DE1673550B2

DE1673550B2 - Hydraulischer regler

Info

Publication number: DE1673550B2
Application number: DE19671673550
Authority: DE
Inventors: John R. Lake Forest IU. Diver (V.StA.)
Original assignee: Borg Warner Corp
Current assignee: Borg Warner Corp
Priority date: 1966-03-28
Filing date: 1967-03-25
Publication date: 1973-05-10
Also published as: JPS4932908B1; DE1673550C3; DE1673550A1; GB1173078A; US3392742A; NL6704233A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen Regler zur automatischen Aufrechterhaltung einer Größe auf einem festen Bezugswert, vorzugsweise zur Aufrechterhaltung der Flüssigkeitszufuhr in einer hydraulischen Anlage auf einem bestimmten Druck, bestehend aus einem Gehäuse mit einem Druckhohlraum, der mit einer Druckflüssigkeitsquelle verbunden ist, wobei das Gehäuse hydraulisch miteinander in Wirkverbindung stehende, ventilschieberartige Vorrichtungen enthält, welche die Förderung unter Druck stehender Flüssigkeit von dem Druckhohlraum aus zu einer Verbraucherquelle steuern, wobei eine der ventilschieberartigen Vorrichtungen wirkungsmäßig mit einer Druckübertragungsleitung verbundei ist und einen Kolben aufweist, dsr gegenüberliegend! Kammern in dem Gehäuse begrenzt, und wobei eii erster Auslaß, der mit einem Sumpf in Verbindun* steht, und ein zweiter Auslaß, der mit der Verbrau cherquelle in Verbindung steht, vorgesehen sind.

Ein derartiger Regler ist aus der deutschen Patent schrift 553 332 bekannt. Diese Patentschrift befaß sich mit Maßnahmen, um ein Hängenbleiben dei Rückführung zu vermeiden, was insbesondere bei ge ringen Druckschwankungen auftreten kann.

Aus der deutschen Patentschrift 454 336 ist weiter hin ein Druckregler bekannt, bei dem das Regelorgar durch eine Steuerflüssigkeit betätigt wird. Dabei wire ein Regelstrahl auf zwei Schaufelräder gelenkt, wodurch das Regelorgan je nach der Strahlrichtung im einen oder anderen Sinne verstellt wird. Diese Anordnung arbeitet jedoch sehr träge und kann schnellen Druckschwankungen nicht folgen.

Die deutsche Patentschrift 580 640 beschreibt einen Geschwindigkeitsregler, der insbesondere für Dampfturbinen geeignet ist. Dabei dient eine in Rota tion versetzte Flüssigkeit zur Einleitung von Regelgrößen. Auch diose Anordnung spricht auf schnelle Druckschwankungen nicht an.

Aus der deutschen Patentschrift 1212 753 ist eine Rückführeinrichtung für einen Flüssigkeitsregler bekannt, bei der der Pegel einer nicht unter Druck stehenden Flüssigkeit geregelt wird. Druckschwankungen, wie sie durch unterschiedliche Fördermengen oder wechselnde Abnahmemengen auftreten können, kommen hierbei nicht vor.

Dagegen treten bei einem aus der USA.-Patentschrift 3 155 040 bekannten Flüssigkeitsdruckregler ähnliche Probleme auf wie beim Anmeldungsgegenstand. Sowohl bei dem eingangs genannten Regler, von dem die vorliegende Erfindung ausgeht, wie auch bei dem zuletzt genannten Regler erfüllen sowohl die Ansprechgeschwindigkeit als auch die Regelgenauigkeit nicht die Anforderungen, die heute an Regler der genannten Art gestellt werden müssen. Insbesondere hat sich gezeigt, daß eine schnelle Druckverminderung bei plötzlich auftretenden Überdrücken nicht erreicht werden kann. Solche Überdrücke bedeuten jedoch eine erhöhte Belastung sowohl des Reglers, als auch des angeschlossenen Leitungssystems.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Regler der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß Druckschwankungen schneller und genauer ausgeregelt werden und insbesondere auftretende Überdrücke rasch abgebaut werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die ventilschieberartige Vorrichtung die Form einer zur Ausführung einer relativen Gleitbewegung auf einem Meßschieber gelagerten Hülse mit mindestens einem Meßausschnitt hat und daß zur Regelung des Flusses durch den Meßschieber zu den Auslassen sich das Volumen der Kammern wechselweise mit der Kolbenbewegung verändert, die ihrerseits in Abhängigkeit von dem Druck in der Druckübertragungsleitung erfolgt.

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht insbesondere darin, daß auftretende Überdrücke rasch abgebaut werden.

An Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher beschrieben. Darin zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer hv-

drauHschen Regeleinrichtung, in der der Wählerschieber hydraulisch zentriert dargestellt ist,

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

Fi g. 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 der Fi g. 2,

Fig. 4 eine Teildarstellung einer abgewandelten Form der in Fi g. 1 gt zeigten hydraulischen Druckregeleinrichtung, wobei ein einstellbares Nadelventil hinzugefügt wurde,

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

F i g. 6 eine Teilamicht der F i g. 1, die den Wählerschieber in einer Stellung zeigt, in der eine Neigung zur Zunahme des geregelten Druckausgangs besteht,

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

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausfühnmgsform der Erfindung, bestehend aus einem Gehäuse 10 mit einer hindurchgehenden zylindrischen Verbundbohrung 11, die aus einer verhältnismäßig großen Bohrung 12, einer verhältnismäßig kleinen Bohrung 13 und einer mittleren Boh rung 14 besteht. Die große Bohrung 12 bildet zwei ringiörmige Kammern 12a, 12b auf den gegenüberliegenden Seiten eines Rückstellkolbens 15, der einen Bestandteil einer Rückstellhülse 16 bildet, die einen Meßrand 16a aufweist, der in der kleinen Bohrung 13 hin und her beweglich ist, sowie 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 Rückstellhülse 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 zwischen der mittleren Bohrung 14 sowie der zylindrischen Bohrung 20 dienen. Diese Verbindung von Bestandteilen dient 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 halbkugelförmigcn Vorsprung 33 mit einer abgeschrägten Ausnehmung 34 am Ende des Meßschiebers 24 in Verbindung. Zwischen dem erweiterten, mit Gewinde versehenen Ende 29 und dem 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 Öffnung «ι aufweist, welche mit demjenigen Abschnitt der zynn

drischen Bohrung 17 in Verbindung steht, der zwischen der Dichtungsstopfbuchse 37 und der Innenseite der Kappe 39 liegt. Der Wählerscmeber 36 ist mit Stegen 41 und 42 versehen, die einen Drucknng 36« zwischen sich bilden, und ist wirksam mit Of mun-

gen 43 bzw. 44 verbunden. Der Wählerschieber 36 ist außerdem mit einem Flansch 45 versehen, der mit einer Schulter 46 auf der Wahlerventilhu.se 18 zusammenarbeiten kann, um die Vorwärtsbewegung des Wählerschiebers 36 zu begrenzen.

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

Rückstellung. . , · ·* j^_m

Der Meßschieber 24 kann als eine Einheit mit dem Wählerschieber 36 verbunden werden. Der Grund zur Bildung getrennter Einheiten bei dem Ausfuhrungsbeispiel |emäß der Erfindung liegt in den Praktiken der Maschinenbauwerkstätten. ^

Ein Strömungsmittelkanal 47 verbindet die Ott- »5 nung 43 mit der Ringkammer 12a, und ein_Stromungsmittelkanal 48 verbindet die Öffnung 44 mit der Ringkammer 12b. ,

Eine Abflußleitung 49 verbindet den linken Endbereich der zylindrischen Bohrung 17 mit einer adflußleitungSO, die in Strömungsrnittelverbindung mit der mittleren Bohrung 14 steht, und ein Stromungsmittelkanal 51 verbindet den rechten Endbereich der zylindrischen Bohrung 17 mit der Abflußleitung 49^ Es ist ein Hohlraum 52 mit einer festen Öffnung 52« 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 Motorbetätigungseinnchtung zu oetatigen, die beispielsweise entweder eine Betatigungsmembran eines Doppelpilzdruckausgleichs-Steueventils oder ein Betätigungskolben in Verbindung mit einem Antrieb veränderlicher Drehzahl fur eine Stromungsmittelpumpe in einer hydraulischen Anlage sein

α c \c *\ η π

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 Stromungsmittelkanal so verbindet die ringförmige Nut 56 mit dem Drucknng 36« in seinem mittleren Bereich.

Ein Sicherheitsregelventil 58 steht durch einen Strömungsmittelkanal 59 mit dem Druckhohlraum und in Strömungsmittelverbindung mit <fcr 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. _f.._rino Als Mittel zur Einstellung der Durchflußeinfuhrung 6o in dem Strömungsmittelkanal 47 ist ein einstellbares Nadelventil 61 vorgesehen, um die Ansprechzeiteigcnschaften der Steuervorrichtung zu regulieren

Fi κ 4 zeigt ein einstellbares Meßventil 62 als Mittel zur Einstellung der Durchflußeinschnürung in dem 6₅ Strömungsmittelkanal 48 für den Fall, daß d.cse abgewandelte Form der Erfindung erwünscht sein sollte, um die Ansprechzeiteigenschaften der Steuervorrichtung zu verbessern. Wenn eine hydraulische Abtall-

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steuerung 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 Fig. 1 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 abgenommen werden soll. Der Druckhohlraum 52 ist durch eine Leitung E mit der Förderseite C einer ölpumpe D verbunden, wodurch öl zum Druckhohlraum 52 gefördert wird, in welchem dieser Druck »5 durch das Sicherheitsregelventil 58, das durch den Strömungsmittelkanal 59 daran angeschlossen ist, auf einen im wesentlichen konstanten Wert gehalten wird. Die Bohrung 54 ist mit Bezug auf eine Schlupfkupplung F durch eine Leitung G in Strömungsmittelver- *° bindung mit einem Kolben H, der einen Bestandteil der Schlupfkupplung F darstellt und technisch als Motorbetätigungsvorrichtung bezeichnet wird. Die Ablaßleitung 50 wird durch eine Leitungsvorrichtung J an einen Sumpf E angeschlossen. ^a5

Die Schlupfkupplung F bildet den Betriebsmodul, wodurch die Ausgangsleistung der Steuereinrichtung bei korrigierender Ansprechung auf einen gemessenen Druckfehler in einen solchen Strömungsmittelförderwechsel innerhalb der hydraulischen Anlage umgewandelt wird, der notwendig ist, um die gemessenen Druckfehler auszugleichen.

Wenn im Betrieb die Anlage so arbeitet, daß sich das geförderte Strömungsmittel (in diesem Falle Wasser) auf einem Festpunktwert befindet, dann befinden sich die Regelkomponenten in einer Gleichgewichtslage entsprechend der Darstellung in Fig. 1, und der Wasserdruck in der öffnung 40 befindet sich ebenfalls auf einem Festpunktwert.

Wenn sich der vorgegebene Druckwert oberhalb des Festpunktes befindet, dann handelt es sich um einen Plusfehler, der einen Druckanstieg darstellt, welcher durch die Öffnung 40 gegen die Dichtungsstopfbuchsc 37 übertragen wird und den Wählerschieber 36 und den daran anschließenden Meßschieber 24 veranlaßt, die Ausschnitte 25 und 26 relativ zum Meßrand 16a in der in Fig. 5 gezeigten Richtung zu

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bewegen und dadurch die Bereiche der veränderlichen Meßöffnungen 25a und 26a bei einem Anstieg des Strömungsmitteldruckes in steigendem Ausmaß zu vergrößern. Die Vergrößerung der Flächen der veränderlichen öffnungen vermindert den Öldruck in dem Ringhohlraum 23, was wieder den Öldruck der Steuerausgangsleistung in der Bohrung 54 herabsetzt und dadurch den Öldruck zum Kolben H (Motorbetätigungsvorrichtung) herabsetzt, was wieder den Schlupf der Kupplung F erhöht, was eine Herabsetzung der Drehzahl der Zentrifugalpumpe K der hydraulischen Anlage verursacht und zu einer en_taprechenden Herabsetzung des Strömungsmitteldruckes an der öffnung 40 führt.

Die Rückstellhülse bleibt im wesentlichen in dem ersten Augenblick träge, die Bewegung des Wählerschiebers 36 öffnet jedoch die öffnungen 43 und 44, wodurch der Strömungsmitteldruck in dem Druckhohlraum 52 durch den Strömungsmittelkanal 55, die Ringnut 56, den Strömungsmittelkanal 57, den Druckring 36a, die Bohrungsöffnung 44a und den ölströmungsmittelkanal 48 auf die Ringkammer 12b übertragen wird, wodurch der Rückstellkolben 15 die Rückstellhülse 16 im Sinne einer weiteren Vergrößerung der Flächen der veränderlichen Meßöffnungen 25a und 26a bewegt. Wenn der Aufbau des Widerstandes durch die Druckfeder 35 demjenigen des Strömungsmitteldruckes an der Öffnung 40 entspricht, dann findet keine weitere Bewegung des Wählerschiebers 36 statt und daher keine weitere Zunahme in den Flächen der veränderlichen Meßöffnungen 25a und 26a von dieser Quelle aus, und jegliche Zunahme in diesen Bereichen ist von hieran auf die Bewegung der Rückstellhülse 16 zurückzuführen.

Wenn die korrigierende Wirkung den Druck in der öffnung 40 auf den Festpunktwert herabsetzt, dann kehren der Meßschieber 24 und der daran angeformte Wählerschieber 36 zusammen mit den anderen Regelkomponenten unter dem Einfluß der Feder 35 entsprechend der Darstellung in Fi g. 1 in ihre Gleichgewichtslage zurück.

Die Aufeinanderfolge mit Bezug auf die Berichtigung von Minusfehlern ist die gleiche 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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hydraulischer Regler zur automatischen Aufrechterhaltung einer Größe auf einem festen Bezugswert, vorzugsweise zur Aufrechterhaltung der Flüssigkeitszufuhr in einer hydraulischen Anlage auf einem bestimmten Druck, bestehend aus einem Gehäuse mit einem Druckhohlraum, der mit einer Druckflüssigkeitsquelle verbunden ist, *° wobei das Gehäuse hydraulisch miteinander in Wirkverbindung stehende, ventilschieberartige Vorrichtungen enthält, welche die Förderung unter Druck stehender Flüssigkeit von dem Druckhohlraum aus zu einer Verbraucherquelle steuern, *5 wobei eine der ventilschieberartigen Vorrichtungen wirkungsmäßig mit einer Druckübertragungsleitung verbunden ist und einen Kolben aufweist, der gegenüberliegende Kammern in dem Gehäuse begrenzt, und wobei ein erster Auslaß, der mit ei- ao nem Sumpf in Verbindung steht, und ein zweiter Auslaß, der mit der Verbraucherquelle in Verbindung steht, vorgesehen sind, dadurchgekennze ich η et, daß die ventilschieberartige Vorrichtung (16) die Form einer zur Ausführung einer '5 relativen Gleitbewegung auf einem Meßschieber (24) gelagerten Hülse mit mindestens einem Meßausschnitt (25) hat und daß zur Regelung des Flusses durch den Meßschieber (24) zu den Auslassen (50,54) sich das Volumen der Kammern wechselweise mit der Kolbenbewegung verändert, die ihrerseits in Abhängigkeit von dem Druck in der Druckübertragungsleitung (B) erfolgt.

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) steuert.

3. Hydraulische Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) mit einem Druckentlastungsventil (58) in Verbindung mit dem Druckhohlraum (52) ausgestattet ist, das die Öffnung des Hohlraums zum Sumpf steuert.

4. Hydraulische Vorrichtung nach Ansprüchen 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßschieber (24) durch eine Feder (35) in eine neutrale einstellbare Lage (29, 27) beaufschlagt wird.