DE1802626A1

DE1802626A1 - Servo-Steuer-Ventil

Info

Publication number: DE1802626A1
Application number: DE19681802626
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: 1969-06-12
Also published as: US3516441A; GB1220726A

Description

Heli-Coil Corporation Controls Division, Brewster, New York ( USA)

Servo-Steuer-Ventil

Die vorliegende Erfindung bezieht floh auf ein Servo· Steuer-Ventil, insbesondere auf eine Aufhängevorrichtung für den Spulenkörper eines elektrodynamischen AntrÄsmotor.

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Spulenkörper, wie sie in elektrodynamischen Antriebsmotoren in Servo-Steuer-Ventilen der bekannten Art derzeit verwendet werden, stützen sich auf die Kraft die an der Düse erzeugt wird um eine Verschiebung des Ventils selbst auszuschalten. Da sich jedoch der Druck an der Düsenöffnung ändert, ändert sich auch zwangsläufig die Federcharakteristik der Feder, die sich dem Verschieben des Ventiles entgegensetzt und bewirkt, daß die gesamte Einrichtung keine Linearität bezüglich des durch die Spule geleiteten elektrischen Stromes hat.

In anderen Vorrichtungen der bekannten Art die Schraubenfedern verwenden um ein Verschieben der Ventilplatten entgegenzuwirken, ist für die Ventilplatte keine definierte neutrale Stellung vorhanden, da die Feder immer ,unter einem bestimmten Druck steht.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Servo-Steuer-Ventil, insbesondere eine Aufhängevorrichtung für Spulenkörper zu schaffen, die in Bezug auf den Spulenstrom ein proportional mechanisches Verhalten der Spulenkörperversohiebung zeigt.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es eine Aufhängevorrichtung für Spulenkörper in. einem elektrodynamischen Antriebsmotor eines Servo-Steuer-Ventils zu schaffen, die eine genau definierte neutrale Lage (Buhestellung) der ' Ventilplatte des Steuerventiles vorsieht.

Weiterhin ist ein Ziel der Erfindung ein Halterungsaystem für einen Spulenkörper zu schaffen, das mit einer

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mechanischen Feder bekannter Federcharakteristik ausgestattet ist.

In Übereinstimmung mit den weitesten Gesichtspunkten dieser Erfindung ist es ein weiteres Ziel ein auf elektrische Signalamplituden und Polarität linear ansprechendes Servo-Steuer-Ventil zu schaffen, daß verschiedenartige Ausgänge steuert. m

Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, daß ein Gehäuse vorgesehen ist, in dem ein Schieber bewegbar geführt ist, daß ein Ventil mit einer Ventilplatte zur Steuerung des Schiebers vorgesehen ist, ferner daß Antriebsmittel mit bewegbaren Einrichtungen zur Verschiebung der Ventilplatte vorgesehen sind und daß eine Feder mit einer konstanten Federcharakteristik zur Bewegung der bewegbaren Einrichtungen in eine bestimmte neutrale Lage eingerichtet ist.

Ferner ist es vorteilhaft, daß die Feder in einer

senkrecht zur Bewegungsrichtung der bewegbaren Einrich- I

tungen liegenden Ebene angeordnet ist.

Weiterhin ist es zweckmäßig, daß die Feder eine Vielzahl von radial zur Bewegungsrichtung der bewegbaren Einrichtungen angeordneten Armen umfaßt, die mit ihren inneren Enden mit den Einrichtungen und mit ihren äußeren Enden mit dem Gehäuse verbunden sind, und daß die Arme

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der Feder zur Vergrößerung ihrer wirksamen Federlänge nicht radiali sondern gekrümmt vom Innenring zum Außenring verlaufen.

Im folgenden ist zum beeseren Verständnis und zur weiteren Erläuterung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in den Zeichnungen näher beschrieben und erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Sohnitt durch das erfindungsgemäße Servo-Steuer-Ventilj

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf eine Ringfeder des in Fig. l gezeigten Servo-Steuer-Ventiles und

Flg. 3 zeigt einen Teilsohnitt der Hingfederaufhängung des Ser¥o»Steuer-%itiles.

Das In Fig. 1 gezeigte Servo-Steuer-Ventil besteht im wesentlichen aus einem elektrodynamischen Antriebsmotor Io, einem Steuerventil 12 und einem Vier-Weg-Steuerschieber 14. Der elektrodynamische Antriebsmotor lo, das Steuerventil 12 und der Steuerschieber 14 sind lh einem Gehäuse l6 untergebracht, das aus einem Steuerschieber-Gehäuse 18 und einem Deckel 2o besteht. Das Steuerschieber-Gehäuse 18 und der Deckel 2o sind durch eine gerändelte überwurfmutter 22 fest miteinander verschraubt.

Der im Steuersohleber-Gehäuse 18 untergebrachte Vler-Weg-Steuerschieber 14 umfaßt eine Schieberkammer 24, in

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die eine Anzahl von Kanälen 26, 28, 30, 32 und 34 radial einmünden* Die Kanäle 26 und 30 sind dabei Steuerkanäle, die zu einer in den Zeichnungen nicht näher gezeigten, zu kontrollierenden Einrichtung führen, wie beispielsweise einem doppelt beaufschlagten Kolben, oder dergl. Der zwischen den Steuerkanälen 26 und 30 angeordnete Kanal 28 ist ein Zufuhrkanal, während der Kanal 32 als Auslaßkanal und der Kanal 34 als Entlüftungskanal für die Sohie- f berkammer 24 ausgebildet sind. In der Schieberkammer 24 befindet sich ein kolbenförmiger Steuerschieber 36, der einen radial angeordneten Schieberkanal 38 besitzt, der den Zufuhrkanal 28 in jeder Stellung des Steuerschiebers mit einem ebenfalls im Steuerschiebergehäuse 18 angeordneten Kanal 4o verbindet. Der Kanal 4o steht wiederum ait einem Kanal 42 in Verbindung, der in einer Düse 44 des Steuerventils 12 mündet.

In die Außenseite des Steuerschiebers 36 sind zwei ringförmige Nuten 46 und 48 derart angeordnet, daß sie eine Verbindung zwischen dem Zufuhrkanal 28 und jeweils einem Steuerkanal 26 oder 3o herstellen. Wird nun der I

Steuerschieber 36 nach links verschoben, so überlagert die ringförmige Nut 48 den Zufuhrkanal 28 derart, daß eine Verbindung zu dem Steuerkanal 3o hergestellt wird. Wird der Steuerschieber 36 dagegen nach rechts versohoeben, so überlagert die ringförmige Nut 46 den Zufuhrkanal 28 und stellt damit eine Verbindung zum Steuerkanal 26 her.

Die Verschiebung des Steueriohieberi 36 innerhalb der Schieberkammer 24 wird durch Beaufsohlagung der innerhalb einer Kammer 52 angeordneten linken Sohieberieite 5o be-

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werkstelligt. Die Kammer 52 wiederum steht in direkter Verbindung mit dem Kanal k2. Diese Anordnung hat zur Folge, daß der die Lage des Steuerschiebers 36 bestimmende Druck eine Punktion des Druckes im Zufuhrkanal 28 und eine Funktion des Druckes an der Düse hk des Steuerventiles 12 ist.

Der elektrodynamische Antriebsmotor Io wird von dem Deckel 2o umschlossen und besteht aus einem inneren Polschuh 60 und einem äußeren Polschuh 62, die beide im Abstand voneinander innerhalb des Deckels 2o angeordnet sind.

In dem Zwischenraum zwischen dem inneren Polschuh und dem äußeren Polschuh 62 ist ein Spulenkörper 6k auf einer die Größe der Austrittsöffnung an der Düse kk beeinflussende Ventilplatte 68 angeordnet. Wird der Spulenkörper 64 im Luftspalt 66 hin- und herbewegt, so wird damit zwangsläufig die Ventilplatte 68 zur Düse kk hin- und zurückbewegt, und damit die Größe der Ausströmöffnung variiert. Der Spulenkörper 6k trägt die Spule 7o, wobei diese Spule 7o in bekannter Weise eine Verschiebung des Spulenkörpers 6k und damit eine Verschiebung der Ventilplatte 68 bewirkt.

Der Spulenkörper 6^ wird durch eine Ringfeder 72 innerhalb des Luftspaltes 66 in einer Buhestellung gehalten. Diese Feder 72 besteht aus Beryllium-Kupfer oder einem ähnlichen Material hoher Lebensdauer und großer Biegsamkeit. Der äußere Bereich dieser Hingfeder 72 ist zwischen Halteringen eingespannt, die fest mit dem Deckel dee Gehäuses verbunden sind. Wie in Fig. 3 gezeigt, besteht

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die Ringfeder 72 aus einem Innenring 76 (der am Spulenkörper 6k befestigt ist), und einer Anzahl von Armen 78, die sich zwischen dem Innenring 76 und dem Außenring 7^ der Hingfeder erstreckt. Der Innenring 76 ist dabei vorzugsweise gesondert hergestellt, so daß der Innenring über die innere Kante der Feder gespannt werden kann. Es ist ersichtlich, daß der Hing einen eigenen inneren Ring besitzt, an dem der Innenring 76 befestigt ist. Wie aus "

der Zeichnung ebenfalls zu ersehen ist, erstrecken sich die Arme ?8 nicht radial sondern gebogen vom Innenring zum Außenring 7^· Sie können dabei zur Vergrößerung ihrer wirksamen Länge auch S-förmig ausgebildet sein. Die Vergrößerung der wirksamen Länge der Arme 78 der Ringfeder erhöht zwangsläufig dlt Biegsamkeit der Ringfeder (Verminderung der Steifheit) unc 3V^Tirkt den it eine Vergrößerung der. mechanischen Versohieb^varkeit cte Spulenkörper s bei Erregung der Spule 7o. Die Ringfeder 72, die aus dem Innenring 76 besteht, dessen Außenrand in den Außenring 7^ cLer Feder übergeht, kann entweder gestanzt oder auf andere Weise aus dünnem Blech geformt werden. j

Es braucht nicht besonders erwähnt zu werden, daß je nach dem gewünschtem Steifheitsgrad der Feder zwei oder mehrere Arme 78 vorgesehen werden können.

Befindet sich der Spulenkörper 6*f in Ruhestellung, so liegen die Arme 78 in einer zur Spulenkorperaohse senkrechten Ebene. Wird jedoch die Spule 7o derart erregt, daß sie sich in Achsrichtung des Spulenkörpers verschiebt, so werden die Arme 78 derart verbogen, daß sich eine konische Anordnung ausbildet.

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Ringfedern der beschriebenen Art besitzen eine konstante Federkraft und nehmen eine sehr genaue, für den Spulenkörper geforderte neutrale Lage ein. Diese neutrale Lage kann für jeden speziellen Fall ausgewählt und dann genau festgelegt werden. Federn der beschriebenen Art sind zur Serienfertigung von Ventilen der beschriebenen Art mit elektrodynamischen Antriebsmotoren besonders geeignet. Es hat sich gezeigt, daß zur Erzielung einer genau fixierten neutralen Lage des Spulenkörpers keine Feder (Schraubenfeder oder dergl.) besser geeignet ist, als eine derartige Ringfeder. Bei Verwendung der beschriebenen Ringfeder ist es deshalb auch unnötig, jedes einzelne Gerät besonders zu eichen. Liegen die Arme 78 der Ringfeder 72 in einer Ebene, so kann die Ruhestellung des Spulenkörpers dadurch festgelegt werden, daß der Innenring 76 in einer bestimmten Lage auf dem Spulenkörper und der Außenring 7^ in einer bestimmten Lage im Deckel 2o befestigt wird.

Patentansprüche ■ - 9 -

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Claims

Patentansprüche

1. Servo-Steuer-Ventil, dadurch gekennzeich'-n e t , daß ein Gehäuse (l6) vorgesehen ist, in dem ein

Schieber (36) bewegbar geführt ist, daß ein Ventil (12) "

mit einer Ventilplatte (68) zur Steuerung des Schiebers (36) vorgesehen ist, ferner daß Antriebsmittel (lo) mit bewegbaren Einrichtungen (64) zur Verschiebung der Ventilplatte (68) vorgesehen sind und daß eine Feder (72) mit einer konstanten Pedercharakteristik zur Bewegung der bewegbaren Einrichtungen (64) in eine bestimmte neutrale Lage eingerichtet ist.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Feder (72) in einer senkrecht zur Bewegungsrichtung der bewegbaren Einrichtungen (64)

liegenden Ebene angeordnet ist. |

3. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Feder (72) eine Vielzahl von radial zur Bewegungsrichtung der bewegbaren Einrichtungen (64) angeordneten Armen (78) umfaßt, die mit ihren inneren Enden mit den Einrichtungen (64) und mit ihren äußeren Enden mit dem Gehäuse (16) verbunden sind.

4. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Feder (72) aue einem Innenring (76) und einem Außenring (74) besteht, wobei diese Ring· duroh

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- Io -

eine Anzahl von Armen (78) miteinander verbunden sind.

5. Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Vorrichtungen vorgesehen sind, durch die der Außenring (74) der Feder (72) an dem Gehäuse (l6) und der Innenring (76) an den bewegbaren Einrichtungen (64) befestigbar sind.

6. Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Vorrichtungen zur Befestigung des Innenringes (76) der Feder (72) an den bewegbaren Einrichtungen (64) aus Halteringen besteht.

7. Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Arme (78) der Feder (72) zur Vergrößerung ihrer wirksamen Federlänge nicht radial, sondern gekrümmt vom Innenring (76) zum Außenring (74) verlaufen.

8. Ventil nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet , daß die Feder (72) aus Beryllium-Kupfer besteht.

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