DE1802625A1

DE1802625A1 - Digitales Steuerventil

Info

Publication number: DE1802625A1
Application number: DE19681802625
Authority: DE
Inventors: Joseph Mccormick
Original assignee: Heli Coil Corp
Current assignee: Heli Coil Corp
Priority date: 1967-10-12
Filing date: 1968-10-11
Publication date: 1969-05-14
Also published as: US3498329A; JPS4930991B1; GB1222283A

Description

Heli-Ooil Corporation Controls Division, Brewster, N.Y./USA

Digitales Steuerventil

Die Erfindung betrifft ein neues und verbessertes Servoventil, das zunehmende mechanische Verschiebungen ausführen kann.

Die bekannten Servoventile, die zum Steuern eines Vorsteuerventils mit einem elektrodynamischen Antriebselement arbeiten, sind zur zunehmenden Veränderung der Größe der Austrittsöffnung durch eine Prallplatte ungeeignet und können deshalb die Ausgangsleistung des Ventils nicht zunehmend anwachsen lassen.

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Servoventile sind somit in der Regel nioht imstande, auf schrittweise, analoge Ausgangssignale anzusprechen, die von digitalen Steuergeräten geliefert werden.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Servoventil zu schaffen, das die schrittweisen Veränderungen des elektrischen Ausgangssignales eines davon räumlich abgesetzten Gebers aufnehmen und in zunehmende mechanische Verschiebungen umwandeln kann.

Ein anderes Ziel der Erfindung ist es, sin zur Anwendung bei Servoventilen geeignetes elektrodynamisches Antriebselement • zu schaffen, das es dem Ventil ermöglicht, auf schrittweise analoge Eingangssignale anzusprechen©

ferner soll das Servoventil auch auf codierte digitale Informationen ansprechen können und die mechanische Einstellung hydraulischer Arbeitsgeräte durch dem Servoventil zugeführte digitale Eingangssignale ermöglichen«

Zur Erfüllung dieser und anderer Aufgaben weist das Servoventil nach der Erfindung unter anderem ein Steuerelement auf, das mit einem Steuerschieber den Durchfluß eines Druckmittels durch das Ventil steuert. Als Hilfssteuerventil zum Verschieben des Steuerschiebers ist eine Anordnung mit einer Austrittsöffnung und zugehöriger Prallplatte vorgesehen. Ein Antriebselement mit.einer beweglichen Wicklung trägt die Prallplatte,

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nimmt die schrittweisen elektrischen Eingangseignale einae räumlich entfernten Gebers auf und verwandelt sie in zunehmende mechanische YerSchiebungen der Prallplatte·

Im folgenden wird zur näheren Erläuterung der Erfindung auf die Zeichnung Bezug genommen· Es zeigt:

Pig. 1 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Servoventil,

ig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt des in Pig. 1 gezeigten Servoventils und

Fig. 3 ein Schaltschema der Wicklung.

Das in Fig. 1 gezeigte Servoventil umfaßt ein elektrodynamisches Antriebselement 10, ein Vorsteuerventil 12 und ein Vier-Wege-Steuerventil 14. Das Antriebselement 10, das Vorsteuerventil und das Steuerventil 14 sind in einem Gehäuse 16 angeordnet, das aus einem Hauptabschnitt 18 und einer mittels eines geriffelten Halteringes 22 daran befestigten Kapsel 20 besteht»

Das Vier-Wege-Steuerventil 14 enthält eine Steuerkammer 24 im Hauptgehäuseabschnitt 18 und eine Reihe von Durchlässen 26, 28, ■ 30, 32 und 34, die in diesem Abschnitt annähernd radial ausgerichtet sind und mit der Kammer 24 in Verbindung stehen. Bei den Durchlässen 26 und 30 handelt es sich um Steuerdurchlässe, die zu dem einzelßn, zu steuernden Gerät führen, etwa einem

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doppelt wirkenden Kolben (nicht dargestellt). Ferner sind ein Einlaß 28, ein Auslaß 32 und ein Druokablaß 34 zur Entlüftung der Kammer 24 vorhanden· In der Kammer 24 ist ein Steuerschieber 36 mit einem radialen Durchlaß 33 angeordnet, der den Einlaß 28 mit dem ebenfalls im Gehäuse 18 eingeformten Durchlaß 40 immer verbindet, der seinerseits in Verbindung steht mit dem Durchlaß 42, der eine der Prallplatte 12 gegenüberliegende Austrittsöffnung 44 besitzt. In den Schieber 36 P sind zwei Kreisnuten 46 und 48 eingeformt, die den Einlaß 28 mit einem der beiden Steuerdurchlässe 26 oder 30 verbinden· Wenn der Schieber 36 nach links bewegt wird, wie dies Flg. 1 zeigt, überlappt die Kreisnut 48 den Rand des Einlasses 28 und- bringt ihn mit dem Auelaß 30 in Verbindung. Wenn dagegen in dieser Figur der Schieber 36 nach rechts bewegt wird, so verbindet die Kreisnut 46 den Einlaß 28 mit dem Steuerdurchlaß 26.

Der Schieber 36 wird durch das auf seine linke Seite, 50 wirkende Druckmittel nach der Kammer 24 verschoben,'wenn in der links davon angeordneten Unterkammer 52 ein entsprechender Druck herrseht. Die Unterkammer 52 steht in direkter Verbindung mit dem Durchlaß 42, wobei der Druck in der Kammer 52, der die Stellung des Schiebers steuert, seinerseits in Abhängigkeit steht vom Druck am Einlaß 28 und der der Prallplatte 12 gegenüberliegenden Austrittsöffnung 44.

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Das in der Kapsel 20 liegende Antriebeelement 10 enthält einen Innenpol 60 und einen Außenpol 62, die gegeneinander unversohiebbar in die Kapsel eingeeetet sind· Im Luftspalt 66 zwischen Innen- und Außenpol 60 bzw· 62 ist eine Mehrwicklunge-Spulenkörperanordnung 64 vorhanden, die eine Prallplatte 6Θ trägt, die die Größe der Austritteöffnung 44 des Vorsteuerventiles steuert· Wenn sioh die Mehrwioklungaanordnung 64 im luftspalt 66 auf die Austrittsöffnung 44 zu oder von dieser wegbewegt, wird aueh die Prallplatte 68 entsprechend gegenüber der Austrittsöffnung bewegt und verändert deren Größe· In der gezeigten Ausführungsform enthält die Spulenkörperanordnung64 eine Tellerfeder 70 mit einem am Spulenkörper befestigten Innenring 72 und mit einem am Gehäuse befestigten Außenring 74· Einzelheiten der Feder 70 sind nioht Gegenstand der Erfindung. Die Feder hat eine lineare Federkonstante und hält die Spulenkörperanordnung 64 in ihrer neutralen lage·

Aus Pig· 2 erkennt man, daß die Spulenkörperanordnung 64 aus einem mit Ringen versehenen Spulenkörper 76 besteht, auf dessen geschlossener Seite die Prallplatte 68 sioh befindet. Der Spulenkörper 76 ist durch radiale Stege 80 in mehrere einzelne Abteile 78 unterteilt. Jedes der Abteile 78 trägt seine eigene Wicklung 82. Wie man aus Pig. 3 erkennt, sind die Wicklungen 82 parallelgeschaltet und werden über einen Schalter 84 getrennt gespeist« Jeder Schalter 84 läßt sioh getrennt schließen. Der Einfluß des von Innen- und Außenpol 60 bzw. 62 erzeugten Magnetfeldes auf die Wicklungsanordnung

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bewirkt eine mechanische Kraft, die Tom gesamten Stromfluß abhängt. Ein Drehsehalter oder eine andere bekannte Einrichtung kann zum Schließen eines oder mehrerer der Schalter 84 Verwendung finden, wodurch der Stromfluß im Feld erhöht und damit auch die Kraft auf die Spulenkörperanordnung zum Verschieben der Prallplatte 68 vergrößert wird·

Die Verschiebungsrichtung der Spulenkörperanordnung wird durch P ι die Richtung des Stromflusses in den Wicklungen 82 bestimmt und entscheidet darüber, ob der nächste Sohaltsohritt die Größe der Austrittsöffnung 44 vermehrt oder, verringerte

Somit kann durch Vermehren oder Verringern der Spulen 82, die Strom führen, der doppelt wirkende Kolben oder ein anderes

j vom Steuerventil H gesteuertes Ventil Schritt für Schritt in

jeder Richtung verstellt werden» Wenn die Größe der Austrittsöffnung 44 durch Verschieben der Wicklungsanordnung schritt- ^ weise herabgesetzt wird, verschiebt sich infolge der Änderung des in der Unterkamiaer 52 herrschenden Drucks auch der Schieber 36 schrittweise. Die rechts vom Schieber 36 in der Kammer angeordnete Feder 86 wirkt dem Druck auf die andere Seite des Schiebers entgegen und stabilisiert ihn bei konstantem Druck in der Unterkammer, In normalen Anwendungsfällen ist der Druck des durch den Einlaß 28 wirkenden Druckmittels konstant, so daß eine direkte funktionelle Abhängigkeit zwischen dem Druckabfall an der Austrittsöffnung 44 und dem in der Unterkammer auf den Schieber ausgeübten Druck besteht»

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Es wurde gezeigt, daß dat beschriebene Servoventil die eingangs genannten Aufgaben erfüllt· Dartiber hinaus ist das Ventil in verschiedenen Abwandlungen ausführbar»

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Claims

Patentansprüche

1· Servoventil mit Gehäuse und Steuerelement, das den Durchfluß eines Druckmittels durch das Gehäuse mittels eines Steuerschiebers steuert, gekennzeichnet durch eine Austrittsöffnung und ©in© Prallplatte, die zum Terschieben des Steuerschiebers den Durchfluß durch die Austrittsoff™ nung steuert und durch ein Antriebselement mit einer beweglichen Wicklungsanordnung, die die Prallplatte trägt und gegenüber der Austrittsoffnung derart zunehmend verschiebt, daß durch das Steuerelement die Durchflußmenge zunehmend verändert wird.
2. Servoventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungsanordnung als Mehrwicklungaanordnung ausgeführt ist.
3. Servoventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine leder die Wicklungsanordnung in ihrer neutralen Lage hält und Bewegungen der Spulenanordnung einschließlich Prallplatte auf die Austrittsöffnung zu bzw. von dieser weg erlaubt.
4. Servoventil nach Anspruch 1 oder 3> dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungsanordnung einen Spulenkörper mit mehreren

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Wioklungen «athält und ifti amm auathmendtn Verändern der Stellung der Prallplmi-fce jede Wicklung für eioh einsohaltbar ist»
5. Servoventil naoh Anspruch 4-» daduroh gekennzeiohnet, daS die Wicklungen elelctrieeh paralleXgeeohaltet eind und dal zum zunehmenden Verändern der Stellung der Prallplatte eine oder mehrere Wicklungen eingeschaltet werden«

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ORIGINAL INSPECTED