DE2012759A1

DE2012759A1 - Fluidic speed controller

Info

Publication number: DE2012759A1
Application number: DE19702012759
Authority: DE
Inventors: Martin Charles Scotia N.Y. Doherty (V.St.A.)
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1969-03-20
Filing date: 1970-03-18
Publication date: 1970-10-01
Also published as: JPS513870B1; US3580086A; FR2035124A1; GB1292909A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine fluidisehe Vorrichtung zur Regelung der Drehzahl von pneumatischen und hydraulischen"Maschinen, indem die Drehzahl direkt aus den Druckschwingungen bzw. Druckpulsationen in der Druckströmungseinspeisung oder
dem Aus'gang bzw. Auspuff der Maschine bestimmt wird. Sie betrifft insbesondere eine fluidische Schaltung zur Bestimmung der Drehzahl, die einen mit der Druckströmungseinspeisung oder dem Ausgang der Maschine verbundenen Eingang und keine bewegten mechanische Teile aufweist.The invention relates to a fluidic device for regulating the speed of pneumatic and hydraulic "machines" by determining the speed directly from the pressure oscillations or pressure pulsations in the pressure flow feed or
the outlet or exhaust of the machine is determined. It relates in particular to a fluidic circuit for determining the speed, which has an input connected to the pressure flow feed or the output of the machine and no moving mechanical parts.

Viele Arten pneumatischer und hydraulischer Verdrängungs-Maschinen, wie z.B. Luftmotoren, die mit einem ur>ter Druck gesetzten Strömungsmittel arbeiten, sind im allgemeinen sehrMany kinds of pneumatic and hydraulic displacement machines, such as air motors, which are set with a primordial pressure Fluids work are generally very good

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lastabhängig, da sich die .Maschinendrehzahl stark ändert, wenn die Last an der Maschine wechselt. Somit ist in vielen Fällen, wie z.B. industriellen Handwerkzeugen und Zahnbohrmaschinen, ein Drehzahlregler erfoderlich, um bei Laständerungen eine relativ konstante Drehzahl aufrechtzuerhalten. Bekannte fluidische, mechanische und elektronische Drehzahlregler verwenden herkömmliche, getrennte Wellendrehzahlmesser, wie z.B. den Kugelkopf oder Lichtsirene (chopper wheel), die bewegte Maschinenteile aufweisen. Aber gerade dfese bewegten Teile des Drehzahlreglers besitzen den offensichtlichen Ilachteil, daß sie abgenutzt und/oder möglicherweise zerstört werden und desgleichen benötigen sie erheblichen Raum, der bei einer bestimmten Applikation sehr kostbar sein kann. Somit besteht ein Bedürfnis an einem Drehzahlregler, der einen Drehzahlsensor ohne bewegte Maschinenteile benutzt.load-dependent, since the machine speed changes significantly when the load on the machine changes. Thus, in many cases, such as industrial hand tools and dental drills, a speed controller is required to provide a relative maintain constant speed. Use known fluidic, mechanical and electronic speed controllers conventional, separate shaft tachometers, such as the ball head or light sirens (chopper wheel) that have moving machine parts. But just these moving parts of the speed controller have the obvious disadvantage that they wear out and / or possibly destroyed and likewise they require considerable space, which in a particular application can be very precious. Thus, there is a need for a speed controller that incorporates a speed sensor without moving Machine parts used.

Es ist deshalb eine der Hauptaufgaben der vorliegenden Erfindung, einen Drehzahlregler mit einem Drehzahlsensor zu schaffen, der keine bewegten Maschinenteile verwendet. Ferner sollen erfindungsgemäß die Druckschwingungen j die in der Druckströmungseinspeisung oder dem Ausgang der geregelten Maschine erzeugt werden, als Maß für die tatsächliche Maschinendrehzahl bestimmt werden.It is therefore one of the main objects of the present invention to provide a speed controller with a speed sensor that no moving machine parts used. Furthermore, according to the invention, the pressure oscillations j should be those in the pressure flow feed or the output of the controlled machine, determined as a measure of the actual machine speed will.

Schließlich besteht eine der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe darin, eine fluidische Schaltung zu schaffen, um die Druckschwingungen in ein analoges Druckströmungssignal für einen regelbaren Antrieb der geregelten Maschine umzuwandeln.Finally, an object on which the invention is based is to create a fluidic circuit to control the pressure oscillations to convert into an analog pressure flow signal for a controllable drive of the controlled machine.

Kurz gesagt, werden diese Aufgaben erfindungsgemäß durch einen fluidischen Drehzahlregler gelöst, der eine Drehzahlabtastkomponente ohne bewegte Maschinenteile aufweist. Der Regler enthält eine erste Fluidschaltung, die als fluidischer Tachometer arbeitet, eine zweite Fluidschaltung zur Erzeugung eines die Drehzahl korrigierenden Signales und einen Fluid-LeistungsverstärkerIn short, these objects are achieved according to the invention by a fluidic speed controller solved, which has a speed sensing component without moving machine parts. The regulator contains a first fluid circuit that works as a fluidic tachometer, a second fluid circuit for generating the speed corrective signal and a fluid power amplifier

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zur Erzeugung einer ausreichenden Fluidströmung, um die geregelte pneumatische oder hydraulische Maschine regelbar anzutreiben. Der Eingang der ersten Fluidschaltung steht mit der Druckströmungseinspeisung, dem Gehäuse oder dem Ausgang der geregelten Maschine in Verbindung, um die Drückpulsationen bzw. Druckschwingungen abzutasten, die darin durch Rotation oder Hin- und Herbewegung von bewegten Teilen der Maschine erzeugt sind. Die Druckpulsationsfrequenz ist der tatsächlichen Maschinendrehzahl direkt proportional. Die zweite Fluidschaltung ist mit dem Ausgang der ersten Fluidschaltung verbunden und erhält ein der - 'U Bezugsdrehzahl entsprechendes Eingangssignal und liefert an ihrem Ausgang ein Druckströmungssignal, das ein Maß für die Abweichung der tatsächlichen Maschinendrehzahl von der.Bezugsdrehzahl ist.to generate a sufficient flow of fluid to drive the regulated pneumatic or hydraulic machine in a controllable manner. The input of the first fluid circuit is connected to the pressure flow feed, the housing or the output of the regulated machine in order to sample the pressure pulsations or pressure oscillations that are generated therein by the rotation or to-and-fro movement of moving parts of the machine. The pressure pulsation frequency is directly proportional to the actual machine speed. The second fluid circuit is connected to the output of the first fluid circuit and receives an input signal corresponding to the - 'U reference speed and supplies at its output a pressure flow signal which is a measure of the deviation of the actual machine speed from the reference speed.

Die Erfindung wird nun anhand der folgenden Beschreibung -und der Zeichnung verschiedener Ausführungsbeispiele näher erläutert, wobei in den Zeichnungen gleiche Teile mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet sind. The invention will now be based on the following description and the The drawings of various exemplary embodiments are explained in more detail, the same parts being denoted by the same reference numbers in the drawings.

Figur 1 ist eine schematische Darstellung ?ines erfindungsgemäß aufgebauten fluidischen Drehzahlreglers.FIG. 1 is a schematic representation of an inventive concept built-up fluidic speed controller.

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Figur la ist ein Blockdiagramm des Reglers.Figure la is a block diagram of the controller.

Figur 2 zeigt eine Reihe von Wellenformen der Drucksignale in verschiedenen Teilen der Regelschaltung:.-FIG. 2 shows a series of waveforms of the pressure signals in FIG different parts of the control circuit: .-

Figur 3 zeigt einen Eingangsanschluß zur Abtastung der Druckschwingungen im Ausgang, im Gehäuse oder in der Fluideinspeisung der geregelten Maschine.FIG. 3 shows an input connection for scanning the pressure oscillations in the output, in the housing or in the fluid feed the controlled machine.

Figur k ist eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Entkopplungsschaltung Und der Eingangsstufe der Reglertachometerschaltung.Figure k is a schematic representation of a second embodiment of the decoupling circuit and the input stage of the controller tachometer circuit.

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Pigur 5a und 5b sind schematische Darstellungen von zwei weiteren Ausfuhrungsformen der Frequenz-Analog-Wandlerstufe der Tachometerschaltung.Pigur 5a and 5b are schematic representations of two more Embodiments of the frequency-to-analog converter stage the speedometer circuit.

Gemäß der in Figur 1 dargestellten Ausfuhrungsform der Erfindung enthält der fluidisehe Regler drei Komponenten, nämlich einen fluidischen Tachometer 10, einen mehrstufigen fluidischen Verstärker 11 und einen Fluid-Leistungsverstärker 12. Das Blockdiagramm in Figur la zeigt die funktioneilen Gesamtbeziehungen der verschiedenen Komponenten in einem DrehζahIregeΙsystem, wobei der Leistungsverstärker 12 den Druck der Druckströmung für die geregelte Maschine verändert und dadurch, steuert. Der Tachometer 10 enthält einen Eingang zur Abtastung der Druckschwingungen oder Druckpulsationen in dem Gehäuse, der Druckströmungseinspeisung oder dem Ausgang 13 der geregelten Maschine, die eine nach dem Verdrängungsprinzip arbeitende pneumatische oder hydraulische Maschine sein kann, ferner eine fluidische Entkopplerschaltung 14, mehrere Stufen fluidischer Proportionalverstärker 15, zwei Stufen digitaler Fluidverstärker und eine fluidische Frequenz-Analog-Wandlerschaltung 17. Der Eingang zum Tachometer 10 beinhaltet eines der wichtigsten Merkmale der Erfindung und wird nun anhand der Figuren 1, 2 und 3 genauer beschrieben.According to the embodiment of the invention shown in FIG the fluidic controller contains three components, namely a fluidic tachometer 10, a multi-stage fluidic Amplifier 11 and a fluid power amplifier 12. Das The block diagram in FIG. La shows the overall functional relationships of the various components in a rotation regulating system, the power amplifier 12 measuring the pressure of the pressure flow for the controlled machine changed and thereby controls. The tachometer 10 includes an input for scanning the Pressure oscillations or pressure pulsations in the housing, the pressure flow feed or the output 13 of the regulated Machine, which can be a pneumatic or hydraulic machine working according to the displacement principle, and also a fluid machine Decoupling circuit 14, several stages of fluidic proportional amplifier 15, two stages of digital fluid amplifier and a fluidic frequency-to-analog converter circuit 17. Der The input to the tachometer 10 includes one of the most important features of the invention and will now be explained with reference to FIGS. 1, 2 and 3 described in more detail.

Die nach dem Verdrängungsprinzip arbeitenden pneumatischen und hydraulischen Maschinen, für die der erfindungsgemäße fluidische Drehzahlregler besonders gut zur Steuerung deren Drehzahl geeignet ist, haben die Eigenschaft, in dem Gehäuse, der Druckströmungseinspeisung und dem Ausgang der Maschine infolge der Reaktion der Bewegung von gleitenden Flügeln, Rotoren, Kolben oder Zahnradbahnen auf d&3 durch die Maschine strömende Strömungsmittel Dr-uckpulsationen auszuüben. Diese in der Maschine erzeugten Druekschwingungen haben eine Wellenform und eine Wiederkehrgeschwindigkeit bsw. Folgefrequenz, die durch die Geometrie der Maschi'ienteile bestimmt sind. Dabei liegt de Wellenform im allfetfelnen zwischen einer Rechteckwelle und einerThe pneumatic and hydraulic machines working according to the displacement principle, for which the fluidic Speed controllers are particularly well suited for controlling the speed of which, in the housing, they have the pressure flow feed and the output of the machine as a result of the reaction of the movement of sliding blades, rotors, pistons or cog railways on d & 3 fluids flowing through the machine To exert pressure pulsations. This in the machine generated pressure vibrations have a waveform and a Return speed bsw. Repetition rate, which is determined by the Geometry of the machine parts are determined. This is the waveform in all cases between a square wave and a

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Sinuswelle relativ kleiner Amplitude im Vergleich zu dem Druckgleichwert (steady state pressure level) des Strömungsmittels in dem Maschineneingang oder Ausgang. Die zwischen zwei Spitzenwerten liegende Amplitude der Pulsation kann in der Größen-Ordnung von 0,007 kp/cm (0,1 psi) liegen und ist im allgemeinen etwas variabel, und der Gleichwert im Maschinenausgang beträgt 0,007 bis 0,35 kp/cm² (0,1 bis 5,0 psi), wie es in Figur 2A dargestellt ist. Die Bezeichnung mit großen Buchstaben für jede Wellenform in Figur 2 gibt die entsprechend bezeichnete Stelle dieser Wellenform in Figur 1 wieder. Im Falle der Abtastung der Pulsationen in der Strömungseinspeisung der Maschine ist der Gleichanteil viel größer und liegt in der Größenordnung von mindestens 0,35 kp/cm (5 psi), wobei alle Druckangaben in einem Bereich (single-sided) als Überdruckgrößen angegeben sind. Das in dem erfindungsgemäßen Regler verwendete Strömungsmittel ist im Falle pneumatischer Maschinen ein Gas, wie z.B. Luft, und im Falle hydraulischer Maschinen eine Flüssigkeit, wie z.B. öl.Sine wave of relatively small amplitude compared to the steady state pressure level of the fluid in the machine inlet or outlet. The pulsation amplitude between two peaks can be in the order of magnitude of 0.007 kp / cm (0.1 psi) and is generally somewhat variable, and the equivalent in the machine output is 0.007 to 0.35 kp / cm ² (0 , 1 to 5.0 psi) as shown in Figure 2A. The designation with capital letters for each waveform in FIG. 2 reflects the correspondingly labeled location of that waveform in FIG. In the case of sampling the pulsations in the flow infeed of the machine, the constant component is much larger and is in the order of magnitude of at least 0.35 kp / cm (5 psi), with all pressure data in one area (single-sided) being given as excess pressure values. The fluid used in the regulator according to the invention is a gas such as air in the case of pneumatic machines and a liquid such as oil in the case of hydraulic machines.

Wie in Figur 3 dargestellt ist, kann der Eingang des fluidischen Tachometers eine T-Verbindung 30 oder ein anderes geeignetes Paßstück im Gehäuse oder der Strömungsleitung 13 der geregelten Maschine aufweisen. Diese T-Verbindung kann irgendwo in der Strömungszuführung oder der Ausgangsleitung^angeordnet werden, d.h. zwischen dem Gehäuse der geregelten Maschine und dem Druckströmungsausgang des LeistungsVerstärkers 12 oder dem Auspuff. Das T-Paßstück 30 kann aus irgendeinem geeigneten Material hergestellt sein, das für die bestimmte Anwendung zweckmäßig ist, d.h. es kann beispielsweise aus' Metall, Kunststoff oder ähnlichem bestehen. Der Abnahmepunkt kann sogar am Auspufftopf 31 liegen, wobei selbstverständlich die letzte Anordnung für größere Maschinen besonders geeignet ist, in denen Druekpulsationen im allgemeinen eine größere Amplitude aufweisen, so daß die Wirkung des Auspufftopfes diese Pulsationenfriicht ver~ nichtet. Im letzten Fall kann das Abnahmestück aus einem Ge-As shown in Figure 3, the inlet of the fluidic Tachometer a T-connection 30 or other suitable fitting in the housing or the flow line 13 of the regulated Machine. This T-connection can be placed anywhere in the flow inlet or outlet line i.e. between the housing of the controlled machine and the pressure flow outlet of the power amplifier 12 or the Exhaust. The T-fitting 30 can be made of any suitable material be made that is appropriate for the particular application, i.e. it can be made of 'metal, plastic or the like. The take-off point can even be on the muffler 31 are, of course, the last arrangement is particularly suitable for larger machines in which pressure pulsations generally have a greater amplitude, so that the action of the muffler eliminates this pulsation not. In the latter case, the acceptance piece can be made from a

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windepaßstück 32 bestehen, das lediglich eine öffnung in der Seitenwand des Auspufftopfes in der Nähe des Ausströmungsendes erzeugt. Die Rohrleitung 33, die die die Abnahmestelle 30 oder 32 mit dem Eingang des Tachometers 10 verbindet, kann aus irgendeinem flexiblen oder nicht-flexiblen Material hergestellt sein, wie z.B. Kunststoff, Kupfer oder ein ähnliches Material, wobei das genaue Material von der speziellen Applikation bestimmt wird. Der Durchmesser der Rohrleitung 33 wird hauptsächlich von der Fluidschaltung bestimmt, mit der das andere Ende der Rohrleitung verbunden wird. Im allgemeinen weist die Rohrleitung 33 einen Innendurchmesser in dem Bereich von 2,5*1 bis 6,35 mm (1/10 bis 1/4 Zoll) auf.Passport piece 32 exist, which only has an opening in the Side wall of the muffler generated near the outlet end. The pipe 33, which the tapping point 30 or 32 connects to the input of the speedometer 10 can be made of any flexible or non-flexible material such as plastic, copper or a similar material, the exact material being determined by the specific application will. The diameter of the pipe 33 is mainly determined by the fluid circuit with which the other end the pipeline is connected. In general, conduit 33 has an inside diameter in the range from 2.5 * 1 to 6.35 mm (1/10 to 1/4 inch).

Es wird nun Figur 1 näher beschrieben. Unter der Annahme, daß die Fluidleitung 13 die Ausgangs leitung einer Maschine ist, kann davon ausgegangen werden, daß sie einen kleinen effektiven Strömungswiderstand 13a hat und der Auspufftopf ist als eine allgemeine Entlüftung 31 dargestellt. Das zweite Ende der Verbindungsleitung 33 steht "mit dem Eingang einer fluidischen Tachometerschaltung 10 in Verbindung, die derjenigen in dem US-Patent 3 *J09 032 (siehe deutsche Patentanmeldung P 15 76 092.6-35)FIG. 1 will now be described in more detail. Assuming that the fluid line 13 is the output line of a machine, can it can be assumed that it has a small effective flow resistance 13a and the muffler is as a general one Vent 31 shown. The second end of the connection line 33 stands "with the input of a fluidic tachometer circuit 10 in connection with those in US patent 3 * J09 032 (see German patent application P 15 76 092.6-35)

ähnlich ist. In diesem Patent wird jedoch ein Drehzahlmesser mit bewegten Teilen verwendet, der mit der rotierenden Welle einer Maschine in Verbindung steht, während bei der vorliegenden Erfindung ein Sensor ohne bewegte Maschinenteile benutzt wird. Die Entkupplerschaltung Ik bildet die Regeleingangsschaltung zum ersten Fluid-Proportionalverstärker 15a und besteht aus einer ersten Strömungsverengung R₁ in einem ersten Steuereingang des Verstärkers und einer zweiten Verengung R₂ sowie ' einem fluidischen Kondensator C„ im zweiten und gegenüberliegenden Steuereingang. Die zwei Verengungen R₁, R_ weisen die •gleichen Abmessungen auf, um gleiche Widerstände für die hindurchgleitete Strömung zu bilden. Der Kondensator Cp kann für pneumatische Applikationen ein festes Volumen oder ein hydraulischer Akkumulator für hydraulische Applikationen sein. Dieis similar. However, this patent uses a tachometer with moving parts connected to the rotating shaft of a machine, while the present invention uses a sensor with no moving parts. The decoupling circuit Ik forms the control input circuit to the first fluid proportional amplifier 15a and consists of a first flow _{constriction R 1} in a first control input of the amplifier and a second constriction R ₂ and a fluidic capacitor C "in the second and opposite control input. The two constrictions R ₁ , R_ have the same dimensions in order to form the same resistances for the flow that is passed through. The capacitor Cp can be a fixed volume for pneumatic applications or a hydraulic accumulator for hydraulic applications. the

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Entkopplerschaltung I¹J ist genauer in dem US-Patent 3. ¹IOb 729 beschrieben, das der deutschen Patentanmeldung P .15 23 513.9 entspricht. Kurz gesagt, verzögert das R_C_-Glied (oder eine Widerstand-Induktivitätsschaltung) in dem zweiten Steuereingang die Antwort in einem derartigen Steuereingang auf tränsiente Fluid-Drucksignale, wie z.B. das in Figur 2A dargestellte Druckschwingungssignal A, das durch die Leitung 33 zu dem Verstärker 15a fließt. Die Zeitkonstante T des RC-Gliedes (oder RL-Gliedes) in dem zweiten Steuereingang ist genügend groß, so daß die entsprechende Frequenz (h) etwa 1/10 der kleinsten Frequenz in dem normalen Betriebsfrequenzbereich des Drehzahlreg- " lers ist. Somit werden anhand der in dem US-Patent 3 ¹IOO 729 in Figur 3 dargestellten Kennlinien der Dämpfung über der Frequenz die Werte für Rp, G« so gewählt, daß die Frequenz im Kennlinienknick, der die Frequenzbereiche A und B trennt, genügend klein ist, so daß die Entkopplersehaltung 1*1 in dem Bereich B höherer Frequenz arbeitet. Auf diese Weise ist jede Veränderung in der Drucksignalamplitude ar» Ausgang des Prbportionalverstär·= kers 15a allein von Amplitudenändierungen in dem Drucks-ohicingungssignal A abhängig, das an der Ausgangsleitung 13 der geregelten Maschine abgenommen wird. Die . fluidisehe Schaltung lh arbeitet somit als eine Entkopplerschaltung, sie dämpft leicht die Wechselkomponente {die Druckpulsation) des Eingangssignalss ~.m und sie wandelt das single-sided Eingangssignal in ein Gegen* ~~ takt- oder Druckdifferenzsignal gleicher Frequenz um* Der normale Betriebsfreqüenzbereich des erfindungsgemäßen Reglers liegt für viele Anwendungen etwa bei 100 bis 1500 Hz. Infolge- , dessen sind die Werte für R₂, G₂ so gewählt, daß eine Kennlinienknickfrequens von etwa 60 Hz und eine entsprechende Zeitkonstante T s Rp χ C. von etwa 3rmsee.erhalten wird.Entkopplerschaltung I ¹ J is described in more detail in U.S. Patent 3. ¹ IOb 729, the German patent application P 23 corresponds to .15 513.9. In short, the R_C_ element (or a resistance-inductance circuit) in the second control input delays the response in such a control input to transient fluid pressure signals, such as the pressure oscillation signal A shown in FIG. 2A, which is sent through the line 33 to the amplifier 15a flows. The time constant T of the RC element (or RL element) in the second control input is sufficiently large that the corresponding frequency (h) is about 1/10 of the smallest frequency in the normal operating frequency range of the speed controller the characteristic curves of the damping as shown in U.S. Patent 3 ¹ IOO 729 in Figure 3, the values of Rp, G 'is chosen over the frequency, that the frequency in the bend of the characteristics that separates the frequency bands A and B is sufficiently small so that the decoupling circuit 1 * 1 operates in the higher frequency range B. In this way, every change in the pressure signal amplitude ar »output of the proportional amplifier 15a depends solely on amplitude changes in the pressure reduction signal A that is sent to the output line 13 of the controlled machine The fluidic circuit lh thus works as a decoupling circuit, it slightly attenuates the alternating component (the pressure pulsation) of the input signal m and them converts the single-sided input signal in a clock or counter * ~~ pressure difference signal of the same frequency by * The normal Betriebsfreqüenzbereich of the regulator according to the invention is for many applications at about 100 to 1500 Hz. conse- whose are the values for R _2, G ₂ chosen so that a curve break frequency of about 60 Hz and a corresponding time constant T s Rp χ C. of about 3rmsee. is obtained.

Das Ausgangssignal des ersten Proportionalverstärkers 15a wird den Steuereingängen eines zweiten Proportionalverstärkers 15b zugeführt und dessen Ausgangssignale werden zu einer dritten Stufe 15c geleitet. Die Proportionalverstärker 15a, 15b-, 15eThe output of the first proportional amplifier 15a becomes the control inputs of a second proportional amplifier 15b and its output signals are passed to a third stage 15c. The proportional amplifiers 15a, 15b, 15e

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weisen einen üblichen Aufbau auf und erzeugen im unbeschalteten, d.h. offenen Zustand eine Gesamtverstärkung (open loop forward gain) von etwa 30. Die Verstärker werden im allgemeinen in ihren linearen Betriebsbereichen betrieben, obwohl die Schaltung auch bei Sättigung von einem oder mehreren dieser Verstärker zufriedenstellend arbeitet. Infolge der relativ großen Verstärkung des dreistufigen Verstärkers 15 können die Gleichkomponenten des Druckes in den zwei Pluidempfängern des dritten Verstärkers 15c unterschiedlich sein, da in irgendeinem der drei Stufen geringfügige Herstellungsfehler auftreten können,diehave a common structure and generate an overall gain in the unconnected, i.e. open state (open loop forward gain) of about 30. The amplifiers are generally operated in their linear operating ranges, although the circuit works satisfactorily even when one or more of these amplifiers are saturated. As a result of the relatively large reinforcement of the three-stage amplifier 15, the constant components of the pressure in the two positive receivers of the third amplifier 15c may be different, as minor manufacturing defects may occur in any of the three stages

™ einen geringen Vordruck aufzubauen versuchen. Um nun gleiche Druckgleichkomponenten in den zwei Empfängern des dritten Verstärkers 15c zu gewährleisten, sind in der Verstärkerschaltung ein oder möglicherweise zwei Paare von Gegenkopplungskanälen vorgesehen. Diese Gegenkopplungen führen von den Empfängern des dritten Verstärkers 15c zu den Steuereingängen der ersten Stufe 15a und möglicherweise auch zur dritten Stufe. In jedem Gegenkopplungskanal ist eine Fluidverengung vorgesehen, und zwar Verengungen R,, die in der Schleife um die drei Verstärker führt, und Verengungen R₁₁, die in der lediglich um den dritten Verstärker gelegten Rückkopplung liegen. Im allgemeinen weisen die Verengungen R, praktisch den gleichen Widerstands-™ try to build up a low pre-pressure. In order to ensure equal pressure components in the two receivers of the third amplifier 15c, one or possibly two pairs of negative feedback channels are provided in the amplifier circuit. This negative feedback leads from the receivers of the third amplifier 15c to the control inputs of the first stage 15a and possibly also to the third stage. A fluid constriction is provided in each negative feedback channel, namely constrictions R 1, which leads in the loop around the three amplifiers, and constrictions R ₁₁ , which lie in the feedback which is only placed around the third amplifier. In general, the constrictions R, have practically the same resistance

A wert auf und desgleichen haben auch die Verengungen Ru den gleichen Wert. Falls beide Rückkopplungskanalpaare verwendet werden, ist der Widerstand einer Verengung R, viel größer als der Widerstand der Verengung Rj., und der Widerstand von R, ist etwa mal größer als der Widerstand von R. oder R₂. Typische Wellenformen und Druckwerte der Drucksignale am Ausgang des dritten Verstärkers 15c sind in den Figuren 2Cl und 2C2 dargestellt und die entsprechenden Stellen Cl, C2 sind in Figur 1 angegeben. Selbstverständlich können in der Stufe 15 zahlreiche in Reihe geschaltete Proportionalverstärker verwendet werden, deren Zahl größer oder kleiner als die im Ausführungsbeispiel dargestellten drei Verstärker sein kann. Die genaue Zahl hängt von der gewünschten Verstärkung ab. Im Falle einer ungeraden Verstär-A is worth and likewise the constrictions Ru also have the same value. If both pairs of feedback channels are used, the resistance of a restriction R, is much greater than the resistance of the restriction Rj., And the resistance of R, is approximately times greater than the resistance of R. or R ₂ . Typical waveforms and pressure values of the pressure signals at the output of the third amplifier 15c are shown in FIGS. 2Cl and 2C2 and the corresponding points C1, C2 are indicated in FIG. Of course, numerous proportional amplifiers connected in series can be used in stage 15, the number of which can be larger or smaller than the three amplifiers shown in the exemplary embodiment. The exact number depends on the gain you want. In the case of an odd reinforcement

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kerzahl wären die Rückkopplungsschaltung und die Wellenformen CJ. und C2 ähnlich, wenn jedoch· eine gerade Anzahl von Fluid-Verstärkerstufen benutzt wird, würden die Rückkopplungsschleifen um die verschiedenen Verstärker mit den entgegengesetzten Steuereingängen der ersten Stufe verbunden werden und die in den Figuren 2C und 2C2 dargestellten Wellenformen würden vertauscht. Der genaue Verlauf der Cl- und C2-Wellenformen hängt vom Verlauf der Eingangsdruckpulsationen und den Betriebseigenschaften der verschiedenen Fluidverstärker in der mehrstufigen Schaltung 15 und davon ab, ob der Verstärkerbetrieb im linearen (| oder gesättigten Bereich liegt. .The number would be the feedback circuit and waveforms CJ. and C2 similar, but if · an even number of fluid amplifier stages is used, the feedback loops would put the different amplifiers with the opposite ones Control inputs of the first stage are connected and the waveforms shown in Figures 2C and 2C2 would be interchanged. The exact course of the Cl and C2 waveforms depends on the course of the inlet pressure pulsations and the operating characteristics of the various fluid amplifiers in the multi-stage circuit 15 and on whether the amplifier operation in the linear (| or saturated area. .

Der fluidische Frequenz-Analog-Konverter 17 verwendet ein digitales (im wesentlichen rechteckförmiges) Druckeingangssignal. Da das Ausgangssignal der Proportionalverstärkerstufen 15 eine Wellenform zwischen einer Sinuswelle und einer Rechteckwelle besitzen kann, sind die zwei Stufen der digitalen Fluidverstärker 16 zwischen den Ausgang der Verstärkerschaltung 15 und den Frequenz-Analog-Konverter 17 geschaltet, um ein rechteckförmiges Eingangssignal für den Konverter 17 zu gewährleisten. Die Digitalverstärker 16 können somit als Eingangsstufe zum Konverter 17 betrachtet werden. Somit sind die Cl- und C2-Ausgänge ^ des dritten ProportionalVerstärkers 15c mit den Steuereingängen ^ eines ersten Digitalverstärkers 16a verbunden und dessen Ausgänge stehen mit einem zweiten Digitalverstärker 16b in Verbindung. Diese und desgleichen alle anderen hier beschriebenen Fluidverstärker weiaai einen Üblichen Aufbau auf und verwenden eine Fluidei-nspeisung, zwei gegenüberliegende Steuereingänge und einen oder zwei Empfänger, wie es in Figur 1 dargestellt ist« Das rechteckförmige Ausgangssignal der zweiten Stufe 16b ist in den Figuren 2Dl und 2D2 dargestellt und es ist auch die relative Amplitude der Rechteckwelle und die Größe des Gleichwertes für eine typische Anwendung anggeben. Die Impulsfolgefrequenz der Rechteckimpulse ist gleich der Impulsfolgefrequenz oder der Frequenz der Druckeingangspulsationen.The fluidic frequency-to-analog converter 17 uses a digital one (essentially rectangular) pressure input signal. Since the output signal of the proportional amplifier stages 15 a Waveform between a sine wave and a square wave are the two stages of digital fluid amplifiers 16 between the output of the amplifier circuit 15 and the Frequency-to-analog converter 17 connected to a rectangular To ensure input signal for the converter 17. The digital amplifier 16 can thus be used as an input stage to the converter 17 should be considered. Thus the Cl and C2 outputs ^ of the third proportional amplifier 15c are connected to the control inputs ^ a first digital amplifier 16a and its outputs are connected to a second digital amplifier 16b. These and all others described here as well Fluid intensifiers have a customary structure and use a fluid feed, two opposite control inputs and one or two receivers, as shown in FIG is «The square-wave output signal of the second stage 16b is shown in Figures 2D1 and 2D2 and it is also the indicate the relative amplitude of the square wave and the size of the equivalent for a typical application. The pulse repetition rate the square pulse is equal to the pulse repetition frequency or the frequency of the pressure input pulsations.

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Der Frequenz-Analog-Konverter 17 enthält ferner einen Fluid-Proportionalverstärker 17a mit einem einzigen Empfänger. Ein derartiger Fluidverstärker wird im allgemeinen als. fluidischer Vollweggleichrichter verwendet, wobei der Empfänger mit der Leistungsdüse fluchtet. In den gegenüberliegenden Steuereingangskanälen des Gleichrichters 17a sind fluidische Kondensatoren Cp. vorgesehen, die mit den Empfängern des Digital Ver stärkers 16b verbunden sind. Der Konverter 17 hat die Charak teristik, wie es in dem bereits erwähnten US-Patent 3 ^09 032 genau beschrieben ist, ein pulsierendes Ausgangssignal zu entwickeln, wobei der Druckgleichwert der Größe des Frequenzeingangssignales, d.h. den Druckpulsationen in der Ausgangsleitung 13, direkt proportional ist. Der Betriebsfrequenzbereich der Schaltung 17 liegt etwa bei 100 bis 1500 Hz. Die Wellenform des Ausgangssignales des Gleichrichters 17a ist in Figur 2E dargestellt, wobei die pulsierende Amplitude im allgemeinen kleiner als 0,007 kp/cm² (0,1 psi) ist, und die Größe des Druckgleichwertes ist der tatsächlichen Maschinendrehzahl direkt proportional. Die Verstärkung der Tachometerschaltung 10 wird bei Kenntnis der tatsächlichen Maschinendrehzahl von diesem Druckä-eichwert bestimmt und in einem typischen Beispiel liegt diese The frequency-to-analog converter 17 also contains a fluid proportional amplifier 17a with a single receiver. Such a fluid enhancer is commonly referred to as. fluidic full-wave rectifier used, with the receiver aligned with the power nozzle. Fluidic capacitors Cp are located in the opposite control input channels of the rectifier 17a. provided, which are connected to the receivers of the digital Ver amplifier 16b . The converter 17 has the charak teristik, as it is described in detail in the already mentioned US patent 3 ^ 09 032, to develop a pulsating output signal , the pressure equivalent of the size of the frequency input signal, ie the pressure pulsations in the output line 13, is directly proportional . The operating frequency range of the circuit 17 is approximately 100 to 1500 Hz. The waveform of the output signal of the rectifier 17a is shown in Figure 2E, with the pulsating amplitude generally less than 0.007 kp / cm ² (0.1 psi) and the magnitude of the pressure equivalent value is directly proportional to the actual machine speed. The gain of the tachometer circuit 10 is determined from this pressure calibration value when the actual machine speed is known, and in a typical example this is located

)/cm² (2 1000 Hz ) / cm ² (2 1000 Hz

in der Größenordnung von 0,14 kp/cm (2,00 psi), wobei die Fre-on the order of 0.14 kp / cm (2.00 psi), with the fre-

quenz von 1000 Hz die Drehzahl eines Luftmotors von jp frequency of 1000 Hz the speed of an air motor of jp

U/min für eine vierflügelige Maschine darstellt. Alle Wellenformen sind in den Größen überdruck über der Zeit dargestellt und die abnehmende Größe der Druckgleichkomponente der in Figur 2E dargestellten Wellenform zeigt ein Absinken der Maschinendrehzahl an (von dem gewünschten oder Bezugswert), wie er z.B. bei einer erhöhten Maschinenlast auftritt. Dieses Absinken der Maschinendrehzahl ist auch in den vorstehenden Wellenformen von Figur 2 durch die absinkende Frequenz der einzelnen Drucksignale wiedergegeben. Der pulsierende Anteil des Signals am Ausgang des Gleichrichters 17a wird von einem Kondensator C^ gefiltert, der mit dem Ausgang des Empfängers des Gleichrichters 17a verbunden ist, um ein im wesentlichen gleichbleiben-Represents rpm for a four-bladed machine. All waveforms are shown in the quantities overpressure over time and the decreasing size of the constant pressure component in the figure The waveform shown in Fig. 2E indicates a decrease in engine speed (from the desired or reference value), e.g. occurs with an increased machine load. This drop in engine speed is also in the above waveforms of Figure 2 by the falling frequency of the individual pressure signals. The pulsating portion of the signal on the Output of the rectifier 17a is from a capacitor C ^ filtered, which is connected to the output of the receiver of the rectifier 17a in order to maintain a substantially constant

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des Ausgangssignal oder eine Druckgleichkomponente des Tachometers zu liefern. Das gefilterte Ausgangssignal des Frequenz-Analog-Ifcnverters hat über dem normalen Betriebsbereieh eine im wesentlicnen lineare Kennlinie. Der fluidische Tachometer 10 erzeugt somit ein einseitiges (sügle-sided) Drucksignal mit einer Gleiehkomponente, die sich linear mit und direkt proportional zur Frequenz der Druckpulsationen in der Fluidein- ' speisung oder dem Ausgang 13 der geregelten Maschine ändert, die wiederum der tatsächlichen Maschinendrehzahl direkt proportional ist.of the output signal or a pressure component of the speedometer to deliver. The filtered output signal of the frequency-to-analog converter has an essentially linear characteristic curve over the normal operating range. The fluidic tachometer 10 thus generates a one-sided (sügle-sided) pressure signal with an equilibrium component that is linear with and directly proportional to the frequency of the pressure pulsations in the fluid inlet ' feed or output 13 of the controlled machine changes, which in turn is directly proportional to the actual machine speed is.

Das Ausgangssignal des Tachometers 10 wird einem ersten Regeleingang eines ersten Verstärkers 11a in einer mehrstufigen Verstärkerschaltung 11 aus fluidischen Proportionalverstärkern zugeführt. Der zweite und gegenüberliegende Regeleingang der ersten Stufe 11a wird mit einem Steuerbezugssignal gespeist, das die gewünschte Drehzahleinstellung für die geregelte Maschine festlegt. Der Bezugsdruck, der der gewünschten DrehζahIeinsteilung entspricht, wird von einer fluidischen Brückenschaltunf, erhalten, die Ventile 18 und 19 enthält, die in Reihe an das' System der Druckströmungseinspeisung P₀ angeschlossen sind. Die Einspeisung P_ liefert die Druckströmung auch direkt an einenThe output signal of the tachometer 10 is fed to a first control input of a first amplifier 11a in a multi-stage amplifier circuit 11 composed of fluidic proportional amplifiers. The second and opposite control input of the first stage 11a is fed with a control reference signal which defines the desired speed setting for the controlled machine. The reference pressure, which corresponds to the desired speed setting, is obtained from a fluidic bridge circuit which contains valves 18 and 19 which are connected in series to the system of pressure flow feed P ₀ . The feed P_ also supplies the pressure flow directly to one

Leistungsverstärker 12 und über einen oder mehrere Widerstände 21 an verschiedene LeistunESströmungseingänge in den Regelschaltungen 1O₉ 11, wie es in Figur la dargestellt ist. Die Quelle P liefert ein Strömungsmittel bei einem relativ konstanten Druck, der etwa um +10 % schwanken mag. Die Ventile 18, 19 können von irgendwelchen geeigneten Ventilen gebildet werden _a wobei das Ventil 18 ein unverstellbares oder ein variables Ventil sein kann, während das Ventil 19 variabel und in vielen Fällen das die Drehzahl einstellende Ventil ist. Dieses kann beispielsweise ein variables Rückschlagventil sein, das von dem Zahnarzt durch ein Fußpedal betätigt wird, wenn es sich um eine Zahnbohrmaschine mit Luftmotor handelt« Das Bezugsdrucksignal wird von der Verbindungsstelle der Ventile 18, Power amplifier 12 and via one or more resistors 21 to various power flow inputs in the control circuits 10 ₉ 11, as shown in FIG. The source P supplies a fluid at a relatively constant pressure which may vary by about + 10%. The valves 18, 19 can be formed by any suitable valves _, whereby the valve 18 can be a fixed or a variable valve, while the valve 19 is variable and in many cases the valve that adjusts the speed. This can be, for example, a variable non-return valve that is operated by the dentist using a foot pedal if it is a dental drill with an air motor.

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19 erhalten und wird einem zweiten und gegenüberliegenden Steuereingang des ersten Verstärkers 11a in der vielstufigen Verstärkerschaltung 11 zugeführt. Die Leistungsströmung wird während des Betriebes des Reglers dem Verstärker lla (und allen anderen fluidischen Vorrichtungen in dem Regler) kontinuierlich zugeführt. Wenn die geregelte Maschine die gewünschte (Bezugs-) Drehzahl erreicht hat, liegt an den zwei Empfängern des Verstärkers lla ein kleines Differenzsignal mit einer Druckgröße, die der gewünschten Drehzahl direkt proportional ist. Wenn die geregelte Maschine eine andere als die gewünschte Drehzahl hat, ist eine Veränderung in dem Differenzausgangssignal des Verstärkers lla der Abweichung (Fehler) der tatsächlichen Maschinendrehzahl von der gewünschten Drehzahl proportional, die durch das Ventil 19 eingestellt ist.19 and is a second and opposite control input of the first amplifier 11a in the multi-stage Amplifier circuit 11 is supplied. The power flow is transmitted to the amplifier 11a (and all other fluidic devices in the regulator) continuously supplied. If the controlled machine is the desired Has reached the (reference) speed, there is a small difference signal with a Pressure value that is directly proportional to the desired speed. If the controlled machine is different from the one required Speed has, a change in the differential output signal of the amplifier lla is the deviation (error) of the actual The engine speed is proportional to the desired speed, which is set by the valve 19.

Die Wellenformen am Ausgang des ersten Verstärkers lla sind in den Figuren 2Fl und 2F2 dargestellt, wobei der Druckwert von Fl für eine ungerade Anzahl Verstärkerstufen in der Schaltung 11 während eines ersten Intervalles, in dem die tatsächliche Maschinendrehzahl gleich der Bezugsdrehzahl ist, etwas größer alsThe waveforms at the output of the first amplifier 11a are shown in Figures 2Fl and 2F2, the pressure value of Fl for an odd number of amplifier stages in circuit 11 during a first interval in which the actual engine speed is equal to the reference speed, slightly greater than

2 F2 ist (in der Größenordnung von Zehntel kp/cm ). Dieser Druckwert kann typischerweise in der Größenordnung von 0,14 kp/cm* (2 psi) für eine Maschinendrehzahl von 15 000 U/min liegen. Während eines zweiten Intervalles, in dem die Maschinendrehzahl infolge einer größeren Last an der geregelten Maschine abgesunken ist, steigt der Druck von Fl an und derjenige von F2 fällt ab, so daß die Veränderung in dem Differenzsignal zwischen Fl und F2 dem Drehzahlfehler proportional ist. Das Fl-F2-Signal wird in einer zweiten und dritten Verstärkerstufe lib und lic weiter verstärkt. Das einseitige Ausgangssignal des dritten Verstärkers lic wird als Eingangssignal zum Leistungsverstärker 12 verwendet und das zweite Ausgangssignal wird auf zweckmäßige Weise einem Vent zugeführt. Dieses verstärkte Signal am Ausgang des dritten Verstärkers lic ist ein die Drehzahl korrigierendes Signal und ist in Figur 2G dargestellt, wobei der Druckwert der Bezugsdrehzahl in der Größenordnung2 F2 (on the order of tenths of a kp / cm). This pressure value can typically be of the order of 0.14 kp / cm * (2 psi) for an engine speed of 15,000 rpm. During a second interval in which the engine speed has decreased as a result of a greater load on the controlled machine, the pressure of F1 rises and that of F2 drops so that the change in the difference signal between F1 and F2 is proportional to the speed error. The Fl-F2 signal is further amplified in a second and third amplifier stage lib and lic. The one-sided output signal of the third amplifier lic is used as an input signal to the power amplifier 12 is used and the second output is conveniently fed to a vent. This amplified signal at the output of the third amplifier lic is a signal correcting the speed and is shown in FIG. 2G, where the pressure value of the reference speed is of the order of magnitude

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von 0,07 bis 0,1*» kp/cm² (1 bis 2 psi) liegt. Das in Figur 2G dargestellte Signal weist also eine Druckgröße auf, die der Bezugsdrehzahl und der Drehzahlkorrektur direkt proportional ist, die zur Regelung der Maschinendrehzahl erforderlich ist. Die vaschiedenen erwähnten Werte für die Gleich- und Wechselamplitude hängen selbstverständlich von den Verstärkungen der verschiedenen Pluidverstärker ab, und sie können für eine spezielle Applikation verändert werden.from 0.07 to 0.1 * »kg / cm ² (1 to 2 psi). The signal shown in FIG. 2G thus has a pressure variable which is directly proportional to the reference speed and the speed correction which is required to regulate the machine speed. The various values mentioned for the constant and alternating amplitudes naturally depend on the amplifications of the various positive amplifiers, and they can be changed for a special application.

Der Leistungsverstärker 12 kann irgendeine zweckmäßige Type sein, die die erforderliche Strömungsverstärkung zur Steuer- JQ baren Einspeisung der Druckströmung zur geregelten Maschine erzeugt und dadurch den geregelten Antrieb erlaubt. Um ein Beispiel anzugeben., kann der Leistungsverstärker 12 ein pilotbetätigtes Relaisventil sein, das eine ausreichend Druckströmung zur Drehzahlkorrektur entwickelt, um die geregelte Maschine in Richtung auf die Bezugsdrehzahl anzutreiben und um die Drehzahl innerhalb der durch die Verstärkung des Reglers gesetzten Grenzen zu regeln. Somit ist die Komponente 12 nur das einzige Element in dem erfindungsgemäßen Regler, das während des Betriebes bei einer Bezugsdrehzahleinstellung ein bewegtes Maschinenteil aufweist.The power amplifier 12 can be of any convenient type that provides the required flow gain for control JQ bar feed of the pressure flow to the controlled machine and thus allows the controlled drive. To a To give an example, the power amplifier 12 may be a pilot operated Be a relay valve that has a sufficient pressure flow Developed for speed correction in order to drive the controlled machine in the direction of the reference speed and around to regulate the speed within the limits set by the gain of the controller. Thus component 12 is only the only element in the controller according to the invention that during the operation has a moving machine part at a reference speed setting.

Figur 4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der fluidischen Entkopplerschaltung am Eingang des Tachometers 10. Genauer gesagt, enthält die Entkopplerschaltung wiederum ein rein widerstandsbehaftetes Element R. in einem ersten Steuereingang eines Proportionalverstärkers 15a, aber in dem zweiten Steuereingang der Schaltung sind ein Widerstandselement R_? und ein induktives Element L_? in Reihe geschaltet, wobei die Induktivität ein relativ langes Rohr von kleinem Durchmesser ist, um eine L-R-Zeitverzögerungsschaltung zu erhalten. Diese Entkopplerschaltung erfüllt die gleiche Funktion wie die in Figur 1 dargestellte Entkopplerschaltung und ist ebenfalls in dem oben erwähnten US-Patent 3 ²JOO 729 beschrieben.FIG. 4 shows a second exemplary embodiment of the fluidic decoupling circuit at the input of the tachometer 10. More precisely, the decoupling circuit again contains a purely resistive element R. in a first control input of a proportional amplifier 15a, but a resistance element R _? and an inductive element L _? connected in series with the inductor being a relatively long, small diameter tube to provide an LR time delay circuit. This Entkopplerschaltung fulfills the same function as the Entkopplerschaltung shown in Figure 1 and is also described in the aforementioned U.S. Patent 3 ² JOO 729th

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Figur 5a ist eine zweite Ausführungsform der Frequenz-Analogkonverterschaltung 17, die in der Tachometerschaltung 10 des erfindungsgemäßen Reglers verwendet wird. Diese Schaltung ist in dem vorstehend genannten US-Patent 3 ^09 032 beschrieben und enthält ein fluidisches Widerstands-Kapazitätsglied R^, C₁- in einem ersten Steuereingang des Gleichrichters 17a und ein rein widerstandsbehaftetes Element R₁- in einem zweiten und gegenüberliegenden Steuereingang des Gleichrichters. Das RC-Glied und das rein widerstandsbehaftete Element sind beide an einen ersten Ausgang des Digitalverstärkers J6b angeschlossen und dessen zweiter Ausgang ist an ein Vent geführt. Das gefilterte Ausgangssignal des Gleichrichters 17a wird von einem der Eingangsfrequenz umgekehrt proportionalen Ausgangssignal gebildet und deshalb müssen die Steuereingänge zum Proportionalverstärker lla vertauscht werden, um die gleiche Drehzahlregelwirkung zu erhalten, wie sie bereits anhand der Schaltung gemäß Figur 1 beschrieben worden ist.FIG. 5a is a second embodiment of the frequency-to-analog converter circuit 17 which is used in the tachometer circuit 10 of the controller according to the invention. This circuit is described in the aforementioned US patent 3 ^ 09 032 and contains a fluidic resistance capacitance _{element R ^, C 1} - in a first control input of the rectifier 17a and a purely resistive element R ₁ - in a second and opposite control input of the Rectifier. The RC element and the purely resistive element are both connected to a first output of the digital amplifier J6b and its second output is connected to a vent. The filtered output signal of the rectifier 17a is formed by an output signal that is inversely proportional to the input frequency and therefore the control inputs to the proportional amplifier 11a must be interchanged in order to obtain the same speed control effect as has already been described with the aid of the circuit according to FIG.

Figur 5b zeigt eine dritte Ausführungsform eines Frequenz-Analog- Konverters 17· Die Frequenz-Analog-Umwandlung wird durch die Verwendung eines induktiven Elementes Lj. erhalten, das an die Ausgänge des Digitalverstärkers 16b (und die Steuereingänge des Gleichrichters 17a) angeschlossen ist. Alternativ kann ein derartiger fluidischer Induktor eine an ein Vent geführte Mittelanzapfung besitzen, wie es durch die gestrichelten Linien angedeutet ist. Die Kennlinien des Ausgangssignales der Konverterschaltung gemäß Figur 5b sind denjenigen der Schaltung gemäß Figur 5a ähnlich, indem die Druckgröße des gefilterten Ausgangssignales der Frequenz des Eingangssignales umgekehrt proportional ist.Figure 5b shows a third embodiment of a frequency analog Converter 17 · The frequency-to-analog conversion is obtained through the use of an inductive element Lj the outputs of the digital amplifier 16b (and the control inputs of the rectifier 17a) is connected. Alternatively Such a fluidic inductor can be connected to a vent Have center tap, as indicated by the dashed lines. The characteristics of the output signal the converter circuit according to Figure 5b are similar to those of the circuit according to Figure 5a in that the pressure size of the filtered Output signal of the frequency of the input signal is inversely proportional.

Der fluidische Drehzahlregler gemäß der Erfindung arbeitet zufriedenstellend über ein Pulsationsfrequenzbereich am Eingang von etwa 100 bis 1500 Hz und dieser Bereich kann durch Verwendung von miniaturisierten Fluidverstärkern (Leistungsdüsendurchmesser von etwa 0,25 mm) bis zu etwa 3000 Hz erweitertThe fluidic speed controller according to the invention works satisfactorily over a pulsation frequency range at the input of about 100 to 1500 Hz and this range can be achieved by using of miniaturized fluid amplifiers (power nozzle diameter of about 0.25 mm) up to about 3000 Hz

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werden. Die Betriebseigenschaften des Drehzahlreglers hängen vorwiegend von der Verstärkung der Schältungskamponenten des Drehzahlreglers und somit von der Anzahl der Proportionalverstärker, die in den Stufen 15 und 11 verwendet werden, und von der Verstärkung des Leistungsverstärkers 12 ab. In einem typischen Beispiel wurde eine Gesamtverstärkung vonwill. The operating characteristics of the speed controller depend mainly from the reinforcement of the peeling components of the Speed controller and thus the number of proportional amplifiers, used in stages 15 and 11, and the gain of power amplifier 12. In one typical example was an overall gain of

0,07 kp/cm (1 psi) vom Eingang der Entkopplerschaltung 14 60 U/min 0.07 kp / cm (1 psi) from the input of the decoupler circuit 14 60 rpm

zum Ausgang des Fluidverstärkers 12 realisiert, um eine Betriebsregelcharakteristik (closed loop operating characteristic) zu erzeugen, in der die tatsächliche Maschinendrehzahl beim Übergang von Leerlauf auf Lastbetrieb um 15 % gegenüber der Nenndrehzahl absank. Beim ungeregelten, offenen Betrieb (Fehlen des Drehzahlreglers) kam die Maschine bei der gleichen Laständerung zum Stillstand.Realized to the output of the fluid amplifier 12 in order to generate an operating control characteristic (closed loop operating characteristic) in which the actual machine speed when changing from idling to load operation decreased by 15 % compared to the nominal speed. In uncontrolled, open operation (lack of the speed controller), the machine came to a standstill with the same load change.

Der oben beschriebene fluidische Drehzahlregler arbeitet mit einem relativ sauberen Strömungsmittel in der Druckströmungseinspeisung oder der Ausgangs leitung 13 der geregelten Maschine. In einigen Fällen wird dieses Strömungsmittel durch öl und ähnliches innerhalb des Maschinengehäuses, -in dem die Druckpulsationen erzeugt werden, verunreinigt und diese Verunreinigung könnte, falls sie in die Entkopplerschaltung 14 und den Fluidverstärker 15 geleitet wird, eine Verschmutzung und eine falschen Betrieb des Drehzahlreglers hervorrufen. Der Eintritt des verunreinigten Strömungsmittels in die Entkopplerschaltung Ik wird durch eine wahlweise vorcesehene Trennschaltung: 20 verhindert. Diese Schaltung 20 besteht aus einer Quelle eines reinen, relativ konstant unter Druck gesetzten Strömungsmittels F ^, die über eine fluidische Verengung"Rg mit der Rohrleitung 33 verbunden ist und diese Verbindung geschieht vorzugsweise, an einem Punkt B oder kurz vor der Verbindungsstelle der Verengungen R₁ und R-. Die Quelle P₁ würde in den meisten Fällen die Systemquelle P sein, nachdem .-der Druckwert auf zweckmäßigeThe fluidic speed controller described above works with a relatively clean fluid in the pressure flow feed or the output line 13 of the controlled machine. In some cases this fluid is contaminated by oil and the like within the machine housing in which the pressure pulsations are generated and this contamination, if fed into the decoupling circuit 14 and the fluid amplifier 15, could cause fouling and incorrect operation of the speed controller . The entry of the contaminated fluid into the decoupling circuit Ik is prevented by an optionally provided isolating circuit: 20. This circuit 20 consists of a source of pure, relatively constant pressurized fluid F ^, which is connected to the pipeline 33 via a fluidic constriction "Rg and this connection is preferably made at a point B or shortly before the junction of the constrictions R ₁ and R-. The source P ₁ would in most cases be the system source P after

■. ■ - S ■ · ■ -■. ■ - S ■ · ■ -

Weise herabgesetzt ist. Eine Leitung 20 a verbindet die Trenn-Way is degraded. A line 20 a connects the separating

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schaltung mit der Leitung 33 und bildet ein TT-Netzwerk mit der Ausgangsleitung 13 und der Leitung 33· Ferner verbindet sie das eine Ende der Verengung Rg mit der Einspeisung P₃₁ und deren anderes Ende mit der Leitung 33. Der Druck des Strömungsmittels an der Einspeisung P _Λ muß größer als die Druckgleichkomponente des Strömungsmittels in der Leitung 13 sein, so daß er die Strömung des Strömungsmittels durch den zur T'-Schaltung gehörigen Teil der Leitung 33 reversiert, während der piisierende (Wechsel-) Druckanteil der Ausgangsströmung durch die Entkopplerschaltung 14 hindurchgeleitet w:rd. Wenn z.B. die Druckgleichkomponente der Ausgangsströmung (bei A) einen Wert von etwa 0,028 kp/cm (0,4 psi) hat, beträgt der Druck der Einspeisung P_gl etwa 1,8 und die Widerstandswerte der Verengungencircuit with the line 33 and forms a TT network with the output line 13 and the line 33 · It also connects one end of the constriction Rg with the feed P ₃₁ and the other end with the line 33. The pressure of the fluid at the feed P _Λ must be greater than the constant pressure component of the fluid in the line 13, so that it reverses the flow of the fluid through the part of the line 33 belonging to the T 'circuit, while the piising (alternating) pressure component of the output flow passes through the decoupling circuit 14 passed through w: approx. For example, if the constant pressure component of the outlet flow (at A) has a value of about 0.028 kgf / cm (0.4 psi), the pressure of the feed P _{gl is} about 1.8 and the resistance values of the constrictions

IL· und R₁ betragen etwa 155 bzw. 310 |5§ (1000 bzw. 2000 ^1S. _o), b 1 cm ZollIL · and R ₁ are about 155 and 310 | 5§ (1000 and 2000 ^ 1S. _O ), respectively, b 1 cm inches

so daß der Druck an der Verbindungsstelle B der Verengung R₁ so that the pressure at the junction B of the constriction R ₁

und der Leitung 33 etwa 0,105 kp/cm (1,5 psi) beträgt. Diesbezüglich sei auch auf die Wellenform gemäß Figur 2B verwiesen. Im allgemeinen beträgt der Widerstand R,- etwa die Hälfte von R₁. Somit werden der Speisedruck P₃₁ und die Verengung Rg so gewählt, daß bei den ungünstigsten Bedingungen im Betrieb der geregelten Maschine (dem höchsten Druckwert der Gleichkomponente des Strömungsmittels in der Ausgangsleitung 13) eine umgekehrte Strömung durch die Rohrleitung 33 besteht. In gleicher Weise kann die Trennschaltung 20 benutzt werden, wenn die Druckpulsationen im Gehäuse oder in der Eingangs leitung der Maschine abgetastet werden. In diesem Falle würde der Druck der Einspeisung P₃₁ bei einem entsprechend höheren Wert liegen, um die umgekehrte Strömung durch die Leitung 33 hindurch sicher zustellen.and line 33 is about 0.105 kgf / cm (1.5 psi). In this regard, reference is also made to the waveform according to FIG. 2B. In general, the resistance R, - is about half of R ₁ . Thus, the feed pressure P ₃₁ and the constriction Rg are selected so that under the most unfavorable conditions in the operation of the controlled machine (the highest pressure value of the constant component of the fluid in the outlet line 13) there is a reverse flow through the pipe 33. In the same way, the isolating circuit 20 can be used when the pressure pulsations in the housing or in the input line of the machine are scanned. In this case, the pressure of the feed P _{31 would be} at a correspondingly higher value in order to ensure the reverse flow through the line 33 safely.

Aus der vorstehenden Beschreibung wird deutlich, daß die Erfindung einen neuen fluidischen Drehzahlregler schafft, der zur Regelung der Drehzahl pneumatischer oder hydraulischer Maschinen geeignet ist, indem die Maschinendrehzahl direkt aus denFrom the foregoing description it is clear that the invention creates a new fluidic speed controller that regulates the speed of pneumatic or hydraulic machines is suitable by taking the machine speed directly from the

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Druckpulsationen im Gehäuse, der Strömungszuführung oder dem Ausgang der Maschine bestimmt wird. Die die Drehzahl abtasten de Schaltung des Reglers hat den besonderen Vorteil, daß sie keine bewegten Maschinenteile aufweist, die einer Abnutzung unterliegen oder für einen falschen Betrieb sorgen würden.Pressure pulsations in the housing, the flow feed or the Output of the machine is determined. The speed scan de circuit of the controller has the particular advantage that it has no moving machine parts that are subject to wear and tear or that would cause incorrect operation.

Obwohl zwar nur ein,Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Regelsystems und verschiedene alternative Schaltungskomponenten hierfür beschrieben worden sind, so sind Selbstverständlich im Rahmen der gegebenen technischen Lehre andere Abwandlungen und Modifikationen möglich. Scannten beispielsweise andere Arten von Entkopplerschaltungen IH zur Verstärkung der Wechselkomponente der Druckpulsation in dem Strömungsmittel der Maschine und zur Umwandlung eines einseitigen (single sided) Eingangssignales in ein Gegentaktsignal verwendet werden, und das gleiche gilt auch für andere Arten von Frequenz-Analog-Wandlern 17, die in der Tachometerschaltung 10 verwendet werden können. Although only one exemplary embodiment of the control system according to the invention and various alternative circuit components for it have been described, other variations and modifications are of course possible within the scope of the given technical teaching. For example, if other types of decoupling circuits IH are used to amplify the alternating component of the pressure pulsation in the fluid of the machine and to convert a single sided input signal into a push-pull signal, and the same applies to other types of frequency-to-analog converters 17, which can be used in the tachometer circuit 10.

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Claims

Expectations

1./Fluidic speed controller for controlling the speed of pneumatic and hydraulic machines through direct scanning

en

Stung the machine speed of pressure pulsation / in the pressure flow feed, the housing or the output of the machine, characterized in that a first fluid circuit (10), the input of which is connected to the pressure flow supply, the housing or the output (13) of the pneumatic or hydraulic machine stands, for generating a fluid pressure signal with a pressure magnitude which is proportional to the frequency of the pressure pulsation in the pressure flow feed, the housing or outlet (13), the pulsation frequency being directly proportional to the actual engine speed, and a second fluid circuit (11) is provided which is connected to the output of the first fluid circuit (10) for generating a speed-correcting fluid pressure signal which is a measure of the deviation of the actual machine speed from a reference speed, the second fluid circuit being supplied with a second fluid pressure input signal, the pressure value of which is the reference ^is proportional sdrehzahl ·

2. Fluidic speed controller according to claim 1, characterized characterized in that a fluid power amplifier (12) connected to an output of the second fluid circuit (11) is in connection, is provided for generating a sufficient pressure flow, so that the regulated Machine can be driven and its speed can be regulated.

3. Fluidic speed controller according to claim 1, characterized in that the input of the first Fluid circuit (10) a connector (30), which with the line (13) of the regulated machine for the pressure flow

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feed is in connection, and has a line (33), which at one end with the connecting piece (30) and at the other end with the first fluid circuit (IG) in connection stands so that the pressure pulsations in the feed line can be directed to the first fluid circuit (10).

k. Fluidic speed governor according to claim 1, characterized in that the input of the first fluid circuit (10) has a connection piece (32) which is in communication with the output line of the regulated machine, and a line (33) which at one end with the connection piece (32) and is connected at the other end to the first fluid circuit, so that the pressure pulsations in the output line can be conducted to the first fluid circuit (10).

5. Fluidic speed controller according to claim 4, d a du r c h characterized in that the connecting piece (32) into the side wall of a muffler (31) of the regulated Machine is inserted.

6. Fluidic speed controller according to claim 1, characterized geke η η ζ ei ch η et that the first fluid circuit (10) a fluidic decoupler ehalt ung (I ¹ I) for converting the pressure pulsations from a one-sided input signal into a push-pull pressure signal with a Pressure change amplitude, which is essentially independent of the frequency of the pressure pulsation in the one-sided input signal, furthermore at least one fluidic proportional amplifier (15) which is connected to the decoupler (14) to amplify its output signal, and a fluidic frequency analog Has converter section (16) which is connected to the output of the amplifier stage (15) consisting of at least one fluid amplifier, for converting the frequency of the pressure pulsations at the output of the amplifier stage

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into a pressure signal with a constant magnitude that corresponds to the frequency of the pressure pulsations in the pressure flow feed, proportional to the housing or output of the controlled machine.

7. Fluidic speed controller according to claim 6, characterized in that the pressure magnitude of the continuous Pressure signal of the frequency of the pressure pulsations directly is proportional.

8. Fluidic speed controller according to claim 6, characterized in that the pressure magnitude of the steady Pressure signal reversed the frequency of the pressure pulsations is proportional.

9. Fluidic speed controller according to claim 6, characterized in that the fluidic decoupling circuit (14) has a first line to a control input of the fluid proportional amplifier (15), in which a first fluidic constriction (FL) is provided, and a second line to one second opposite control input of the fluid proportional amplifier (15), in which a second fluidic constriction (R ₂ ) and a fluidic reactance element (Cp) connected in series is provided to form a time delay circuit, the time constants of the time delay circuit (Rp, Cp ) corresponding frequency is smaller than the lowest frequency of the pressure pulsations in the pressure flow feed, the. Housing or the outlet of the regulated machine and wherein the first and second lines form a common connection point (B) which is connected to the pressure flow feed, the housing or the outlet (13) of the regulated machine.

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10. Pluidischer speed controller according to claim 6, characterized in that the fluidic frequency-to-analog converter (16) has a fluid amplifier arrangement (I6a, l6b) which is connected to the output of the fluid proportional amplifier (15) for generating a digital Fluidürucksignales , the repetition frequency of which is equal to the frequency of the pressure pulsations in the pressure flow inlet, the housing or the outlet (13) of the regulated machine, furthermore a fluidic rectifier (ITa) which has a single receiver and a pair of opposite control inputs connected to the outlet the amplifier arrangement (I6a, l6b) is in connection, and contains at least one fluidic reactance element (C ₁ -), which is connected to the control inputs of the fluidic rectifier (17a), for generating a one-sided positive pressure signal with a pressure value that the frequency of the pressure pulsations in the pressure flow feed, the housing or the outlet (13) of the regulated th machine is proportional,

11. Fluidic speed controller according to claim 1, characterized geke. It indicates that the first fluid circuit contains a fluid tachometer circuit, the M one-sided input of which is connected to the pressure flow feed, the housing or the output (13) of a pneumatic or hydraulic machine controlled by the fluidic speed controller, for generating a one-sided analog positive pressure signal with a Pressure value which is proportional to the frequency of the pressure pulsation in the pressure flow infeed, the housing or the output (13), with the pulsation frequency ¹ being directly proportional to the actual machine speed, and that the one-sided input to the tachometer circuit has no particular machine parts and a connector (30, 32), which is connected to the pressure flow supply, the housing or the outlet

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Gang (13) of the controlled machine is in communication, and a first line (33) comprises the connecting piece (30, 32) connects to the tachometer circuit so that the pressure pulsations can be conducted to the tachometer circuit are.

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