Hydraulisches Kommando- oder Stellgerät.
Die Erfindung betrifft ein hydraulischen Kommando- oder
Stellgerät, unter Verwendung hydraulischer, in Zylindern
gleitender, durch Druckleitungen zu synchroner Bewegung
verbundener Kolben.
Es sind derartige Geräte bekannt. Die Hauptschwiiigkeit,
die bei derartigen hydraulischen Geber- und Nehmer-Systemen
zu überwinden e#sd ist, ist die Temperaturkompensation,
da Veränderungen des Flüssigkeitavolumens durch Ausdehnung
oder Zusammenziehung infolge von Temperaturänderungen :u
einer Verstellung der beiden Kolben gegeneinander fuhren,
also die zu übertragende Bewegung nicht mehr exakt tlber=
tragen wird.
Es wurde daher vorgeschlagen besondere Ausgleichsräume in
den Kolben oder an anderen Stellen den Systems anzuordnen,
die durch Kugelventile verschlossen wurden,soblad der
Geber betätigt wurde, also der Druck in der Ireitung
anstieg. Bei laäamer Ausdehnung der Flüssigkeit durch
Erwirmung blieben die Kugelventile geöffnet und Flüssig
keit konnte in die Ausgleichsräume entweichen.
Diese Anordnung arbeitet zufriedenstellend, sofern der &ei
Geber mit einer bestimmten Mindestgeschwindigkeit bewegt
wird.die cum Sohliesaen der Kugelventile notwendig
ist.
Auserdam ist diese Anordnung aufwendig und abhängig vom
einwandfreien Arbeiten der Kugelventile.
Gegenstand der Erfindung ist daher, ein hydraulisches
Kommando- oder Stellgerät zu schaffen, das unabhängig
von Temperaturänderungen, ohne zusätzlichen technischen
Aufwand, stets genast synchron stellt.
Die oben geschilderten Schwierigkeiten rührten daher,
daß bei den bekannten Systemen die Wärmeausdehnungen
koeffizienten der Zylinder, Kolben und Rohrleitungen und
der Wärmeausdehnungakoeffizient der verwendeten Hydraulik.
flüssigkeit nicht auf einander abgestimmt waren. Bei
da bl@@h"@
Materialien verändert sich das von den Zylindern. Kolben
und Leitungen zuaschlossene Volumen bei Temperaturände»
rangen nicht in dem' gleichen Maße wie das Volumen
der
Hrdraulikflüssigkeit.Bei Temperaturanstieg dehnte sich die
Hydraulikflüssigkeit mehr aus als das von den Zylindern,
Kolben und Leitungen umschlossene 'Volumen. Ohne besondere
Temperaturkompensatoren bauten sich hohe Drücke auf, die
zu
Fehltuaktionen oder sogar zur Zerstörung der Anlage
führten.
Die Erfindung schlägt nun vor, bei einem Gerät der eia»
gangs geschilderten Art so vorsugehen,daß sowohl für die
Krdraulikflüssigkeit als auoh.für die die Flüssigkeit u0#
gebenden Teile,wie Zylinder, Kolben und heitungen,Uateria=
lien verwendet werden, deren AusdehnungsZeeffizienten so
auf einander abgestimmt sind,da9 bei Temperaturänderungen
das Volumen der Hydraulikflüssigheit sich in den gleichen
Maße ändert wie das von den Zylindern,Kelben und Zeitungen
umschloseene Volumen-Diene Abstimmung ist dann gegeben,
wenn die Hydrauliktlüssigkeit und die sie umgebenden Teim
1e den glei$tan volumetrischen Wärmeausdehnungskoeffiziets#
ten haben.Bei einem derartigen System können Temperatur.
kompensatoren entfallen.Es arbeitet bei jeder Temperatur
einwandfrei.Die Herstellung wird wesentlich vereinfacht
und
verbilligt, dir Funktion erheblich zuverlässiger.
Der Zusammenhang zwischen den volubetrischen Wärmeausdehm
nungakoeffisientenß und dem linearen wärmeausdehnungam
koeffizienten o4- ist mit genügender Genauigkeit
durch die
Gleichung R m 3d. gegeben.Wassor besitzt einen sehr
ge=
ringen Ausdehnungskoeffizienten und zwar beträgt
sein
volumetrischer Ausdehnungskoeffizient in Mittel
ß 18 # 10 -5 ö .Soll nun ein hydraulisches System
mit
C
Wasser gefüllt werden, so müssen die Materialien für ZYlixw
der. Kolben und Leitungen einen linearen Ausdehnungakoeffim
zienten von o(, m 6 # 10 n5 ä haben, was
durch Rechnung
C
und Versuch bestätigt wurde,. Reines Wasser ist aber nicht
für Temperaturen unter 0 0C gecignet.Daher müssen dem
Wasser lösliche Stoffe zugesetzt werden.um ein Einfrieren
der Anlage zu verhindern.Hier:u empfehlen sich vor allem
organische ILaungsmittel,wie Äthylenglykol. Glykol, Methylim
alkohol oder dergleichen-Da diese Lösungs- und Frostschutz=
mittel einen größeren volumetriechen Ausdehnungikoeffizienw
ten haben als Wasser.ergibt sieh auch.für das Gemisch ein
größerer Ausdehnungskoeffiaient.Das Material für die Zylinn
der. Kolben und Leitungen muß also einen linearen Ausdehm
nungskoeffizienten habender größer ist alsctm 6 #
10 -5 ö
C
Materialien,die dieser Bedingung genügen.sifd z.B.:
Polyvinylehlorid (PVC) `arm 7 10 «'5 1
oC
Polyäthylen aLm 13 # 10"*5 1 bis 16 .
10-5 1
oc oC
Polyamid 11 d-a 15 # 10 `5-1-
oC
Polyamid 6 oLm 13 # 10 '5 1
0C
'Acetal-Copolymerisat oC: 13 # 10-5 1-
C
Nach den verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten der Materim
allen können die Mischungsverhältnisse Wasser/Frostschutzw
mittel errechnet oder durch Versuch bestimmt verden,wobei
zu berücksichtigen ist.daß das feste und das flüssige
Matern
rial im geforderten Temperaturbereich verwendbar sind.
Mit besonderem Vorteil ist als Druckflüssigkeit ein
Gemisch von 63 Vol.% aqua destillata und 37 Vol.%
Äthylen
glykol verwendet worden, während Kolben, Zylinder und
Rohrleitungen aus Polyamid 11 hergestellt wurden.Die
verwendete Druckflüssigkeit und das Polyamid sind im
Totperaturbereich von #20 bis +60 0C anwendbar.
Geber und Nehmer können vorzugsweise aus eine. Einzeh"
linder, verschlossen durch beiderseitige Deokel.bestehen.
in dem ein Kolben arbeitet.der auf beliebige Art
mit einem
Stellhebel verbunden ist und auch der Deckel soll aus dem
gleichen Material wie der Zylinder und Kolben bestehen.
Auch die Anschlugnippel für die Druckleitungen werden mit
Vorteil aus dem gleichen Material bestehen.Verden zwei
Stelleitungen für die beiderseitig beaufsahlagbaren Kol=
ben benutzt, so wird ein Verteiler eingebaut, der
aus den
gleichen Material besteht wie Zylinder. Kolben und Rohrlein
tungen und der durch Lösen eines Sperrorgans einen Kurs=
schluB beider Leitungen zwecks EinMllung,Nachfüllung und/
oder Justierung ermöglicht.
Mit Vorteil werden zwischen den Zylinder und den Kolben
Dichtungen in der Form von Rollmembranen verwendet, die
auch jede Ungenauigkeit durch Kriechen von Druckflüssige
keit verhindern.
Eine besonders einfache und zweckmässige AusfUhrungsform
ist so ausgeführt.da0 Geber und Nehmer einseitig von der
Druckflüssigkeit beaufachlagte Kolben haben, der Kolben
den Gebers mit den Betätigungselement verbunden ist und
der Kolben den Nehmers mit einem Zeiger versehen ist und
gegen eine Feder arbeitet-Die Rüekatellung erfolgt
durch
die Feder und die zweite Leitung sowie die zweite Dichm
tung für jeden Kolben sind nicht erforderlich.Eine solche.
vereinfachte Ausführung wird beispielsweise fUr die An=
zeige der Stellung oder die Einstellung von Ventilen,
Schiebern und Klappen benutst.Bisher waren derart eia.
fache Anordnungen nicht möglich,da bei Temperaturära
derungen die Anzeige oder Einstellung verfälscht wurden.
Im folgenden wird die Anmeldung anhand von Ausführungsur
beispielen, mit Hilfe von Zeichnungen, näher erläutert.
Die Zeichnungen stellen daxs
Fig. 1 ein einfaches Geber / Nehmer-System nach der
Erfindung, schematisiert im Schnitt.
Fig. 2 ein wit doppelt beaufsehlagten Kolben arbeitendes
Geber / Nehmer-System.
Fig. 3 einen Geber oder Nehmer im Vertikalschnitt.
Fig. :.t die Ansicht der Fig. 3 . von unten gesehen.
Fig.5 einen Schnitt entlang der Linie V-V durch Fig. 3.
Fig. einen Schnitt durch einen Verteiler.
In dem in Fig. 1 dargestellten einfachen Geber/Nehmer-
System gleitet in dem Zylinder 1 des Gebern ein Kolben 2,
der gegenuber dem Zylinder durch eine Rollmembran 3
abge=
lichtet ist, wobei der Zylinder 1 von einem Deckel 4 vorm
schlossen ist,der die Rollmembran 3 hält. In den Deckel
4
ist ein Nippel 5 eingeschraubt, der die Druckleitung
6
aufnimmt. Der Kolben 2 ist durch den Stift ?
mit der
Kolbenstange 8 verbunden, die zum Stellhebel oder zu dem
Element führt, dessen Stellung an entfernter Stelle an=
gezeigt werden soll.In dem Zylinder 9 des Nehmers
gleitet
der Kolben 2a, der durch die Rollmembran 3a gegen den
Zylinder 9 abgedichtet ist.Der Deckel 4a, an dem
die
Leitung 6 mit Hilfe des Nippels 5a befestigt ist,verm
sehlies$t den Zylinder 9 und hält die Rollmembran 3a. Der
Kolben 2a trägt einen Zeiger l0,der auf einer Skala 11
gleitet. Die Feder 12 stellt den Kolben 2a zurück.
Die Fig.2 zeigt die Anordnung mit doppelt beaufsahlag.
baren Kolben.Hier sind die Zylinder von Geber und Nehmer,
die aber austauschbar sein können, wieder mit 1 und 9
bezeichnet, die Nippel mit 5 bzw. 5a und die Leitungen
mit 6 und 6a.Die Einzelheiten den in dem hsitungssystea
angeordneten Verteilers 13 sind in Tig. 6 gezeigt. Der
Verteiler nimmt die Anschlüsse 14 und 14a für die Lein
tungen 6 und 6a auf.Beide Leitungen sind durch eine Bob.
rung 15 verbunden.die durch einen Stopfen 16 verschließbar
ist,der in den Verteiler 13 mit Hilfe eines Kopfes 17
eingeschraubt werden kann,wobei eine Dichtung 18 den
Stopfen 16 gegen den Verteiler 13 abdichtet.
Zum Füllen des Systems kann eine an sich beliebige Pumpe,
beispielsweise Kandpumpe 19, über eine Leitung 20, einen
Füllstutzen 28 mit dem Zylinder 1 bzw. den Zylinder 9 vorm
bunden werden.Wird Flüssigkeit eingefüllt, ,so wird der
Stopfen 16 gelöst,damit die Hydrauliiflüssigkeit durch
die Bohrung 15 etwa von der Leitung 6a in die Leitung 6
strömen kann.Auoh zum Justieren von Geber und Nehmer wird
der Stopfen 16 gelöst, der nach erfolgter Füllung bzw.
Einstellung wieder angezogen wird und die beiden Leitungen
frennt.Zum Entlüften während des Füllvorganges werden die
Verseälußstopfen 29 gelöst,die nach den Festziehen durch
die Dichtungen 30 abgedichtet worden:
Die Pia. 3 zeigt einen Schnitt durch einen Geber 1 oder
einen Nehmer 9: Der Kolben 2 ist doppelseitig beaufsahlaaw
bar ausgebildet: Er wird durch einen Handhebel 21 verstellt,
der in Gehäuse um einen Bolzen 22 schwenkbar gelagert
ist.
Der Kugelkopf 23 den Handhobels 21 gleitet in
der Führungen
büohse 24, die an besten in Tig. 5 sichtbar ist.Zwischen
den Zylindern 1 bzw. 9 und dessen Deckeln 4 und 4a sind
zur Abdichtung den Kolbens 2 und 2a Rollnenbranea 3 und
3a befestigt,wobei in dargestellten Aus:Mhrungsbeispiel
die Deckel und Zylinder durch versenkte Schrauben 25
mit einander verbunden sind. In die Deckel 4. und 4a
münden über nie Nippel 5 und 5a die Leitungen
6 und 6a.
Am Zylinder 1 bzw. 9 sind Anschläge 26, 27 für
den Handm
Nebel 21 vorgesehen.
Wird beispielsweise der Handhebel 21 im Ur$eigersinn vertu
stellt,strömt Druckflüssigkeit vom Geber über die Leitung
6 zum Nehmerzylinder 9 und von dort strömt Druekflüssi&
keit über die Leitung 6a zurück in den Geber.
Da die Zylinder 1 bzw. 9, die Deckel 4, 4a, die
Kolben 2,
2a, die Nippel 5, 5a und die Leitungen 6, 6a aus
Material
hergestellt sind, dessen linearer Wärmeausdehnungskoeffi=
zieht auf den volumetrischen Wärzeausdehnungakoeffiziex«
ten der Druckflüssigkeit abgestimmt ist, treten bei Teaw
peraturveränderungen keinerlei Druck oder Stellverände=
rangen auf. Der Bolzen 22, der Kugelkopf 23,
der Hand
Nebel 21, die Schrauben 25, die Führungsbüchse 24,
die
Anschläge 26 und 27 können aus Metall gefertigt
sein. Die
Verschlußstopfen 291, die Dichtungen 30 und die Füll=
stutzen 28 können aus Metall oder Kunststoff hergestellt
werden. Die Rollmembran 3 besteht mit Vorteil aus
Kunst=
stoff mit einer Gewebeeinlage.
Hydraulic command or control device.
The invention relates to a hydraulic command or
Actuator, using hydraulic, in cylinders
sliding, through pressure lines to synchronous movement
connected piston.
Such devices are known. The main problem
that of such hydraulic master and slave systems
to overcome e # sd is the temperature compensation,
because changes in the volume of fluid due to expansion
or contraction due to temperature changes: u
an adjustment of the two pistons against each other,
so the movement to be transmitted is no longer exactly above =
will wear .
It was therefore suggested special compensation rooms in
to arrange the pistons or other places in the system,
which were closed by ball valves , as soon as the
Encoder was actuated, so the pressure is in the range
rise. With slow expansion of the liquid through
The ball valves remained open and liquid
speed could escape into the compensation rooms.
This arrangement works satisfactorily provided the & ei
Encoder moves at a certain minimum speed
wird.die cum Sohliesaen of the ball valves is necessary.
Auserdam this arrangement is complex and dependent on
proper functioning of the ball valves.
The invention is therefore a hydraulic
To create command or control device that is independent
of temperature changes without additional technical
Effort, always neatly synchronized.
The difficulties outlined above resulted from
that in the known systems, the thermal expansion
coefficients of cylinders, pistons and pipes and
the coefficient of thermal expansion of the hydraulics used.
liquid were not coordinated with each other. At da bl @@ h "@
Materials changes that of the cylinders. Pistons
and lines closed volumes in the event of temperature changes »
did not wrestle to the same extent as the volume of the
When the temperature rises, the
Hydraulic fluid from more than that from the cylinders,
Pistons and lines enclosed 'volumes. Without special
Temperature compensators built up high pressures that too
Missing actions or even to the destruction of the system
led.
The invention now proposes, in a device of the eia »
The type described above, so that both for the
Hydraulic fluid as auoh. For the fluid u0 #
giving parts, such as cylinders, pistons and ducts, Uateria =
lien are used whose expansion coefficients are so
are coordinated with one another, as in the event of temperature changes
the volume of the hydraulic fluid is the same
Dimensions changes like that of the cylinders, goblets and newspapers
Enclosed volume service vote is then given,
when the hydraulic fluid and the parts surrounding it
1e the constant volumetric coefficient of thermal expansion #
With such a system, temperature.
There is no need for expansion joints, it works at any temperature
The production is much simplified and
cheaper, you function significantly more reliable.
The relationship between the volubetric thermal expansion
thermal coefficient and the linear thermal expansion am
coefficient o4- is given with sufficient accuracy by the
Equation R m 3d. Wator has a very good value
wrestle expansion coefficients , namely his
volumetric expansion coefficient in mean
ß 18 # 10 -5 ö. Should now include a hydraulic system
C.
Water, the materials for ZYlixw
the. Pistons and lines have a linear expansion coefficient
cients of o (, m 6 # 10 n5 ä have what by calculation
C.
and attempt was confirmed. But pure water is not
for temperatures below 0 0C. Therefore, the
Water soluble substances are added. To freeze
to prevent the system. Here: u are especially recommended
organic solvents such as ethylene glycol. Glycol, methylim
alcohol or the like-Since this solution and antifreeze =
means a larger volumetric expansion coefficient
than water, also gives a for the mixture
larger expansion coefficient. The material for the Zylinn
the. Pistons and lines must therefore have a linear expansion
voltage coefficients that are greater than ctm 6 # 10 -5 ö
C.
Materials that meet this condition, e.g. sifd:
Polyvinyl chloride (PVC) `arm 7 10 « ' 5 1
oC
Polyethylene aLm 13 # 10 "* 5 1 to 16. 10-5 1
oc oC
Polyamide 11 da 15 # 10 `5-1-
oC
Polyamide 6 oLm 13 # 10 '5 1
0C
' Acetal copolymer oC: 13 # 10-5 1-
C.
According to the different expansion coefficients of the materim
The mixing ratios of water / antifreeze can all be used
mean calculated or determined by experiment, whereby
is to be taken into account. that the solid and the liquid matern
rial can be used in the required temperature range.
A hydraulic fluid is particularly advantageous
Mixture of 63 % by volume of aqua distillata and 37% by volume of ethylene
glycol has been used throughout pistons, cylinders and
Pipes made of polyamide 11 were made
The hydraulic fluid used and the polyamide are im
Dead temperature range from # 20 to +60 0C can be used.
The giver and the recipient can preferably consist of one. Single "
linder, closed by deodorants on both sides.
in which a piston works. which works in any way with a
Control lever is connected and the lid should be out of the
the same material as the cylinder and piston.
The connection nipples for the pressure lines are also included
Advantage consist of the same material. Become two
Supply lines for the bilaterally loadable Kol =
ben used, a distributor is installed that consists of the
the same material as the cylinder. Flask and pipe
tungen and the course by releasing a locking device =
connection of both lines for the purpose of filling, refilling and /
or adjustment is possible.
It is advantageous to be between the cylinder and the piston
Seals in the form of rolling diaphragms used that
also any inaccuracy caused by the creeping of hydraulic fluids
prevent it.
A particularly simple and practical embodiment
is carried out in this way. da0 giver and receiver unilaterally from the
Pistons to which hydraulic fluid is applied, the piston
the encoder is connected to the actuating element and
the piston of the slave is provided with a pointer and
works against a spring -The return is done by
the spring and the second line as well as the second seal
There is no need for each piston.
a simplified version is used, for example, for the An =
show the position or setting of valves,
Sliders and flaps used. Up to now they were so easy.
multiple arrangements not possible because of temperature era
changes the display or setting have been falsified.
In the following, the registration is based on execution
examples, explained in more detail with the help of drawings.
The drawings represent daxs
Fig. 1 shows a simple donor / recipient system according to the
Invention, schematized in section.
Fig. 2 shows a piston working with double loads
Giver / recipient system.
3 shows a donor or receiver in vertical section.
FIG. 3 shows the view of FIG. seen from below .
FIG. 5 shows a section along the line VV through FIG. 3.
Fig. A section through a distributor.
In the simple donor / receiver shown in Fig. 1
System slides a piston 2 in cylinder 1 of the encoder,
the opposite of the cylinder by a rolling diaphragm 3 =
is cleared, the cylinder 1 vorm from a cover 4
is closed, which holds the rolling diaphragm 3. In the lid 4
a nipple 5 is screwed in, which connects the pressure line 6
records. The piston 2 is through the pin ? with the
Piston rod 8 connected to the control lever or to the
Element leads whose position at a distant point at =
is to be shown.In the cylinder 9 of the slave slides
the piston 2a, which by the rolling diaphragm 3a against the
Cylinder 9 is sealed. The cover 4a on which the
Line 6 is attached by means of the nipple 5a, verm
It closes the cylinder 9 and holds the rolling diaphragm 3a. Of the
Piston 2a carries a pointer l0, which is on a scale 11
slides. The spring 12 returns the piston 2a.
The Fig.2 shows the arrangement with double beaufsahlag.
The cylinders of the master and slave are here,
but which can be interchangeable, again with 1 and 9
denotes, the nipples with 5 or 5a and the lines
with 6 and 6a. The details in the hsitungssystea
arranged distributor 13 are in Tig. 6 shown. Of the
The distributor takes the connections 14 and 14a for the line
lines 6 and 6a. Both lines are through a bob.
tion 15 connected. which can be closed by a plug 16
is, which is in the distributor 13 with the aid of a head 17
can be screwed in, with a seal 18 den
Plug 16 seals against manifold 13.
Any pump can be used to fill the system,
for example Kand pump 19, via a line 20, a
Filler neck 28 with the cylinder 1 or the cylinder 9 vorm
If liquid is filled in, the
Plug 16 loosened so that the hydraulic fluid flows through
the bore 15 approximately from the line 6a into the line 6
Auoh to adjust giver and receiver
the stopper 16 loosened, which after filling or
Setting is tightened again and the two lines
The
Verseälußstopfen 29 loosened after tightening
the seals 30 have been sealed:
The pia. 3 shows a section through a transmitter 1 or
a slave 9: the piston 2 is beaufsahlaaw on both sides
formed bar: it is adjusted by a hand lever 21,
which is mounted pivotably about a bolt 22 in the housing.
The ball head 23 of the hand plane 21 slides in the guides
büohse 24, the best in Tig. 5 is visible, between
the cylinders 1 and 9 and their covers 4 and 4a
to seal the pistons 2 and 2a Rollnenbranea 3 and
3a attached, wherein in shown from : Mhrungsbeispiel
the lids and cylinders by countersunk screws 25
are connected to each other. In the cover 4. and 4a
The lines 6 and 6a never open out via nipples 5 and 5a.
On the cylinder 1 and 9 are stops 26, 27 for the hand
Fog 21 provided.
If, for example, the hand lever 21 is used in its original sense
, hydraulic fluid flows from the encoder via the line
6 to slave cylinder 9 and from there flows pressure fluid
speed back into the encoder via line 6a.
Since the cylinders 1 and 9, the covers 4, 4a, the pistons 2,
2a, the nipples 5, 5a and the lines 6, 6a made of material
are made, whose linear thermal expansion coefficient =
draws on the volumetric thermal expansion coefficient «
If the hydraulic fluid is matched, Teaw
temperature changes no pressure or control changes =
struggled. The bolt 22, the ball head 23, the hand
Fog 21, the screws 25, the guide bush 24, the
Stops 26 and 27 can be made of metal. the
Sealing plug 291, the seals 30 and the filling =
nozzle 28 can be made of metal or plastic
will. The rolling diaphragm 3 is advantageously made of art =
fabric with a fabric insert.