DE2313645A1

DE2313645A1 - Regelglied

Info

Publication number: DE2313645A1
Application number: DE19732313645
Authority: DE
Inventors: Richard Woolliscroft Haigh
Original assignee: Lucas Aerospace Ltd
Current assignee: Northrop Grumman Properties Ltd
Priority date: 1972-03-18
Filing date: 1973-03-19
Publication date: 1973-09-20
Also published as: FR2176868B1; DE2313645B2; GB1429794A; FR2176868A1; ES412781A1; JPS496378A; DE2313645C3

Description

Lucas Aerospace Limited GB 7294.

Birmingham/England ^'

Sk/

Regelglied

Die Erfindung bezieht sich auf ein Regelglied zur Strömungsregelung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neuartiges Regelglied insbesondere zur Verwendung bei durch Strömungsmittel betätigte Servomechanismen zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Einströmdüse, welche eine Endfläche aufweist, auf der eine Durchgangsöffnung für eine Strömung vorgesehen ist, wobei die Endfläche konkave, teilzylindrische Form aufweist und mit ihrer Achse senkrecht zur Achse des Strömungsdurchgangs liegt, und ein Organ vorgesehen ist, welches einen tei'lzylindrischen Flächenabschnitt mit im wesentlichen dem gleichen Radius wie die Endfläche aufweist und zur Ausführung einer Drehbewegung um eine Achse gelagert ist,

309838/1058

welche ihrerseits parallel und im Abstand von der Achse der Endflächen in einer Richtung angeordnet ist, die senkrecht zur Achse des Durchgangs sowie zur Achse der Endfläche liegt, und daß das Organ derart vorgesehen ist, daß der teilzylindrische Flächenabschnitt einen im wesentlichen dichten Kontakt mit den Endflächen der Einströmdüse herzustellen vermag.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind zwei koaxiale Einströmdüsen vorgesehen, die gegeneinander gerichtet sind und deren Endflächen eine gemeinsame Achse besitzen. Ein Organ zur Strömungsmittelregelung besitzt hierbei zwei teilzylindrische Flächenabschnitte. Diese teilzylindrischen Flächenabschnitte können eine gemeinsame Achse besitzen oder auch jeweils eine Achse, die von der anderen Achse im Abstand angeordnet und parallel zu ihr liegt.

Vorzugsweise können drei oder mehr Einströmdüsen vorgesehen sein, deren Endflächen koaxial zueinander liegen und die ein einziges Organ zur Strömungsregelung aufweisen, das eine gleiche Zahl von teilzylindrischen Flächen besitzt.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläuteret. Es zeigt:

Figur 1 und 2 Querschnitte durch ein Regelglied;

309838/10 58

Figur 3 ein Servosystem mit einem Regelglied gemäß den

Figuren 1 und 2; und
Figur H und 5 eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung.

Das in den Figuren 1 und 2 gezeigte Regelglied weist einen Körper 10 auf, welcher eine Kammer 11 festlegt. Die Kammer 11 besitzt zwei in Ausrichtung zueinander und gegeneinander gerichtete Einströmdüsen 12, 13. Wie sich insbesondere aus Figur 2 ergibt, besitzt jede Einströmdüse eine Endfläche 12a bzw. 13a, welche konkave zylindrische Form besitzt. Die beiden Endflächen besitzen eine gemeinsame Achse IM·, die senkrecht zurfden Einströmdüsen 12 und 13 gemeinsamen Achse steht.

Zwischen den Einströmdüsen 12, 13 ist ein Organ 15 zur Strömungsregelung angeordnet, das um eine parallel zu der den zylindrischen Endflächen 12a, 13a gemeinsam zugeordneten Achse drehbar angeordnet ist und hierzu auf Abstand in einer Richtung angeordnet ist, die senkrecht zur den Einströmdüsen und 13 gemeinsamen Achse liegt. Das Organ 15 zur Strömungsregelung weist zwei konvexe zylindrische Teilflächenab-

. auf
schnitte 15a, 15b, die jeweils dicht neben den Einströmdüsen bzw. 13 vorgesehen sind. Diese Flächenabschnitte 15a, 15b besitzen den gleichen Radius wie die zylindrischen Endflächen 12a, 13a, wobei deren Achsen 17 und 18 im Abstand

309838/1058

- If ■-. '

zueinander und auf einem Kreisbogen liegen, der um die Achse 16 gezogen ist und durch die Achse IH verläuft. Infolgedessen stehen die Flächen 15a, 15b im äußersten Endbereich des Bewegungsweges des Organs 15 mit den Endflächen 12a bzw. 13a in Eingriff und schließen die entsprechenden Einströmdüsen 12 bzw. 13 dicht ab.

Das Strömungsregel-Organ 15 wird von einem Außenglied eines elektromagnetischen Nachsteuermotors bzw. Schaltmotors 19 getragen, der derart betätigt werden kann, daß er das Strömungsregel-Organ 15 in jeder gewünschten Richtung drehen kann.

Wenn das Organ 15 eine Mittelposition einnimmt, die in der Mitte zwischen den Einströmdüsen 12 und 13 liegt, wird die Fließzahl der beiden Einströmdüsen gleich groß sein, während die Verlagerung des Organs 15 in jede Richtung eine Einströmdüse in progressiver Weise drosselt, bis sie schließlich vollständig geschlossen ist, während die andere Düse progressiv geöffnet wird.

In dem in Figur 3 gezeigten Servosystem wird ein Regelglied bzw. ein Ventil der erfindungsgemäßen Art dazu verwendet, den Ausfluß eines StrÖmurigsmittels aus zwei Versorgungsleitungen 20, 21 zu steuern, die jeweils über eine Drossel 22 bzw. 23 an den Auslaß einer Pumpe 24 angeschlossen sind. Die Relativdrücke der beiden Versorgungsleitungen wer-

3 0 9 8 3 8/1058

den auf diese Weise durch die Lage des Organs 15 bestimmt, wobei die Versorgungsleitungen 20, 21 jeweils an die Enden einer doppelt wirkenden Druckkolben- und Zylindereinheit angeschlossen sind. Das Organ 15 wird in Figur 3 der Einfachheit halber als herkömmliches ₅ einfaches Klappenventil dargestellt.

Das in den Figuren 1 und 2 veranschaulichte Regelglied besitzt gegenüber eine» einfachen Klappenregelglied bzw. Klappenventil erhebliche Vorteile. Alle Flächen des Regelglieds, die eine exakte maschinelle Bearbeitung erfordern, sind zylindrischer Form, was gegenüber einer maschinellen Bearbeitung von ebenen Flächen einfach ist, insbesondere wenn derartige flache Flächen gegeneinander mit einem kleinen Winkel geneigt sind, um ein vollständiges Abschließen ar den einander¹ gegenüberliegender» Endenabschräguneer. bzw. tfer.tilsitzabschrägungen des Klappenventils zu erhalten, Aufcerotei." kann d-i.s erfindungsgemäße Regelglied ohne Schwierigkeiten an einen Nachsteuermotor angepaßt werden, wie er beispielsweise in der britischen Patentanmeldung 38618/70 beschrieben ist und der als besondere Charakteristik die Fähigkeit besitzt, einen relativ weiten Arbeitswinkel und ein geringes Drehmoment zu vermitteln. Der Abstand zwischen der Achse 16 zur Achse IU kann derart

309 838/10 58

gewählt werden, daß d@s? g©ssai@ ÄPbeitsmaksl ausgenutzt werden kann, ohne dal sioli Problem© ergeben_s nie sie sich beispielsweise aus gi?oJSan Rna®vung<&n d©i? Heigang der¹ Eadabschnitte 15a_s ISb gegiSRtibgr⁵ dsr» Aelise des» Einströmdüsen 12, 13 ergeben. Die DrelhsaoBeat© BgB, die Kraft_B die dui»eSi die aus den Düsen 12 _s 13 Iva^^or^gapuxen© Steonung <si?%®.ugt - wlr-a * und auf das Organ IS ®±im±wlzi ₅ wird auf di<as© üeis® siiedrdggehalten. Dies© Drehkrsft bst-?₀ dieses DpeiuBOEaeat hSagt - natürlich auch von dam Abstand swisehen ämn Aehsesi i? tsnd ab; dieser Abstand kann gleichfalls so g&^Shli w«s2»d@n_s daß er eine günstige Anpassung dm? D^ehiBöBien des Eegelglieds an die des Maelisteoaraoto^s 1 Das srfindungsgeißäße Regelglied kann aweii for» ein© aadere Anwendung als Einstiiferi-SeE^ostetae^elesierit verwendet we wofür herkösisilichss't-jeis© ©in Z^eistufeR^ Regel,s£eaeEt erforderlich «Ire»

Bsi der D£?steil'an.g in Figup ¹¹J ist das Organ 115 de;?ar«"c geformt bawc, geschnitten_s daß die Flächen 115a, IlSe 'unmittelbar· aufi-erhelb deesn Zonen abscIlliaÄ©H₅ die dicht neber. den Einstr-osidtisesi 112 ^ 113 im Bewegußgsber'eieh des Organs 15 liegenc Infolgedessen ist eine relativ scharfe Kante an jedsH· Ende der Flechenabschnitta 115a, 115b vorgesehen j so daß die Strömung ₅ die über diese Flächenabschnitte ·. hinwegströntt₅, abOpecheü kann« Auf diese Weise wird das Dr-eh-momest bzw. si.a Drehkraft,, di© auf das 'Rege!glied 115 ^irfct,

. % υ Cj μ -3 p / ι η ς a

reduziert.

Gemäß Figur 5 ist es bei verschiedenen Verwendungsarten nicht notwendig, daß die Achsen 17 und 18 i» Abstand zueinander angeordnet sind; in diesem Fall sind die ,Flächenabschnitte 215a, 215b Teile einer einzigen zylindrischen Fläche, die als Kreis um eine einzige Achse 217 und mit einem etwas geringeren Radius als die Düsenendflächen 212a, 213a um die einzige Achse 217 gezogen sind. Dies bewirkt eine weitere Vereinfachung des maschinellen Verfahrens bei der Herstellung des Regelglieds. Eine vollständige Abdichtung der Düse 212 oder 213 ist dann nicht möglich, jedoch ist unter der Voraussetzung, daß die Bohrung der Düse im Vergleich zu dem Endflächenradius klein ist, der Verlust in der Wirkungsweise nicht bedeutungsvoll.

In weiteren Ausgestaltungen der Erfindung können jedoch eine einzige Einströmdüse oder auch drei oder mehr Einströmdüsen vorgesehen sein.

309838/1058

Claims

· ! GB

. ^! , ...... <? 19. März 1975

Patentansprüche

l) Regelglied zur Strömungsregelung, dadurch gekennzeichnet , daß eine Einströmdüse, welche eine Endfläche aufweist, auf der eine Durchgangsöffnung für eine Strömung vorgesehen ist, wobei die Endfläche konkave, teilzylindrische Form aufweist und mit ihrer Achse senkrecht zur Achse des Strömungsdurchgangs liegt, und ein Organ (15'; 115; 215) vorgesehen ist, welches einen teilzylindrischen Flächenabschnitt mit im wesentlichen dem gleichen Radius wie die Endfläche aufweist und zur Ausführung einer Drehbewegung um eine Achse (16) gelagert ist, welche ihrerseits parallel und ia Abstand von der Achse (IM-) der Endflächen in einer Richtung angeordnet ist, die senkrecht zur Achse des Durchgangs sowie zur Achse der Endfläche liegt, und daß . das Organ (15) derart vorgesehen ist, daß der teilzylindrische Flächenabschnitt einen im wesentlichen dichten Kontakt mit den Endflächen der Einströmdüse herzustellen vermag.
2. Regelglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei koaxiale Einströmdüsen (12, 13) in Ausrichtung gegen einander vorgesehen sind, daß die Endflächen der Einström düsen eine gemeinsame Achse (I¹I) ,aufweisen und das

-2-309838/10 58

Organ (15) zwei teilzylindrische Steuerflächen besitzt, die mit den entsprechenden EinstrÖmdüse-Endflachen zusammenwirken.
3. Regelglied nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der teilzylindrischen Flächen des Organs (15) in Abstand zueinander und parallel angeordnet sind, daß diese Achsen auf einem Kreisbogen liegen, der von der Drehachse des Organs (15) gezogen und durch die den Endflächen der Einströmdüsen gemeinsamen Achse verläuft.
4. Regelglied nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Organ (15) derart abgeschnitten ist, daß die teilzylindrischen Regelflächen an scharfen Kanten enden, die unmittelbar außerhalb jener Zonen liegen, die sich dicht neben den Endflächen der Einströmdüsen befinden.
5. Regelglied nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelflächen des Organs (15) Teile einer einzigen zylindrischen Fläche sind, deren Radius geringfügig kleiner ist als der Radius der Endflächen der Einströmdüsen.
6. Servoeinrichtung, die durch ein Strömungsmittel betätigt wird und eine Pumpe aufweist, deren Auslaß über Drosseln

309838/1058

- -β--Jo

an S trömung s durchg äng e zweier» Einströmdüsen eines Strömungsmittel-Regelglieds nach einem der Ansprüche bis 5 angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsmittel-Durchgänge an eine . durch ein Strömungsmittel betätigbare Betätigungseinrichtung angeschlossen ist und daß ein Nachsteuermotor zur Änderung der Lage des Regel-Organs (15) des Regelglieds vorgesehen ist.

309838/10 58