DE1673550A1

DE1673550A1 - Hydraulische Abfallsteuerung

Info

Publication number: DE1673550A1
Application number: DE19671673550
Authority: DE
Inventors: Diver John R
Original assignee: Borg Warner Corp
Current assignee: Borg Warner Corp
Priority date: 1966-03-28
Filing date: 1967-03-25
Publication date: 1972-03-23
Also published as: GB1173078A; DE1673550B2; NL6704233A; DE1673550C3; US3392742A; JPS4932908B1

Description

BR.ING.H.NEGENDANK · DIPL.-ING.H. HAITCK · dipl-phys. W. SCHMITZ

HAMBURG-MÜNCHEN

Borg-Warner Corporation 200 South Michigan Avenue Chicago, Illinois /USA

HAMBURG 36 ■ NEUER WALL· 41

TBI.. 88 74 28 VNS 86 41 la

TELEGH. NBOEDAFATKNT HlXBDlO MÜNCHEN 15 · MOZAHTSTR. 23

TEL. 5 88 05 86

TBLEGR. NBQEDAPATBNTMUNCHBN

Hamburg, 22. März 1967

Hydraulische Abfallsteuerung

Die Erfindung "bezieht sich auf eine hydraulische Abfallsteuerung, insbesondere auf eine Steuerung zur automatischen Aufrechte rhaltung einer gesteuerten Größe bei einem feststehenden 3ezugswert.

Obwohl die Erfindung insbesondere mit Bezug auf eine hydraulische Anlage für die Zufuhr von Wasser bei einem vorgegebenen Druck beschrieben wird, sei doch darauf hingewiesen, daß die Erfindung nicht hierauf begrenzt ist, sondern bei der Steuerung anderer veränderlicher Größen wie Drehzahl, Temperatur und Leistung, um nur einige zu nennen, anwendbar ist.

Sine Steuerung gemäß der Erfindung ist eine Vorrichtung, die den Wert einer veränderlichen gesteuerten Größe mißt und Fehler dieser gesteuerten Grö-ße gegenüber einem vorgegebenen Bezugswert berichtigt, der in der Technik als der Fixpunkt bezeichnet v/ird_e Wenn die gesteuerte Größe oberhalb dieses Fixpunktes liegt, wird von einem Pluafehler und wenn sie unterhalb dieses Fixpunktea liegt, wird von einem ilinii3fehler gesprochen, Diede Safiler werden 'urch entgegen^ose tu Ue Maßnahmen auf den Fixpunk b~ w^;.t(: korri -jiert;,

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BAD ORIGINAL

Steuerungen verlangen die Verwendung von "Motorbetätigungaeinrichtungen", die in hydraulischen Anlagen Mittel zur Regelung der Ausgangsleistung der Strömungsmittelpumpen der Anlagen in Betrieb setzen, die zur Aufrechterhaltung des Strömungsmitteldruckes in der hydraulischen Anlage innerhalb zulässiger Fehlergrenzen bei vorgegebenen Werten dienen.

Ab fall Steuerungen mit automatischer Rückstellung, wie sie in der USA-Patentschrift 2 478 753 beschrieben sind, verlangen Mittel zur Erzeugung eines Abfallens, Mittel zur Erzeugung einer Rückstellung und Mittel für die umgekehrte Wirkung, die wirksam mit einem Hauptmeßschieber verbunden und entfernt von ihm angeordnet sind. Diese entfernte Anordnung verzögert zwangsläufig die Ansprechung, was einen nachteiligen Einfluß auf die Genauigkeit die Zuweitbewegung und die Beruhigungszeit der Steuereinrichtung hat»

Gemäß der Erfindung haben die Vorrichtung zur Erzeugung des Abfallens, die Mittel zur Erzeugung der Rückstellung und die Mittel für die umgekehrten Werte alle dieselben miteinander zusammenwirkenden Bestandteile, die wirksam mit dem Hauptmeß— schieber verbunden und in ihrer Nähe angeordnet sind, und deren relative Bewegungen die Leistungsfähigkeit bestimmen, in welcher sie in einem gegebenen Augenblick arbeiten. Daher ist die Ansprechung zwangsläufig schnelle , was eine verbesserte Genauigkeit, eine kürzere Beruhigungszeit und eine geringere Zuweitbewegung bei einem vorübergehenden Wechsel gewährleistet als bei bekannten Steuereinrichtungen.

Bei der Verwendung als eine Steuerung mit Bezug auf eine

ig und Antriebe ml b veränderlicher Drehzahl, die

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BAD ORIGINAL

beträchtliche Verzögerungen und Totzeiten aufweisen, ist nur eine erste, auf eine Ableitung ansprechende Steuerung vorgesehen, die anfänglich den Hauptabschnitt des Übergangsfehlers korrigiert und die gleichen miteinander zusammenwirkenden Bestandteile aufweist, die die Abfalleinrichtung, die Rückstell·- einrichtung und die Einrichtung für die entgegengesetzte Wirkung darstellen, womit Ergebnisse erzielt werden, die einem Steuergerät nach dem USA-Patent 3 163 813 im wesentlichen vergleichlich sind, bei welchem aufeinanderfolgende auf eine Ableitung ansprechende Steuermittel benutzt werden, wodurch dieses Gerät komplizierter wird als ein Gerät gemäß der Erfindung·

Die einmalige Kombination von Elementen gemäß der Erfindung erzielt auch Ergebnisse, die denen ebenbürtig sind, die in der Kombination der Elemente in der genannten Patentschrift erzielt werden, wobei eines der Elemente als ein "Absquare" bezeichnet wird, und dieses wird mit einer Ausbildung erreicht, die weniger kompliziert und billiger ist»

Es ist daher eine bedeutende Aufgabe der Erfindung, eine hydraulische Abfallsteuerung zu schaffen, bei welcher das das Abfallen erzeugende Mittel, das die Rückstellung hervorbringende Mittel, das auf die Ableitung ansprechende Mittel und gleichwertige "Absquare"-Funktionsmittel (siehe USA-Patent 3 163 813) in ein und derselben Vorrichtung mit dem Mittel für die umgekehrte Wirkung verkörpert sind.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer hydraulischen Ab fall steuerung, in welcher das das Abfallen hervorbringende Mittel und das die Rückstellung hervorbringende Mittel unmittelbar auf den Eingang der Steuereinrichtung ansprechen. 209813/0353

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Eine weitere "bedeutende Aufgabe der Erfindung besteht ferner in der Schaffung einer zuverlässigen, einfachen und billigen hydraulischen Abfallsteuerung» die auf einen vorübergehenden Wechsel schneller anspricht, wodurch die Genauigkeit und die Regelung verbessert werden.

Die Erfindung besteht in der neuartigen Ausbildung sowie den neuartigen Anordnungen und Vorrichtungen, die zur Lösung der genannten sowie weiterer Aufgaben beschrieben und beansprucht werden, die aus der Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung hervorgehen, die mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematisohe Darstellung einer hydraulischen Steuereinrichtung, in der der Wählerschieber hydraulisch zentriert dargestellt ist,

Fig, 2 eine Darstellung des in Fig«, 1 gezeigten Meßschiebers, jedoch um 90° gedreht,

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 2,

Fig. 4_f eine Teildars^ellung einer abgewandelten Form der in Fig. 1 gezeigten hydraulischen Drucksteuereinrichtung, wobei ein einstellbares Nadelventil hinzugefügt wurde,

Fig. 5 eine Teildarstellung der Fig. 1, die den Wahlerschieber in einer Stellung zeigt, in der eine Neigung zur Abnahme des gesteuerten Druckausgangs besteht,

Fig. 6 eine Teilansicht der Fig. 1, die den Wahlerschieber in einer Stellung zeigt, in der eine Neigung zur Zunahme des gesteuerten Druckausgangs besteht, und

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BAD i

Fig. 7 eine Darstellung teilweise im Umriß und in verkleinertem Maßstab, die die in Fig. 1 veranschaulichte Steuereinrichtung einschließlich einer hydraulischen Drucktastenvorrichtung zeigt, die an eine hydraulische Anlage angeschlossen ist.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, bestehend aus einem Gehäuse 10 mit einer hindurchgehenden zylindrischen Verbundböhrung 11, die aus einer verhältnismäßig großen Bohrung 12, einer verhältnismäßig kleinen Bohrung 13 und einer mittleren Bohrung 14 besteht. Die große Bohrung 12 bildet zwei ringförmige Kammern 12a, 12b auf den gegenüberliegenden Seiten eines Etickstellkolbens 15, der einen Bestandteil einer Hüokstellhülse 16 bildet, die einen Meßrand 16a aufweist, der in der kleinen Bohrung 13 hin und her beweglich ist, 3owie eine zylindrische Bohrung 17 in einer Wählerventilhülse 18, die lecksicher in der großen Bohrung 12 befestigt ist. Hinsichtlich der Funktion bildet die Wählerventilhülse 18 einen zusammenhängenden Teil des Gehäuses 10. Die RUoksteilhülse 16 ist mit einer Dichtung

19 in Dichtungseingriff mit der zylindrischen Bohrung 17 und ist mit einer durch sie hindurchgehenden zylindrischen Bohrung

20 versehen, die Bohrungen 21 und 22 aufweist, welche mit einem Ringhohlraum 23 in dem Gehäuse 10 in Verbindung sind.

Es ist ein Meßschieber 24 vorgesehen, der in der zylindrischen Bohrung 20 wirksam ist und an einem Ende zwei Meßausschnitte 25 und 26 aufweist, die mit dem Meßrand 16a verbunden sind und als veränderliche Mündungen zur Herstellung einer Verbindung zwisohen der mittleren Bohrung 14 sowie der zylindrischen Bohrung 20 dienen. Diese Verbindung von Beetandteilen dient

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als Mittel zur Erzeugung des Abfallens und als Mittel zur Herstellung der umgekehrten Wirkung.

Es ist eine Einstellvorrichtung 27 vorgesehen, die eine Welle 28 aufweist, welche mit einem erweiterten, mit Gewinde versehenen Ende 29 mit einem Innengewinde 30 der mittleren Bohrung 14- verschraubt ist. Zwischen der Welle 28 und dem Innenumfang des äußeren Endes der mittleren Bohrung 14 ist eine Strömungsmitteldichtung 31 vorgesehen. Ein Teil 32 steht mit einem halbkugelförmigen Vorsprung 33 mit einer abgeschrägten Ausnehmung 34 am Ende des Meßschiebers 24 in Verbindung* Zwischen dem erweiterten, mit Gewinde versehenen Ende 29 unddem Teil 32 ist eine Druckfeder 35 eingesetzt.

In der zylindrischen Bohrung 17 ist zwischen den Meßschieber 24 und einer Abdichtungsstopfbuchse 37 ein Wählerschieber 36 wirksam eingesetzt, der zwischen der linken Seite 38 des Gehäuses 10 durch eine Kappe 39 festgeklemmt ist, die eine Öff—i nung 40 aufweist, welche mit demjenigen Abschnitt der zylindrischen Bohrung 17 in Verbindung steht, der zwischen der Dichtungsstopfbuchse 37 und der Innenseite der Kappe 39 liegt.

und 4-2 Der Wählerschieber 36 ist mit Stegen 41 versehen, die einen Druckring 36a zwischen sich bilden, und ist wirksam mit Öffnungen 43 bzw. 44 verbunden. Der Wählerschieber 36 ist außerdem mit einem Plansch 45 versehen, der mit einer Schulter 46 auf der Wählerventilhtilse 18 zusammenarbeiten kann, um die Vorwärtsbewegung des Wählerschiebers 36 zu begrenzen.

Der Wählerschieber 36, die Rückstellhülse und der Meßschieber 24 einschließlich der Bohrung, in der sie arbeiten, dienen als das Mittel zur Erzeugung der Rückstellung.

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BAD ORiGttiÄL \.;

Der Meßschieber 24 kann als eine Einheit mit dem Wählerschieber 36 verbunden werden„ Der Grund zur Bildung getrennter Einheiten bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung liegt in den Praktiken der Maschinenbauwerkstätten.

Ein Strömungsmittelkanal 47 verbindet die Öffnung 43 mit der Ringkammer 12a, und ein Strömungsmittelkanal 48 verbindet die Öffnung 44 mit der Ringkammer 12b,

Eine Abflußleitung 49 verbindet den linken Endbereich der zylindrischen Bohrung 17 mit einer Abflußleitung 50, die in Strömungsmittelverbindung mit der mittleren Bohrung 14 steht, und ein Strömungsmittelkanal 51 verbindet den rechten Endbereich der zylindrischen Bohrung 17 mit der Abflußleitung 49·

Es ist ein Hohlraum 52 mit einer festen öffnung 52a in Verbindung mit einem Strömungsmittelkanal 53 vorgesehen, der mit dem Ringhohlraum 23 verbunden ist, der mit einer Bohrung 54 zur Übertragung des Ausgangsdruckes der Steuervorrichtung versehen ist, um eine Motorbetätigungseinrichtung zu betätigen, die beispielsweise entweder eine Betätigungsmembran eines Doppelpilzdruckausgleichs-Steuerventils oder ein Betätigungskolben in Verbindung mit einem Antrieb veränderlicher Drehzahl für eine Strömungsmittelpumpe in einer hydraulischen Anlage sein kann.

Ein Strömungsmittelkanal 55 ist an einem Ende mit einem Druckhohlraum 52 und am anderen Ende mit einer Ringnut 56 im Außenumfang der Wahlerventilhülse 18 verbunden. Ein Strömungsmittelkanal 57 verbindet die ringförmige Nut 56 mit dem Druckring 36a in seinem mittleren Bereich.

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BAD

Ein Sicherheitsregelventil 58 steht durch einen Strömungsmittelkanal 59 ip.it dem Druckhohlraum 52 und in Strömungsmit te !verbindung mit der mittleren Bohrung 14 über eine Ablaßleitung 60 in Verbindung, wodurch der Zuführungsdruck zu der Steuereinrichtung auf einen im wesentlichen konstanten vorgegebenen Wert begrenzt werden kann.

Als Mittel zur Einstellung der Durchflußeinführung in dem Strömungsmittelkanal 47 ist ein einstellbares Nadelventil 61 vorgesehen, um die Ansprechzeiteigenschaften der Steuervorrichtung zu regulieren«

Pig. 4 zeigt ein einstellbares Meßventil 62 als Mittel zur Einstellung der Durchflußeinschnürung in dem Strömungsmittelkanal 48 für den EaLl, daß diese abgewandelte Form der Erfindung erwünscht sein sollte, um die Ansprechzeiteigenschaften der Steuervorrichtung zu verbessern» Wenn eine hydraulische Abfallsteuerung gemäß der Erfindung in einer hydraulischen Anlage benutzt wird, in welcher ein Strömungsmittel wie Wasser das Erzeugnis der Förderung bei einer vorgegebenen Druckhöhe ist, dann wird die in Pig.'i gezeigte Steuereinrichtung mit der hydraulischen Anlage (Fig. 7) wie folgt verbunden: Die Öffnung 40 wird mit der Strömungsmittelförderleitung (in diesem Fall Wasser) A in der hydraulischen Anlage mittels der Leitung B verbunden, die allgemein als Signalübertragungsmittel bezeichnet wird, und zwar an einem Punkte, an welchem ein Drucksignal ab-genommen v/erden soll. Der Druckhohlraum 52 ist durch eine Leitung E mit der Förder3eite C einer Ölpumpe D verbunden, wodurch öl zum Druckhohlraum 52 gefördert wird, in welchem dieser Druck durch das Sicherheitsregelventil.58, das durch den Strö-

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BAD ORfGiNAt

mungsmittelkanal 59 daran angeschlossen ist, auf einen im wesentlichen konstanten Wert gehalten wird. Die Bohrung 54 ist mit Besug auf eine Schlupfkupplung P durch eine Leitung G in Strömungsmittelverbindung mit einem Kolben H, der einen Bestandteil der Schlupfkupplung F darstellt und teohniach als Motorbetatigungsvorrichtung bezeichnet wird. Sie Ablaßleitung 50 wird durch eine Leitungsvorrichtung J an einen Sumpf E angeschlossen.

Die Schlupfkupplung P bildet den Betrieosmodul, v/o durch die Ausgangsleistung der Steuereinrichtung bei korrigierender Ansprecht .mg auf einen gemessenen Druckfehler in einen solchen Strömungssiittelfö'rderweehsel innerhalb der hydraulischen Anlage umgewandelt; wird, der notwendig ist_f ob Cv.i genas a sen en Druckfehler auszugleichen»

Wenn im 3etil-3b die Anlage se arbeitet, daß sicli daa gsforderte Strösimigsro:! Gtel (in diessa Falls Waaaer) ir.if i6-~ieis. Psstpanktwert befiiiueii, 5.aan "befinden sich die logelI™OEperi;:r.t8n in einer &leichgowich1>>3la£:e entsprscheEö der Bft-rcsi-sXlmi? :m, Fig* 1 und der WasKar-:T"ack in ^er öffhwig 40 befindet ai'-li ebenfalls auf eines Fests-mktt

Wenn ä±:-ui der ^cv^e^ebüiiQ Briickwert ofesrhaX'b ttos Pastp befindet, äann handelt ©s äefe i«a einen PlusfslLLe^ der karstii^:F c.F.rstellt, -slcfeer durch Λ;1β ftffii^Big 40 gegen die

35 üiä "vr: '-la^sn f^iQteltb&endm I-IegaoMe-l·^?.- 24 verßulaiS'fc, dia h£:;.vt:^? vl, und ^;·ίβ ^slativ z-uwi Me&:::~-" 16a in eier in ?ig* 5 g't^;· Ei ο--'it Vl^.;-: ^m b^vrsgeii uni. äaäur^i^ c?.:l? Beii'fiisob® --.st clöiüiobe.ri i^ße^fc-si^oo, 2^ε, unä 26a te\ Giiisir«. A-3 ti eg äaa

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BADORieiNAt

Strömungsmitteläruckea in steigendem Ausmaß zu vergrößern· Die Vergrößerung der üächen der veränderlichen Öffnungen vermindert den öläruck in dem Hinghohlraum 23» was wieder den Öldruck der Steuerausgaiigsle istung in der Bohrung 54 herabsetzt und dadurch den Öldruck sum Kolben H (Motorbetätigungsrcrrichri tung) herabsetzt, wer ^i-stor &en Schlupf der Kupplung f erhöht, was e:me He7.T-'3-i*et2!iR':£ &*>-(. Drehzahl der Zentrifugalpumpe Z d-:-v V^iI¹KiI I seilen 4n" ^s verursacht und zu einer entsprechenden Herafcci^ts-Jti^ uu:,- Strcmimgsraitteldruckes an der Öffnung 40 führt*

IL: HückstieiXMlse hlexbt im wesentlichen in dem erstsi-i Augenblick 'Ji'iige, die Bewegung äea Hföhlereohiebers 36 öffnet jedoch die .Öifnmigen 43 «ß^ 44, wodurch der Strömungsmitteldruck in dem Biniokhohlrauja 52 duroa den ü%. omirngsmittelkanal 35 s öle Ringnut" i>6, Qsn StröißüngesiittelkanaJ. fi>7, den Druckring 36a, ' die X-uftr\mgs-i£fE,^ng 44a unr. den Ölstromungsmittelkanal 46 auf diü llin^ais'i-er 12o ^bfTt^agen v»irc!_t 'voaurch der McrEti-l 15 dio llii3kgs*^!?llMilse Io im Sinne eine."/ weiteren Ysi^gro^ der Flä^hsa !er veränderlichen JTeßöffüungen 25a unä 2£λ, "oewegt» Wenn dsr Aufbau des Widerstandes durch die Druckfeder 15 dsmjenigSB des Strömungssitteldruckes an der öffnung 40 ertsp'rioht, dann findet keine weitere Bewegung dea Wählerss'ftiebers 36 statt und daher kein« weitere 2-unahme in den Släohfcr?, 5sv veränderlichen Heö^ffnungen 25aunä 26a von dieser 3i*"01si aws, und j&gliohe Zunahme in diesen Bereichen ist von Merrw rj-ijf .die .Bewegung dar Biokstellhülse 16 zurlicteufuhren»

Wenn die korrigierende Wirkung den I5niok in der ufiteiK*; 40 auf den Festpimktwert herabsetzt, dann kehren der KeäsoMeber

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BAD ORIGINAL

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und der daran angeformte Wählerschieber 36 zusammen mit den anderen Regelkomponenten unter dem Einfluß der Feder 35 entsprechend der Darstellung in Pig» 1 in ihre Gleichgewichtslage zurück.

ISn Zeit und Saum zu sparen, wird keine ausführliche Beschreibung der Aufeinanderfolge mit Bezug auf die Berichtigung von Einusfehlern gegeben, da sie die gleiche ist wie diejenige, die mit Bezug auf die Plusfehler gegeben wurde, abgesehen davon, daß sie im umgekehrten Sinne verläuft. Dieses ist im großen und ganzen in der Fig. 6 gezeigt.

2 o 3 κ ι3 / o :·; ü:;

Claims

Patentansprüche

Hydraulische Vorrichtung zur automatischen Aufrechterhai tung einer gesteuerten Größe "bei einem festen Bezugswert wie der Aufrechterhaltung einer Flüssigkeitszufuhr in einer hydraulischen Anlage bei einem vorgegebenen Druck, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (10) mit einem Druckhohlraum (52) in Verbindung mit einer Quelle (K) unter Druck stehender Flüssigkeit, die hydraulisch miteinander in Wirkverbindung stehende ventilschieberartige Vorrichtungen (16 und 24) enthält, welche die Förderung unter Druck stehender Flüssigkeit von dem Hohlraum aus sowie deren Eintritt in den Hohlraum von der Quelle (K) an dem Gehäusedruckeinlaß (40) zu einer Verbraucherquelle (F) steuern, wobei diese Vorrichtung (16) die Form einer zur Ausführung einer relativen Gleitbewegung auf einem Ließschieber (24) gelagerten Hülse hat und einen Kolben (15) aufweist, der gegenüberliegende Kammern (12a, 12b) in dem Gehäuse begrenzt, die abwechselnd zur Regelung des Durchflusses zu dem zu einer Wanne (I) führenden Auelaß (5C) durch den Kolben verändert werden.

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2» Hydraulische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßschieber (24) einen unmittelbar daran angrenzenden Wählerschieber (36) aufweist, der den Durchgang von Druckflüssigkeit zu abwechselnden Seiten des Kolbens (15) steuerte

3β Hydraulische Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10)mit einem Druokentlastungsventil (58) in Verbindung mit dem

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Druckhohlraum (52) ausgestattet ist, das die Öffnung des Hohlraums zum Sumpf steuerte

4. Hydraulische Vorrichtung nach Anspruch 1,,2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Meßschieber (24) durch

(29, 27)

eine Feder (35) in eine neutrale eins teil«ai-s L&ge/beaufschlagt wird.

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