so angeordnet:, daß sie die Düsenöffnungen 112

  und 113 ganz schließen. Dabei sind - die 1.1otoren so geschaltet,

  daß ein Eing angssignal in einer Richtung, beispielsweise im Sinne

  einer Verschiebung des Kolbens 125 nach links, den Hebel 106

  nach rechts auslenken und damit den Druck in der Katamer 108 er-

  höhen würde. Dieses Signal wirkt überhaupt nicht auf den Motor .

  103. Wenn es dagegen erwünscht ist, den Kolben 125 nach rechts

  zu bewegen, bleibt die Öffnung 112 geschlossen und wird der He-

  bel 107 nach links@ausgelenkt. Dadurch wird der Druck in der

  Kammer 109 erhöht und der Kolben 125 nach rechts verschoben.

  Auch in dieser Ausführungsform des Schiebers werden

  Verunreinigau.ngen entfernt. Wenn beispielsweise die Düse 113

  durch Verunreinigungen =".., vollkommen verlegt ist, sinkt der

  Druck in der Kammer 109 auf den Rücketrömdruck und bewegt sich

  der Kolben 125 ganz nach links. Wenn der Druck in der Kammer 109

  auf den Rückströmdruck sinkt! wird der Kolben l25 ganz nach

  links gedrückt und der Hebel 107 ganz nach links ausgelenkt.

  Infolgedessen kann das durch die Öffnung 113 tretende Druckmit-

  tel.die Verunreinigungen aus dieser Öffnung entfernen und den

  Nullzustand wiederherstellen.

  Die in Pig. 313 gezeigte Ausführungsform hat verschie-

  dene Vorteile. Der Schieber arbeitet in der Hilfssteuerstufe im

  Gegentak t, doch können die Hebel 106 und 107-voneinander unab-

  hängig arbeiten. In der bekannten Arbeitsweise wird ein einziger

  Schwinghebel oder Hilfssteuerhebel zur Steuerung von zwei Düsen.

  verwendet, die einander entgegengesetzt angeordnet sind und

  Druckmittel aus beiden Richtungen zuführen. Zn einer derartigen

  Anordnung kann der Hebel nur in einem sehr kleinen Bereich bewegt

  werden, so daß-das Problem der Verunreinigung verschärft wird.

  Dieses Problem wird erfindungsgemäß gelöst.

  Ein Regelorgan mit einem beweglichen Glied, welches

  die Strömung eines Druckmittels durch: eine Eintrittsöffnung

  steuert, um dadurch den Druck in einer Druckkammer zu verändern,

  hat gewöhnlich ein trägheitsärmes, bewegliches Verschlußstück,

  das relativ steif ist. Ein derartiges Regelorgan hat zwar einen.

  hohen Frequenzgang und eine relativ hohe Empfindlichkeit, jedoch

  den Nachteil, daß ständig Druckmittel abläuft. In 'manchen. Fällen

  ist ein Regelorgan erforderlich, das im wesentlichen keine Leck-

  verluste hat. Diese Forderung. wird bei dem Erfindungsgegenstand

  bei Anwendun,; der zweiten Betriebsart erfüllt.

  In der Ausführungsform nach Zig. 3B ist die Konstruk-

  tion des Schiebers stark vereinfacht. Es ist nur eine minimale

  .Einzahl von Strömungskanälen erforderlich, und die grundlegend

  symmetrische Anordnung des Schiebers wird kaum beeinträchtigt.

  Infolgedessen kann der Schieber einen optimalen Formfaktor be-

  sitzen.

  Die Figuren#5-8 zeigen einen im Rahmen des Erfindungs='#.-

  gegenstandes verwendbaren elektromagnetischen Motor. Dieser drei,.-

  momenterzeugende Motor besitzt einen im Querschnitt E-f örmigen

  Kern aus einem Material, das einen geringen magnetischen Wider-

  stand und eine gerin,e Remanenz hat. Zwischen den Schenkeln des :S

  ist ein Dauermagnet angeordnet. Der Kern des drehmomenterzeugender

  Motors ist allgemein zylindrisch und einstückig' mit einer End-

  kappe ausgebildet. Der Dauermagnet bzw. die ferromagnetische Vor-

  magnetisierungsquelle von hoher Remanenz ist ebenfalls zylindriscl

  An dem Kern ist ein Drehstab angebracht, der einstückig mit einem

  .Steuerhebel ausgebildet ist. Dieser ist@mit einem beweglichen

  Anker gekuppelt, der in dem Dauermagneten angeordnet ist. Der

  Anker ist allgemein scheibenförmig und im Abstand von dem Kern

  und dem Vormagnetisierungselement angeordnet.

  In Fig. 5 ist der drehmomenterzeugende Motor mit 200

  bezeichnet. Ein rohrförmiger, zylindrischer Kern 201 von geringer

  Remanenz und geringem magnetischem Widerstand ist mit einer Bnd-

  kappe 202 und einem zwntral angeordneten Spulen träger 203 ein-

  Z> Der Spulenträg er 203 trägt zwei Spulen 204 und 205.

  kn. der Endkappe 202 ist ein zylindrischer Dauermagnet 206 ane-

  bracht! der den Spulenträger 203 und die Spulen umgibt. Gemäß

  Fig. 8 ist an dem Dauermagneten 206 das eine Ende eines Dreh-

  stabes 207 angebracht, beispielsweise angeschweißt. O'enkrccht

  zu der Drehstabachse ist in der !.litte des Drehstabes der Oteuer-

  hebel 208 befestigt.

  An dem Hebel 208 ist ein Kupplungsglied 209 an einer

  solchen Stelle befestigt, daß das freie Ende des Hebels@-208 deine

  viel größere Bewegung macht als der Anker 210. Die Kraftfluß-

  linien für den stationären oder Null-Zustand sind in Fig. 5 ge-

  zeigt. -Wenn der Hebel 208 zu dem Kern hin, in der Zeichnung nach

  links, ausgel enkt ist, haben die Kraftflußlinien die in Fig. 6 -

  gezeigte Form. :Fenn dagegen der Hebel gemäß Pig. 7 nach rechts

  ausgelenkt wird, haben die Kraftlinien die dort dargestellte,

  gegenüber der mittleren oder Nullstellung veränderte 2orm.

  Aus den Figuren 5 bis 7 geht hervor, daß der zylindri-

  sche Außenmantel aus Material von geringer Remanenz und geringem

  magnetischem Widerstand effektiv eine Abschirmung für den Dauer-

  in@.gneten 206 bildet, so. das der Wirkungsgrad des drehmomenter-

  @eugenden Motors vergrößert wird.

  Die Figuren 9 bis 11 zeigen eine abgeänderte Ausfüh-

  rungsform des in den Figuren 5 bis 8 dargestellten Motors. Gemäß

  - den Figuren-9-.bis 11 bildet der obere Schenkel eines E-Kerns

  einen Dauermagneten. In Fig. 9 erstreckt sich ein Dauermagnet 211

  in Form =eirie's halbzylindrischen Rohrsegments von einer Endkappe

  2129 die einen geringen magnetischen Widerstand und eine-geringe

  Remanenz hat. Vor! der. Kappe 212 erstrecken sich ferner ein mitt-

  lerer Schenkel 213 aus Material geringer Remanenz und der untere.

  ächenkel 214 des E-Kerns. Der Schenkel 214 besteht -aus einem E

  halbzylindrischen Rohrmantelteil. In der ätirnansicht in Fig. 11 '

  t

  erkennt man, daß der Dauermagnet 211 und der Kernschenkel 214

  Passend aneinanderliegen und einen zylindrischen Mantel bilden.

  Der Nordpol des Dauermagneten 211 ist in der Zeichnung links

  an;eordnet.

  Der magnetische Kraftfluß im stationären Zustand ist in

  fig. 9 dargestellt. Fig. 10 zeigt den magnetischen Kraftfluß bei

  nach links verschobenem .Anker.

  Aus der vorstehenden Beschreibunri, geht hervor, daß

  durch das erfindunsgemäße Servo-Absperrorgan und den drehmoriient-

  erzeugenden Antrieb gemäß der Erfindung eine bedeutende Verbes-

  serung auf dem Gebiet der Servo-Regler erzielt wird.

  Vorstehend wurden die derzeit bevorzugten Ausführungs-

  formen der Erfindung erläutert, die jedoch vom Fachmann. im Rah-

  men des Erfindungsgedatzkens abgeändert werden können, so daß

  die Erfindung, auf diese Äusführungsbeispiele nicht eingeschränkt

  ist.

  Sämtliche aus der Beschreibung und den Zeichnungen,

  einseließlieh, deren Ions truktiven Einzelheiten, zu entneh-

  menden Nerkmale und Verfahrensschritte können auch in beliebigen

  Kombinationen erfindungswesentlich sein.

Claims (1)

1. P a t e n't a n s p r ü ehe Elektromagnetischer Antrieb für ein Servo-Absperrorgan, g e k e n n z e i c h n e t durch einen ferromagnetischen Kern: (201 bzw. 210) von geringer Remanenz, der einen Schenkel (203 bzw. 213) zum Tragen einer elektrischen Spule (204, 205) . besitzt, eine diesen Schenkel umgebende elektrische Spule, einen mit dem Kern verketteten Anker, der sich bei einem elektrischen Stromzufluß gegenüber dem Kern bewegt, und einen Hebel (208, bzw. 42), der mit dem Kern und dem Anker vierdrehbar .gekuppelt ist und sich mit. dem Anker gegenüber dem Kern bewegt. 2. Elektromagnetischer Antrieb nach Anspruch 1, d a d u r-e h g e k e n n z e'i e h n e t , daß en dem Kern (201 bzw. 211) eine ferromagnetische ringförmige Endkappe (202) befestigt iet, die Spule von einem ferromagnetieohen zylindrinohen Varmagnetiaie-» rungselement (206) von hoher Remanenz umgeben ist, das zumamen f mit der Stirnkappe einen napfartige4 Körper. bildet, und in dqm . . i zylindrisolien Element ein soheiben:Ormiger Anker angeordnet iwt. 3. Blektroniagetischer Antrieb nach' spXuab 20 -4 a, n r a h g e k e n # a. o i , a h n e t , dad d" lileaeut (2041) Vol hoher Remanenz vqn eigner zylndrisahen, i`aostagne#i.eebe1eI1. umgeben ist, 4-. Elektromagnetischer Antrieb n aob:Anspraob '!e 4 s a n r 4 h g e k s n n z e i o h n t t , dad der x*( 2R1 blv. . all) ete Kraftlinienweg mit geringem elektrigohen Widotbilitt "d einen paiiilelen Schenkel (201) boetst, und eine *aotieieite ferromagnetische Vormagnetisierungseinrichtung (206y von hoher Remanenz vorgesehen ist, die ein Element besitzt, das mit den-, Kern verbunden ist und sich parallel zu dem Schenkel erstreckt, so daß in dem Kern ein Vormagnetisierungs-Kraftfluß erzeugt wird. 5. Elektromagnetischer Antrieb nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i e h n et , daß der Kern ein zylindrisches Rohre stück (20l bzw. 211) besitzt, sowie eine scheibenförmige Endkappe.(202 bzw. 212), die ein Ende des Rohrstücks umschließt, und einen axial angeordneten Spulenträger (203 bzw. 213), der mit.. dem Rohrstück und der Kappe einstückig ist und mit ihnen den Kraftflußweg von geringem magnetischem Widerstand bildet, und die Vormagnetisierungseinrichtung (206) sich von der Endkappe weg er- streckt und ein zylindrisches Rohrstück aufweist, das passend an dem zylindrischen Rohrstück des Kerns anliegt und es zu einem zylindrischen Rohr ergänzt, so daß in dem Kern der Vormagnetisie- rungs-Kraftfluß erzeugt wird. 6. Elektromagnetischer Antrieb nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i -a h n e t , daß mit dem Kern ein Drehstab (43 bzw.-207) verbunden ist, von dem sich der mit dem Drehstab einetückige Hebel (42 bzw. 208) erstreckt, und mit dem Hebel ein koaxial angeordneter, scheibenförmiger Anker (45) gekuppelt int, der ihn gegen die von dem Drehetab.ausgeübte Drehkraft i auslenkt, wobei der Anker in dem Rohr im Abstand von dem Spulen- tx94er den Kerne und von dem Rohr angeordnet ist, so daß der Hebel in Abhätgigkeit von der Richtung und cbr Amplitude des in der Spule :fließenden Signalstrom: .. .. gelenkt wrd. Leert, ei ie 0